(57)【要約】【課題】半導体装置の少なくとも一部を封止する際に用いる液状樹脂の注入に要する時間を短縮することができ、半導体装置の製造工程数をも削減することができ、さらには樹脂封止後の半導体装置の反りをも低減することが可能となる半導体装置の製造方法および半導体製造装置ならびに信頼性の高い半導体装置を提供する。【解決手段】上金型２００の外側に設置され液状樹脂を注入可能なシリンジ１１から、金型３００のキャビティ内へ液状樹脂９を注入する。このとき、シリンジ１１の内部の圧力が、液状樹脂９の注入前の上記キャビティ内の圧力よりも大きくなるようシリンジ１１の内部を加圧する。液状樹脂９の注入後に金型３００を加熱して液状樹脂９を硬化させる。液状樹脂９の硬化後に、樹脂封止された半導体装置を金型３００から取り出す。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にフリップチップ接合された半導体素子を含む第１部分と、放熱部を含む第２部分とを有する半導体装置の製造方法であって、
開閉可能な１対の金型に前記第１と第２部分を設置する工程と、
前記第１部分と前記第２部分とが密着または接着するように前記１対の金型を型閉めする工程と、
前記基板と前記放熱部との間の空間に、該空間内の圧力との圧力差を利用して液状樹脂を注入する工程と、
前記液状樹脂を加熱することにより前記液状樹脂を硬化させる工程とを備えた、半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記液状樹脂を硬化させる工程において、前記液状樹脂を加圧した状態で加熱する、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記放熱部は、ヒートスプレッダと、放熱シートまたは放熱樹脂とを含み、
前記金型に前記第１と第２部分を設置する工程は、
前記ヒートスプレッダの一方の主表面上に前記放熱シートまたは液状の前記放熱樹脂を配置する工程と、
前記放熱シートまたは前記液状の放熱樹脂を配置した前記ヒートスプレッダを前記金型に設置して前記半導体素子上に配置する工程とを含む、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記放熱部は、ヒートスプレッダと、放熱シートまたは放熱樹脂とを含み、
前記金型に前記第１と第２部分を設置する工程は、
前記金型を型開きした状態で、前記放熱シートまたは液状の前記放熱樹脂と、前記ヒートスプレッダとを、前記半導体素子に仮止めする工程を含む、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記空間内に前記液状樹脂を供給可能なシリンジが前記金型の外部に設置され、
前記液状樹脂を注入する工程では、前記空間に、前記シリンジ内部の圧力を前記空間の圧力より大きい圧力に加圧することにより、前記空間に前記液状樹脂を注入する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記金型の外部に、前記空間内に前記液状樹脂を供給可能なシリンジと、該シリンジと反対側に減圧装置とが設置され、
前記液状樹脂を注入する工程では、前記減圧装置を用いて、前記空間の圧力を、前記シリンジ内部の圧力より小さい圧力に減圧することにより、前記空間に前記液状樹脂を注入する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記半導体装置は、複数の前記半導体素子を含む前記第１部分と、複数の前記第２部分とを有し、
前記金型に前記第１と第２部分を設置する工程は、前記複数の半導体素子を含む前記第１部分と、複数の前記第２部分とを前記金型に設置する工程を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記半導体素子は、前記基板にフリップチップ接合された第１の半導体素子と、フリップチップ接合以外の接合方法で前記基板に接合され絶縁材料で封止された第２の半導体素子とを含み、
前記液状樹脂を注入する工程では、前記第１の半導体素子と前記基板との間隙と、前記第２の半導体素子と前記基板との間隙とに前記液状樹脂を注入する、請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
基板と、
複数個の導電性バンプを介して前記基板に実装された半導体素子と、
前記半導体素子上に放熱樹脂層を介して設置された放熱部材と、
前記基板と前記放熱部材との間の空間に前記半導体素子の周囲の領域から前記複数個の導電性バンプ間の空隙に延在するように一体的に形成された樹脂部とを備えた、半導体装置。
【請求項１０】
前記樹脂部は、前記基板と前記放熱部材との間の前記空間に充填された液状樹脂を硬化させることで形成される、請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
基板上にフリップチップ接合された半導体素子と、放熱部と、樹脂部とを有する半導体装置を製造する際に使用可能な半導体製造装置であって、
開閉可能であり、前記半導体装置の一部を受入れ可能なキャビティを有する１対の金型と、
前記金型を加熱可能な加熱部と、
前記金型に設けられ、前記キャビティ内に液状樹脂を供給するための樹脂通路と、
前記樹脂通路を介して前記キャビティ内に前記液状樹脂を供給可能な液状樹脂供給部と、
前記液状樹脂供給部を周囲から断熱あるいは保冷可能な断熱・保冷部とを備えた、半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置およびその製造方法ならびに半導体製造装置に関し、より特定的には、液状樹脂を用いて半導体装置を製造可能な半導体装置の製造方法および半導体製造装置ならびにこれらを用いて製造可能な半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の高速化、高密度化が進むにつれ、これを実装して半導体装置を形成する際には、以下の方式を用いることが主流となってきている。まず、半導体素子の主表面である回路面と基板とを、半導体素子の回路面とそれに対向した基板面にそれぞれ配置された突起電極でフリップチップ接合を行なう。そして、半導体素子と基板とに挟まれた領域に生じた間隙を液状のアンダーフィル樹脂で毛細管現象を利用して注入・充填することにより封止するという方式である。最近は特に、半導体素子をより高速で駆動するために、半導体素子の絶縁層の誘電率を下げる試みが多くなされ、そのため絶縁層の強度が著しく低下してきている。
【０００３】
半導体素子と基板との間隙に充填するアンダーフィル樹脂は、本来、半導体素子の回路面と突起電極とを保護することが目的である。しかし、半導体素子の絶縁層の強度が低下しているため、半導体素子を駆動した際に発生する熱応力による絶縁層の破壊が懸念される。そこでたとえば、アンダーフィル樹脂中に低応力化材を混入したり、フィラ量を増加して熱膨張係数を下げ、半導体素子と基板との熱膨張係数差を小さくすることにより、発生する熱応力の低下を図っている。しかし、上述の方法を用いて熱応力の低下を図ろうとすると、樹脂の粘度が上がったりチクソ性が増加するため、樹脂を注入することが困難になる。
【０００４】
一方、半導体素子の高密度化により、配線の微細化が進み、バンプ数の増加とバンプのピッチの狭小化が進んでいる。このため、半導体素子と基板との間隙が狭くなり、このことがアンダーフィル樹脂の注入を阻害する。そこで、たとえば特開２００６−１６４３３号公報（以下、「特許文献１」という）には、アンダーフィル樹脂に用いられる無機充填剤として、粒度調整した高流動性のものを用いることにより、粘度を低下させて注入を容易にしたアンダーフィル樹脂が開示されている。また、たとえば特開２００５−２００４４４号公報（以下、「特許文献２」という）には、エポキシ樹脂および硬化剤の分子構造の調整により、低粘度でかつ、封止した半導体装置の信頼性を損なわない熱硬化性液状樹脂組成物が開示されている。
【０００５】
他方、アンダーフィル樹脂の封止方法としては、たとえば特許第３２２０７３９号公報（以下、「特許文献３」という）において以下の方法が提案されている。基板にフリップチップ接合された電子部品を減圧下に設置し、半導体素子と基板とに挟まれた領域の全周囲を隙間なしに取り囲むように液状樹脂を供給する。供給した液状樹脂中に含まれる気泡を取り除くとともに、液状樹脂に囲まれた、半導体素子と基板とが存在する空間内を減圧状態にする。その上で減圧状態を解除して大気圧に戻す。すると、液状樹脂に囲まれた空間内の減圧状態と、その空間の外部の大気圧との圧力差により、液状樹脂が、半導体素子と基板とに挟まれた間隙に強制的に吸引充填される。
【０００６】
また、たとえば特開２００４−１７９４６０号公報（以下、「特許文献４」という）においては、以下に示す方法が開示されている。真空吐出成形装置における真空状態の室内にて、半導体素子が基板に実装されたワークの一方の主表面上に液状樹脂を供給する。そしていったんワークを室外に取り出した後、プレス装置においてワークを加熱加圧することにより液状樹脂の効果を促進しつつ液状樹脂の形状が平坦になるよう整形する。
【０００７】
さらに、たとえば特開２００５−５３１４３号公報（以下、「特許文献５」という）においては、以下に示す方法が開示されている。金型を型開きした状態で、被成形品と液状樹脂とを供給した後、エアシールにより密閉の上で真空排気を行なう。その後に金型と、その内部に設けたキャビティブロックとクランパとを用いて被成形品をクランプすることにより、樹脂の充填を行なう。
【特許文献１】特開２００６−１６４３３号公報
【特許文献２】特開２００５−２００４４４号公報
【特許文献３】特許第３２２０７３９号公報
【特許文献４】特開２００４−１７９４６０号公報
【特許文献５】特開２００５−５３１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した特許文献１および特許文献２においては、アンダーフィル樹脂の粘度を低下させる技術のみが開示されており、アンダーフィル工程の改善を行なう技術については開示されていない。
【０００９】
また、上述した特許文献３における封止方法では、周囲を液状樹脂に取り囲まれた、半導体素子と基板とに挟まれた領域に生じた間隙と、その周囲の大気圧との圧力差のみを利用してアンダーフィル樹脂を充填させるため、アンダーフィル樹脂の流動特性に影響を受ける。アンダーフィル樹脂の流動性は時間の経過や温度変化により変化することがあり、アンダーフィル樹脂の流動性が変化した場合には、半導体素子と基板とに挟まれた領域に生じた間隙への樹脂の注入が困難となることもある。このため、上記のような圧力差のみを利用しただけでは、液状樹脂を上記間隙に充填することは困難である。
【００１０】
また、上述した特許文献３における封止方法を用いた電子部品は、半導体素子の、基板に対向しない側の主表面が露出した状態であり、半導体素子と基板とに挟まれた、バンプが存在する領域にのみ、樹脂がアンダーフィル樹脂として充填されている。この場合、半導体素子と基板との熱膨張係数差により発生する熱応力により、半導体素子や基板の反りが発生し、信頼性を低下させる可能性がある。
【００１１】
さらに、上述した特許文献４における半導体装置の封止方法では、真空状態を発生させる真空室内にワークを導入する工程と、液状樹脂を塗布する工程と、真空室内の真空を破壊してワークを取り出す工程と、ワークを加熱加圧することにより液状樹脂の形状を整形する工程とを行なう必要がある。したがって、工程数が多く、ワーク毎のタクトタイムが長くなるという問題がある。さらに、特許文献４における半導体装置の封止方法は、ワークの形状がワイヤボンドのモールドタイプの半導体装置に限り可能であり、フリップチップ接合をアンダーフィルする方式の半導体装置の封止には適用できない。上述した特許文献５における半導体装置の封止方法においても、特許文献４における半導体装置の封止方法と同様に、フリップチップ接合をアンダーフィルする方式の半導体装置の封止には適用できない。
【００１２】
本発明は、上述した各問題に鑑みなされたものである。その目的は、半導体装置の少なくとも一部を封止する際に用いる液状樹脂の注入に要する時間を短縮することができ、半導体装置の製造工程数をも削減することができ、さらには樹脂封止後の半導体装置の反りをも低減することが可能となる半導体装置の製造方法および半導体製造装置を提供することである。また、反りを低減した信頼性の高い半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板上にフリップチップ接合された半導体素子を含む第１部分と、放熱部を含む第２部分とを有する半導体装置の製造方法であって、次の各工程を備える。開閉可能な１対の金型に第１と第２部分を設置する。第１部分と第２部分とが密着または接着するように１対の金型を型閉めする。基板と放熱部との間の空間に、該空間内の圧力との圧力差を利用して液状樹脂を注入する。液状樹脂を加熱することにより液状樹脂を硬化させる。
【００１４】
本発明に係る半導体装置は、基板と、複数個の導電性バンプを介して基板に実装された半導体素子と、半導体素子上に放熱樹脂層を介して設置された放熱部材と、基板と放熱部材との間の空間に半導体素子の周囲の領域から複数個の導電性バンプ間の空隙に延在するように一体的に形成された樹脂部とを備える。
【００１５】
本発明に係る半導体製造装置は、基板上にフリップチップ接合された半導体素子と、放熱部と、樹脂部とを有する半導体装置を製造する際に使用可能なものである。該半導体製造装置は、開閉可能であり上記半導体装置の一部を受入れ可能なキャビティを有する１対の金型と、該金型を加熱可能な加熱部と、金型に設けられキャビティ内に液状樹脂を供給するための樹脂通路と、樹脂通路を介してキャビティ内に液状樹脂を供給可能な液状樹脂供給部と、液状樹脂供給部を周囲から断熱あるいは保冷可能な断熱・保冷部とを備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る半導体装置の製造方法および半導体製造装置によれば、金型に予め設置した基板と放熱部との間の空間に効率的に液状樹脂を注入することができるので、液状樹脂の注入に要する時間を短縮することができる。また、金型に予め基板と放熱部とを設置して樹脂封止を行なうことができるので、半導体装置の製造工程数をも削減することができる。さらに、基板と放熱部との間でありかつ半導体素子の周囲に位置する領域に樹脂部を形成することができるので、樹脂封止後の半導体装置の反りをも低減することができ、半導体装置の信頼性を向上することができる。本発明に係る半導体装置では、基板と放熱部材との間でありかつ半導体素子の周囲に位置する領域に樹脂部を設けているので、反りが低減された信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。なお、各実施の形態において、同一の機能を果たす部位には同一の参照符号が付されており、その説明は、特に必要がなければ、繰り返さない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の各実施の形態における半導体装置の製造工程の概要を示すフローチャートである。以下、図１に示すフローチャートの内容に沿って、本実施の形態１における半導体装置の製造方法について説明する。なお、図２は、後述する第１および第２のワークの構造例を示す概略図である。
【００１９】
図１に示すように、まず第１のワーク（第１の部分）を準備する（Ｓ１０）。この第１のワークは、たとえば図２に示すように、基板３の一方の主表面上に半導体素子１をフリップチップ接合したものである。より詳しくは、第１のワークは、半導体素子１の一方の主表面である回路面と、回路面に対向するよう配置した基板３とを、はんだ等で構成される導電性のバンプ２を介してフリップチップ接合したものである。基板３の主表面には、たとえば様々な導電パターンが形成される。
【００２０】
次に、第２のワーク（第２の部分）を準備する（Ｓ２０）。第２のワークは、半導体装置を駆動した際に生じる熱を放熱する放熱部（放熱機構）を含む。たとえば図２に示すように、放熱部材であるヒートスプレッダ４の一方の主表面上に液状の放熱樹脂５を塗布したものを、第２のワークとして使用することができる。
【００２１】
放熱樹脂５は、放熱機能を有する樹脂であり、該放熱樹脂５を介して半導体素子１で発生した熱をヒートスプレッダ４に伝達することができる。放熱樹脂５を介して半導体素子１からヒートスプレッダ４に効率的に熱を伝達すべく、放熱樹脂５は、熱伝導性に優れた樹脂で構成することが好ましい。
【００２２】
ここで、ヒートスプレッダ４の一方の主表面上に放熱樹脂５を塗布する方法について説明する。放熱樹脂５の塗布工程は手作業で行なってもよいが、手作業で行なった場合、放熱樹脂５の塗布量や厚みを高精度に制御することが困難となる。そこで、自動機を用いて放熱樹脂５を塗布することが好ましい。また、その自動機は、放熱樹脂５を塗布したヒートスプレッダ４を反転させる機能を備えていることが好ましい。
【００２３】
図５〜図８に、放熱樹脂５を塗布する際に使用可能な自動機の一例を示す。図５に示すように、吸着ハンド４００は、吸着されたヒートスプレッダ４を保持するアーム３０と、ピン３１を介してアーム３０と回動可能に連結されるアーム３２と、ピン３３を介してアーム３２と回動可能に連結されるアーム３４とを備える。
【００２４】
上記のアーム３０を回転させることにより、ヒートスプレッダ４の主表面の向きを自由に変更することができる。たとえばアーム３０を、ピン３１を中心に、図５に矢印で示すように約１８０度回転させることができる。図５に示す状態から矢印に従ってアーム３０を約１８０度回転させることにより、図６に示すように、ヒートスプレッダ４の一方の主表面が上方を向くようにヒートスプレッダ４を反転させることができる。
【００２５】
図７に示すように、一方の主表面が上方を向いたヒートスプレッダ４に対して、吸着ハンド４００とは別の自動機である放熱樹脂塗布機構４１０を用いて、放熱樹脂５を塗布する。放熱樹脂塗布機構４１０は、放熱樹脂５を保管する放熱樹脂シリンジ３５と、放熱樹脂シリンジ３５から供給された放熱樹脂５をヒートスプレッダ４に直接塗布するディスペンサ３６とを備える。
【００２６】
放熱樹脂塗布機構４１０を用いて適量の放熱樹脂５をヒートスプレッダ４の一方の主表面上に塗布すると、再度アーム３０がピン３１を中心に、図７に矢印で示すように約１８０度回転され、図８に示す状態となる。このようにして準備した第２のワークとしてのヒートスプレッダ４および放熱樹脂５を、後述する金型まで移送して金型に設置する。
【００２７】
放熱樹脂５が塗布された第２のワークを金型に設置する際には、放熱樹脂５が下方を向くようにヒートスプレッダ４を反転させる場合がある。この場合に、塗布された放熱樹脂５がヒートスプレッダ４から垂れ落ちないように、放熱樹脂５の材質としてチクソ性が高い樹脂を用いることが好ましい。
【００２８】
図２に示すヒートスプレッダ４は、半導体素子１で発生した熱を効率的に放熱可能とすべく、たとえば銅、銅合金、鉄等の金属板で作製することが考えられる。しかし、熱伝達性の優れた材質であれば、金属以外の材質を、ヒートスプレッダ４の材質として採用することも可能である。ヒートスプレッダ４の厚みについては適宜選択可能であるが、優れた放熱特性に加えて半導体装置の変形を効果的に抑制すべく、たとえば０．２ｍｍ〜数ｍｍ程度の厚みとすることが考えられる。
【００２９】
次に、上述の第１および第２のワークを、開閉が可能な１対の金型に設置する（Ｓ３０）。本実施の形態１では、この１対の金型のうちの一方の金型（上金型）に第１のワークを設置し、他方の金型（下金型）に第２のワークを設置する。
【００３０】
ここで、本実施の形態の半導体装置を製造可能な半導体製造装置の一例について、図３および図４を用いて説明する。図３は、半導体製造装置における１対の金型３００に、第１のワークと第２のワークとを設置した状態を示す図であり、図４は、金型３００を型閉めして金型３００の内部空間（キャビティ）に液状樹脂９を注入した状態を概略的に示す図である。
【００３１】
図３および図４に示すように、本実施の形態における半導体製造装置は、１対の金型３００を備える。また、該半導体製造装置は、ワークを金型３００にまで移送する移送機構と、液状樹脂を金型３００のキャビティ内に供給可能な液状樹脂供給部と、成型後の半導体装置を金型３００から取出すための取出機構とを備える。
【００３２】
ワークの移送機構としては、たとえばワークを吸着して移送可能なハンドラーを用いることができる。この移送機構は、各ワークを個別に移送可能なものであってもよく、複数のワークを同時に移送可能なものであってもよい。樹脂封止後の半導体装置の取出機構としては、樹脂成形品を金型から取り出し可能な周知の機構を使用すればよい。
【００３３】
１対の金型３００は開閉可能であり、この１対の金型３００により、第１と第２のワークを受入れ可能なキャビティが形成される。図３および図４に示す金型３００は上下方向に開閉可能であり、下側に位置する下金型１００と、上側に位置する上金型２００とを有する。
【００３４】
下金型１００は、第１のワークにおける基板３を受け入れ可能な凹部を有する。上金型２００は、下金型１００側に突出する側壁部を有する。側壁部は、金型３００のキャビティの一部を規定する。この側壁部は、下金型１００の凹部に載置した状態の第１のワークの基板３上からその周囲に位置する下金型１００の上面上にわたって設けられている。よって、金型３００を型閉めした際には、図４に示すように、側壁部の底面が下金型１００と、第１のワークの基板３との双方に当接されることとなる。また、上金型２００には、第２のワークを減圧吸着可能な減圧吸着ユニット６を設置する。なお、本実施の形態１では、上金型２００に減圧吸着ユニット６を設置した例を図示したが、下金型１００にも減圧吸着ユニット６を設置してもよい。上金型２００と下金型１００との双方に減圧吸着ユニット６を設置することにより、ワークを高精度に固定することができる。また、減圧吸着ユニット６に加圧機能を付与してもよい。
【００３５】
図３および図４に示すように、上金型２００には、型閉めした際の圧力シール機構であるシールリング８が設置されている。このため、金型３００内部のキャビティを外部に対してほぼ完全に密閉することができる。このシールリング８は、型閉めを行なった後の金型３００内部のキャビティを、大気圧以上の圧力に加圧することも、大気圧未満の圧力に減圧することも可能な耐圧性を有するものであることが好ましい。たとえばこのシールリング８としては、Ｏリングのようなゴム製のシールを用いることができる。
【００３６】
また、金型３００（下金型１００と上金型２００との少なくとも一方）には、これらを加熱可能なヒータ（加熱部：図示せず）と、キャビティ内に液状樹脂９を供給するための樹脂通路とが設けられる。１種類のヒータを金型３００に設置してもよいが、複数種類のヒータを金型３００に設置してもよい。たとえば、短時間で金型３００の温度を液状樹脂の硬化温度以上にまで上昇させることが可能なパルスヒータと、金型３００の温度を液状樹脂の流動に適した温度にまで昇温・保持可能な定常ヒータとを金型３００に設置することが考えられる。なお、パルスヒータは、定常ヒータよりも高い温度に短時間で加熱可能なヒータである。
【００３７】
上記の定常ヒータを用いることにより、第１および第２のワークとともに、下金型１００および上金型２００を適度に加熱することができ、金型３００のキャビティ内の温度を液状樹脂の流動に適した温度（たとえば５０℃〜１２０℃程度）に調整することができる。より詳しくは、金型３００のキャビティ内の温度を、液状樹脂の硬化温度（たとえば１００℃〜１８０℃程度）よりも低く、かつ液状樹脂の粘度が急激に低くならずキャビティ内を液状樹脂がスムーズに流動し得る値となるように調整することができる。
【００３８】
また、図３および図４に示すように、上金型２００の内壁面の一部であって液状樹脂９と接する部分には、剥離専用シート７のような剥離機構を配置する。それにより、液状樹脂９を硬化させた後の半導体装置を上金型２００から容易に剥離することができる。剥離専用シート７の材質としては、たとえば、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂シートやシリコーン樹脂シートを用いることが好ましい。剥離専用シート７を設置することにより、液状樹脂９の硬化後に半導体装置を金型３００から容易に剥離することができる。なお、剥離専用シート７の代わりに、上金型２００の内壁面に選択的にフッ素樹脂を塗布するなどの表面加工を施してもよい。型開きの際には、液状樹脂９の硬化後の半導体装置は、空冷されて体積が収縮し、金型よりも小さい寸法となっている。この場合に、減圧吸着ユニット６に加圧機能を付与することで、上記半導体装置を加圧することができ、該半導体装置を金型から容易に離型することができる。
【００３９】
液状樹脂供給部としては、金型３００のキャビティ内に液状樹脂を供給可能なシリンジ１１を使用することができる。シリンジ１１は、図３および図４の例では、上金型２００の外部に設置される。このようにシリンジ１１を金型の外部に設置することにより、金型３００からシリンジ１１内の液状樹脂への熱の影響を軽減することができる。
【００４０】
上記のシリンジ１１にノズルを装着し、上金型２００に設けたノズル差込口（樹脂通路）１５に該ノズルを差し込み、このノズルを介してシリンジ１１から金型３００のキャビティ内に液状樹脂を供給することができる。液状樹脂９としては、１液性の液状樹脂を使用することが考えられるが、２液性の液状樹脂を使用することもできる。また、液状樹脂９の具体的な材質例としては、たとえば、液状エポキシ樹脂、液状エポキシ硬化剤、固体フィラ、カップリング剤などを混合した液状接着剤を挙げることができる。
【００４１】
図３および図４の例では、上金型２００にシリンジ１１を装着しているが、下金型１００側にシリンジ１１を装着することも考えられる。シリンジ１１の周囲には、該シリンジ１１を周囲から断熱あるいは保冷可能な断熱・保冷部（図示せず）を設置することが好ましい。それにより、金型３００のキャビティ内への注入前に、シリンジ１１内で液状樹脂９が加熱されて化学反応が生じることを効果的に抑制することができ、所望の粘度の液状樹脂９を金型３００のキャビティ内に安定して供給することができる。
【００４２】
ここで再び図３を参照して、上述の構成を有する半導体製造装置の下金型１００に、第１のワークをインローダ側（たとえば図３における左側）から設置する。第１のワークを下金型１００に設置する際には、ワークを吸着して移送するハンドラーを用いてもよい。また、複数のワークを移送可能なハンドラーを用いてもよい。より具体的には、たとえばワークをチャッキングするロボットや、ワークを複数個搭載したトレーをベルトコンベアーなどを用いて、下金型１００の設置位置まで搬送し、第１のワークを下金型１００に設置すればよい。
【００４３】
第２のワークも、インローダ側（たとえば図３における左側）から上金型２００に設置する。第２のワークを上金型２００に設置する際も同様に、ワーク毎の移送用ハンドラーや、複数のワークを移送可能なハンドラーを用いることができる。また、第２のワークは、減圧吸着ユニット６により吸着された状態で上金型２００に保持される。
【００４４】
第１と第２のワークを下金型１００と上金型２００とにそれぞれ設置した後、金型３００を型閉めする。それにより、図４に示すように、金型３００のキャビティ内で、第１と第２のワークを部分的に密着または接着させる。図４の例では、第１のワークの放熱樹脂５と、第２のワークにおける半導体素子１の回路面でない側の主表面とが密着する。このように放熱樹脂５は、第１のワークと第２のワークとを密着させる役割も果たす。
【００４５】
上記のように金型３００を型閉めして、第１のワークと第２のワークとを部分的に密着させるので、第２のワークを上金型２００に吸着する必要がなくなる。そこで、減圧吸着ユニット６の電源を切り、該減圧吸着ユニット６による第２のワークの吸着状態を解除する。この状態で、図１に示すように液状樹脂９を注入する（Ｓ４０）。それにより、第１のワークのヒートスプレッダ４と、第２のワークの基板３との間に位置するキャビティ内の空間部に液状樹脂９を注入することができる。
【００４６】
このとき、キャビティ内の空間の圧力と、シリンジ１１内部の圧力との圧力差を利用して液状樹脂９を注入する。より詳しくは、シリンジ１１内部の圧力を、キャビティ内の空間の圧力よりも相対的に高くし、この圧力差を利用してキャビティ内に液状樹脂９を注入する。たとえば、液状樹脂９の注入前のキャビティ内の圧力が大気圧よりも小さければ、シリンジ１１内部の圧力を大気圧以上に保持して液状樹脂９を注入する。このように圧力差を利用して液状樹脂９を注入することにより、キャビティ内に効率的に液状樹脂９を注入することができる。
【００４７】
また、液状樹脂９の注入の際に、金型３００に内蔵された定常ヒータを用いて金型３００を適度に加熱することにより、第１および第２のワークとともに金型３００のキャビティ内の空間をも適度に加熱することができ、金型３００のキャビティ内の温度を液状樹脂９の流動に適した温度に調整することができる。その結果、バンプ２間の微小な隙間を含む第１と第２のワーク間の空間に、液状樹脂９を効率的に注入することができる。なお、液状樹脂９が金型３００のキャビティ内でスムーズに流動し得る温度は、液状樹脂９の種類等により異なるものであり、金型３００の加熱温度は、使用する液状樹脂９の種類に応じて適宜設定する。
【００４８】
上記の液状樹脂の注入工程により、金型３００内部のキャビティは、液状樹脂９で充填されることになる。その結果、半導体素子１と基板３とに挟まれた狭い間隙を液状樹脂９で充填する（アンダーフィル工程）とともに、半導体素子１の周囲であってヒートスプレッダ４と基板３との間の領域も液状樹脂９で充填することができる。
【００４９】
金型３００のキャビティを充填するのに十分な量の液状樹脂９をキャビティに供給した後、さらにシリンジ１１から液状樹脂９を適量キャビティに補充する。つまり、金型３００のキャビティへの液状樹脂９の充填後に、キャビティ内の液状樹脂９を加圧する。その後、ノズル差込口１５を閉じる。ノズル差込口１５はたとえば図示しない電磁弁を用いて閉じることができる。
【００５０】
上記のようにキャビティへの液状樹脂９の充填後にさらに液状樹脂９をキャビティ内に補充することにより、キャビティ内の液状樹脂９を加圧することができ、該液状樹脂９の内部に空隙等が発生するのを効果的に抑制することができる。
【００５１】
キャビティへの液状樹脂９の充填後、図１に示すように、液状樹脂９を硬化させる（Ｓ５０）。液状樹脂９を硬化させるには、液状樹脂９を加熱する。このとき、液状樹脂９を加圧した状態を保持したまま、金型３００を加熱することが好ましい。それにより、液状樹脂９の内部に空隙等が残るのを効果的に抑制しながら、液状樹脂９を硬化させることができる。また、金型３００に内蔵された上述のパルスヒータにより、短時間で金型３００の温度を、液状樹脂９が硬化する所定の温度以上の温度まで上昇させることが好ましい。これらのことにより、短時間で効率的に液状樹脂９を硬化させることができることに加え、液状樹脂９の硬化反応をも促進することができる。
【００５２】
上記のようにして液状樹脂９を硬化させた後、図１に示すように、ワークを取り出す（Ｓ６０）。具体的には、硬化した樹脂とワークとの接着力が十分に発現し、金型３００から離しても問題ない硬さにまで液状樹脂９が硬化した段階で、上記のパルスヒータの電源を切り、その後金型３００を型開きする。そして、取出機構により、樹脂封止後の半導体装置を金型３００のアンローダ側（図３、図４における右側）から取り出す。
【００５３】
以上の工程を経て、図１４に示すように、基板３と、複数個の導電性のバンプ２を介して基板３に実装された半導体素子１と、半導体素子１上に放熱樹脂５を介して設置されたヒートスプレッダ（放熱部材）４と、基板３とヒートスプレッダ４との間の空間に半導体素子１の周囲の領域からバンプ２間の空隙に延在するように一体的に形成された樹脂部９ａとを備えた半導体装置が得られる。
【００５４】
＜変形例１＞
次に、図９を用いて、実施の形態１の変形例１について説明する。上述の実施の形態１では、液状の放熱樹脂５を用いる場合について説明したが、放熱樹脂５の代わりに板状の放熱シート５０を用いることもできる。図９は、放熱樹脂５の代わりに放熱シート５０を用いた場合の、第１および第２のワークの構造例を示す概略図である。
【００５５】
図９に示すように、本変形例１では、ヒートスプレッダ４の一方の主表面上に、液状の放熱樹脂５の代わりに板状の放熱シート５０を密着させている。この放熱シート５０は、放熱樹脂５を平板形状に加工したものであり、放熱樹脂５と同様に半導体装置に発生する熱を放熱させる機能を有する。
【００５６】
上記の放熱シート５０を使用することにより、液状の放熱樹脂５を用いた場合のように塗布量や厚みを綿密に制御する必要がなくなる。また、放熱樹脂５を用いる場合と比較して、ヒートスプレッダ４から落下する可能性を低減することもできる。これ以外は、放熱樹脂５の場合と基本的に同様である。図１０と図１１に、金型３００に、第１のワークと、放熱シートを含む第２のワークとを設置した状態を示す。
【００５７】
なお、ヒートスプレッダ４に放熱シート５０を装着する場合にも、図５〜図８に示す吸着ハンド４００を用いることができる。吸着ハンド４００を用いる場合、アーム３０に保持されたヒートスプレッダ４の一方の主表面上に放熱シート５０を密着させればよい。放熱シート５０を密着させる作業は、手作業で行ってもよいが、自動機を用いて行ってもよい。また、予め放熱シート５０を装着した第２のワークを購入するようにしてもよい。
【００５８】
本変形例１における半導体装置は、図１４に示す半導体装置の放熱樹脂５を放熱シート５０に置換した構造を有する。
【００５９】
＜変形例２＞
次に、図１２を用いて、実施の形態１の変形例２について説明する。上述の半導体装置の製造方法では、第２のワークを上金型２００に設置している。しかし、金型３００を型開きした状態で、放熱樹脂５または放熱シート５０を配設したヒートスプレッダ４を含む第２のワークを、下金型１００側に設置してもよい。
【００６０】
図１２は、金型３００を型開きした状態で、第１と第２のワークを金型３００に設置した状態を示す概略図である。図１２に示すように、たとえば下金型１００に設置した第１のワークにおける半導体素子１の一方の主表面上に、放熱シート５０を含むヒートスプレッダ４を仮止めする。なお、図１２に示す例では、放熱シート５０を用いているが、放熱シート５０の代わりに放熱樹脂５を用いてもよい。放熱シート５０や放熱樹脂５の装着手法については、上述の場合と同様である。
【００６１】
放熱樹脂５または放熱シート５０を付着したヒートスプレッダ４を、半導体素子１に対して高精度に位置決めしながら仮止めを行なうには、たとえば、図示しない別の装置を用いて、放熱樹脂５または放熱シート５０に対して比較的低い荷重（圧力）を加えてプレスを行なえばよい。それにより、ヒートスプレッダ４を、放熱樹脂５または放熱シート５０を介して半導体素子１に密着させることができる。ここで加える荷重としては、たとえば２０ｇ以上５０ｇ以下程度でよい。また、たとえば上金型２００に内蔵されたパルスヒータを用いて低温でワークを加熱しながら仮止めを行なってもよい。具体的には、５０℃以上２００℃以下程度の温度で加熱すればよい。
【００６２】
上述のように第２のワークを第１のワークに仮止めした後、金型３００を型閉めする。それにより、図１１に示す場合と同様に、金型３００のキャビティ内で、第１と第２のワークを部分的に密着または接着させた状態とすることができる。本変形例２における半導体装置も、図１４に示す半導体装置の放熱樹脂５を放熱シート５０に置換した構造を有する。
【００６３】
上述した実施の形態１における半導体装置の製造方法によれば、各ワーク間に樹脂を注入・硬化させる工程、放熱樹脂や放熱シートを装着したヒートスプレッダを半導体装置に搭載する工程を１つの半導体製造装置の金型を用いて行なうことができる。したがって、これらの工程を別の装置で別工程として行なっていた従来例と比較して、半導体装置の製造工程数を削減することができ、タクトタイムを低減することができる。
【００６４】
また、本実施の形態１に係る半導体製造装置を使用することで、金型のキャビティ内への注入前に、液状樹脂が、金型に内蔵された各ヒータからの熱の影響を受け難いようにすることもできる。このため、液状樹脂の粘度を流動に適した値に保持することができ、金型のキャビティ内への液状樹脂の注入に要する時間を短縮することもできる。
【００６５】
さらに、金型のキャビティ内へ液状樹脂を充填した後にさらに液状樹脂をキャビティ内に補充することにより、液状樹脂の内部にたとえば空隙などが発生するのを効果的に抑制することができる。このため、キャビティ内に充填された液状樹脂の気密性を向上することができる。
【００６６】
さらに、本実施の形態１における半導体装置の製造方法によれば、半導体素子の周囲であってヒートスプレッダ（放熱部材）と基板との間の領域に樹脂部を形成することができる。それにより、樹脂封止後の半導体装置の反りを低減することができる。
【００６７】
図１３は、アンダーフィル樹脂のみを形成した半導体装置を示す概略図であり、図１４は、本実施の形態の製造方法を用いて作製した半導体装置を示す概略図である。
【００６８】
図１３に示す半導体装置では、樹脂部（アンダーフィル樹脂）９ａは、半導体素子１と基板３との間の領域に形成されているが、ヒートスプレッダ４に達していない。このような樹脂部９ａを形成した場合、半導体素子１の熱膨張係数（半導体素子１の材質がシリコンの場合、約３ｐｐｍ）と、基板３の熱膨張係数（基板３の材質が有機材料の場合、約２０ｐｐｍ）との差が大きいため、液状樹脂の硬化時の温度変化により熱応力が発生し、半導体素子１および基板３に、上に凸の形状の反りが発生する可能性がある。
【００６９】
それに対し、図１４に示す本実施の形態１の半導体装置の場合は、樹脂部９ｂが半導体素子１と基板３との間の領域のみならず、半導体素子１の周囲であってヒートスプレッダ４と基板３との間の領域をも充填している。このように半導体素子１の周囲でヒートスプレッダ４と基板３とを接続するように樹脂部９ｂを形成することにより、液状樹脂の硬化時の熱応力によるヒートスプレッダ４と基板３との双方の変形を抑制することができ、液状樹脂の硬化後の半導体装置の反りの量を低減することができる。特に、ヒートスプレッダ４が十分な厚みを有し剛直である場合には、より効果的に半導体装置の反りの量を低減することができる。その結果、信頼性の高い半導体装置が得られる。
【００７０】
（実施の形態２）
次に、図１５を用いて、本発明の実施の形態２について説明する。図１５は、本発明の実施の形態２における半導体製造装置の金型３００を型閉めして、金型３００のキャビティ内に樹脂を注入した状態を示す概略図である。
【００７１】
図１５に示すように、本実施の形態２における半導体製造装置の金型３００は、液状樹脂９を供給するシリンジ１１と反対側に減圧装置１２を備える。この減圧装置１２は、金型３００のキャビティ内の圧力を減圧する機能を有する。これ以外の構成については、実施の形態１の場合と同様である。
【００７２】
上記のように減圧装置１２を備えることにより、金型３００のキャビティ内の圧力を、シリンジ１１内部の圧力より小さい値となるように減圧することができる。たとえば液状樹脂９の注入前におけるシリンジ１１内部の圧力が大気圧である場合には、減圧装置１２によって、金型３００のキャビティ内の圧力を大気圧より低い圧力に減圧することができる。このように金型３００のキャビティ内の圧力を減圧することにより、金型３００のキャビティ内の圧力に対し、シリンジ１１内部の圧力を相対的に高くすることができる。それにより、金型３００のキャビティ内の圧力と、シリンジ１１内部の圧力との圧力差を利用して、金型３００のキャビティ内に液状樹脂９を効率的に注入することができる。なお、シリンジ１１の内部の圧力が大気圧よりも大きければ、金型３００のキャビティ内の圧力は大気圧であってもよく、大気圧より低い圧力であってもよい。
【００７３】
本実施の形態２における半導体装置の製造方法は、金型３００のキャビティ内に液状樹脂９を注入する前に、金型３００のキャビティ内の圧力を、シリンジ１１内部の圧力よりも減圧する工程を備える。これ以外の製造工程については、実施の形態１の場合と同様である。また、本実施の形態２における半導体装置の構造は、実施の形態１の場合と基本的に同様である。
【００７４】
（実施の形態３）
次に、図１６〜図１８を用いて、本発明の実施の形態３について説明する。図１６は、本発明の実施の形態３における半導体製造装置の金型に、第１および第２のワークを設置した状態を示す概略図である。図１７は、図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿って見た断面模式図である。
【００７５】
図１６に示すように、本実施の形態３における半導体製造装置の金型３００は、下金型１００に第１のワークを搭載した状態で、基板３の一方の主表面上に半導体素子１を囲むように配置される金属製のリング１４を備える。このリング１４は、図示しない接着剤または接着シートを介して第１のワークに接着される。また、リング１４は、接着剤１３を介して、第２のワークのヒートスプレッダ４とも接続される。
【００７６】
リング１４は、図１７に示すように、平面視略矩形で環状の形状を有する。このリング１４の内側に半導体素子１が配置される。リング１４の材質としては、たとえば銅、鉄、チタン等を挙げることができる。このリング１４は、金型３００のキャビティの最も外側の部分に配置されるような大きさに作製することが好ましいが、半導体素子１の周囲を囲むことができれば、これより小さくてもよい。上記以外の半導体製造装置の構成については、実施の形態１の場合と同様である。
【００７７】
上述のようなリング１４を、たとえば自動機を用いて接着すべき位置を精密に制御しながら、金型３００を開いた状態で、軽いプレスを行なうことにより基板３の一方の主表面上に接着する。
【００７８】
そして、金型３００を型閉めする前に、図１６に示すように、リング１４と、上金型２００に設置したヒートスプレッダ４とを接着するための接着剤１３を、ヒートスプレッダ４の主表面上であってリング１４と対向する領域に塗布する。接着剤１３としては、たとえばエポキシ樹脂系の接着剤を用いることができる。なお、接着剤１３の代わりに、板状の接着フィルムや接着シートを用いてもよい。
【００７９】
なお、図１６の例では、ヒートスプレッダ４と放熱樹脂５とは、上金型２００に設置されている。しかし、実施の形態１において述べたように、これらを半導体素子１等とともに下金型１００に設置してもよい。また、放熱樹脂５の代わりに放熱シート５０を用いてもよい。さらに、接着剤１３を、リング１４側に塗布してもよい。
【００８０】
図１８は、本実施の形態３において、金型３００を型閉めして、金型３００のキャビティ内に液状樹脂９を注入している状態を示す概略図である。
【００８１】
上述のようにリング１４を金型３００に設置した後に、金型３００を型閉めする。その後、図１８に示すように、リング１４とヒートスプレッダ４と基板３とで囲まれたキャビティ内の領域に液状樹脂９を充填する。このとき、実施の形態１の場合と同様に、シリンジ１１の内部の圧力が、液状樹脂９の注入前のキャビティ内の圧力よりも大きくなるようそれぞれの圧力を調節することが好ましい。これ以外の製造工程については、実施の形態１の場合と同様である。
【００８２】
本実施の形態３における半導体装置では、ヒートスプレッダ４と基板３とが、リング１４のような金属部材を介して接続されることになる。より詳しくは、本実施の形態３における半導体装置は、基板３とヒートスプレッダ４との間の空間に半導体素子１の周囲の領域からバンプ２間の空隙に延在するように一体的に形成された樹脂部に加え、該樹脂部の周囲にリング１４を備える。したがって、図１４に示す半導体装置以上に、半導体装置に反りが発生する可能性を低減することができる。これ以外の半導体装置の構成については、実施の形態１の場合と同様である。
【００８３】
図１８に示すように、リング１４には、金型３００のキャビティ内に液状樹脂９を注入するために用いるノズルを受入れる部分を設ける必要がある。この部分では、リング１４を介してヒートスプレッダ４と基板３とを接続できない場合もあるが、これ以外の部分ではリング１４を介してヒートスプレッダ４と基板３とを接続できるので、やはり上述のように半導体装置の反りの抑制に有効である。
【００８４】
本実施の形態３では、リング１４を金型３００に設置する工程が必要となるが、各ワークを金型３００に設置した後に金型３００を型開きした状態で行えばよく、実施の形態１の場合と同様に、各ワーク間に樹脂を注入・硬化させる工程や、放熱樹脂や放熱シートを装着したヒートスプレッダを半導体装置に搭載する工程を１つの半導体製造装置の金型を用いて行なうことができる。したがって、実施の形態１の場合と同様の効果は得られる。
【００８５】
（実施の形態４）
次に、図１９〜図２２を用いて、本発明の実施の形態４について説明する。図１９は、本実施の形態４における半導体製造装置の金型５００に、第１と第２のワークとを設置した状態を示す概略図である。
【００８６】
図１９に示すように、本実施の形態４における半導体製造装置の金型５００は、下金型１０１と、上金型２０１と、複数のチップエリア（各半導体素子１の樹脂封止用空間）を含むキャビティと、各チップエリアに対して設けられた複数の減圧吸着ユニット６と、各チップエリアに連通するランナー（樹脂通路）１６と、ランナー１６と連通する減圧装置１２と、ランナー１６を介して各チップエリアに液状樹脂９を供給可能なシリンジ１１と、加圧装置１７と、該加圧装置１７とランナー１６とを接続するエア用ランナー１８とを備える。
【００８７】
本実施の形態４の半導体製造装置では、ランナー１６に、エアーと液状樹脂との双方を供給可能であることから、たとえばシリンジ１１と上金型２０１との間、減圧装置１２と上金型２０１との間、加圧装置１７と上金型２０１との間に、電磁弁等の開閉弁を予め設置しておくことが好ましい。
【００８８】
なお、図１９に示される上記以外の構成や、実施の形態１の半導体製造装置と重複する構成については、実施の形態１の場合の説明を援用する。
【００８９】
本実施の形態４では、一方の主表面上に複数の半導体素子１をフリップチップ実装した基板３を含む第１のワークを下金型１０１に設置する。他方、ヒートスプレッダ４を含む第２のワークについては、上金型２０１において各チップエリアに対応する領域毎にそれぞれ設置する。第２のワークは、減圧吸着ユニット６により上金型２０１に保持される。各ワークを下金型１０１と上金型２０１とに設置した後、金型５００を型閉めする。
【００９０】
金型５００を型閉めした後、金型５００のキャビティにおける各チップエリアに液状樹脂を注入する。液状樹脂を各チップエリアに注入する際には、シリンジ１１内部の圧力が液状樹脂の注入前における各チップエリアの圧力よりも大きくなるようにシリンジ１１内部の液状樹脂を加圧しておく。このように液状樹脂を加圧することで、所定量の液状樹脂をシリンジ１１から各チップエリアに効率的に供給することができる。
【００９１】
キャビティ内に液状樹脂を充填した後に、シリンジ１１と上金型２０１との間の電磁弁を閉め、加圧装置１７から加圧したエアをエア用ランナー１８およびランナー１６に供給し、これらを介して各チップエリアを加圧してもよい。それにより、ランナー１６を介してチップエリア内の液状樹脂を加圧することができ、該液状樹脂内に残留するエアをチップエリアの外部へ排出することができる。
【００９２】
また、キャビティ内への液状樹脂の注入前に、減圧装置１２を用い、ランナー１６介して各チップエリアを減圧してもよい。それにより、各チップエリア内の圧力と、シリンジ１１内部の圧力との圧力差をさらに大きくすることができ、各チップエリアにさらに効率的に液状樹脂を注入することができる。
【００９３】
なお、各チップエリア毎にランナー１６やエア用ランナー１８を個別に設けたり、ランナー１６の適所に開閉弁を設ける等して、一部のチップエリアを加圧装置１７により加圧可能とする一方で、残りのチップエリアについては減圧装置１２により減圧可能としてもよい。
【００９４】
本実施の形態４における半導体装置は、共通の基板３上にフリップチップ実装された複数の半導体素子１と、各半導体素子１上に放熱樹脂５を介してそれぞれ搭載されたヒートスプレッダ４と、基板３と各ヒートスプレッダ４との間の空間に各半導体素子１の周囲の領域から各半導体素子１下のバンプ２間の空隙に延在するように一体的に形成された樹脂部とを備える。
【００９５】
＜変形例１＞
次に、図２０を用いて、実施の形態４の変形例１について説明する。図２０は、この変形例１の金型５００を型開きし、第１と第２のワークを下金型１０１に設置した状態を示す概略図である。
【００９６】
図２０に示すように、本変形例１における半導体製造装置の構成については、図１９に示す場合とほぼ同様である。図１９に示す場合と比較すると、本変形例１では、減圧装置１２を省略しているが、減圧装置１２を設置することも可能である。
【００９７】
本変形例１では、金型５００を型開きした状態で、第２のワークを第１のワークに仮止めしている。これ以外の製造方法については、上述の実施の形態４の場合と同様である。また、本変形例１の半導体装置の構造も、上述の実施の形態４の場合と同様である。
【００９８】
＜変形例２＞
次に、図２１を用いて、実施の形態４の変形例２について説明する。図２１は、この変形例２の金型５００を型開きし、第１と第２のワークを下金型１０１に設置した状態を示す概略図である。なお、本変形例２における半導体製造装置の構造は、上述の変形例１の場合と同様である。
【００９９】
変形例２では、第２のワークの基板３上に、ベアチップの状態の半導体素子（第１の半導体素子）１をフリップチップ実装する一方で、予め樹脂等の絶縁材料で封止された半導体素子（第２の半導体素子）１９をフリップチップ接合以外の接合方法を用いて実装する。また、第２のワークを第１のワークに仮止めしている。
【０１００】
また、本変形例２では、金型５００を型閉めする際に、各ワークの上面が上金型２０１に接触することを考慮して、図２１に示すように、各ワークの上面の高さがほぼ同じ高さとなるように調整する。
【０１０１】
さらに、本変形例２では、第１の半導体素子については、半導体素子１と基板３との間隙を充填するアンダーフィル工程に加えて、半導体素子１の周囲であってヒートスプレッダ４と基板３との間隙にも液状樹脂が供給され、第２の半導体素子については、半導体素子１９と基板３との間隙と、半導体素子１９の周囲とに液状樹脂が注入される。上記以外の半導体装置の製造方法については、上述の変形例１の場合と同様である。なお、封止樹脂下およびその周囲へのアンダーフィル樹脂の注入は省略可能である。
【０１０２】
本変形例２における半導体装置は、共通の基板３上にフリップチップ実装された複数の半導体素子１と、端子４０を有し、基板３上にフリップチップ接合以外の接合方法を用いて実装された単数または複数の半導体素子１９と、各半導体素子１上に放熱樹脂５を介してそれぞれ搭載されたヒートスプレッダ４と、基板３と各ヒートスプレッダ４との間の空間に各半導体素子１の周囲の領域から各半導体素子１下のバンプ２間の空隙に延在するように一体的に形成された第１樹脂部と、半導体素子１９の周囲から該半導体素子１９と基板３との間隙に延在するように一体的に形成された第２樹脂部とを備える。
【０１０３】
＜変形例３＞
次に、図２２を用いて、実施の形態４の変形例３について説明する。図２２は、この変形例３の金型５００を型開きし、第１と第２のワークを下金型１０１と上金型２０１とに設置した状態を示す概略図である。
【０１０４】
本変形例３では、複数の第１のワークと、複数の第２のワークとを、それぞれ下金型１０１と上金型２０１とに設置する。図２２の例では、１つの基板３に対し、１つの半導体素子１を実装しているが、半導体素子１の数は任意に設定可能である。また、下金型１０１には、各基板３を受入れ可能な複数の凹部を設けている。これ以外の構成については、上述の実施の形態４の場合と同様である。
【０１０５】
本変形例３における半導体装置は、複数の基板３上にそれぞれフリップチップ実装された半導体素子１と、各半導体素子１上に放熱樹脂５を介してそれぞれ搭載されたヒートスプレッダ４と、基板３と各ヒートスプレッダ４との間の空間に各半導体素子１の周囲の領域から各半導体素子１下のバンプ２間の空隙に延在するように一体的に形成された樹脂部とを備える。
【０１０６】
なお、上述の実施の形態４および各変形例においては、放熱樹脂５を用いているが、放熱樹脂５の代わりに放熱シート５０を用いてもよい。また、各チップエリアに、先述したリング１４を配置してもよい。
【０１０７】
以上のように本発明の実施の形態および変形例について説明したが、各実施の形態や変形例の構成を適宜組合せることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の各実施の形態における半導体装置の製造工程の概要を示すフローチャートである。
【図２】第１および第２のワークの構造例を示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態１における半導体製造装置の金型に、第１および第２のワークを設置した状態を示す概略図である。
【図４】図３に示す金型を型閉めして、金型のキャビティ内に樹脂を注入した状態を示す概略図である。
【図５】放熱樹脂を塗布する際に使用可能な自動機にヒートスプレッダを保持させた状態を示す概略図である。
【図６】ヒートスプレッダに放熱樹脂を塗布するために図５に示す状態からヒートスプレッダを反転させた状態を示す概略図である。
【図７】図５に示す状態から反転したヒートスプレッダに対して放熱樹脂を、別の自動機を用いて塗布している状態を示す概略図である。
【図８】放熱樹脂を塗布し終えたヒートスプレッダを、金型に設置するために図７に示す状態から反転させた状態を示す概略図である。
【図９】放熱樹脂の代わりに放熱シートを用いた場合の、第１および第２のワークの構造例を示す概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態１における半導体製造装置の金型に、第１のワークと、放熱シートを含む第２のワークとを設置した状態を示す概略図である。
【図１１】図１０の金型を型閉めして、金型のキャビティ内に樹脂を注入した状態を示す概略図である。
【図１２】金型を型開きした状態で、第１および第２のワークを一方の金型に設置した状態を示す概略図である。
【図１３】アンダーフィル樹脂のみを形成した半導体装置を示す概略図である。
【図１４】本発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法を用いて製造した半導体装置を示す概略図である。
【図１５】本発明の実施の形態２における半導体製造装置の金型を型閉めして、金型のキャビティ内に樹脂を注入した状態を示す概略図である。
【図１６】本発明の実施の形態３における半導体製造装置の金型に、第１および第２のワークを設置した状態を示す概略図である。
【図１７】図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿って見た断面模式図である。
【図１８】図１６に示す金型を型閉めして、金型のキャビティ内に樹脂を注入した状態を示す概略図である。
【図１９】本発明の実施の形態４における半導体製造装置の金型に、第１および第２のワークを設置した状態を示す概略図である。
【図２０】実施の形態４の変形例１における半導体製造装置の金型に、第１および第２のワークを設置した状態を示す概略図である。
【図２１】実施の形態４の変形例２における半導体製造装置の金型に、第１および第２のワークを設置した状態を示す概略図である。
【図２２】実施の形態４の変形例３における半導体製造装置の金型に、第１および第２のワークを設置した状態を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１  半導体素子、２  バンプ、３  基板、４  ヒートスプレッダ、５  放熱樹脂、６  減圧吸着ユニット、７  剥離専用シート、８  シールリング、９  液状樹脂、９ａ，９ｂ  樹脂部、１１  シリンジ、１２  減圧装置、１３  接着剤、１４  リング、１５  ノズル差込口、１６  ランナー、１７  加圧装置、１８  エア用ランナー、１９  樹脂で既に封止された半導体素子、３０  アーム、３１  ピン、３２  アーム、３３  ピン、３４  アーム、３５  放熱樹脂シリンジ、３６  ディスペンサ、４０  端子、１００  下金型、１０１  下金型、２００  上金型、２０１  上金型、３００  金型、４００  吸着ハンド、４１０  放熱樹脂塗布機構、５００  金型。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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