(57)【要約】【課題】半導体チップと、配線基板又は前記半導体チップとは別の下層半導体チップとを、ペーストを用いて接着しつつ、半導体チップの反りが抑制された半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】半導体チップ５の一面５ａに治具２８ａを配置し、該治具２８ａによって前記半導体チップ５の形状を保持しつつ、該半導体チップ５の他面５ｂと、配線基板の一面又は前記半導体チップとは別の下層半導体チップとを、ペースト２１を用いて接着するダイボンディング工程と、配線基板の一面に設けられた接続パッド２と、前記半導体チップ５の一面５ａに設けられた電極パッドとをワイヤを用いて電気接続する工程と、前記半導体チップ５と、前記ワイヤとを絶縁性樹脂からなる封止体を用いて覆う封止工程とを含むことを特徴とする。【選択図】図１
2010109153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップの一面に治具を配置し、該治具によって前記半導体チップの形状を保持しつつ、該半導体チップの他面と、配線基板の一面又は前記半導体チップとは別の下層半導体チップとを、ペーストを用いて接着するダイボンディング工程と、
配線基板の一面に設けられた接続パッドと、前記半導体チップの一面に設けられた電極パッドとを、ワイヤを用いて電気接続する工程と、
前記半導体チップと、前記ワイヤとを絶縁性樹脂からなる封止体を用いて覆う封止工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記治具を、前記半導体チップの一面側から他面側に向けて押圧することで、前記半導体チップの形状を保持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】
前記治具が、前記半導体チップを押圧する部位において、突出した凸部が設けられた形状をしていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記治具の、半導体チップを押圧する部位が、前記半導体チップの一面より小さいことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記治具に、窪んだ形状をした凹部が設けられており、該凹部に前記半導体チップを埋設することで、前記半導体チップの形状を保持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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板に半導体チップが搭載された半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）型半導体装置は、図９に示す半導体装置１ａのように、一面に複数の接続パッド２を有し、他面に接続パッド２と電気的に接続された複数のランド３とを有する配線基板４と、配線基板４の一面に搭載された半導体チップ５と、半導体チップ５の図示略の電極パッドと配線基板４の接続パッド２とを電気的に接続するワイヤ６と、少なくとも半導体チップ５とワイヤ６とを覆う絶縁性樹脂からなる封止体７と、ランド３に設けられた外部端子８とから構成されている。
また、配線基板４は、基板９の両面に、所定の配線１０が形成され、その外側の一部に絶縁膜となるソルダーレジスト１１が積層された構成となっている。そして、このソルダーレジスト１１が積層しておらず、配線１０が露出した部分が、接続パッド２又はランド３となっている。
【０００３】
近年、このＢＧＡ型半導体装置１ａは、ＩＴ化やモバイル機器の普及に伴う半導体装置の高密度実装化の要望を受け、小型薄型化やＭＣＰ（マルチチップパッケージ）化が益々進んでいる。これにより、半導体チップ５の厚さも年々薄くなってきており、現在では、例えば３０μｍ〜１００μｍ程度の厚さとなっている。
【０００４】
しかしながら、この半導体チップ５の薄型化の結果、半導体チップ５に反りが発生するという問題が生じるようになった。
【０００５】
従来のＢＧＡ型半導体装置１ａにおいては、図９に示すように、半導体チップ５の厚さｄが２００μｍ以上であるため、接着剤としてペースト２１を用いて、半導体チップ５を配線基板４にダイボンディングしたとしても、反りの問題は生じなかった。
【０００６】
これに対し、半導体チップ５が薄型化し、例えば、その厚さが３０μｍ〜１００μｍ程度になると、半導体チップ５を構成する半導体ウエハが、常温で巻物のように丸まる現象が発生するようになり、図１０のように、半導体チップ５が凹状に反る（あるいは凸状に反る）という問題が生じるようになったのである。
ペースト２１は、硬化完了するまでは粘着力が弱いため、半導体チップ５を、平坦な状態でチップマウントさせたとしても、粘着力で平坦に押さえ込むことができず、反りが生じてしまうのである。
【０００７】
このような半導体チップ５の反り防止を目的とした方法として、図１１に示すように接着剤にＤＡＦ２２（ダイアタッチフィルム）を利用する方法がある。
ＤＡＦ２２は、最初から粘着力があるため、半導体チップ５が反ろうとしても、粘着力で平坦に押さえ込むことができる。したがって、半導体チップ５を配線基板４にチップマウントする際に、平坦にチップマウントすれば、反りをなくすことができる。
【０００８】
また、他の方法として、絶縁性樹脂や熱硬化性樹脂を介在させ、半導体チップを押圧することで、半導体チップと配線基板との反りの矯正を行う方法（特許文献１、２）や、半導体チップ側面の樹脂に紫外線照射を行い硬化させる方法（特許文献３）が知られている。
【特許文献１】特開２００７−２８８２２８号公報
【特許文献２】特開２００１−２４０３４号公報
【特許文献３】特開平１０−３４０９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述した接着剤にＤＡＦ２２を利用する方法には、ＤＡＦ２２がペースト２１に比べて高価であることから、製造コストが嵩むという問題があった。
【００１０】
また、絶縁性樹脂や熱硬化性樹脂を介在させ、半導体チップを押圧する方法は、半導体チップの回路と電極とを基板側に設けたフリップチップ工法についてのものであり、半導体チップの裏面を配線基板に接着させるＢＧＡ型半導体装置についてのものではない。
また、チップ側面の樹脂に紫外線照射を行い硬化させる方法も、フリップチップ工法についてのものであり、半導体チップの裏面を配線基板に接着させるＢＧＡ型半導体装置についてのものではない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体チップの一面に治具を配置し、該治具によって前記半導体チップの形状を保持しつつ、該半導体チップの他面と、配線基板の一面又は前記半導体チップとは別の下層半導体チップとを、ペーストを用いて接着するダイボンディング工程と、配線基板の一面に設けられた接続パッドと、前記半導体チップの一面に設けられた電極パッドとを、ワイヤを用いて電気接続する工程と、前記半導体チップと、前記ワイヤとを絶縁性樹脂からなる封止体を用いて覆う封止工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明の半導体装置の製造方法では、半導体チップと、配線基板又は前記半導体チップとは別の下層半導体チップとを、ペーストを用いて接着させる際、前記半導体チップの形状を治具によって保持させることとなる。これにより、ペーストの粘着力とは関係なく、治具によって、半導体チップが反らないようにすることができ、その後、ペーストを完全に硬化させて、半導体チップの形状を固定することができる。したがって、半導体チップと、配線基板又は前記半導体チップとは別の下層半導体チップとを、安価なペーストを用いて接着しつつ、半導体チップの反りが抑制された半導体装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を適用した半導体装置の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態である半導体装置の製造方法のうち、ダイボンディング工程を示す断面工程図である。
図１（ａ）に示すように、本実施形態に用いられる配線母基板２３は、ＭＡＰ（Ｍｏｌｄ  Ａｒｒａｙ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）方式で処理されるものであり、複数の製品形成部２４がマトリクス状に配置されている。
製品形成部２４は、ダイシングライン２５で切断分離した後に、配線基板となる部位である。
また、配線母基板２３は、基板９の両面に、所定の配線１０が設けられ、その外側の一部に絶縁膜となるソルダーレジスト１１が積層された構成となっている。そして、このソルダーレジスト１１が積層されておらず、配線１０が露出した部分が、接続パッド２又は図示略のランドとなっている。
【００１４】
まず、図１（ｂ）に示すように、適宜の塗布装置２６を用いて配線母基板２３の製品形成部２４の略中央部に、ペースト２１を塗布する。
【００１５】
その後、図１（ｃ）に示すように、半導体チップ５を、他面５ｂを下側にして、配線母基板２３の製品形成部２４の略中央で、ペースト２１が塗布されている部位に、チップマウント機２７を用いてチップマウントする。
すなわち、半導体チップ５の他面５ｂと、切断分離後配線基板となる配線母基板２３とを、ペースト２１を用いて接着させる。
本実施形態で用いる半導体チップ５は、例えば、厚さが３０μｍ〜１００μｍ程度のものである。
【００１６】
その際、図１（ｄ）に示すように、半導体チップ５の一面５ａに治具２８ａを配置し、治具２８ａを半導体チップ５の一面５ａから配線母基板２３に向けて押圧する。
すなわち、半導体チップ５の一面５ａに治具２８ａを配置し、治具２８ａを半導体チップ５の一面５ａ側から他面５ｂ側に向けて押圧することで、半導体チップ５の形状を保持する。
本実施形態では、複数の半導体装置を同時に製造しているので、治具２８ａは、複数の半導体チップ５を押圧することとなる。
なお、治具２８ａは、板状となっており、単純な形状となっている。
【００１７】
次に、治具２８ａで半導体チップ５を押圧しながら、図示略のヒーター等を用いて、ペースト２１を加熱し、ペースト２１を硬化させる。ペースト２１の硬化が完了したら、治具２８ａを撤去する。
【００１８】
図２は、このダイボンディング工程について、横軸が時間を、縦軸がペースト温度を示すグラフである。
図２に示されるように、本実施形態では、まず配線母基板２３の製品形成部２４に（ａ）ペースト２１を塗布し、半導体チップ５を（ｂ）チップマウントする。その上で、半導体チップ５の一面５ａに（ｃ）治具２８ａを設置し、ペースト２１の（ｄ）加熱を開始する。その後、（ｅ）ペースト２１の硬化が開始し、（ｆ）ペースト２１の硬化が完了したら、（ｇ）加熱を終了し、（ｈ）治具２８ａを撤去する。以上のようにして、ダイボンディング工程を行う。
【００１９】
治具２８ａを撤去した後は、配線母基板２３の上面に設けられた接続パッド２と、半導体チップ５の一面５ａに設けられた図示略の電極パッドとを、導電性の図３に示すワイヤ６を用いて結線し、電気接続する。
ワイヤ６は、例えばＡｕ等からなる。結線方法としては、ワイヤボンディング装置により、超音波熱圧着する方法で構わない。
【００２０】
ワイヤ６で結線した後は、半導体チップ５とワイヤ６とを絶縁性樹脂からなる図３に示す封止体７を用いて覆う。
封止体７で覆う方法としては、塗布装置であるポッティング装置を用いたり、成形金型であるトランスファーモールド装置を用いたり等、適宜の方法で構わない。
【００２１】
封止体７を形成した後は、配線母基板２３の下面に設けられた図３に示すランド３上に導電性の半田ボールを搭載し、外部端子８となるバンプ電極を形成する。
【００２２】
その後、配線母基板２３をダイシングライン２５に沿って切断分離し、製品形成部２４毎に個別化すると、図３のような半導体装置１が得られる。
【００２３】
以上により、本実施形態の半導体装置の製造方法では、治具２８ａによって押圧することで半導体チップ５の形状が保持され、反りが生じなくなる。すなわち、半導体チップ５をチップマウントした後、ペースト２１が硬化するまでの間、継続的に治具２８ａによって半導体チップ５を押圧し続けるので、ペースト２１が硬化するまでの間で、反りが生じることはない。また、ペースト２１が硬化した後は、ペースト２１によって接着された半導体チップ５の形状が変化することもない。
したがって、安価なペースト２１を接着剤として用いても、半導体チップ５に反りが生じない半導体装置を製造することができる。
また、治具２８ａの形状が、板状という単純な形状をしており、半導体チップ５の形状に影響されずに治具２８ａを利用でき、製品別に治具２８ａを準備するコストと時間を削減できる。
【００２４】
なお、半導体チップ５の厚さや、ペースト２１材の変更に対する押圧調整を容易に実施できるように、治具２８ａに重量を調整できる補助機構を追加したり、治具２８ａを押圧する機器に組込み機会的に押圧調整する仕組みを設けたりしても構わない。
また、加熱調整を容易に実施できるように、治具２８ａにヒーター等を組込んでも構わない。
【００２５】
［第２の実施形態］
図４は、本発明の第２の実施形態である半導体装置の製造方法のうち、ダイボンディング工程の一部を示している断面図である。
本実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、同様の部分については説明を省略する。
【００２６】
図４に示すように、本実施形態で用いる治具２８ｂは、半導体チップ５を押圧する部位において、突出した凸部２９が設けられた形状をしている。
したがって、治具２８ｂが半導体チップ５を押圧する際は、凸部２９の先端３０のみが半導体チップ５と接触し、治具２８ｂの他の部分は半導体チップ５に接しないこととなる。
本実施例では、この凸部２９の先端３０の大きさが半導体チップ５の一面５ａの大きさと略等しくなるように構成されている。
そして、治具２８ｂの凸部２９の先端３０が半導体チップ５を押圧することにより、半導体チップ５の反りを矯正することができる。
【００２７】
本実施形態でも、第１の実施形態の同様に、安価なペースト２１を接着剤として用いても、半導体チップ５に反りが生じない半導体装置を製造することができる。また、治具２８ｂが上記構成をしていることから、治具２８ｂを精度よく半導体チップ５に押圧させることができ、半導体チップ５の反り矯正の精度を向上させることができる。
【００２８】
なお、図５に示すように、凸部２９の先端３０の幅ｍが半導体チップ５の一面５ａの幅ｌよりも小さく構成しても構わない。すなわち、半導体チップ５を押圧する治具２８ｂの凸部２９の先端３０を、半導体チップ５の一面５ａより小さくしても構わない。
これにより、ペースト２１の量を多くし、ペースト２１が半導体チップ５の側面を這い上がるようにしても、治具２８ｂにペースト２１が付着することを避けることができ、治具２８ｂのメンテナンス性が向上する。
【００２９】
［第３の実施形態］
図６及び図７は、本発明の第３の実施形態である半導体装置の製造方法の一部を示している図である。図６は、治具２８ｃに半導体チップ５を埋設する際の様子を示しており、図７は、半導体チップ５を配線母基板２３にダイボンディングする工程の一部を示している。
本実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、同様の部分については説明を省略する。
【００３０】
図６に示すように、本実施形態で用いる治具２８ｃには、窪んだ形状をした凹部３１が設けられており、凹部３１は、半導体チップ５が埋没するように、半導体チップ５の形状に対応した形状で形成されている。この凹部３１の深さｎは、半導体チップ５の反り矯正を着実に実行するために、半導体チップ５の厚さと略同じ、もしくは、半導体チップ５より少し浅い構成となっている。
また、治具２８ｃには、図示略の吸着機構によって吸着するための吸着孔３２が設けられている。
【００３１】
本実施形態のダイボンディング工程では、図６及び図７（ａ）に示すように、まず、半導体チップ５の一面５ａを下側にして、治具２８ｃの凹部３１に半導体チップ５を埋設する。すなわち、配線母基板２３と接着させる他面５ｂを上側にして、半導体チップ５を治具２８ｃの凹部３１に埋設する。
【００３２】
その後、図７（ｂ）に示すように、治具２８ｃに埋設された半導体チップ５の他面５ｂにペースト２１を塗布する。
そして、配線母基板２３の半導体チップ５と接着させる面を下側にして、配線母基板２３の製品形成部２４で、半導体チップ５が接着されるように位置あわせをした上で、治具２８ｃに配線母基板２３を重ねる。
【００３３】
治具２８ｃに配線母基板２３を載せた後は、図７（ｃ）に示すように、図示略の吸着機構により、吸着孔３２を介して、配線母基板２３を下側に引き付けるように治具２８ｃに吸着し、半導体チップ５の反りが矯正された状態を作る。そして、矯正状態を保持したまま配線母基板２３の上側に設けられたヒーター３３等の手段を用いてペースト２１を硬化させる。
【００３４】
ペースト２１の硬化完了後に吸着状態を解除し、治具２８ｃと配線母基板２３とを分離し、配線母基板２３を反転させる。その後の工程は、第１の実施形態と同様である。
【００３５】
本実施形態でも、第１の実施形態の同様に、安価なペースト２１を接着剤として用いても、半導体チップ５に反りが生じない半導体装置を製造することができる。
【００３６】
［第４の実施形態］
図８は、本発明の第４の実施形態である半導体装置の製造方法のうち、ダイボンディング工程の一部を示している図である。
本実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、同様の部分については説明を省略する。
【００３７】
図８に示すように、本実施形態により製造される半導体装置は、半導体チップを２枚積層したＭＣＰ（マルチチップパッケージ）構造をしている。
【００３８】
本実施形態では、まず、第１の実施形態ないし第３の実施形態で示したダイボンディング工程により、下層半導体チップ３４を配線母基板２３に搭載する。
【００３９】
その後、下層半導体チップ３４の上面３４ａにペースト２１を塗布し、半導体チップ５の他面５ｂを下側にして、半導体チップ５を、ペースト２１を介して、下層半導体チップ３４の上に載せる。
そして、第２の実施形態で示したように、治具２８ｂの凸部２９の先端３０によって、半導体チップ５を押圧し、半導体チップ５の反りを矯正したままで、ペースト２１を加熱して硬化させる。
すなわち、半導体チップ５の一面５ａに治具２８ｂを配置し、治具２８ｂによって半導体チップ５の形状を保持しつつ、半導体チップ５の他面５ｂと、半導体チップ５とは別の下層半導体チップ３４とを、ペースト２１を用いて接着させる。
【００４０】
その後の工程については、第１の実施形態と同様である。
【００４１】
本実施形態では、安価なペースト２１を接着剤として用いつつ、半導体チップ５に反りが生じない半導体チップ５が積層されたＭＣＰ（マルチチップパッケージ）構造の半導体装置を製造することができる。
【００４２】
なお、積層する半導体チップ５の枚数は、何枚でも構わず、半導体チップと同様にスペーサー等を積層しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、半導体装置を製造する製造業において幅広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態である半導体装置の製造方法のうち、ダイボンディング工程を示す断面工程図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態である半導体装置の製造方法のうち、ダイボンディング工程の際の、加熱と治具使用状況の関係を示した図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態で製造された半導体装置を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態である半導体装置の製造方法のうち、ダイボンディング工程の一部を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施形態である半導体装置の製造方法のうち、ダイボンディング工程の一部を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の第３の実施形態である半導体装置の製造方法において、治具に半導体チップが埋設された様子を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第３の実施形態である半導体装置の製造方法のうち、ダイボンディング工程の一部を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の第４の実施形態である半導体装置の製造方法のうち、ダイボンディング工程の一部を示す断面図である。
【図９】図９は、従来のＢＧＡ型半導体装置を示す断面図である。
【図１０】図１０は、ペーストを用いて半導体チップをダイボンディングした様子を示す断面図である。
【図１１】図１１は、ＤＡＦを用いて半導体チップをダイボンディングした様子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１・・・半導体装置、２・・・接続パッド、３・・・ランド、４・・・配線基板、５・・・半導体チップ、５ａ・・・半導体チップの一面、５ｂ・・・半導体チップの他面、６・・・ワイヤ、７・・・封止体、８・・・外部端子、９・・・基板、１０・・・配線、１１・・・ソルダーレジスト、２１・・・ペースト、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ・・・治具、２９・・・治具の凸部、３１・・・治具の凹部、３４・・・下層半導体チップ
【図１】
2010109153.tif 000003
【図２】
2010109153.tif 000004
【図３】
2010109153.tif 000005
【図４】
2010109153.tif 000006
【図５】
2010109153.tif 000007
【図６】
2010109153.tif 000008
【図７】
2010109153.tif 000009
【図８】
2010109153.tif 000010
【図９】
2010109153.tif 000011
【図１０】
2010109153.tif 000012
【図１１】
2010109153.tif 000013