JP2006041078A

JP2006041078A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2006041078A
Application number: JP2004216970A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Abe; 洋安部
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-07-26
Filing date: 2004-07-26
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】２つの半導体チップを備える半導体パッケージにおけるボイドの発生を抑制することができる半導体パッケージの製造方法を提供する。
【解決手段】回路基板８にＡＣＦテープ９を介して２つの半導体チップ５を配置し、これら半導体チップを圧着治具により加熱すると共に押圧する半導体パッケージの製造方法において、圧着治具に設けられた半導体チップと略同一高さの第２の突起部４を２つの半導体チップの間隙に嵌合させると共に、第１の突起部３及び第２の突起部４で半導体チップを囲繞した状態で半導体チップを押圧する。
【選択図】図２

Description

本発明は半導体装置の製造方法に関する。詳しくは、圧着治具の突起部を半導体チップ同士の間隙に嵌合させた状態で押圧することによって、ボイドの発生を抑制しようとした半導体装置の製造方法に係るものである。

現在、各種電化製品の小型化、高性能化に伴い、その内部に使用される半導体パッケージの高密度化が進み、従来の１つの半導体チップで１つの半導体パッケージを構成する様な単純な半導体パッケージではなく、１つの半導体パッケージに複数個の半導体チップを搭載するもの等の要求が多くなってきている。

また、半導体パッケージを高密度に回路基板に実装するための高密度技術も益々進歩しており、その１つとして、半導体チップを回路基板に直接フェースダウンで電気的に接続するフリップチップ方式による実装技術がある（例えば、特許文献１参照。）。

以下、２つの半導体チップをフリップチップ方式によって実装する半導体パッケージの製造方法について図面を用いて説明する。
従来のフリップチップ方式による実装では、先ず、図３（ａ）で示す様に、半導体チップ１０１の電極１０２に、ＡｕやＣｕ等を主成分とし、一般的にバンプと称される突起状電極１０３（以下、バンプと称する。）を形成する。

また、バンプの形成とは別に、図３（ｂ）で示す様に、半導体チップを実装するガラスエポキシ基板から成る回路基板１０４に、熱硬化性エポキシ樹脂をベースとしたフィルム状接着剤に導電粒子として金属粒子（例えばＮｉ粒子）を分散した異方性導電テープ１０５（以下、ＡＣＦテープと言う）を貼り合わせる。

次に、図３（ｃ）で示す様に、バンプが形成された半導体チップを反転して実装ノズル１０６で吸着固定を行い、半導体チップに形成されたバンプと回路基板の端子１０７とを高精度に位置合わせする。

続いて、平板状の圧着治具１０８によって図3（ｄ）中符号Ａで示す半導体チップの裏面から加熱すると共に押圧して半導体チップと回路基板を電気的に接続する。

その後、半導体チップと電気的に接続された回路基板を、上金型と下金型とから成るモールド成型金型（図示せず）に装填し、ガラスエポキシ樹脂から成るモールド樹脂１０９をモールド成型金型内に注入することによって、図３（ｅ）で示す様な半導体パッケージを得ることができる。

特開平１０−５０７６９号公報

ところで、半導体チップが圧着治具により加熱されると共に押圧される際は、フィルム状接着剤は未硬化段階であり流動性が大きく、変形しやすい状態にあるために、半導体チップの端部からはみ出したフィルム状接着剤によりフィレットが形成されることとなるのであるが、半導体チップ同士の間隙に存在する空気を巻き込みながら形成されるために、半導体チップ同士の間隙に形成されるフィレットには微小な凹凸や空洞が生じ、その後の工程によって封入される封止樹脂であるモールド樹脂とその界面に空洞が残り、ボイドが発生することがある。
そして、ボイドが発生すると、このボイドに水分が溜まるために、例えば実装基板への半田付け工程等で加えられる熱の影響により水蒸気爆発が起きて亀裂が発生し故障に至るという信頼性上大きな問題となる恐れがある。

本発明は以上の点に鑑みて創案されたものであって、複数個の半導体チップを備える半導体装置におけるボイドの発生を抑制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するものである。

上記の目的を達成するために、本発明に係る半導体装置の製造方法は、回路基板にフィルム状接着剤を介して複数の半導体チップを配置する工程と、該半導体チップを圧着治具により押圧する工程を備える半導体装置の製造方法において、前記圧着治具に設けられた前記半導体チップと略同一高さの突起部を、配設された前記半導体チップの間隙に嵌合させた状態で前記半導体チップを押圧する。

ここで、圧着治具に設けられた半導体チップと略同一高さの突起部を、配設された半導体チップの間隙に嵌合させた状態で半導体チップを押圧することによって、フィルム状接着剤の半導体チップ同士の間隙へのはみ出しを低減することができ、半導体チップ同士の間隙にフィレットが形成されることを抑制することができる。

上記した本発明の半導体装置の製造方法では、半導体チップ同士の間隙にフィレットが形成されることを抑制できるために、水蒸気爆発に対する耐性が高い半導体装置を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１（ａ）は本発明を適用した半導体装置の製造方法の一例に用いる圧着治具の一例を説明するための模式図であり、ここで示す圧着治具１は、回路基板にＡＣＦテープを介して配置された２つの半導体チップを加熱しながら押圧するものであり、平板状の圧着治具本体２に第１の突起部３及び第２の突起部４が形成されている。

上記した第１の突起部は、２つの半導体チップの間隙に対応する領域に半導体チップと略同一高さに形成されると共に、２つの半導体チップの間隙と略同一幅で形成されており、平板状の圧着治具本体で半導体チップを加熱しながら押圧する際に、２つの半導体チップの間隙と嵌合する様に構成されている。

また、上記した第２の突起部は、半導体チップと略同一高さに形成されると共に、第１の突起部と連設され、平板状の圧着治具本体で半導体チップを加熱しながら押圧する際に、第１の突起部と共に半導体チップを囲繞する様に構成されている。

なお、第１の突起部及び第２の突起部で半導体チップを完全に囲繞した場合には、圧着治具本体で半導体チップを加熱しながら押圧した際に半導体チップの端部からはみ出そうとするフィルム状接着剤の逃げ道が全くなくなってしまうために、第２の突起部には切欠部１３が形成され、圧着治具本体で半導体チップを加熱しながら押圧した際に半導体チップの端部からはみ出そうとするフィルム状接着剤を逃がすことができる様にしている。

ここで、２つの半導体チップの間隙にはみ出すフィルム状接着剤を低減し、２つの半導体チップの間隙にフィレットが形成されることを抑制するためには、例えば図１（ｂ）で示す様に平板状の圧着治具本体に第１の突起部のみが形成されれば充分であって、必ずしも第２の突起部が形成される必要は無い。
但し、第１の突起部と連設され、第１の突起部と併せて半導体チップを囲繞する第２の突起部が形成されることによって、半導体チップの裏面側及び２つの半導体チップの間隙側からのみならず、半導体チップの外側領域全面から加熱されることとなり、より均一な加熱を行うことが可能になると共に、フィルム状接着剤の硬化が安定して半導体パッケージの品質が安定し、更には、加熱時間の短縮化をも期待することができるために、第１の突起部のみならず第２の突起部をも形成された方が好ましい。

以下、上記した圧着治具を用いて２つの半導体チップをフリップチップ方式によって実装する半導体パッケージの製造方法について説明する。即ち、本発明を適用した半導体装置の製造方法の一例について説明する。
本発明を適用したフリップチップ方式による実装では、上記した従来のフリップチップ実装方式と同様に、半導体チップ５の電極６に、ＡｕやＣｕ等を主成分とするバンプ７を形成すると共に、バンプの形成とは別に、２つの半導体チップを実装するガラスエポキシ基板から成る回路基板８にＡＣＦテープ９を貼り合わせる（図２（ａ）、図２（ｂ）参照。）。

次に、図２（ｃ）で示す様に、バンプが形成された半導体チップを反転して実装ノズル１０で吸着固定を行い、半導体チップに形成されたバンプと回路基板の端子１１とを高精度に位置合わせする。

続いて、上記した図１（ａ）で示す圧着治具の第１の突起部が２つの半導体チップの間隙と嵌合すると共に、第１の突起部及び第２の突起部が半導体チップを囲繞する位置となる様に圧着治具の位置合わせを行った後に、圧着治具により２つの半導体チップの裏面及び半導体チップの外側領域全面から加熱すると共に押圧して半導体チップと回路基板とを電気的に接続する（図２（ｄ）参照。）。

その後、従来のフリップチップ方式による実装と同様に、２つの半導体チップと電気的に接続された回路基板を、上金型と下金型とから成るモールド成型金型（図示せず）に装填し、ガラスエポキシ樹脂から成るモールド樹脂１２をモールド成型金型内に注入することによって、図２（ｅ）で示す様な半導体パッケージを得ることができる。

本発明を適用した半導体パッケージの製造方法では、空気を巻き込みながら形成されるために微小な凹凸や空洞が生じ、モールド樹脂との界面にボイドを発生させる原因となる２つの半導体チップの間隙に形成されるフィレットが形成されないために、ボイドの発生を抑制することができ、水蒸気爆発に対する耐性が高い半導体パッケージを得ることができる。

ここで、フィルム状接着剤の粘度を小さくし、フィルム状接着剤の流動性を向上させることによってフィレットに生じる微小な凹凸や空洞を軽減することができるとも考えられるが、フィルム状接着剤は、内部に含有する導電粒子を逃がさない様にすべく所定の粘度を有する様に構成されており、フィルム状接着剤の粘度を小さくすることによる対応にも限界がある。一方、モールド樹脂は、ＡＣＦテープを構成するフィルム状接着剤の様に、導電粒子を逃がさないために所定の粘度を有する様に構成される必要がなく、モールド樹脂の注入の際にボイドの発生を極力抑制できる程度にまで粘度を小さくして流動性を向上させることが可能である。従って、モールド樹脂をモールド成型金型内に注入した場合には、２つの半導体チップの間隙は流動性の高いモールド樹脂で充分に充填され、２つの半導体チップの間隙にボイドが発生することは少ない。

なお、本実施例では、内部に含有する導電粒子を逃がさない様にすべくフィルム状接着剤が所定の粘度を有する様に構成されたＡＣＦテープを例に挙げて説明を行っているが、回路基板に貼り合わせるフィルム状接着剤は導電粒子を含有しないものであっても良い。

また、本発明を適用した半導体パッケージの製造方法では、半導体チップの裏面のみならず、半導体チップの外側領域全面から加熱を行うことができるために、安定して高品質の半導体パッケージを得ることができると共に、加熱時間の短縮を図ることができ歩留りの向上が期待できる。

本発明を適用した半導体装置の製造方法に用いる圧着治具を説明するための模式図である。本発明を適用した半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。従来の半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。

符号の説明

１圧着治具
２圧着治具本体
３第１の突起部
４第２の突起部
５半導体チップ
６電極
７バンプ
８回路基板
９ＡＣＦテープ
１０実装ノズル
１１端子
１２モールド樹脂
１３切欠部

Claims

回路基板にフィルム状接着剤を介して複数の半導体チップを配置する工程と、
該半導体チップを圧着治具により押圧する工程を備える半導体装置の製造方法において、
前記圧着治具に設けられた前記半導体チップと略同一高さの突起部を、配設された前記半導体チップの間隙に嵌合させた状態で前記半導体チップを押圧する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記圧着治具に設けられた突起部により、前記半導体チップを略囲繞した状態で前記半導体チップを押圧する
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。