(57)【要約】【課題】樹脂部分にボイドを生じさせたり、半導体チップにボンディングされたワイヤを露出させたりすることなく、薄いＣＳＰ基板を製造できるようにする。【解決手段】複数の半導体チップＣの上方にモールド金型５を被せ、金型内部に樹脂６を注入して複数の半導体チップＣを樹脂封止して板状に形成し、樹脂が固化した後に、樹脂６の上面を研磨して研磨面が半導体デバイスＤ１の最上部に至る前に研磨を終了する。樹脂封止後に樹脂を研磨するため、金型に注入する樹脂の量に制限がなく、十分な量の樹脂を注入することにより、ボイドが生じなくなり、半導体チップＣにボンディングされたワイヤ３が露出することもなくなる。【選択図】図７
2006032471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板にボンディングされた複数の半導体チップを樹脂封止してＣＳＰ基板を構成するＣＳＰ基板の製造方法であって、
複数の半導体チップの上方に形成される空間に樹脂を注入して該複数の半導体チップを樹脂封止する樹脂封止工程と、
該樹脂が固化した後に、該樹脂の上面を研磨して研磨面が半導体デバイスの最上部に至る前に該研磨を終了する研磨工程と
から構成される
ＣＳＰ基板の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂封止工程においては、前記半導体チップにモールド金型が被せられ、該モールド金型を構成する上壁の下面と前記半導体デバイスの最上部との間に前記空間が形成され、該空間を含む該モールド金型内部に樹脂が注入される請求項１に記載のＣＳＰ基板の製造方法。
【請求項３】
前記研磨工程において、前記研磨面が半導体デバイスの最上部に至る前とは、該半導体デバイスの最上部から５０μｍ〜１００μｍ上方の位置である請求項１または２に記載のＣＳＰ基板の製造方法。
【請求項４】
前記半導体デバイスの最上部は、半導体チップにボンディングされたワイヤの最上部、または、半導体チップの上面のいずれかである請求項１、２または３に記載のＣＳＰ基板の製造方法。
【請求項５】
配線基板に半導体チップが２段以上に積層される請求項１、２、３または４に記載のＣＳＰ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の半導体チップが樹脂封止されて構成されるＣＳＰ基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種電子機器の小型化、薄型化等のために、ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップを、その半導体チップとほぼ同等のサイズにパッケージングしてＣＳＰ（Chip Size Package）とし、回路基板に実装する技術が実用に供されている。
【０００３】
ＣＳＰを製造するにあたっては、区画された複数の実装領域を有する配線基板に半導体チップをマトリックス状に配置して実装し、各実装領域に形成された電極と半導体チップの端子とをワイヤボンディングするか、または、半導体チップがフリップチップの場合は、配線基板上の各実装領域にボール電極を介して半導体チップを実装する。そして、実装されたすべての半導体チップをモールド金型で覆い、樹脂をモールド金型の内部に注入してすべての半導体チップを樹脂封止し、モールド金型を取り外してＣＳＰ基板を形成する。その後、ＣＳＰ基板をダイシング装置等を用いて各半導体チップごとに分割すると、個々のＣＳＰとなる（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１２７４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＣＳＰを薄く形成するために、モールド金型の上壁の下面は、ワイヤボンディングによる場合は半導体チップにボンディングされたワイヤの最上部から上方に７５μｍ程度、フリップチップの場合は半導体チップの上面から上方に７５μｍ程度の位置に形成され、モールド金型の下面とワイヤの最上部または半導体チップの上面との間には僅かな隙間しか形成されていないのが現実である。したがって、シリカ等により構成される粒径数十μｍ程度のフィラーが混入された樹脂をモールド金型に注入して固化させても、樹脂がワイヤまたは半導体チップ上面に十分に被覆されないことがあり、ボイドが点在したりワイヤが露出したりしてＣＳＰ基板の品質が安定せず、歩留まりが悪いという問題がある。
【０００６】
また、配線基板に半導体チップが２段以上に積層された状態で樹脂封止される場合は、積層された半導体チップの最上部の高さに対応した上壁を有するモールド金型を複数種類用意しなければならないため、管理が煩雑となる。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、金型の煩雑な管理が不要で、樹脂部分にボイドを生じさせたり半導体チップにボンディングされたワイヤを露出させたりすることなく、薄いＣＳＰ基板を製造できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、配線基板にボンディングされた複数の半導体チップを樹脂封止してＣＳＰ基板を構成するＣＳＰ基板の製造方法であって、複数の半導体チップの上方に形成される空間に樹脂を注入して複数の半導体チップを樹脂封止する樹脂封止工程と、樹脂が固化した後に、樹脂の上面を研磨して研磨面が半導体デバイスの最上部に至る前に研磨を終了する研磨工程とから構成されることを特徴とする。
【０００９】
樹脂封止工程においては、半導体チップにモールド金型が被せられ、モールド金型を構成する上壁の下面と半導体デバイスの最上部との間に空間が形成され、その空間を含むモールド金型内部に樹脂が注入されることが望ましい。また、研磨工程において、研磨面が半導体デバイスの最上部に至る前とは、半導体デバイスの最上部から５０μｍ〜１００μｍ上方の位置であることが望ましい。
【００１０】
研磨終了の基準となる半導体デバイスの最上部は、半導体チップにボンディングされたワイヤの最上部、または、半導体チップの上面のいずれかである。配線基板には、半導体チップが２段以上に積層されてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明においては、配線基板に実装された半導体チップを樹脂封止してから樹脂を研磨することとしたため、半導体デバイスの最上部上方の樹脂の厚みを十分に確保することができる。したがって、樹脂にボイドが点在したりワイヤが露出したりするおそれがない厚み（例えば数百μｍ以上）に樹脂を形成することができ、更にその樹脂を研磨することにより、最終的な厚みを薄くしつつ、ボイドやワイヤの露出がない高品質なＣＳＰ基板を形成することができるため、歩留まりが向上する。また、樹脂を研磨することで、すべてのＣＳＰ基板の厚みを均一化することができる。
【００１２】
モールド金型を被せてその内部に樹脂を注入して樹脂封止することで、モールド金型の上壁の下面と半導体デバイスとの間に空間が確保され、その空間を樹脂にボイドが点在したりワイヤが露出したりするおそれのない厚みとすることができる。
【００１３】
また、研磨終了の基準となる位置を、半導体デバイスの最上部からの高さとすることで、ワイヤボンディングタイプ及びフリップチップタイプの双方に適用することができる。また、半導体チップが複数段に積層される場合にも対応することができる。更に、半導体チップが２段以上に積層される場合においても、半導体チップが１段のみ実装される場合と同様のモールド金型を使用して樹脂封止することができるため、積層される半導体チップの最上部の高さに応じたモールド金型を何種類も容易する必要がなく、モールド金型の管理が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に示すように、配線基板１には、半導体チップＣが実装される実装領域２がマトリクス状に複数形成されており、各実装領域２には半導体チップＣの端子と接続される電極が形成されていると共に配線が施されている。すべての実装領域２には半導体チップＣがボンディングされて実装される。図１の例では、配線基板１が２枚連結されている例を示している。
【００１５】
図２に示すように、各半導体チップＣの接続端子と実装領域２に形成された電極とがワイヤ３により接続される。なお、図３に示すように、半導体チップＣ１、Ｃ２が２段に積層される場合もある。この場合は、各半導体チップＣ１、Ｃ２の接続端子と実装領域２に形成された電極とがそれぞれワイヤ３０、３１によって接続される。半導体チップは３段以上積層されることもある。図２及び図３に示したように、半導体チップの接続端子と実装領域の電極とがワイヤによって接続される形態のことを、ワイヤボンディングタイプとする。一方、図４に示すように、ワイヤボンディングによる接続ではなく、半導体チップＣの下面に形成されたボール電極４と実装領域２に形成された電極とを直接接続する実装形態もある。この接続形態のことをフリップチップタイプとする。また、図示はしていないが、フリップチップタイプの接続形態によって半導体チップを複数段に積層することもできる。
【００１６】
ここで、図２のワイヤボンディングタイプにおいて、各半導体チップＣと半導体チップＣの接続端子にボンディングされたワイヤ３と配線基板１の実装領域２とで半導体デバイスＤ１が構成され、半導体デバイスＤ１の最上部３ａは、ワイヤ３の最上部である。同様に、図３のワイヤボンディングタイプにおいては、２つの半導体チップＣ１、Ｃ２とそれらの半導体チップの接続端子にボンディングされたワイヤ３０、３１と実装領域２とで半導体デバイスＤ２が構成され、ワイヤ３１の最上部３１ａが半導体デバイスＤ２の最上部となる。一方、図４のフリップチップタイプにおいては、半導体チップＣとボール電極４と実装領域２とで半導体デバイスＤ３が構成され、半導体チップＣの上面が半導体デバイスＤ３の最上部となる。また、複数の半導体チップを積層させて構成されるフリップチップタイプの半導体デバイスについては、最上段の半導体チップの上面が、その半導体デバイスの最上部となる。以下では、図２に示したワイヤボンディングタイプについて説明する。
【００１７】
図５に示すように、配線基板１の実装領域２にすべての半導体チップＣが実装されると、次に、それぞれの配線基板１について、すべての半導体チップＣを覆うモールド金型５を上方から被せる。モールド金型５は、１枚の上壁５０と４枚の側壁５１とから構成され、下側が開口した蓋状に形成されており、上壁５０には、注入する樹脂の入口となるインレット５２及び注入した樹脂の出口となるアウトレット５３が形成されている。
【００１８】
図６に示すように、インレット５２からフェノール樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂を注入し、余分な樹脂をアウトレット５３から抜き出すことで、図７に示すようにモールド金型５の内部に樹脂６を充填し、半導体チップＣを樹脂封止する。樹脂には、剛性、熱伝導性等の向上のために、シリカ等により構成される粒径数十μｍ程度のフィラーが混入されている。
【００１９】
半導体デバイスＤ１の最上部３ａとモールド金型５の上壁５０の下面５０ａとの間には、樹脂が十分な厚みで堆積できるだけの高さＨを有する空間が余裕をもって形成されている。隙間の高さＨの値は数百μｍ以上（例えば２００μｍ以上）である。十分な高さＨを有する空間に充填された樹脂には、ボイドが生じることはなく、ワイヤ３が露出することもない。また、半導体チップが複数段に積層される場合でも、複数積層された半導体チップをすべてモールド金型５の内部に収容して樹脂封止することができる。
【００２０】
樹脂が硬化してからモールド金型５を取り外すと、図８に示すように、すべての半導体チップが樹脂６に覆われた板状の中間基板７となる（樹脂封止工程）。そして、図９に示すように中間基板７の配線基板１側を支持板８に固定し、例えば図１０に示す研磨装置９を用いて樹脂６の上面６ａを研磨する。
【００２１】
研磨装置９は、被研磨物を保持して回転及び水平方向に移動可能なチャックテーブル９０と、チャックテーブル９０に保持された被研磨物に研磨加工を施す研磨手段９１と研磨手段駆動部９２とを備えている。
【００２２】
研磨手段駆動部９２は、壁部９２０に垂直方向に配設された一対のガイドレール９２１と、ガイドレール９２１と平行に配設されたボールネジ９２２と、ボールネジ９２２の一端に連結されたパルスモータ９２３と、ガイドレール９２１に摺動可能に係合すると共に内部のナットがボールネジ９２２に螺合した支持部９２４と、パルスモータ９２３を制御する制御部９２５とから構成されており、制御部９２５による制御の下でパルスモータ９２３に駆動されてボールネジ９２２が回動するのに伴い、支持部９２４がガイドレール９２１にガイドされて昇降し、支持部９２４に支持された研磨手段９１も昇降する構成となっている。
【００２３】
研磨手段９１は、垂直方向の軸心を有するスピンドル９１０と、スピンドル９１０を回転駆動する駆動源９１１と、スピンドル９１０の下端においてホイールマウント９１２を介して固定された研磨ホイール９１３とから構成され、駆動源９１１によって駆動されてスピンドル９１０が回転するのに伴い研磨ホイール９１３が回転する構成となっている。
【００２４】
図１１に示すように、研磨ホイール９１３は、環状基台９１３ａと、環状基台９１３ａを上下方向に貫通して研磨水の流路となる研磨水孔９１３ｂと、ホイールマウント９１２にボルトで固定するためのネジ穴９１３ｃと、環状基台９１３ａの下面に固着される複数の砥石９１３ｄとから構成される。砥石９１３ｄは例えばパイプ状に形成され、ダイヤモンド砥流等の砥粒を電気めっきによりニッケル等の金属で固めた電鋳砥石となっている。
【００２５】
図９に示したように支持板８に固定された中間基板７は、図１０に示すように、支持板８側がチャックテーブル９０において保持される。そして、チャックテーブル９０が水平方向に移動して研磨手段９１の直下に位置付けられ、チャックテーブル９０が回転すると共に、研磨ホイール９１３が回転しながら研磨手段９１が下降し、研磨水孔９１３ｂから研磨水が流出すると共に図１２に示すように樹脂６の上面６ａに接触することにより樹脂６の上面６ａが研磨される。研磨手段９１の下降は、制御部９２５（図１０参照）によって精密に制御されるため、研磨量をμｍ単位で調整することができる。
【００２６】
図１２に示したようにして樹脂６を研磨し、研磨面が半導体デバイスＤ１の最上部３ａに至る前に研磨を終了すると、図１３に示すＣＳＰ基板１０となる。このＣＳＰ基板１０は、半導体デバイスＤ１の最上部３ａから研磨面６ｂまでの厚みＴが、例えば５０μｍ〜１００μｍの範囲（好ましくは７５μｍ）になる程度に形成される。この厚みＴの値は、半導体デバイスＤ１の最上部３ａが露出するおそれのない値である。このようにして樹脂６を研磨することにより、ＣＳＰ基板１０の厚みを均一化することができる。そして、所望の厚みに形成されたＣＳＰ基板１０は、ダイシング装置等を用いて個々の半導体チップごとに分離することにより、個々のＣＳＰに分割される。
【００２７】
なお、研磨工程においては、図１１に示した研磨ホイール９１３に代えて、図１４に示す研磨ホイール９１４のように、環状基台９１４ａにレジノイド砥石９１４ｂが固着された構成のものを用いて樹脂６を研磨することもできるが、レジノイド砥石９１４ｂは、ダイヤモンド砥粒等の砥粒が樹脂により結合されたものであり、樹脂６を研磨すると、レジノイド砥石９１４ｂを構成する樹脂に研磨により生じた樹脂６の屑がつまって研磨効率が低下するため、図１１に示した電鋳砥石で構成された砥石９１３ｄを用いることが好ましい。
【００２８】
また、上記の例では、図２に示したワイヤボンディングタイプの半導体デバイスＤ１を樹脂封止する場合について説明したが、図３や図４等に示した例についても同様の方法が適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】配線基板に半導体チップをボンディングする様子を示す斜視図である。
【図２】ワイヤボンディングタイプの半導体デバイスの第一の例を示す正面図である。
【図３】ワイヤボンディングタイプの半導体デバイスの第二の例を示す正面図である。
【図４】フリップチップタイプの半導体デバイスの例を示す正面図である。
【図５】半導体チップが実装された配線基板にモールド金型を被せる様子を示す斜視図である。
【図６】モールド金型に樹脂を注入する様子を示す斜視図である。
【図７】モールド金型に樹脂を注入した状態を示す断面図である。
【図８】モールド金型を取り外して樹脂を露出させ、中間基板とした状態を示す斜視図である。
【図９】中間基板を支持板に固定した状態を示す斜視図である。
【図１０】研磨装置の一例を示す斜視図である。
【図１１】研磨装置に搭載される研磨ホイールの第一の例を示す斜視図である。
【図１２】研磨ホイールを用いて中間基板の樹脂を研磨する様子を示す正面図である。
【図１３】研磨により形成されたＣＳＰ基板を示す拡大断面図である。
【図１４】研磨装置に搭載される研磨ホイールの第一の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１：配線基板
２：実装領域
３、３０、３１：ワイヤ
３ａ、３１ａ：最上部
４：ボール電極
５：モールド金型
５０：上壁
５０ａ：下面
５１：側壁  ５２：インレット  ５３：アウトレット
６：樹脂  ７：中間基板  ８：支持板
９：研磨装置
９０：チャックテーブル
９１：研磨手段
９１０：スピンドル  ９１１：駆動源  ９１２：ホイールマウント
９１３：研磨ホイール
９１３ａ：環状基台  ９１３ｂ：研磨水孔  ９１３ｃ：ネジ穴
９１３ｄ：電鋳砥石
９１４：研磨ホイール
９１４ａ：環状基台  ９１４ｂ：レジノイド砥石
９２：研磨手段駆動部
９２０：壁部  ９２１：ガイドレール  ９２２：ボールネジ
９２３：パルスモータ  ９２４：支持部  ９２５：制御部
１０：ＣＳＰ基板
Ｃ、Ｃ１、Ｃ２：半導体チップ
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３：半導体デバイス
【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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