(57)【要約】【課題】アンダーフィル材が意図せず周囲に広がること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】回路基板にアンダーフィル材を供給し、供給されたアンダーフィル材で回路基板表面を被覆する半導体パッケージの製造方法において、アンダーフィル材を注入する領域と対応する開口領域を有するマスク材を介して回路基板にアルゴンプラズマを照射し、アルゴンプラズマが照射された領域にアンダーフィル材を塗布する。【選択図】図１
2008294315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に液状材料が供給され、同液状材料で前記基板表面が被覆された半導体装置の製造方法において、
所定の開口領域を有するマスク材を介して前記基板に物理的表面エネルギーを印加する工程と、
前記物理的表面エネルギーが印加された領域に前記液状材料を供給する工程とを備える
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記物理的表面エネルギーの印加は、アルゴンプラズマを照射することにより行なう
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】
前記液状材料は、前記基板と、前記基板に搭載された半導体チップとの間隙を充填するアンダーフィル材である
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４】
前記液状材料は、前記基板の半導体チップ搭載領域に塗布するダイボンド材である
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５】
前記液状材料は、前記基板に搭載された半導体チップを封止する封止材料である
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】
本発明は半導体装置の製造方法に関する。詳しくは、基板に液状材料が供給され、供給された液状材料で基板表面が被覆された半導体装置の製造方法に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化や薄型化及び高機能化の動向に伴い、半導体チップの高速化、高集積化、多ピン化と同時に、半導体チップを高密度に回路基板に実装するための高密度実装技術が益々進歩している。そのため、半導体チップのパッケージにも様々な形状や構造が要求され、また、提案されている。
【０００３】
［フリップチップ方式による実装］
その１つとして、半導体チップを回路基板に直接フェイ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、フリップチップ方式によって実装する従来の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。
【０００４】
従来のフリップチップ方式による実装では、先ず、図４（ａ）で示す様に、半導体チップ１０１の電極１０２に、Ａｕ若しくはＣｕを主成分とし、一般的にバンプと称される突起電極１０３（以下、バンプと称する。）を形成する。
【０００５】
また、バンプの形成とは別に、図４（ｂ）で示す様に、半導体チップを実装する例えばガラスエポキシ基板から成る回路基板１０４の電極１０５に、接続材であるはんだ１０６を搭載する。
【０００６】
次に、後述するアンダーフィル材を用いた封止工程におけるアンダーフィル材の浸入性の向上を図るべく、図４（ｃ）で示す様に、回路基板全面にアルゴンプラズマを照射することによって、回路基板の表面改質を行なう。具体的には、回路基板の表面改質を行なうことで回路基板とアンダーフィル材との濡れ性を向上させるために、回路基板全面にアルゴンプラズマを照射する。
【０００７】
続いて、図４（ｄ）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１０７で吸着固定を行ない、半導体チップを吸着固定した状態の実装ノズルを回路基板の上方より下降させ、半導体チップに形成されたバンプと回路基板の電極とを高精度に位置合わせを行なった上で、半導体チップに形成されたバンプと、回路基板の電極に搭載されたはんだを接触させる。この際に、実装ノズルからは、接合材であるはんだの融点温度以上の熱が供給され、回路基板の電極に搭載されたはんだが溶融し、半導体チップの電極に形成されたバンプの表面を溶融したはんだが這い上がり、半導体チップの電極に形成されたバンプを包み込む現象が生じ、この時、はんだとバンプとの間で相互拡散が起こり、回路基板の電極と半導体チップの電極の間が電気的に接続される。
【０００８】
次に、図４（ｅ）で示す様に、回路基板と半導体チップの隙間に、樹脂塗布ノズル１０８より供給される熱硬化性の液状樹脂１０９を注入する。
【０００９】
その後、液状樹脂を硬化させるため、高温槽（図示せず）で加熱処理を行なうことによって、図４（ｆ）で示す様な半導体パッケージを得ることができる。
【００１０】
［フェイスアップ方式による実装］
一方、半導体チップをフェイスアップ方式にて回路基板に搭載する場合には、先ず、図５（ａ）で示す様に、半導体チップを実装する例えばガラスエポキシ基板から成る回路基板１１０に電極パッド１１１を形成する。
【００１１】
次に、半導体チップを搭載するダイボンド領域１１２に熱硬化性のダイボンディングペースト１１３（液状樹脂）を塗布する（図５（ｂ）参照。）。続いて、半導体チップを実装ノズル（図示せず）で吸着固定を行ない、半導体チップ１１４を回路基板のダイボンド領域に搭載し、続いて、加熱処理を行ってダイボンディングペーストを硬化させることによって、半導体チップを回路基板のダイボンド領域に固着する（図５（ｃ）参照。）。
【００１２】
次に、半導体チップに設けられた電極（図示せず）と、回路基板の電極パッドをＡｕ細線で接続するワイヤーボンディング処理を行なうにあたって、図５（ｄ）で示す様に、半導体チップが搭載された回路基板全面にアルゴンプラズマを照射することによって、半導体チップに設けられた電極とＡｕ細線、回路基板の電極パッドとＡｕ細線の接合性の向上を図る。具体的には、半導体チップに設けられた電極と回路基板の電極パッドの表面洗浄を行なうと共に活性化を図ることで、Ａｕ細線との接合性の向上を実現するために、半導体チップが搭載された回路基板全面にアルゴンプラズマを照射する。
【００１３】
続いて、半導体チップに設けられた電極と回路基板の電極とをＡｕ細線１１５で接続するワイヤーボンディング処理を行ない（図５（ｅ）参照。）、その後、ポッティング法によって半導体チップを樹脂材料１１６によって封止（図５（ｆ）参照。）することで、半導体パッケージを得ることができる。
【００１４】
【特許文献１】特開平１０−５０７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
［フリップチップ方式による実装］
ところで、フリップチップ方式による実装する場合において、アルゴンプラズマを回路基板に照射することで、回路基板の表面は改質され、回路基板とアンダーフィル材との濡れ性が向上し、フリップチップ実装後、アンダーフィル材を用いて半導体チップと回路基板の隙間を封止する際におけるアンダーフィル材の浸入性を向上させる効果を期待できるものの、アルゴンプラズマを回路基板の全面に照射しているが故に、回路基板の全面が表面改質され、アンダーフィル材を吐出させた周囲領域へも意図せずアンダーフィル材が広がってしまう、いわゆるブリードアウト現象が発生することがある（図６（ａ）参照。）。
【００１６】
ここで、ブリードアウト現象により、本来半導体チップと回路基板の隙間に封止されるアンダーフィル材が、外部へも広がってしまうために、一般的には半導体チップと回路基板との隙間が未充填状態となりボイドが発生する一因ともなる。
【００１７】
更に、近年の電子機器の小型化及び高密度化の要求により半導体チップ周囲にスペースが無いケースや、２次接続用途として回路基板に接続端子が設けられるケースもあり、ブリードアウト現象が発生した場合にはアンダーフィル材が接続端子を被覆したり、隣接する半導体パッケージ領域まではみ出したりするケースも発生し得る（図６（ｂ）参照。）。
【００１８】
［フェイスアップ方式による実装］
また、フェイスアップにて回路基板に搭載する場合には、半導体チップを回路基板に搭載した際に、ダイボンディングペーストが半導体チップにより周囲に押し広げられることでダイボンド領域の周囲領域へも意図せずに広がってしまうことが考えられる。
【００１９】
ここで、ダイボンディングペーストがダイボンド領域を超えて広がった場合には、ダイボンド領域の周辺に位置する電極パッドを被覆したり、隣接する半導体パッケージ領域まではみ出したりするケースも発生し得る。
【００２０】
更に、ポッティング法にて半導体チップを樹脂封止する場合において、供給された樹脂材料が、意図せずに周囲に広がってしまい、２次接続用途として回路基板に設けられた接続端子を被覆したりするケースも発生し得る。
【００２１】
本発明は以上の点に鑑みて創案されたものであって、基板上に供給された液状材料の流動性を制御することで、液状材料が意図せず周囲に広がること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。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
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、基板に液状材料が供給され、同液状材料で前記基板表面が被覆された半導体装置の製造方法において、所定の開口領域を有するマスク材を介して前記基板に物理的表面エネルギーを印加する工程と、前記物理的表面エネルギーが印加された領域に前記液状材料を供給する工程とを備える。
【００２３】
ここで、所定の開口領域を有するマスク材を介して基板に物理的表面エネルギーを印加することによって、物理的表面エネルギーが印加されて液状材料との濡れ性が良好な領域（マスク材の開口領域に対応する領域）と、物理的表面エネルギーが印加されずに液状材料との濡れ性が良好ではない領域（マスク材の開口領域外に対応する領域）とを形成することができるために、液状材料の流動性を制御することが可能となる。
【００２４】
なお、図７（ａ）は回路基板本体１２０がソルダーレジスト１２１で被覆された回路基板（図７（ｂ）参照。）に対して、（１）プラズマ処理をしていない場合、（２）アルゴンプラズマを３０秒照射した直後の場合、（３）アルゴンプラズマを３０秒照射した後に９０秒経過した場合、（４）アルゴンプラズマを３０秒照射した後に３０分経過した場合、（５）アルゴンプラズマを３０秒照射した後に６０分経過した場合、（６）アルゴンプラズマを３０秒照射した後に９０分経過した場合、（７）アルゴンプラズマを３０秒照射した後に１２０分経過した場合、（８）アルゴンプラズマを３０秒照射した後に１８０分経過した場合、（９）アルゴンプラズマを３０秒照射した後に２４０分経過した場合、（１０）アルゴンプラズマを３０秒照射した後に３００分経過した場合のそれぞれについて、水滴（純水）１２２とソルダーレジストとの接触角度（図７（ｂ）中符合θで示す角度）を計測したものである。
【００２５】
図７（ａ）で示す様に、アルゴンプラズマを照射することによって、水滴とソルダーレジストとの接触角度が低下しており、アルゴンプラズマを照射することによって水滴とソルダーレジストとの濡れ性が向上していることが分かる。即ち、基板にアルゴンプラズマを照射し、物理的表面エネルギーを印加することで、基板と液状材料との濡れ性が向上することが分かる。
【発明の効果】
【００２６】
上記した本発明の半導体装置の製造方法では、液状材料の流動性を制御することができ、意図せずに液状材料が周囲に広がることを抑制することができるために、半導体装置の製造歩留りの向上を図ることができると共に、高品質な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】
【００２７】
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は本発明を適用した半導体装置の製造方法の一例である半導体パッケージの製造方法（１）を説明するための模式図であり、本発明を適用した半導体装置の製造方法の一例では、先ず、図１（ａ）で示す様に、半導体チップ１の電極２に、Ａｕ若しくはＣｕを主成分とするバンプ３を形成する。
【００２８】
また、バンプの形成とは別に、図１（ｂ）で示す様に、半導体チップを実装する例えばガラスエポキシ基板から成る回路基板４の電極５に、接続材であるはんだ６を搭載する。
【００２９】
次に、後述するアンダーフィル材を用いた封止工程におけるアンダーフィル材の浸入性の向上を図るべく、図１（ｃ）で示す様に、所定の開口部を有するマスク材２０を介して回路基板にアルゴンプラズマを照射することによって、回路基板の表面改質を行なう。
【００３０】
ここで、マスク材２０には、回路基板の表面改質を行ないたい領域と同等サイズの開口部２１が設けられており、マスク材を介して回路基板にアルゴンプラズマを照射することで、マスク材の開口部に対応する回路基板の領域にはアルゴンプラズマが照射されて改質され、マスク材の開口部に対応しない回路基板の領域にはアルゴンプラズマが照射されずに改質がなされないこととなる。
従って、アンダーフィル材を塗布する領域とマスク材の開口部とが一致するように位置合わせを行なってアルゴンプラズマを照射することによって、アンダーフィル材の流動制御が可能となる。
【００３１】
また、マスク材の材質としては、アルゴンプラズマの照射による磨耗等を受けにくいものが好ましく、具体的には、セラミックス等の陶器系の材質若しくは金属系の材質が好ましい。
【００３２】
更に、回路基板の表面改質のためのプラズマに用いるガスの系統については、例えばアルゴンプラズマの様に回路基板に物理的表面エネルギーを印加するガス材料、換言すると、回路基板を物理的に削るガス材料である必要がある。なお、プラズマに用いるガス材料として水素や酸素といったガス材料については、回路基板とマスク材との僅かな隙間にも浸透して回路基板表面を改質してしまうが故に、部分的に表面改質を行なうことを目的とする本発明には適当ではないと考えられる。
【００３３】
続いて、図１（ｄ）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７で吸着固定を行い、半導体チップを吸着固定した状態の実装ノズルを回路基板の上方より下降させ、半導体チップに形成されたバンプと回路基板の電極とを高精度に位置合わせを行なった上で、半導体チップに形成されたバンプと、回路基板の電極に搭載されたはんだを接触させる。この際に、実装ノズルからは、接合材であるはんだの融点温度以上の熱が供給され、回路基板の電極に搭載されたはんだが溶融し、半導体チップの電極に形成されたバンプの表面を溶融したはんだが這い上がり、半導体チップの電極に形成されたバンプを包み込む現象が生じ、この時、はんだとバンプとの間で相互拡散が起こり、回路基板の電極と半導体チップの電極の間が電気的に接続される。
【００３４】
次に、図１（ｅ）で示す様に、回路基板と半導体チップの隙間に、樹脂塗布ノズル８より供給される熱硬化性の液状樹脂９を注入する。
なお、熱硬化性の液状樹脂の注入の際には、一般的には液状樹脂の浸入性を向上させるべく、回路基板は加熱ステージにより加熱され、液状樹脂の粘度が低下する状態としている。更に、半導体チップのサイズにもよるが、樹脂塗布ノズルをモータ（図示せず）等により、Ｘ方向若しくはＹ方向へ移動させることにより描画塗布するのが一般的である。そして、塗布された液状樹脂は、毛細管現象により半導体チップと回路基板の隙間に侵入して、最終的に、半導体チップと回路基板の隙間は充填される。
【００３５】
その後、液状樹脂を硬化させるため、高温槽（図示）で加熱処理を行なうことによって、図１（ｆ）で示す様な半導体パッケージを得ることができる。
なお、液状樹脂を硬化させることにより、回路基板と半導体チップとの電気的接合部や半導体チップを衝撃や外部ストレスから保護することができる。
【００３６】
本発明を適用した半導体パッケージの製造方法（１）では、マスク材を介してアルゴンプラズマを照射することによって、表面改質がなされた領域と表面改質がなされていない領域が存在し、具体的には、アンダーフィル材を充填する領域のみにアルゴンプラズマを照射することで、アンダーフィル材を充填する領域のみの表面改質を行なって濡れ性を向上させることによって、意図せずアンダーフィル材が広がってしまうブリードアウト現象を抑制することができる（図２（ａ）参照。）。
【００３７】
そして、ブリードアウト現象を抑制することができるために、半導体チップを回路基板の隙間にアンダーフィル材が充分に充填されることとなり、ボイドの発生を抑制することができる。
【００３８】
更に、ブリードアウト現象を抑制することができるために、回路基板に設けられた２次接続用の接続端子を被覆したり、隣接する半導体パッケージ領域まではみ出したりする現象を抑制することができる（図２（ｂ）参照。）。
【００３９】
図３は本発明を適用した半導体装置の製造方法の他の一例である半導体パッケージの製造方法（２）を説明するための模式図であり、本発明を適用した半導体装置の製造方法の他の一例では、先ず、図３（ａ）で示す様に、半導体チップを実装する例えばガラスエポキシ基板から成る回路基板１０に電極パッド１１を形成する。
【００４０】
次に、図３（ｂ）で示す様に、所定の開口部を有するマスク材２０を介して回路基板にアルゴンプラズマを照射することによって、回路基板の表面改質を行なう。
【００４１】
ここで、マスク材２０には、回路基板の表面改質を行ないたい領域と同等サイズの開口部２１が設けられており、マスク材を介して回路基板にアルゴンプラズマを照射することで、マスク材の開口部に対応する回路基板の領域にはアルゴンプラズマが照射されて表面改質され、マスク材の開口部に対応しない回路基板の領域にはアルゴンプラズマが照射されずに表面改質がなされないこととなる。
従って、後述する工程でダイボンディングペーストを塗布する領域とマスク材の開口部が一致するように位置合わせを行なってアルゴンプラズマを照射することによって、ダイボンディングペーストの流動制御が可能となる。
【００４２】
次に、半導体チップを搭載するダイボンド領域１２に熱硬化性のダイボンディングペースト１３（液状樹脂）を塗布する（図３（ｃ）参照。）。続いて、半導体チップを実装ノズル（図示せず）で吸着固定を行い、半導体チップ１４を回路基板のダイボンド領域に搭載し、続いて、加熱処理を行なってダイボンディングペーストを硬化させることによって、半導体チップを回路基板のダイボンド領域に固着する（図３（ｄ）参照。）。
【００４３】
次に、半導体チップに設けられた電極（図示せず）と、回路基板の電極パッドをＡｕ細線で接続するワイヤーボンディング処理を行なうにあたって、図３（ｅ）で示す様に、所定のマスク材２０を介して半導体チップが搭載された回路基板にアルゴンプラズマを照射することによって、半導体チップに設けられた電極とＡｕ細線、回路基板の電極パッドとＡｕ細線の接合性の向上を図ると共に、回路基板の表面改質を行なう。
【００４４】
ここで、マスク材２０には、回路基板の表面改質を行いたい領域と同等サイズの開口部２１が設けられており、マスク材を介して回路基板にアルゴンプラズマを照射することで、マスク材の開口部に対応する回路基板の領域にはアルゴンプラズマが照射されて表面改質され、マスク材の開口部に対応しない回路基板の領域にはアルゴンプラズマが照射されずに表面改質がなされないこととなる。
従って、後述する工程で樹脂材料を塗布する領域とマスク材の開口部が一致するように位置合わせを行なってアルゴンプラズマを照射することによって、樹脂材料の流動制御が可能となる。
【００４５】
続いて、半導体チップに設けられた電極と回路基板の電極とをＡｕ細線１５で接続するワイヤーボンディング処理を行い、その後、ポッティング法によって半導体チップを樹脂材料１６によって封止（図３（ｆ）参照。）することで、半導体パッケージを得ることができる。
【００４６】
本発明を適用した半導体パッケージの製造方法（２）では、マスク材を介してアルゴンプラズマを照射することによって、表面改質がなされた領域と表面改質がなされていない領域が存在し、具体的には、ダイボンディングペーストを塗布する領域にのみアルゴンプラズマを照射することで、ダイボンディングペーストを塗布する領域のみの表面改質を行って濡れ性を向上させることによって、意図せずダイボンディングペーストが広がってしまう現象を抑制することができる。同様に、樹脂材料を塗布する領域にのみアルゴンプラズマを照射することで、樹脂材料によって封止する領域のみの表面改質を行なって濡れ性を向上させることによって、意図せず樹脂材料が広がってしまう現象を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明を適用した半導体装置の製造方法の一例である半導体パッケージの製造方法（１）を説明するための模式図である。
【図２】本発明を適用した半導体パッケージの製造方法で得られる半導体パッケージを説明するための模式図である。
【図３】本発明を適用した半導体装置の製造方法の他の一例である半導体パッケージの製造方法（２）を説明するための模式図である。
【図４】従来の半導体パッケージの製造方法（１）を説明するための模式図である。
【図５】従来の半導体パッケージの製造方法（２）を説明するための模式図である。
【図６】ブリードアウト現象を説明するための模式図である。
【図７】アルゴンプラズマを照射することによる濡れ性の向上を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００４８】
１    半導体チップ
２    電極
３    バンプ
４    回路基板
５    電極
６    はんだ
７    実装ノズル
８    塗布ノズル
９    液状樹脂
１０    回路基板
１１    電極パッド
１２    ダイボンド領域
１３    ダイボンディングペースト
１４    半導体チップ
１５    Ａｕ細線
１６    樹脂材料
２０    マスク材
２１    開口部
【図１】
2008294315.tif 000003
【図２】
2008294315.tif 000004
【図３】
2008294315.tif 000005
【図４】
2008294315.tif 000006
【図５】
2008294315.tif 000007
【図６】
2008294315.tif 000008
【図７】
2008294315.tif 000009