半導体装置
【課題】シリカアルミナゲルを含有する材料を使用し、防湿及び吸湿機能を有する半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体チップ１０１と、前記半導体チップを封止するパッケージ１０４乃至１４４とを備える半導体装置１００であって、前記パッケージ１０４乃至１４４は、シリカアルミナゲルを含むことを特徴とする。
【解決手段】半導体チップ１０１と、前記半導体チップを封止するパッケージ１０４乃至１４４とを備える半導体装置１００であって、前記パッケージ１０４乃至１４４は、シリカアルミナゲルを含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、特にシリカアルミナゲルを含有する材料を使用し、防湿および吸湿機能を有するパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造プロセスは、イオン注入等からなるドーピング、絶縁膜の形成、リソグラフィ、エッチング等からなる前工程と、ダイシング、マウント、ボンディング、モールド、マーキング等の後工程とに分類され、後工程においては、ＩＣチップをパッケージに収納する半導体パッケージ技術がある。特に、半導体装置においてパッケージ技術は、高温、高湿等の外部環境からＩＣチップを保護する機能を果している。
【０００３】
ところで、湿気は、半導体装置に様々な弊害をもたらしている。例えば、半導体装置においては、湿気により、パッケージを組み立てた後、表面実装での加熱において水分が気化し、パッケージ内部に剥離があると剥離面に水蒸気圧が印加されて、内圧として作用する。この圧力によりパッケージに膨れを生じたり、樹脂が内圧に耐えられずにクラックを生じたりする。表面実装後のパッケージにクラックが発生すると水分や不純物が侵入し、チップを腐蝕させるという、パッケージクラックの弊害がある。
また、半導体装置に使用されるパッケージのリードフレームの酸化、およびボールグリットアレイ等に用いられる配線基板の配線箇所の酸化による接触不良等の弊害がある。これらの弊害により、湿気は半導体装置の誤動作および半導体装置の故障、低寿命の原因となっている。
【０００４】
これらの弊害を防止するために、パッケージ内部に半導体チップの主面を除いた箇所にシリカゲル等の乾燥剤と暗色顔料を充填したシリコーン製のゲル状吸湿性樹脂を滴下塗布することで、パッケージ内部の結露を取り除き吸湿を行うことが提案されている（特許文献１）。
【０００５】
また、パッケージ内部に半導体チップとリードフレームをダイボンドする際、ダイボンド剤に乾燥剤を混合することで、パッケージ内部の結露を取り除き吸湿を行うことが提案されている（特許文献２）。
【０００６】
さらに、パッケージ内部に半導体チップを設置するリードフレームのワイヤーボンディングされる箇所の下部に乾燥剤を封入することで、パッケージ内部の結露を取り除き吸湿を行うことが提案されている（特許文献３）。
【０００７】
加えて、パッケージの製造に使用されるリードフレームの経時安定性を維持するために酸素および水分を取り去ったガスバリア性容器内に密封することで、リードフレームの保存を行うことが提案されている（特許文献４）。
【０００８】
加えて、包装用樹脂フィルムを製袋した袋内半導体封止用エポキシ樹脂成形材料を用いた半導体チップを包装するとともに、乾燥剤も同一袋に包装して封緘することを特徴とするような半導体封止用のエポキシ樹脂成形材料を用いた梱包方法が提案されている（特許文献５）。
【特許文献１】特開２００４−２２９２８号公報
【特許文献２】特開平１０−２４２３３６号公報
【特許文献３】特開平１０−２８９９６３号公報
【特許文献４】特開平９−２０７９６６号公報
【特許文献５】特開２００４−９０９７１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、特許文献１に開示した半導体装置では、乾燥剤が半導体チップを覆う箇所が少ないため、パッケージ内部の結露を取り除き、吸湿を行うことにつき限界がある。
【００１０】
また、特許文献２に開示した半導体装置では、ダイボンド剤に乾燥剤を混合することにより、吸湿効果が低下する可能性がある。
【００１１】
さらに、特許文献３に開示した半導体装置では、乾燥剤が半導体チップを覆う箇所が少ないところ、吸湿が完全ではないという問題がある。
【００１２】
加えて、特許文献４に開示した半導体装置では、リードフレームの保存に際し、容器の大きさが要求されるため、保管スペースが必要となるという問題がある。また、ガスバリア性容器から取り出し、パッケージにリードフレームを格納すれば吸湿効果がなくなるという問題がある。
【００１３】
加えて、特許文献５に開示した技術では、梱包開封後に、吸湿を行うことが困難であり、パッケージにリードフレームを格納すれば吸湿効果がなくなるという問題がある。
【００１４】
本発明は、上記に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、外部からの湿気に対して防湿および吸湿に絶大な効果を発揮するとともに、どの様なパッケージ形態にも対応可能であり、面倒な乾燥剤等の添付も行わずに、低コストでかつ環境にも配慮しつつ防湿吸湿を行う半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明のある実施の態様によれば、基板に接合された半導体チップと、該半導体チップを封止するパッケージとを備える半導体装置であって、前記パッケージは、シリカアルミナゲルを含むことを特徴とする半導体装置が提供される。
【００１６】
このような構成とすることにより、外部からの湿気の進入を防ぐことから半導体装置の吸湿効果を高め、パッケージ廃棄においても無害であることから容易に廃棄することが可能になる。なお、該材料は安価なコストで実現することが可能である。
【００１７】
このとき、前記パッケージは、シリカアルミナゲルを含有する材料をパッケージ構成材料に混合または配合して形成されることを特徴としてもよい。
【００１８】
このような構成とすることにより、パッケージの成型時にシリカアルミナゲルを含有する材料をプラスチックまたはセラミックと混合してパッケージを作成することができ、防湿吸湿効果を得ることが可能である。
【００１９】
このとき、前記パッケージは、シリカアルミナゲルを含まないパッケージ構成部材の表面側にシリカアルミナゲルを含有する部材を配したことを特徴としてもよい。
【００２０】
なお、前記パッケージは、シリカアルミナゲルを含まないパッケージ構成部材の表面側にシリカアルミナゲルを含有するシート部材を接着または接合したことを特徴としてもよい。
【００２１】
なお、前記パッケージは、シリカアルミナゲルを含まないパッケージ構成部材の表面側にシリカアルミナゲルを含有するシート部材を内包することを特徴としてもよい。
【００２２】
かかる構成とすることにより、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質を材料として作成した半導体装置パッケージと同程度の吸湿効果を得ることが可能である。
【００２３】
このとき、前記パッケージは、半導体チップと基板の間にシリカアルミナゲルを含有するシート部材を配して形成されたことを特徴としてもよい。
【００２４】
かかる構成とすることにより、半導体チップと基板の間にシリカアルミナゲルを含有するシート部材を配して形成することで、吸湿効果を高めることが可能である。
【００２５】
また、基板に接合された半導体チップをパッケージにより封止する半導体装置の製造方法であって、パッケージ金型内に基板接合された半導体チップを設置する工程と、シリカアルミナゲルを含有しないパッケージ材料をパッケージ金型に流し込む工程と、焼成硬化させる工程と、金型から取り出したパッケージ表面にシリカアルミナゲルを含有するシート部材を接着または接合する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００２６】
さらに、基板に接合された半導体チップをパッケージにより封止する半導体装置の製造方法であって、パッケージ金型内に基板接合された半導体チップを設置するとともに、該パッケージ金型の内面にシリカアルミナゲルを含有するシート部材を貼り付ける工程と、シリカアルミナゲルを含有しないパッケージ材料をパッケージ金型に流し込む工程と、焼成硬化させる工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００２７】
加えて、基板に接合された半導体チップをパッケージにより封止する半導体装置の製造方法であって、パッケージ金型内に基板接合された半導体チップを設置する工程と、シリカアルミナゲルを含有しないパッケージ材料をパッケージ金型に流し込み、続いて、シリカアルミナゲルを含有するシート部材を入れ、その後、再度、シリカアルミナゲルを含有しないパッケージ材料をパッケージ金型に流し込む工程と、焼成硬化させる工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように本発明によれば、シリカアルミナゲルを含有するパッケージを供給することで、安価な費用で湿気の侵入による半導体装置の酸化の抑制および湿気の除去を実現する。また、本発明に係る半導体装置を使用した後の廃棄においても、環境に配慮した天然材質を用いる材料の使用により、無公害での該半導体装置を処分することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３０】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の半導体装置の構成について、図面を使用しながら説明する。図１（ａ）および（ｂ）、ならびに、図２（ａ）および（ｂ）は、本発明における半導体装置の第１の実施の形態の構成を説明するための断面図である。
【００３１】
図１（ａ）に示されるように、本実施の形態における半導体装置２０１は、半導体チップ１０１、リードフレーム１０２、パッケージ１０４、ボンディングワイヤー１０６を備えている。半導体チップ１０１、リードフレーム１０２およびボンディングワイヤー１０６は、パッケージ１０４で封止される。図１（ｂ）に示されるように、半導体装置２０２は、半導体チップ１０１、パッケージ基板１０３、パッケージ１０４、ボンディングワイヤー１０６、さらに半田ボール１０７を備えてもよい。半導体チップ１０１、パッケージ基板１０３およびボンディングワイヤー１０６は、パッケージ１０４で封止される。
【００３２】
また、図２（ａ）に示されるように、半導体装置２０３は、半導体チップ１０１、リードフレーム１０２、パッケージ１１４、ボンディングワイヤー１０６を備えている。半導体チップ１０１、リードフレーム１０２およびボンディングワイヤー１０６は、パッケージ１１４で封止される。図２（ｂ）に示されるように、半導体装置２０４は、半導体チップ１０１、パッケージ基板１０３、パッケージ１１４、ボンディングワイヤー１０６、さらに半田ボール１０７を備えてもよい。半導体チップ１０１、パッケージ基板１０３およびボンディングワイヤー１０６は、パッケージ１１４で封止される。
【００３３】
リードフレーム１０２は、ＱＦＰ等のパッケージに使用されるものであり、例えば、銅合金またはニッケル合金等が材料として選択される。リードフレーム１０２は、銅合金またはニッケル合金からなる金属板を加工して成形される。
【００３４】
パッケージ基板１０３は、ＣＳＰ等の半導体パッケージに使用されるプリント基板であり、例えば、セラミックまたは樹脂等が材料として選択される。
【００３５】
ボンディングワイヤー１０６は、半導体チップ１０１とリードフレーム１０２を接続するための金属細線であり、直径３０μｍの金細線等が用いられる。
【００３６】
半田ボール１０７は、半導体チップ１０１からの入出力インターフェイスであり、パッケージ基板１０３に接合されている。例えば、半田ボール１０７とパッケージ基板１０３は、高温により溶けて接合される。
【００３７】
パッケージ１０４は、一般的に半導体チップ１０１を収納するための特殊な容器であり、材料としてモールド、ガラス、セラミック、プラスチック、シリカアルミナゲル等が選択される。なお、シリカアルミナゲルと混合する材料としては、例えば、珪素、炭化珪素、ジルコニアまたは窒化アルミニウム等が挙げられる。また、接着または接合する場合のシリカアルミナゲルと混合する材料としては、例えば、エポキシ樹脂、メラミン樹脂またはフェノール樹脂等が挙げられる。
【００３８】
パッケージ１１４は、半導体チップ１０１を収納するための特殊な容器であり、材料として、プラスチック、セラミック、シリカアルミナゲル等が選択される。
【００３９】
シリカアルミナゲルについて説明する。シリカアルミナゲルは、シリカアルミナともアルミナゲルとも呼ばれ、シリカアルミナ系の粘土類に由来する。多孔質の物質であり、孔の内に水分を吸収し、保持する力（ヒステリレス作用）が強い。発熱はほとんどなく、潮解性もない。利点としては、湿度、温度の多少の変化では吸水した水分を放出しないこと、低温度から高温度まで一定した吸水力を持っていること、腐食に強いことが挙げられる。また、安全な乾燥剤であり、低コストで入手することができる。
【００４０】
ここで、本発明の実施形態１の特徴とするところは、半導体装置を製造する過程でシリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質を材料として、その粘土物質をパッケージの金型に流し込み、焼成工程にて硬化することでパッケージを製造し、該パッケージで半導体チップ１０１を覆う点にある。ここで、かかる点に関して、本発明に係る実施形態の半導体製造プロセスの後工程における封止工程について説明する。
【００４１】
まず、封止工程の前段階として、ダイボンディング工程、ワイヤボンディング工程について説明する。ダイボンディング工程では、半導体チップ１０１をリードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３の上に載せて固定する。例えば、リードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３の上に、あらかじめポリイミド樹脂等の耐熱性のある接着剤を塗布する。そして、前記リードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３の上に半導体チップ１０１が載せられ、加熱硬化されて固定される。ワイヤボンディング工程では、リードフレーム１０２と半導体チップ１０１との間をボンディングワイヤー１０６を用いてワイヤボンディングを行う。
【００４２】
封止工程では、パッケージ金型内に、ダイボンディング済みリードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３に基板接合された半導体チップを設置する工程がある。次に、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質を材料として、その粘土物質をパッケージ金型に流し込む工程がある。該粘土物質をブランジャーで加圧し、その中で該粘土物質が高圧で押し込まれ、流動化した該粘土物質を移送し、該粘土物質を焼成硬化する工程がある。このような封止工程により、パッケージ１０４を形成して、該パッケージ１０４で半導体チップ１０１を覆うことで防湿性の高い半導体装置を完成することができる（図１（ａ）および（ｂ）参照）。
【００４３】
また、封止工程では、パッケージ金型内に、ダイボンディング済みリードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３に基板接合された半導体チップ１０１を設置する工程がある。次に、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質を材料として、その粘土物質とプラスチックまたはセラミックと混合したものをパッケージ金型に流し込む工程がある。次に、該粘土物質をブランジャーで加圧し、その中で該粘土物質が高圧で押し込まれ、流動化した該粘土物質を移送し、該粘土物質を焼成硬化する工程がある。このような封止工程により、パッケージ１１４を形成して、該パッケージ１１４で半導体チップ１０１を覆うことで防湿性の高い半導体装置を完成することができる（図２（ａ）および（ｂ）参照）。
【００４４】
（第２の実施の形態）
本発明の半導体装置の構成について、図面を使用しながら説明する。図３（ａ）および（ｂ）、ならびに図４（ａ）および（ｂ）は、本発明における半導体装置の第２の実施の形態の構成を説明するための断面図である。
【００４５】
図３（ａ）に示されるように、本実施の形態における半導体装置２０５は、半導体チップ１０１、リードフレーム１０２、パッケージ構成部材１０８、ボンディングワイヤー１０６、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を備えている。パッケージ１２４は、パッケージ構成部材１０８と、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５とを含む。
図３（ｂ）に示されるように、半導体装置２０６は、半導体チップ１０１、パッケージ基板１０３、パッケージ構成部材１０８、ボンディングワイヤー１０６、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５、さらに半田ボール１０７を備えてもよい。パッケージ１２４は、パッケージ構成部材１０８と、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５とを含む。
なお、半導体チップ１０１、リードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３、およびボンディングワイヤー１０６は、パッケージ１２４で封止される。
【００４６】
また、図４（ａ）に示されるように、半導体装置２０７は、半導体チップ１０１、リードフレーム１０２、パッケージ構成部材１０８、ボンディングワイヤー１０６、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を備えている。パッケージ１２４は、パッケージ構成部材１０８と、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５とを含む。
図４（ｂ）に示されるように、半導体装置２０８は、半導体チップ１０１、パッケージ構成部材１０８、ボンディングワイヤー１０６、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５、さらに半田ボール１０７を備えてもよい。パッケージ１２４は、パッケージ構成部材１０８と、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５とを含む。
なお、半導体チップ１０１、リードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３、およびボンディングワイヤー１０６は、パッケージ１２４で封止される。
【００４７】
半導体チップ１０１、リードフレーム１０２、パッケージ基板１０３、ボンディングワイヤー１０６、半田ボール１０７は、本発明に係る実施形態１と同様である。パッケージ１２４は、パッケージ構成部材１０８と、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５とを含み、パッケージ構成部材１０８の表面側に前記シリカアルミナゲルを含有する部材１０５を配してなるものである。パッケージ構成部材１０８は、例えば、プラスチックまたはセラミック等を材料として構成される。１０５は、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したものである。なお、１０５は、好ましくは粘着性を有することが望ましい。かかるシート部材の粘着性により、前記シート部材１０５がパッケージ１４４内において、固定され、半導体チップ１０１のところに落ちるのを防止することができる。
【００４８】
ここで、本発明の実施形態２の特徴とするところは、図３（ａ）および（ｂ）に示されるように、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５をパッケージ金型にはめ込み、その後に、例えば、プラスチックまたはセラミックをパッケージ金型に流し込み、焼成工程にて硬化することで、該プラスチックまたはセラミックを材料とするパッケージ構成部材１０８の表面側に、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を接着または接合した点にある。
また、本発明の実施形態２の特徴とするところは、図４（ａ）および（ｂ）に示されるように、半導体製造プロセスの後工程において、例えば、プラスチックまたはセラミックをパッケージ１２４の金型に流し込み、焼成工程にて硬化したその後に、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を、該プラスチックまたはセラミックを材料とするパッケージ構成部材１０８の表面側に配する点にある。
【００４９】
本発明に係る実施形態の半導体製造プロセスの後工程における封止工程について説明するが、封止工程の前段階として、ダイボンディング工程、ワイヤボンディング工程については、本発明に係る実施形態１と同様である。
【００５０】
封止工程では、パッケージ金型内に、ダイボンディング済みリードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３に基板接合された半導体チップ１０１を設置する工程がある。次に、例えば、プラスチックまたはセラミックをパッケージ１２４の金型に流し込む工程がある。該プラスチックまたはセラミックをブランジャーで加圧し、その中で該プラスチックまたはセラミックが高圧で押し込まれ、流動化した該プラスチックまたはセラミックを移送し、該プラスチックまたはセラミックを焼成硬化する工程がある。次に、パッケージ金型から取り出したパッケージ１２４の表面にシリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を接着または接合する工程がある。例えば、接着または接合は、絶縁性透明樹脂および銀ペースト等を用いて行う。このような封止工程により、パッケージ１２４を形成して、該パッケージ１２４で半導体チップ１０１を覆うことで防湿性の高い半導体装置を完成することができる（図３（ａ）および（ｂ）参照）。
【００５１】
また、封止工程では、パッケージ金型内に基板接合された半導体チップを設置するとともに、該パッケージ金型の内面にシリカアルミナゲルを含有するシート状に加工したもの１０５を貼り付ける工程がある。次に、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質を材料として、その粘土物質をパッケージ１２４の金型に流し込む工程がある。次に、例えば、プラスチックまたはセラミックをパッケージ１２４の金型に流し込む工程がある。次に、該プラスチックまたはセラミックをブランジャーで加圧し、その中で該プラスチックまたはセラミックが高圧で押し込まれ、流動化した該プラスチックまたはセラミックを移送し、該プラスチックまたはセラミックを焼成硬化する工程がある。かかる工程により、パッケージ１２４を形成して、該パッケージ１２４で半導体チップ１０１を覆うことで防湿性の高い半導体装置を完成することができる（図４（ａ）および（ｂ）参照）。
【００５２】
（第３の実施の形態）
本発明の半導体装置の構成について、図面を使用しながら説明する。図５（ａ）および（ｂ）は、本発明に係る半導体装置の実施例３を示す断面図である。
【００５３】
図５（ａ）に示されるように、本実施の形態における半導体装置２０９は、半導体チップ１０１、リードフレーム１０２、パッケージ構成部材１０９、ボンディングワイヤー１０６、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を備えている。パッケージ１３４は、パッケージ構成部材１０９と、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５とを含む。
図５（ｂ）に示されるように、半導体装置２１０は、半導体チップ１０１、パッケージ基板１０３、パッケージ構成部材１０９、ボンディングワイヤー１０６、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５、さらに半田ボール１０７を備えてもよい。パッケージ１３４は、パッケージ構成部材１０９と、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５とを含む。
なお、半導体チップ１０１、リードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３、およびボンディングワイヤー１０６は、パッケージ１３４で封止されている。
【００５４】
半導体チップ１０１、リードフレーム１０２、パッケージ基板１０３、ボンディングワイヤー１０６、半田ボール１０７は、本発明に係る実施形態１と同様である。パッケージ１３４は、パッケージ構成部材１０９と、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５とを含む。パッケージ構成部材１０９は、例えば、材料としてモールド、ガラス、セラミック、プラスチック等が選択される。１０５は、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したものである。
【００５５】
ここで、本発明の実施形態３の特徴とするところは、図５（ａ）および（ｂ）に示されるように、半導体製造プロセスの後工程において、半導体チップ１０１とリードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３の間に、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を配して形成される点にある。本発明に係る実施形態の半導体製造プロセスの後工程における封止工程について説明する
【００５６】
封止工程の前段階として、ダイボンディング工程、ワイヤボンディング工程について説明する。ダイボンディング工程では、半導体チップ１０１をリードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３の上に載せる。半導体チップ１０１とリードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３の間に、半導体チップ１０１の裏面にシリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を入れる。例えば、上方向から熱と圧力をかけて、半導体チップ１０１の裏面に、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５をダイボンディングする。ワイヤボンディング工程では、リードフレーム１０２と半導体チップ１０１との間をワイヤボンディングする。
【００５７】
封止工程では、パッケージ金型内に、ダイボンディング済みリードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３に基板接合された半導体チップ１０１を設置する工程がある。次に、例えば、プラスチック、セラミックまたは樹脂をパッケージ１３４の金型に流し込む工程がある。該プラスチック、セラミックまたは樹脂をブランジャーで加圧し、その中で該プラスチック、セラミックまたは樹脂が高圧で押し込まれ、流動化した該プラスチック、セラミックまたは樹脂を移送し、該プラスチック、セラミックまたは樹脂を焼成硬化する工程がある。このような封止工程により、パッケージ１３４を形成して、防湿性の高い半導体装置を完成することができる（図５（ａ）および（ｂ）参照）。
【００５８】
（第４の実施の形態）
本発明の半導体装置の構成について、図面を使用しながら説明する。図６（ａ）および（ｂ）は、本発明に係る半導体装置の実施例４を示す断面図である。
【００５９】
図６（ａ）に示されるように、本実施の形態における半導体装置２１１は、半導体チップ１０１、リードフレーム１０２、パッケージ構成部材１１０、ボンディングワイヤー１０６、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を備えている。パッケージ１４４は、パッケージ構成部材１１０と、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５とを含む。
図６（ｂ）に示されるように、半導体装置２１２は、半導体チップ１０１、パッケージ基板１０３、パッケージ構成部材１１０、ボンディングワイヤー１０６、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５、さらに半田ボール１０７を備えてもよい。
なお、半導体チップ１０１、リードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３、およびボンディングワイヤー１０６は、パッケージ１４４で封止される。
【００６０】
半導体チップ１０１、リードフレーム１０２、パッケージ基板１０３、ボンディングワイヤー１０６、半田ボール１０７は、本発明に係る実施形態１と同様である。パッケージ１４４は、パッケージ構成部材１１０と、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５とを含み、例えば、パッケージ構成部材１１０の表面側に、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を内包するものである。パッケージ構成部材１１０は、例えば、プラスチックまたはセラミック等を材料として構成される。１０５は、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したものである。なお、１０５は、好ましくは粘着性を有することが望ましい。かかるシート部材の粘着性により、前記シート部材１０５がパッケージ１４４内において、固定され、半導体チップ１０１のところに落ちるのを防止することができる。
【００６１】
ここで、本発明の実施形態４の特徴としては、半導体製造プロセスの後工程において、例えば、プラスチックまたはセラミックをパッケージ１４４の金型に流し込み、続いてシリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を入れ、その後、再度、プラスチックまたはセラミックをパッケージ１４４の金型に流し込み、焼成工程にて硬化する。すなわち、本発明の実施形態４の特徴とするところは、例えば、プラスチックまたはセラミックを材料とするパッケージ構成部材１１０の表面側に、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を内包する点にある。
【００６２】
本発明に係る実施形態の半導体製造プロセスの後工程における封止工程について説明するが、封止工程の前段階として、ダイボンディング工程、ワイヤボンディング工程については、本発明に係る実施形態１と同様である。
【００６３】
封止工程では、封止工程では、パッケージ金型内に、ダイボンディング済みリードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３に基板接合された半導体チップ１０１を設置する工程がある。次に、例えば、プラスチックまたはセラミックをパッケージ１４４の金型に流し込み、続いてシリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を入れ、その後、再度、プラスチックまたはセラミックをパッケージ１４４の金型に流し込む工程がある。流し込まれた前記プラスチックまたはセラミック等をブランジャーで加圧し、その中で該プラスチックまたはセラミック等が高圧で押し込まれ、流動化した該プラスチックまたはセラミック等を移送し、該プラスチックまたはセラミック等を
焼成硬化する工程がある。このような封止工程により、パッケージ１４４を形成して、該パッケージ１４４で半導体チップ１０１を覆うことで防湿性の高い半導体装置を完成することができる。
【００６４】
ところで、環境問題という観点より、上記実施の形態に係る半導体装置は、鉛やハロゲン化合物を含むものでなく、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質を材料として用いているので、環境に配慮した材料を使用している。
【００６５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明における半導体装置の第１の実施の形態の構成を説明するための断面図である。
【図２】本発明における半導体装置の第１の実施の形態の構成を説明するための断面図である。
【図３】本発明における半導体装置の第２の実施の形態の構成を説明するための断面図である。
【図４】本発明における半導体装置の第２の実施の形態の構成を説明するための断面図である。
【図５】本発明における半導体装置の第３の実施の形態の構成を説明するための断面図である。
【図６】本発明における半導体装置の第４の実施の形態の構成を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０１ 半導体チップ
１０２ リードフレーム
１０３ パッケージ基板
１０４ パッケージ
１０５ シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの
１０６ ボンディングワイヤー
１０７ 半田ボール
１０８ パッケージ構成部材
１０９ パッケージ構成部材
１１０ パッケージ構成部材
１１４ パッケージ
１２４ パッケージ
１３４ パッケージ
１４４ パッケージ
２０１ 半導体装置
２０２ 半導体装置
２０３ 半導体装置
２０４ 半導体装置
２０５ 半導体装置
２０６ 半導体装置
２０７ 半導体装置
２０８ 半導体装置
２０９ 半導体装置
２１０ 半導体装置
２１１ 半導体装置
２１２ 半導体装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、特にシリカアルミナゲルを含有する材料を使用し、防湿および吸湿機能を有するパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造プロセスは、イオン注入等からなるドーピング、絶縁膜の形成、リソグラフィ、エッチング等からなる前工程と、ダイシング、マウント、ボンディング、モールド、マーキング等の後工程とに分類され、後工程においては、ＩＣチップをパッケージに収納する半導体パッケージ技術がある。特に、半導体装置においてパッケージ技術は、高温、高湿等の外部環境からＩＣチップを保護する機能を果している。
【０００３】
ところで、湿気は、半導体装置に様々な弊害をもたらしている。例えば、半導体装置においては、湿気により、パッケージを組み立てた後、表面実装での加熱において水分が気化し、パッケージ内部に剥離があると剥離面に水蒸気圧が印加されて、内圧として作用する。この圧力によりパッケージに膨れを生じたり、樹脂が内圧に耐えられずにクラックを生じたりする。表面実装後のパッケージにクラックが発生すると水分や不純物が侵入し、チップを腐蝕させるという、パッケージクラックの弊害がある。
また、半導体装置に使用されるパッケージのリードフレームの酸化、およびボールグリットアレイ等に用いられる配線基板の配線箇所の酸化による接触不良等の弊害がある。これらの弊害により、湿気は半導体装置の誤動作および半導体装置の故障、低寿命の原因となっている。
【０００４】
これらの弊害を防止するために、パッケージ内部に半導体チップの主面を除いた箇所にシリカゲル等の乾燥剤と暗色顔料を充填したシリコーン製のゲル状吸湿性樹脂を滴下塗布することで、パッケージ内部の結露を取り除き吸湿を行うことが提案されている（特許文献１）。
【０００５】
また、パッケージ内部に半導体チップとリードフレームをダイボンドする際、ダイボンド剤に乾燥剤を混合することで、パッケージ内部の結露を取り除き吸湿を行うことが提案されている（特許文献２）。
【０００６】
さらに、パッケージ内部に半導体チップを設置するリードフレームのワイヤーボンディングされる箇所の下部に乾燥剤を封入することで、パッケージ内部の結露を取り除き吸湿を行うことが提案されている（特許文献３）。
【０００７】
加えて、パッケージの製造に使用されるリードフレームの経時安定性を維持するために酸素および水分を取り去ったガスバリア性容器内に密封することで、リードフレームの保存を行うことが提案されている（特許文献４）。
【０００８】
加えて、包装用樹脂フィルムを製袋した袋内半導体封止用エポキシ樹脂成形材料を用いた半導体チップを包装するとともに、乾燥剤も同一袋に包装して封緘することを特徴とするような半導体封止用のエポキシ樹脂成形材料を用いた梱包方法が提案されている（特許文献５）。
【特許文献１】特開２００４−２２９２８号公報
【特許文献２】特開平１０−２４２３３６号公報
【特許文献３】特開平１０−２８９９６３号公報
【特許文献４】特開平９−２０７９６６号公報
【特許文献５】特開２００４−９０９７１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、特許文献１に開示した半導体装置では、乾燥剤が半導体チップを覆う箇所が少ないため、パッケージ内部の結露を取り除き、吸湿を行うことにつき限界がある。
【００１０】
また、特許文献２に開示した半導体装置では、ダイボンド剤に乾燥剤を混合することにより、吸湿効果が低下する可能性がある。
【００１１】
さらに、特許文献３に開示した半導体装置では、乾燥剤が半導体チップを覆う箇所が少ないところ、吸湿が完全ではないという問題がある。
【００１２】
加えて、特許文献４に開示した半導体装置では、リードフレームの保存に際し、容器の大きさが要求されるため、保管スペースが必要となるという問題がある。また、ガスバリア性容器から取り出し、パッケージにリードフレームを格納すれば吸湿効果がなくなるという問題がある。
【００１３】
加えて、特許文献５に開示した技術では、梱包開封後に、吸湿を行うことが困難であり、パッケージにリードフレームを格納すれば吸湿効果がなくなるという問題がある。
【００１４】
本発明は、上記に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、外部からの湿気に対して防湿および吸湿に絶大な効果を発揮するとともに、どの様なパッケージ形態にも対応可能であり、面倒な乾燥剤等の添付も行わずに、低コストでかつ環境にも配慮しつつ防湿吸湿を行う半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明のある実施の態様によれば、基板に接合された半導体チップと、該半導体チップを封止するパッケージとを備える半導体装置であって、前記パッケージは、シリカアルミナゲルを含むことを特徴とする半導体装置が提供される。
【００１６】
このような構成とすることにより、外部からの湿気の進入を防ぐことから半導体装置の吸湿効果を高め、パッケージ廃棄においても無害であることから容易に廃棄することが可能になる。なお、該材料は安価なコストで実現することが可能である。
【００１７】
このとき、前記パッケージは、シリカアルミナゲルを含有する材料をパッケージ構成材料に混合または配合して形成されることを特徴としてもよい。
【００１８】
このような構成とすることにより、パッケージの成型時にシリカアルミナゲルを含有する材料をプラスチックまたはセラミックと混合してパッケージを作成することができ、防湿吸湿効果を得ることが可能である。
【００１９】
このとき、前記パッケージは、シリカアルミナゲルを含まないパッケージ構成部材の表面側にシリカアルミナゲルを含有する部材を配したことを特徴としてもよい。
【００２０】
なお、前記パッケージは、シリカアルミナゲルを含まないパッケージ構成部材の表面側にシリカアルミナゲルを含有するシート部材を接着または接合したことを特徴としてもよい。
【００２１】
なお、前記パッケージは、シリカアルミナゲルを含まないパッケージ構成部材の表面側にシリカアルミナゲルを含有するシート部材を内包することを特徴としてもよい。
【００２２】
かかる構成とすることにより、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質を材料として作成した半導体装置パッケージと同程度の吸湿効果を得ることが可能である。
【００２３】
このとき、前記パッケージは、半導体チップと基板の間にシリカアルミナゲルを含有するシート部材を配して形成されたことを特徴としてもよい。
【００２４】
かかる構成とすることにより、半導体チップと基板の間にシリカアルミナゲルを含有するシート部材を配して形成することで、吸湿効果を高めることが可能である。
【００２５】
また、基板に接合された半導体チップをパッケージにより封止する半導体装置の製造方法であって、パッケージ金型内に基板接合された半導体チップを設置する工程と、シリカアルミナゲルを含有しないパッケージ材料をパッケージ金型に流し込む工程と、焼成硬化させる工程と、金型から取り出したパッケージ表面にシリカアルミナゲルを含有するシート部材を接着または接合する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００２６】
さらに、基板に接合された半導体チップをパッケージにより封止する半導体装置の製造方法であって、パッケージ金型内に基板接合された半導体チップを設置するとともに、該パッケージ金型の内面にシリカアルミナゲルを含有するシート部材を貼り付ける工程と、シリカアルミナゲルを含有しないパッケージ材料をパッケージ金型に流し込む工程と、焼成硬化させる工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００２７】
加えて、基板に接合された半導体チップをパッケージにより封止する半導体装置の製造方法であって、パッケージ金型内に基板接合された半導体チップを設置する工程と、シリカアルミナゲルを含有しないパッケージ材料をパッケージ金型に流し込み、続いて、シリカアルミナゲルを含有するシート部材を入れ、その後、再度、シリカアルミナゲルを含有しないパッケージ材料をパッケージ金型に流し込む工程と、焼成硬化させる工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように本発明によれば、シリカアルミナゲルを含有するパッケージを供給することで、安価な費用で湿気の侵入による半導体装置の酸化の抑制および湿気の除去を実現する。また、本発明に係る半導体装置を使用した後の廃棄においても、環境に配慮した天然材質を用いる材料の使用により、無公害での該半導体装置を処分することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３０】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の半導体装置の構成について、図面を使用しながら説明する。図１（ａ）および（ｂ）、ならびに、図２（ａ）および（ｂ）は、本発明における半導体装置の第１の実施の形態の構成を説明するための断面図である。
【００３１】
図１（ａ）に示されるように、本実施の形態における半導体装置２０１は、半導体チップ１０１、リードフレーム１０２、パッケージ１０４、ボンディングワイヤー１０６を備えている。半導体チップ１０１、リードフレーム１０２およびボンディングワイヤー１０６は、パッケージ１０４で封止される。図１（ｂ）に示されるように、半導体装置２０２は、半導体チップ１０１、パッケージ基板１０３、パッケージ１０４、ボンディングワイヤー１０６、さらに半田ボール１０７を備えてもよい。半導体チップ１０１、パッケージ基板１０３およびボンディングワイヤー１０６は、パッケージ１０４で封止される。
【００３２】
また、図２（ａ）に示されるように、半導体装置２０３は、半導体チップ１０１、リードフレーム１０２、パッケージ１１４、ボンディングワイヤー１０６を備えている。半導体チップ１０１、リードフレーム１０２およびボンディングワイヤー１０６は、パッケージ１１４で封止される。図２（ｂ）に示されるように、半導体装置２０４は、半導体チップ１０１、パッケージ基板１０３、パッケージ１１４、ボンディングワイヤー１０６、さらに半田ボール１０７を備えてもよい。半導体チップ１０１、パッケージ基板１０３およびボンディングワイヤー１０６は、パッケージ１１４で封止される。
【００３３】
リードフレーム１０２は、ＱＦＰ等のパッケージに使用されるものであり、例えば、銅合金またはニッケル合金等が材料として選択される。リードフレーム１０２は、銅合金またはニッケル合金からなる金属板を加工して成形される。
【００３４】
パッケージ基板１０３は、ＣＳＰ等の半導体パッケージに使用されるプリント基板であり、例えば、セラミックまたは樹脂等が材料として選択される。
【００３５】
ボンディングワイヤー１０６は、半導体チップ１０１とリードフレーム１０２を接続するための金属細線であり、直径３０μｍの金細線等が用いられる。
【００３６】
半田ボール１０７は、半導体チップ１０１からの入出力インターフェイスであり、パッケージ基板１０３に接合されている。例えば、半田ボール１０７とパッケージ基板１０３は、高温により溶けて接合される。
【００３７】
パッケージ１０４は、一般的に半導体チップ１０１を収納するための特殊な容器であり、材料としてモールド、ガラス、セラミック、プラスチック、シリカアルミナゲル等が選択される。なお、シリカアルミナゲルと混合する材料としては、例えば、珪素、炭化珪素、ジルコニアまたは窒化アルミニウム等が挙げられる。また、接着または接合する場合のシリカアルミナゲルと混合する材料としては、例えば、エポキシ樹脂、メラミン樹脂またはフェノール樹脂等が挙げられる。
【００３８】
パッケージ１１４は、半導体チップ１０１を収納するための特殊な容器であり、材料として、プラスチック、セラミック、シリカアルミナゲル等が選択される。
【００３９】
シリカアルミナゲルについて説明する。シリカアルミナゲルは、シリカアルミナともアルミナゲルとも呼ばれ、シリカアルミナ系の粘土類に由来する。多孔質の物質であり、孔の内に水分を吸収し、保持する力（ヒステリレス作用）が強い。発熱はほとんどなく、潮解性もない。利点としては、湿度、温度の多少の変化では吸水した水分を放出しないこと、低温度から高温度まで一定した吸水力を持っていること、腐食に強いことが挙げられる。また、安全な乾燥剤であり、低コストで入手することができる。
【００４０】
ここで、本発明の実施形態１の特徴とするところは、半導体装置を製造する過程でシリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質を材料として、その粘土物質をパッケージの金型に流し込み、焼成工程にて硬化することでパッケージを製造し、該パッケージで半導体チップ１０１を覆う点にある。ここで、かかる点に関して、本発明に係る実施形態の半導体製造プロセスの後工程における封止工程について説明する。
【００４１】
まず、封止工程の前段階として、ダイボンディング工程、ワイヤボンディング工程について説明する。ダイボンディング工程では、半導体チップ１０１をリードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３の上に載せて固定する。例えば、リードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３の上に、あらかじめポリイミド樹脂等の耐熱性のある接着剤を塗布する。そして、前記リードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３の上に半導体チップ１０１が載せられ、加熱硬化されて固定される。ワイヤボンディング工程では、リードフレーム１０２と半導体チップ１０１との間をボンディングワイヤー１０６を用いてワイヤボンディングを行う。
【００４２】
封止工程では、パッケージ金型内に、ダイボンディング済みリードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３に基板接合された半導体チップを設置する工程がある。次に、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質を材料として、その粘土物質をパッケージ金型に流し込む工程がある。該粘土物質をブランジャーで加圧し、その中で該粘土物質が高圧で押し込まれ、流動化した該粘土物質を移送し、該粘土物質を焼成硬化する工程がある。このような封止工程により、パッケージ１０４を形成して、該パッケージ１０４で半導体チップ１０１を覆うことで防湿性の高い半導体装置を完成することができる（図１（ａ）および（ｂ）参照）。
【００４３】
また、封止工程では、パッケージ金型内に、ダイボンディング済みリードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３に基板接合された半導体チップ１０１を設置する工程がある。次に、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質を材料として、その粘土物質とプラスチックまたはセラミックと混合したものをパッケージ金型に流し込む工程がある。次に、該粘土物質をブランジャーで加圧し、その中で該粘土物質が高圧で押し込まれ、流動化した該粘土物質を移送し、該粘土物質を焼成硬化する工程がある。このような封止工程により、パッケージ１１４を形成して、該パッケージ１１４で半導体チップ１０１を覆うことで防湿性の高い半導体装置を完成することができる（図２（ａ）および（ｂ）参照）。
【００４４】
（第２の実施の形態）
本発明の半導体装置の構成について、図面を使用しながら説明する。図３（ａ）および（ｂ）、ならびに図４（ａ）および（ｂ）は、本発明における半導体装置の第２の実施の形態の構成を説明するための断面図である。
【００４５】
図３（ａ）に示されるように、本実施の形態における半導体装置２０５は、半導体チップ１０１、リードフレーム１０２、パッケージ構成部材１０８、ボンディングワイヤー１０６、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を備えている。パッケージ１２４は、パッケージ構成部材１０８と、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５とを含む。
図３（ｂ）に示されるように、半導体装置２０６は、半導体チップ１０１、パッケージ基板１０３、パッケージ構成部材１０８、ボンディングワイヤー１０６、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５、さらに半田ボール１０７を備えてもよい。パッケージ１２４は、パッケージ構成部材１０８と、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５とを含む。
なお、半導体チップ１０１、リードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３、およびボンディングワイヤー１０６は、パッケージ１２４で封止される。
【００４６】
また、図４（ａ）に示されるように、半導体装置２０７は、半導体チップ１０１、リードフレーム１０２、パッケージ構成部材１０８、ボンディングワイヤー１０６、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を備えている。パッケージ１２４は、パッケージ構成部材１０８と、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５とを含む。
図４（ｂ）に示されるように、半導体装置２０８は、半導体チップ１０１、パッケージ構成部材１０８、ボンディングワイヤー１０６、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５、さらに半田ボール１０７を備えてもよい。パッケージ１２４は、パッケージ構成部材１０８と、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５とを含む。
なお、半導体チップ１０１、リードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３、およびボンディングワイヤー１０６は、パッケージ１２４で封止される。
【００４７】
半導体チップ１０１、リードフレーム１０２、パッケージ基板１０３、ボンディングワイヤー１０６、半田ボール１０７は、本発明に係る実施形態１と同様である。パッケージ１２４は、パッケージ構成部材１０８と、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５とを含み、パッケージ構成部材１０８の表面側に前記シリカアルミナゲルを含有する部材１０５を配してなるものである。パッケージ構成部材１０８は、例えば、プラスチックまたはセラミック等を材料として構成される。１０５は、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したものである。なお、１０５は、好ましくは粘着性を有することが望ましい。かかるシート部材の粘着性により、前記シート部材１０５がパッケージ１４４内において、固定され、半導体チップ１０１のところに落ちるのを防止することができる。
【００４８】
ここで、本発明の実施形態２の特徴とするところは、図３（ａ）および（ｂ）に示されるように、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５をパッケージ金型にはめ込み、その後に、例えば、プラスチックまたはセラミックをパッケージ金型に流し込み、焼成工程にて硬化することで、該プラスチックまたはセラミックを材料とするパッケージ構成部材１０８の表面側に、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を接着または接合した点にある。
また、本発明の実施形態２の特徴とするところは、図４（ａ）および（ｂ）に示されるように、半導体製造プロセスの後工程において、例えば、プラスチックまたはセラミックをパッケージ１２４の金型に流し込み、焼成工程にて硬化したその後に、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を、該プラスチックまたはセラミックを材料とするパッケージ構成部材１０８の表面側に配する点にある。
【００４９】
本発明に係る実施形態の半導体製造プロセスの後工程における封止工程について説明するが、封止工程の前段階として、ダイボンディング工程、ワイヤボンディング工程については、本発明に係る実施形態１と同様である。
【００５０】
封止工程では、パッケージ金型内に、ダイボンディング済みリードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３に基板接合された半導体チップ１０１を設置する工程がある。次に、例えば、プラスチックまたはセラミックをパッケージ１２４の金型に流し込む工程がある。該プラスチックまたはセラミックをブランジャーで加圧し、その中で該プラスチックまたはセラミックが高圧で押し込まれ、流動化した該プラスチックまたはセラミックを移送し、該プラスチックまたはセラミックを焼成硬化する工程がある。次に、パッケージ金型から取り出したパッケージ１２４の表面にシリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を接着または接合する工程がある。例えば、接着または接合は、絶縁性透明樹脂および銀ペースト等を用いて行う。このような封止工程により、パッケージ１２４を形成して、該パッケージ１２４で半導体チップ１０１を覆うことで防湿性の高い半導体装置を完成することができる（図３（ａ）および（ｂ）参照）。
【００５１】
また、封止工程では、パッケージ金型内に基板接合された半導体チップを設置するとともに、該パッケージ金型の内面にシリカアルミナゲルを含有するシート状に加工したもの１０５を貼り付ける工程がある。次に、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質を材料として、その粘土物質をパッケージ１２４の金型に流し込む工程がある。次に、例えば、プラスチックまたはセラミックをパッケージ１２４の金型に流し込む工程がある。次に、該プラスチックまたはセラミックをブランジャーで加圧し、その中で該プラスチックまたはセラミックが高圧で押し込まれ、流動化した該プラスチックまたはセラミックを移送し、該プラスチックまたはセラミックを焼成硬化する工程がある。かかる工程により、パッケージ１２４を形成して、該パッケージ１２４で半導体チップ１０１を覆うことで防湿性の高い半導体装置を完成することができる（図４（ａ）および（ｂ）参照）。
【００５２】
（第３の実施の形態）
本発明の半導体装置の構成について、図面を使用しながら説明する。図５（ａ）および（ｂ）は、本発明に係る半導体装置の実施例３を示す断面図である。
【００５３】
図５（ａ）に示されるように、本実施の形態における半導体装置２０９は、半導体チップ１０１、リードフレーム１０２、パッケージ構成部材１０９、ボンディングワイヤー１０６、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を備えている。パッケージ１３４は、パッケージ構成部材１０９と、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５とを含む。
図５（ｂ）に示されるように、半導体装置２１０は、半導体チップ１０１、パッケージ基板１０３、パッケージ構成部材１０９、ボンディングワイヤー１０６、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５、さらに半田ボール１０７を備えてもよい。パッケージ１３４は、パッケージ構成部材１０９と、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５とを含む。
なお、半導体チップ１０１、リードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３、およびボンディングワイヤー１０６は、パッケージ１３４で封止されている。
【００５４】
半導体チップ１０１、リードフレーム１０２、パッケージ基板１０３、ボンディングワイヤー１０６、半田ボール１０７は、本発明に係る実施形態１と同様である。パッケージ１３４は、パッケージ構成部材１０９と、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５とを含む。パッケージ構成部材１０９は、例えば、材料としてモールド、ガラス、セラミック、プラスチック等が選択される。１０５は、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したものである。
【００５５】
ここで、本発明の実施形態３の特徴とするところは、図５（ａ）および（ｂ）に示されるように、半導体製造プロセスの後工程において、半導体チップ１０１とリードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３の間に、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を配して形成される点にある。本発明に係る実施形態の半導体製造プロセスの後工程における封止工程について説明する
【００５６】
封止工程の前段階として、ダイボンディング工程、ワイヤボンディング工程について説明する。ダイボンディング工程では、半導体チップ１０１をリードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３の上に載せる。半導体チップ１０１とリードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３の間に、半導体チップ１０１の裏面にシリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を入れる。例えば、上方向から熱と圧力をかけて、半導体チップ１０１の裏面に、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５をダイボンディングする。ワイヤボンディング工程では、リードフレーム１０２と半導体チップ１０１との間をワイヤボンディングする。
【００５７】
封止工程では、パッケージ金型内に、ダイボンディング済みリードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３に基板接合された半導体チップ１０１を設置する工程がある。次に、例えば、プラスチック、セラミックまたは樹脂をパッケージ１３４の金型に流し込む工程がある。該プラスチック、セラミックまたは樹脂をブランジャーで加圧し、その中で該プラスチック、セラミックまたは樹脂が高圧で押し込まれ、流動化した該プラスチック、セラミックまたは樹脂を移送し、該プラスチック、セラミックまたは樹脂を焼成硬化する工程がある。このような封止工程により、パッケージ１３４を形成して、防湿性の高い半導体装置を完成することができる（図５（ａ）および（ｂ）参照）。
【００５８】
（第４の実施の形態）
本発明の半導体装置の構成について、図面を使用しながら説明する。図６（ａ）および（ｂ）は、本発明に係る半導体装置の実施例４を示す断面図である。
【００５９】
図６（ａ）に示されるように、本実施の形態における半導体装置２１１は、半導体チップ１０１、リードフレーム１０２、パッケージ構成部材１１０、ボンディングワイヤー１０６、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を備えている。パッケージ１４４は、パッケージ構成部材１１０と、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５とを含む。
図６（ｂ）に示されるように、半導体装置２１２は、半導体チップ１０１、パッケージ基板１０３、パッケージ構成部材１１０、ボンディングワイヤー１０６、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５、さらに半田ボール１０７を備えてもよい。
なお、半導体チップ１０１、リードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３、およびボンディングワイヤー１０６は、パッケージ１４４で封止される。
【００６０】
半導体チップ１０１、リードフレーム１０２、パッケージ基板１０３、ボンディングワイヤー１０６、半田ボール１０７は、本発明に係る実施形態１と同様である。パッケージ１４４は、パッケージ構成部材１１０と、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５とを含み、例えば、パッケージ構成部材１１０の表面側に、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を内包するものである。パッケージ構成部材１１０は、例えば、プラスチックまたはセラミック等を材料として構成される。１０５は、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したものである。なお、１０５は、好ましくは粘着性を有することが望ましい。かかるシート部材の粘着性により、前記シート部材１０５がパッケージ１４４内において、固定され、半導体チップ１０１のところに落ちるのを防止することができる。
【００６１】
ここで、本発明の実施形態４の特徴としては、半導体製造プロセスの後工程において、例えば、プラスチックまたはセラミックをパッケージ１４４の金型に流し込み、続いてシリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を入れ、その後、再度、プラスチックまたはセラミックをパッケージ１４４の金型に流し込み、焼成工程にて硬化する。すなわち、本発明の実施形態４の特徴とするところは、例えば、プラスチックまたはセラミックを材料とするパッケージ構成部材１１０の表面側に、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を内包する点にある。
【００６２】
本発明に係る実施形態の半導体製造プロセスの後工程における封止工程について説明するが、封止工程の前段階として、ダイボンディング工程、ワイヤボンディング工程については、本発明に係る実施形態１と同様である。
【００６３】
封止工程では、封止工程では、パッケージ金型内に、ダイボンディング済みリードフレーム１０２またはパッケージ基板１０３に基板接合された半導体チップ１０１を設置する工程がある。次に、例えば、プラスチックまたはセラミックをパッケージ１４４の金型に流し込み、続いてシリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの１０５を入れ、その後、再度、プラスチックまたはセラミックをパッケージ１４４の金型に流し込む工程がある。流し込まれた前記プラスチックまたはセラミック等をブランジャーで加圧し、その中で該プラスチックまたはセラミック等が高圧で押し込まれ、流動化した該プラスチックまたはセラミック等を移送し、該プラスチックまたはセラミック等を
焼成硬化する工程がある。このような封止工程により、パッケージ１４４を形成して、該パッケージ１４４で半導体チップ１０１を覆うことで防湿性の高い半導体装置を完成することができる。
【００６４】
ところで、環境問題という観点より、上記実施の形態に係る半導体装置は、鉛やハロゲン化合物を含むものでなく、シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質を材料として用いているので、環境に配慮した材料を使用している。
【００６５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明における半導体装置の第１の実施の形態の構成を説明するための断面図である。
【図２】本発明における半導体装置の第１の実施の形態の構成を説明するための断面図である。
【図３】本発明における半導体装置の第２の実施の形態の構成を説明するための断面図である。
【図４】本発明における半導体装置の第２の実施の形態の構成を説明するための断面図である。
【図５】本発明における半導体装置の第３の実施の形態の構成を説明するための断面図である。
【図６】本発明における半導体装置の第４の実施の形態の構成を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０１ 半導体チップ
１０２ リードフレーム
１０３ パッケージ基板
１０４ パッケージ
１０５ シリカアルミナゲルを含有する天然の粘土物質をシート状に加工したもの
１０６ ボンディングワイヤー
１０７ 半田ボール
１０８ パッケージ構成部材
１０９ パッケージ構成部材
１１０ パッケージ構成部材
１１４ パッケージ
１２４ パッケージ
１３４ パッケージ
１４４ パッケージ
２０１ 半導体装置
２０２ 半導体装置
２０３ 半導体装置
２０４ 半導体装置
２０５ 半導体装置
２０６ 半導体装置
２０７ 半導体装置
２０８ 半導体装置
２０９ 半導体装置
２１０ 半導体装置
２１１ 半導体装置
２１２ 半導体装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に接合された半導体チップと、該半導体チップを封止するパッケージとを備える半導体装置であって、
前記パッケージは、シリカアルミナゲルを含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記パッケージは、シリカアルミナゲルを含有する材料をパッケージ構成材料に混合または配合して形成され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】
前記パッケージは、シリカアルミナゲルを含まないパッケージ構成部材の表面側にシリカアルミナゲルを含有する部材を配したことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記パッケージは、シリカアルミナゲルを含まないパッケージ構成部材の表面側にシリカアルミナゲルを含有するシート部材を接着または接合した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】
前記パッケージは、シリカアルミナゲルを含まないパッケージ構成部材の表面側にシリカアルミナゲルを含有するシート部材を内包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６】
前記パッケージは、半導体チップと基板の間にシリカアルミナゲルを含有するシート部材を配して形成されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
基板に接合された半導体チップをパッケージにより封止する半導体装置の製造方法であって、
パッケージ金型内に基板接合された半導体チップを設置する工程と、
シリカアルミナゲルを含有しないパッケージ材料をパッケージ金型に流し込む工程と、
焼成硬化させる工程と、
金型から取り出したパッケージ表面にシリカアルミナゲルを含有するシート部材を接着または接合する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
基板に接合された半導体チップをパッケージにより封止する半導体装置の製造方法であって、
パッケージ金型内に基板接合された半導体チップを設置するとともに、該パッケージ金型の内面にシリカアルミナゲルを含有するシート部材を貼り付ける工程と、
シリカアルミナゲルを含有しないパッケージ材料をパッケージ金型に流し込む工程と、
焼成硬化させる工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
基板に接合された半導体チップをパッケージにより封止する半導体装置の製造方法であって、
パッケージ金型内に基板接合された半導体チップを設置する工程と、
シリカアルミナゲルを含有しないパッケージ材料をパッケージ金型に流し込み、続いて、シリカアルミナゲルを含有するシート部材を入れ、その後、再度、シリカアルミナゲルを含有しないパッケージ材料をパッケージ金型に流し込む工程と、
焼成硬化させる工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
基板に接合された半導体チップと、該半導体チップを封止するパッケージとを備える半導体装置であって、
前記パッケージは、シリカアルミナゲルを含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記パッケージは、シリカアルミナゲルを含有する材料をパッケージ構成材料に混合または配合して形成され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】
前記パッケージは、シリカアルミナゲルを含まないパッケージ構成部材の表面側にシリカアルミナゲルを含有する部材を配したことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記パッケージは、シリカアルミナゲルを含まないパッケージ構成部材の表面側にシリカアルミナゲルを含有するシート部材を接着または接合した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】
前記パッケージは、シリカアルミナゲルを含まないパッケージ構成部材の表面側にシリカアルミナゲルを含有するシート部材を内包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６】
前記パッケージは、半導体チップと基板の間にシリカアルミナゲルを含有するシート部材を配して形成されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
基板に接合された半導体チップをパッケージにより封止する半導体装置の製造方法であって、
パッケージ金型内に基板接合された半導体チップを設置する工程と、
シリカアルミナゲルを含有しないパッケージ材料をパッケージ金型に流し込む工程と、
焼成硬化させる工程と、
金型から取り出したパッケージ表面にシリカアルミナゲルを含有するシート部材を接着または接合する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
基板に接合された半導体チップをパッケージにより封止する半導体装置の製造方法であって、
パッケージ金型内に基板接合された半導体チップを設置するとともに、該パッケージ金型の内面にシリカアルミナゲルを含有するシート部材を貼り付ける工程と、
シリカアルミナゲルを含有しないパッケージ材料をパッケージ金型に流し込む工程と、
焼成硬化させる工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
基板に接合された半導体チップをパッケージにより封止する半導体装置の製造方法であって、
パッケージ金型内に基板接合された半導体チップを設置する工程と、
シリカアルミナゲルを含有しないパッケージ材料をパッケージ金型に流し込み、続いて、シリカアルミナゲルを含有するシート部材を入れ、その後、再度、シリカアルミナゲルを含有しないパッケージ材料をパッケージ金型に流し込む工程と、
焼成硬化させる工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−９１７３９（Ｐ２００８−９１７３９Ａ）
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７２４３８（Ｐ２００６−２７２４３８）
【出願日】平成１８年１０月４日（２００６．１０．４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月４日（２００６．１０．４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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