(57)【要約】【課題】半導体装置にアンダーフィル樹脂を効率良く注入し、チップと基板との間に充填させて樹脂封止する際のボイドを除去できるようにする。【解決手段】回転可能な構造をもつ回転ステージ１と、この回転ステージ１上に、半導体装置のチップ１０を基板２に接合したチップ実装体を装着し固定するチップ固定手段と、前記回転ステージ１を回転駆動する回転駆動体と、前記回転ステージ１上の前記チップ実装体の上部に保持され配置されたディスペンサ３とを備え、このディスペンサ３は、前記チップ実装体の前記回転ステージ１の中心軸側の端部からアンダーフィル樹脂５を注入するニードル４を有することを特徴とする。【選択図】　図１
2004146584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンダーフィル樹脂を供給するための半導体装置の基板を準備する工程と、前記半導体装置のチップを前記基板に接合したチップ実装体を準備する工程と、回転可能な構造をもつ回転ステージ上に前記チップ実装体を固定する工程と、前記回転ステージを回転させることにより、前記チップ実装体を回転させながら前記基板の前記回転ステージの中心軸側端部から前記アンダーフィル樹脂を注入する工程と、前記半導体チップと基板との間に前記アンダーフィル樹脂を充填させて樹脂封止する工程とを備え、前記半導体装置のチップと前記基板との間に前記アンダーフィル樹脂を注入することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
アンダーフィル樹脂の注入は、回転ステージ上に置かれた半導体装置のチップ端面上部に設けたディスペンサから前記アンダーフィル樹脂を滴下する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
回転ステージの回転の中心軸が、チップ端面上部に設けたディスペンサからアンダーフィル樹脂を滴下する部位に置き、前記アンダーフィル樹脂を前記回転の中心軸方向からその周辺方向に流しながら注入する請求項１または２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
回転可能な構造をもつ回転ステージと、この回転ステージ上に、半導体装置のチップを基板に接合したチップ実装体を装着し固定するチップ固定手段と、前記回転ステージを回転駆動する回転駆動体と、前記回転ステージ上の前記チップ実装体の上部に保持され配置されたディスペンサとを備え、このディスペンサは、前記チップ実装体の前記回転ステージ中心軸側の端部からアンダーフィル樹脂を注入するニードルを有することを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項５】
チップ実装体の端面上部に設けられた、ディスペンサからアンダーフィル樹脂を滴下する部位は、回転ステージの回転の中心軸から外れた位置に置かれ、前記ディスペンサは、前記回転ステージ上に固定されてこの回転ステージと共に回転されるようにした請求項４記載の半導体装置の製造装置。
【請求項６】
チップ実装体の端面上部に設けられた、ディスペンサのアンダーフィル樹脂を滴下する部位は、回転ステージの回転の中心軸に置かれ、前記ディスペンサは、前記回転ステージの外部に固定されると共に、前記ディスペンサの先端部を前記回転ステージの回転の中心軸に合わせる位置調整手段を有し、その回転ステージと共に回転させないようにした請求項４記載の半導体装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法およびその製造装置に関し、特に樹脂注入を確実にしたアンダーフィル樹脂注入装置およびその注入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙ）型半導体装置（以下、半導体装置という）の製造工程においては、この半導体装置のチップと基板との間にアンダーフィル樹脂が注入される。このアンダーフィル樹脂を注入する樹脂注入装置が用いられる。
【０００３】
この種のアンダーフィル樹脂注入装置として、図３（ａ）（ｂ）の断面図およびその平面図に示すように、ディスペンサ３ａに充填したアンダーフィル樹脂５ａを基板２ａに設けた開口部６から注入するようにした装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
すなわち、基板２ａには、予めアンダーフィル樹脂５ａを供給するための貫通孔である開口部６が設けられている。この開口部６は回転の中心となるため基板２ａの中央部に設けられるのが望ましい。チップ１０ａと基板２ａは、フェースダウンによりチップ１０ａ上に形成されたバンプ１１と、基板２ａ上の図示してない電極パッドとを熱圧着することにより接合し、フリップチップ実装体を構成する。
【０００５】
次に、このフリップチップ実装体を上下反転させ、チップ１０ａを下側にしてステージ１２に真空吸着等の方法によって固定する。この際チップ１０ａの裏面とステージ１２の上面が接することになる。ステージ１２は、図示してないがモータ等の回転手段に連結されており、水平に回転可能に構成されている。
【０００６】
ステージ１２の回転によりフリップチップ実装体は回転するので、回転中心となる基板２ａに設けた開口部６の中心がステージ１２の回転中心と一致するように位置合せをする。このステージ１２の回転数はアンダーフィル樹脂５ａの種類やパッケージの大きさの差異によって変わるが、毎分１００〜１０００回転の速さが適当である。
【０００７】
この装置の動作は、ステージ１２を回転させることにより、フリップチップ実装体を、開口部６を中心に回転させながら、ディスペンサ３ａ内のアンダーフィル樹脂５ｂをニードル４ａの先端部より開口部６を通して、チップ１０ａと基板２ａ間を塞ぐように注入する。この開口部６から注入されたアンダーフィル樹脂５ｂは、毛細管現象と回転による遠心力によって、速やかにそして均一に広がり、チップ１０ａと基板２ａ間に充填される。その後熱処理をしてチップ１０と基板２ａ間に充填されたアンダーフィル樹脂５ｂを硬化させて樹脂封止され、パッケージが形成される。
【０００８】
以上のように、この従来例によれば、基板２ａの中央部にアンダーフィル供給用の開口部６を設け、この開口部６を中心にステージ１２を水平に回転させながら、開口部６を通してアンダーフィル樹脂５ａを注入して樹脂封止するので、アンダーフィル樹脂５ｂに遠心力が加わり、速やかにかつ均一にアンダーフィル樹脂５ａが広がり、ボイドをなくすことができるだけでなく、短時間にアンダーフィル樹脂５ａを充填することができる。この従来例の場合も、遠心力を利用するという点では注入性は良好なものが得られる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−２２３５１０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来例のように、基板２ａの中央部に開口部６も設けると、次のような欠点を生じる。まず、基板２ａの配線引き回しの自由度がそこなわれる。この開口部６を逃げた配線構造にしなくてはいけないため、バンプ数が多い場合には、基板２ａの配線がひけない場合を生じるという問題がある。
【００１１】
また、チップ１０のバンプがフルグリッドでチップ中央部にバンプがあるような場合には、フリップチップ接合そのものが不可能である。
【００１２】
また、従来の固定ステージ上でアンダーフィル樹脂を注入する場合は、アンダーフィル樹脂はチップと基板の隙間を、主に毛管現象で流れていくのみであるため、その隙間にバンプが多数設置されている場合に、全ての部位にアンダーフィル樹脂を完全には注入できず、未充填やボイドが生じることがあった。
【００１３】
本発明の目的は、これらの問題を解決し、基板の中央部の開口部を除去し、配線やレイアウト等の問題をなくし、アンダーフィル樹脂を半導体装置のチップと基板との間に効率良く注入できるようにした半導体装置の製造方法およびその製造装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置の製造方法の構成は、アンダーフィル樹脂を供給するための半導体装置の基板を準備する工程と、前記半導体装置のチップを前記基板に接合したチップ実装体を準備する工程と、水平に回転可能な構造をもつ回転ステージ上に前記チップ実装体を固定する工程と、前記回転ステージを回転させることにより、前記チップ実装体を回転させながら前記基板の前記回転ステージの中心軸側端部から前記アンダーフィル樹脂を注入する工程と、前記半導体チップと基板との間に前記アンダーフィル樹脂を充填させて樹脂封止する工程とを備え、前記半導体装置のチップと前記基板との間に前記アンダーフィル樹脂を注入することを特徴とする。
【００１５】
本発明において、アンダーフィル樹脂の注入は、回転ステージ上に置かれた半導体装置のチップ端面上部に設けたディスペンサから前記アンダーフィル樹脂を滴下することができ、また、回転ステージの回転の中心軸が、チップ端面上部に設けたディスペンサからアンダーフィル樹脂を滴下する部位に置き、前記アンダーフィル樹脂を前記回転の中心軸方向からその周辺方向に流しながら注入することができる。
【００１６】
本発明の半導体装置の製造装置の構成は、水平に回転可能な構造をもつ回転ステージと、この回転ステージ上に、半導体装置のチップを基板に接合したチップ実装体を装着し固定するチップ固定手段と、前記回転ステージを回転駆動する回転駆動体と、前記回転ステージ上の前記チップ実装体の上部に保持され配置されたディスペンサとを備え、このディスペンサは、前記チップ実装体の前記回転ステージ中心軸側の端部からアンダーフィル樹脂を注入するニードルを有することを特徴とする。
【００１７】
本発明において、チップ実装体の端面上部に設けられた、ディスペンサからアンダーフィル樹脂を滴下する部位は、回転ステージの回転の中心軸から外れた位置に置かれ、前記ディスペンサは、前記回転ステージ上に固定されてこの回転ステージと共に回転させるようにでき、また、チップ実装体の端面上部に設けられた、ディスペンサのアンダーフィル樹脂を滴下する部位は、回転ステージの回転の中心軸に置かれ、前記ディスペンサは、前記回転ステージの外部に固定されると共に、前記ディスペンサの先端部を前記回転ステージの回転の中心軸に合わせる位置調整手段を有し、前記回転ステージと共に回転させないようにできる。
【００１８】
本発明の構成のよれば、回転テーブル上で、半導体装置のチップ実装体を回転させながら、その基板の回転軸側端部からアンダーフィル樹脂を注入するので、ボイドをなくし、短時間にアンダーフィル樹脂を充填することができ、チップと基板とのクリアランスの縮小も可能に出来るという特徴がある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図１（ａ）（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の半導体装置の製造時の平面図、およびその側面図である。この半導体装置は、バンプ１１を介してチップ１０と基板２とがフリップチップ接合されており、この半導体装置のチップ実装体が、回転ステージ１上に搭載されている。一方、ディスペンサ３に装填されたアンダーフィル樹脂５がそのニードル４からチップ１０の端面に向けて吐出される。ここでは、回転ステージ１の中心軸１ａは半導体装置の外側に位置している。
【００２０】
この回転ステージ１は、（図中には記していないが）モーター駆動をタイミングベルトで伝達するなどによる、一般的な回転駆動構造の駆動体が可能である。また、アンダーフィル樹脂５は、ディスペンサ３からエアー圧などによりそのニードル４から吐出されるが、これらディスペンサ３を含む吐出部も、回転ステージ１上に回転ステージ１の中心軸側の端部に設置され、半導体装置と同様の回転を与えられることで、吐出部は半導体装置の一定部位に位置する。なお、図１中には吐出機構の部分が省略されている。
【００２１】
本実施形態の動作は、まず、半導体装置が回転ステージ１上に固定される。次に、ディスペンサ３に入っているアンダーフィル樹脂５が加圧されてニードル４を通って半導体装置のチップ１０の端面に滴下される。それと同時に、回転ステージ１が回転をはじめ、この回転はアンダーフィル樹脂５の注入中から注入後まで継続される。
【００２２】
なお、回転ステージ１の回転数は、チップ１０のサイズやアンダーフィル樹脂５の粘度などによって、その最適値は異なるが、概ね６０〜３００ｒｐｍ程度が適当である。また、アンダーフィル樹脂５としては、エポキシ樹脂などを使用し、そのアンダーフィル樹脂５の注入時の温度は、概ね６０〜７０℃である。
【００２３】
本実施形態によるアンダーフィル樹脂５の注入によれば、従来の毛管現象だけによるアンダーフィル樹脂注入の場合の注入時間が、３０〜４０秒かかったのに対して、本実施形態の注入時間はほぼ半減されている。
【００２４】
図２（ａ）（ｂ）は、本発明の第２の実施形態の半導体装置の製造時の平面図およびその側面図である。この実施形態の場合、装置の構成は第一の実施形態と同様であるが、回転ステージ１の中心１ａが、アンダーフィル樹脂５を滴下するディスペンサ３と同じ個所に位置する。この第２の実施形態の場合は、ディスペンサ３のニードル４を含む吐出部が、回転ステージ１の中心１ａにあるので、回転ステージ１の上に設置されてなくてよく、回転させないようにできる。
【００２５】
従って、ディスペンサ３は、回転ステージ１の外部に固定されると共に、ディスペンサ３のニードル４を回転ステージ１の回転の中心軸に合わせる位置調整手段が必要となるが、これはニードル４を回転ステージ面上を移動出来るものであれば何でもよい。このため、ディスペンサ３を別のステージに固定でき、装置の構成が容易に出来るという利点を有する。また、アンダーフイル樹脂５の注入性という点では、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の構成によれば、回転ステージの回転による遠心力によりアンダーフィル樹脂が注入されるため、前述した問題点である未充填やボイドの発生が低減できるという効果を有し、また、注入時間も、従来は３０〜４０秒を必要としていたものが、半減され、生産性も大きく向上できるという効果がある。さらに、基板の中央部の開口部を除去し、レイアウトの問題をなくし、アンダーフィル樹脂を効率良く充填できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）は本発明の第１の実施形態を説明するアンダーフィル樹脂注入機の平面図およびその中央部の断面図。
【図２】（ａ）（ｂ）は本発明の第２の実施形態を説明するアンダーフィル樹脂注入機の平面図およびその中央部の断面図。
【図３】（ａ）（ｂ）は従来例の構成を説明するアンダーフィル樹脂注入機の断面図。
【符号の説明】
１　　回転ステージ
２，２ａ　　基板
３，３ａ　　ディスペンサ
４，４ａ　　ニードル
５，５ａ，５ｂ　　アンダーフィル樹脂
６　　開口部
１０，１０ａ　　チップ
１１　　バンプ
１２　　ステージ
【図１】
2004146584.tif 000003
【図２】
2004146584.tif 000004
【図３】
2004146584.tif 000005