JPS60225450A - 半導体装置の製造法 - Google Patents

半導体装置の製造法

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JPS60225450A
JPS60225450A JP59081058A JP8105884A JPS60225450A JP S60225450 A JPS60225450 A JP S60225450A JP 59081058 A JP59081058 A JP 59081058A JP 8105884 A JP8105884 A JP 8105884A JP S60225450 A JPS60225450 A JP S60225450A
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lead frame
bonding
oxidizing atmosphere
semiconductor device
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志賀　章二
Toru Tanigawa
徹 谷川
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Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は改良された半導体装置の製造法に係シ、特に、
レジンモールドに不可避的な水分の浸入障害を防止して
、経済性と信頼性とを共に改善した半導体装置の製造法
に関するものである０集積回路（ＩＯと略称する）、ト
ランジスターなどの半導体は益々小型高密化（高集積化
）されると共に、初期の金属やセラミック封止に代って
、安値なレジンモールド封止が強く志向されている０す
なわち、多くの場合リードフレームを用いて素゛子を塔
載して結線してから、レジンモールドされる０例えば第
１図は、ＩＣ用リードフレームの拡大平面図例でらる０
第２図１は完成され九半導体装置の内部を示す断面略図
である９図中の参照数字ｌは、タブでＳｉなどの半導体
素子２がエポキシなどの接着剤がＰｂ　Ｓｎ　ＳＡｕ　
−３ｉなどの金属ろう剤層８を介して接合搭載される。
素子２の表層にはＳｉｏ、　、　Ｓｉ、Ｎ、などの薄膜
でパッシベーションされ、かつ適宜に電極４が設けられ
ている０当該電極４とインナーリード５の先端とは、Ａ
ｕなどの細線６でワイヤボンドされる。ワイヤボンドさ
れた後、エポキシ、シリコーンなどのレジン７によりモ
ールド封止される。タイバー８はモール゛ド後に切断さ
れ、アウターリード９は第２図の如く曲げられて、半田
付けされる＠ 従来、以上の操作は大気中で実施されてきた〇このため
、前記タブｌやインナーリード５には、Ａｕ　−？　＃
などの貴金属メッキが施され、Ａｕ−８ｉ共晶ろうやＡ
ｕ線を用いて、各々ダイ、ワイヤーボンディングが為さ
れて、半導体装置の製造に多大の貴金属が消費される結
果となった０他方、貴金属自体は耐食的であるが、ひ金
属との接合部においてこれを電食的に腐食するのみでな
く、より重大なことはエポキシ、シリコーンなどの封止
レジンとの接着力に乏しいために、使用期間中の熱膨張
差などのストレスにより、微細な間隙を発生して、外界
水分の浸入路となり、前記の腐食はもとより、８１チツ
プ上の回路の障害劣化をもたらしている〇 本発明は以上の現況に鑑みて為されたものでらジ、経済
性と信頼性とを両立できる改良された半導体装置の製造
法を提供しようとするものでらる０すなわち、本発明の
半導体装置の製造法は、図面にもみられるように、レジ
ンモールドされり半導体装置の製造法において、非酸化
雰囲気中でＯｕ又はＱｕ合金製のリードフレームを用い
て半導体素子２を搭載した後、非酸化雰囲気で金属細線
６を用いて前記素子２と前記リードフレームとをワイヤ
ーボンドし、しかる後酸化雰囲気中で加熱して４００〜
５，０ＯＯＡの酸化被膜を形成し、次いでレジンモール
ドすることを特徴とする〇又、本発明では、前記リード
フレームとして全くメッキされない非メツキリードフレ
ームを、前記ワイヤーボンド用細線６としてＱｕ−又は
ａＵ合金線を用いることができる〇 本発明においては、非酸化性雰囲気中でＯｕ又はＱｕ合
金製リードフレームに搭載してから、同じく非酸化性雰
囲気中で金属細線６を用いてワイー’１’−ホントして
、８１などの半導体素子２とリードフレームとの回路を
形成し、しかる後に１酸化雰囲気中で加熱して、４００
〜５，０００人の銅酸化物被膜を形成し、次いでレジン
モールドする＠前記Ｏｕ系リードフレームとは、Ｇｕ−
８ｎｓ　０ｕ−ＦｅｓＯｕ−Ｎｉ−８ｉ　Ｎ　Ｃ１ｕ−
Ｎｉ−８ｎ、系などの要求される強度と導電性即ち熱放
散性を有して、かつ従来Ｎｉ　−Ｆｅやコバール（Ｆｅ
　−Ｎｉ−００）　１どヨリ安値なＱｕ系合金でおるの
みでなく、鉄鋼や合金鉄などの芯材の表層にＱｕなどを
被覆したものも含まれる。これらをＡｒやＮ、など′の
不活性、更に望ましくはＨ，−Ｎ、　Ｈｇ−００−Ｎ、
などの還元性雰囲気において、１００〜４００℃に加熱
して、Ｓ１チツグをダイボンドする＠このとき、特にエ
ポキシやポリイミド系の接着剤やＡｆペーストを用いる
接着ダイボンドは２５０〜８００℃の高温でもって固着
できるので、前記の４００℃前後のＡｕ−８ｉろうより
簡便でかつ経済的である０次に同様の雰囲気中でＡｕ、
　０１１．　ＡＩ！等の細線６を用いてリードフレーム
のインナーリード部５と半導体チップ上の電極４との間
をワイヤーボンド結４線する。リードフレームは１５０
〜８５０℃位の高温に加熱され、超音波熱圧着法などの
方法によシ高速ボンディングされる。
リードフレームの加熱はボンディングの生産性と信頼性
とに不可欠の必要条件である０ワイヤーボンドには表面
の酸化膜が極めて有害で＄５．１００人前後の極薄膜に
おいても、有意のボンディング強度低下となるので、前
記の不活性雰囲気が必要となる。ダイボンドでは、一般
に酸化は障害とならない６大気雰囲気でダイボンドした
際に発生する銅酸化膜は次のワイヤーボンド条件で還元
性雰囲気を採用することにより外見上ａＵに還元できる
が、しかし、前記のＯｕ合金成分の酸化物は還元されず
に残留するので、前記の如きボンディング強度の低下を
まねく０従って、両ボンドにおいて酸化条件は厳に避け
ねばならない。
次に、大気中に於いて加熱され４００〜５．０００人の
酸化膜が形成される０これらは前記ボンディング温度で
数分間内に発生することができるので１ワイヤーポンド
との連続ラインにおいて無人的に実施することができる
０酸化膜はレジンとＯｕとの化学的結合を促進して強固
な接着を可能にするＯ但し、過剰の酸化膜は熱的なスト
レスによるクラックの発生となるので、上記接着界面の
完全性が損なわれるので、前記の厚さ範囲が実用的であ
る０以上の本発明により、貴金属メッキなどの高価の工
程を省略し、かつ、信頼性の高い半導体装置を製造する
ことができる。本発明において、Ｏｕ又はｃｕ金合金例
えば０ｕ−８ｎ、　Ｑｕ−Ａｔ、　０ｕ−Ｚｎなどの細
線を用いてポンディングするとき、特に、本発明の実用
効果を最大化することができる。即たチップへの水分浸
入パスを完全に遮断できるばかりでなく、リードフレー
ムと同一金属でおるため、パープルフレーク内電食など
の異種金属接合に不可避的な欠陥を完全に回避できるＯ
このモノメタル化は、チップ上の回路電極がＡｊ等で形
成されているとき、Ｑｒ、　ＭＯ，Ｎｉ等のバリヤー？
介してｃｕ　２蒸着して形成することによりよシ完全に
実現できることは言うまでもない０ 次に実施例を用いて更に具体的に説明するＯ実施例　１ 第１図に略図される１４ビンのリードフレーム＠　０ｕ
−５Ｎｉ−２３ｎ合金条（０，２５ｔ　Ｘ　２６ｒｎｍ
　）　カらプレス成型した。本品タブ部１にＡ、−エボ
キシペーストヲ滴下してからＳ１チツプをお＠　２６０
℃のｌｒ雰囲気炉中でキュアーした０本品を次に超音波
熱圧着法によりワイヤーボンドした。Ｓｉチップ上の電
極は予めＣｕ蒸着で形成されていた０細線６としてはＡ
ｕ線とＯｕ−０，１５Ｓｎ線（共にｏ、ｏｓ。
φｍｍ　）　ｆ用い、下記の条件とした０ボンディング
部は１０１　Ｈ，−Ｎ、雰囲気として外気と遮断した〇
ポンディング条件を下記に記す。
ｌｕ線　０ｕ−０，１５Ｓｎ線 プレ一ト温度　２５０℃　８１０℃ 第１ボンド（荷重ｘ時間）　５０ｒｒＸ０．０５Ｓ８０
　６０ｆｒＸ０．０５Ｓ８０第２　１　（＃　）８０ｆ
ｒＸ０．１８８０　９０ｆｒＸ０．ｌ５８０超音波　５
０　Ｋｕｚ５０ＫＨ２ 続いて２８０℃の大気炉中に１０秒、８０秒、２分Ｓ５
分、８０分通過させた０以上につきプルテスターでポン
ディングループの強度全測定すると共に、カソード還元
法によりリードフレーム部の酸化膜厚さを測定した。次
にワイヤーボンド、′大気酸化を終え７１ｊ７レームを
エポキシモールドして半導体装置とした。本品を１８０
℃の飽和型プレッシャークツカーＶＣ２，０００ｈｒ保
持してから断線率をめた０以上の結果を表−１にまとめ
て示す３表−１ １Ａｕ　、０　２５　９．２　４０ ２　＃　１０秒　２８０　９．６　８０８　Ｎ　８０秒
　５１０　９．２’　４４　ｌ　２分　１２００　９．
７　８ ６　＃　５分　２６００　９．１　４ ６　＃　８０分　９５００　９．０　２５？　０ｕ−０
，１５Ｓｎ　Ｏ２５１１，２１５８〃　１０秒　２４０
　１０．６　１０９　＃　８０秒　４９０　１２．２　
８１０＃２分　１１５０　１９．８　０ １１　＃　５分　２７００　１１．９　０１２　＃　８
０分　９０４０　１２．０　１２以上の結果は説明する
までもなく、本発明法において初めて厳しい耐湿試験条
件に耐え得ること、特にリードフレームと同じＣｕ系の
Ｑｕ　−０，１５Ｓｎ細線の使用ケースの方が優れるこ
とが明示されている。なお、比較のため、ダイボンドを
大気中で実行してから、前記の０ｕ−０，１５Ｓｎ細線
ポンディングを行ったとき、プルテストにより平均５．
２　ｒｒ　（範囲０−９．１ｌｒ）の強度しか得られな
かつ几・本文中に説明した通り、合金成分の酸化物が残
留したためと推考される〇 以上に詳しく説明した通り、本発明は経済性に優れ、か
つ信頼性の高い半導体の製造全可能にするものであり１
その工業的意義は高い。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例に係るリードフレームの拡大
平面図、 第２図は本発明の一実施例に係る完成され友レジンモー
ルド半導体装置の内部を示す断面略図である。 １・・・タブ　２・・・Ｓｉなどの半導体装置８・・・
エポキシ樹脂などの接着剤やＰｂ−８ｎ、　Ａｕ−８ｉ
などの金属ろう剤層 ４・・・電極　５・・・インナーリード６・・・細線 ７・・・エポキシ、シリコーンなどのレジン８・・・タ
イバー　９・・・アウターリードＯ特許出願人　古河電
気工業株式会社 第１図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　レジンモールドされた半導体装置の製造法において
    、非酸化雰囲気中でＯｕ又はＯｕ合金製のリードフレー
    ムを用いて半導体素子を塔載した後、非酸化雰囲気で金
    属細線を用いて前記素子と前記リードフレームとをワイ
    ヤーボンドし、しかる後酸化雰囲気中で加熱して４００
    〜５，０ＯＯＡの酸化被膜を形成し、次いでレジンモー
    ルドすることを特徴とする半導体装置の製造法。 ム　前記リードフレームとして全くメッキされない非メ
    ツキリードフレームを、前記ワイヤーボンド用細線とし
    てａＵ又はＱｕ合金ｉ１ｉ！’ｔ−用いることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項記載の半導体装置の製造法０
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