(57)【要約】【課題】              フリップチップ接合部にボイドや未充填部分を生じることなく、均一で高品質の樹脂充填を実現することが可能な半導体装置の製造装置及び製造方法並びにそれらによって製造された半導体装置を提供すること。【解決手段】          半導体装置の製造装置は、チップ１及びチップ１にフリップチップ接合された基板３が内部に装填される金型６，７と、基板３に取り付けられチップ１及び基板３と共に金型６，７の内部に装填されるスティフナー４と、金型６，７に形成されたランナー８と、スティフナー４に形成されランナー８と連通する貫通孔５と、を有している。金型６，７は、封入上型６と封入下型７とから構成され、封入上型６と封入下型７に、ＦＣＢＧＡ型の半導体装置（中間体）がクランプされ、ランナー８及び貫通孔５を通じて、樹脂がフリップチップ接合部１０に充填される。【選択図】            図２
2005277079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フリップチップ型の半導体装置の製造装置であって、
半導体チップ及び該半導体チップにフリップチップ接合された基板が内部に装填される金型と、前記基板に取り付けられ前記半導体チップ及び前記基板と共に前記金型の内部に装填されるスティフナーと、前記金型に形成されたランナーと、前記スティフナーに形成され前記ランナーと連通する貫通孔と、を有し
前記貫通孔を通じて、前記金型内の前記半導体チップと前記基板のフリップチップ接合部に樹脂を注入することを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項２】
前記貫通孔は、前記フリップチップ接合部に面して開口していることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造装置。
【請求項３】
前記貫通孔は、矩形の前記半導体チップの対角方向に沿って延在していることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造装置。
【請求項４】
前記半導体チップと前記基板がバンプを介してフリップチップ接合されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造装置。
【請求項５】
フリップチップ型の半導体装置の製造装置であって、
半導体チップにフリップチップ接合された基板に取り付けられるスティフナーと、前記スティフナーに形成された貫通孔と、を有し、
前記貫通孔を通じて、前記半導体チップと前記基板のフリップチップ接合部に樹脂を注入することを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項６】
前記貫通孔は、前記フリップチップ接合部に面して開口していることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造装置。
【請求項７】
前記貫通孔は、矩形の前記半導体チップの対角方向に沿って延在していることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造装置。
【請求項８】
前記半導体チップと前記基板がバンプを介してフリップチップ接合されることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造装置。
【請求項９】
フリップチップ型の半導体装置の製造方法であって、
半導体チップと、前記半導体チップにフリップチップ接合された基板と、前記基板に取り付けられたスティフナーと、を金型の内部に装填する工程と、
前記金型に形成されたランナーと、前記スティフナーに形成され前記ランナーと連通する貫通孔と、を通じて、前記金型内の前記半導体チップと前記基板のフリップチップ接合部に樹脂を注入する工程と、を含む、ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記貫通孔は、前記フリップチップ接合部に面して開口していることを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記貫通孔は、矩形の前記半導体チップの対角方向に沿って延在していることを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記半導体チップと前記基板がバンプを介してフリップチップ接合されることを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
フリップチップ型の半導体装置の製造方法であって、
半導体チップにフリップチップ接合された基板にスティフナーを取り付ける工程と、
前記スティフナーに形成された貫通孔を通じて、前記半導体チップと前記基板のフリップチップ接合部に樹脂を注入する工程と、を含む、ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記貫通孔は、前記フリップチップ接合部に面して開口していることを特徴とする請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記貫通孔は、矩形の前記半導体チップの対角方向に沿って延在していることを特徴とする請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記半導体チップと前記基板がバンプを介してフリップチップ接合されることを特徴とする請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
フリップチップ型の半導体装置であって、
半導体チップと、前記半導体チップにフリップチップ接合された基板と、前記基板に取り付けられたスティフナーと、前記スティフナーに形成され樹脂が充填された貫通孔と、を有し、
前記貫通孔を通じて、前記半導体チップと前記基板のフリップチップ接合部に樹脂が充填されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項１８】
前記貫通孔は、前記フリップチップ接合部に面して開口していることを特徴とする請求項１７記載の半導体装置。
【請求項１９】
前記貫通孔は、矩形の前記半導体チップの対角方向に沿って延在していることを特徴とする請求項１７記載の半導体装置。
【請求項２０】
前記半導体チップと前記基板がバンプを介してフリップチップ接合されることを特徴とする請求項１７記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造装置並びにその製造方法に関し、中でも、ＦＣＢＧＡ型半導体装置の製造装置及び製造方法に関し、特に、フリップチップ接合部にアンダーフィル樹脂を注入する製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フリップチップ接合部にアンダーフィル樹脂を供給する方法として、ポッティング法がある。このポッティング法は、ニードルの先端から樹脂をチップ端にたらし、チップと基板の隙間の毛細管現象により樹脂充填が行われる方法である。
【０００３】
特許文献１の発明によれば、上記ポッティング法の不具合を解消せしめるためトランスファ成形法を採用している。
【０００４】
図３は、特許文献１に開示された従来例に係るフリップチップの製造装置を説明するための図である。
【０００５】
図３を参照すると、封入上型１０２と封入下型１０１の間のキャビティ６に、離型用フィルム１３を介して、下面にエリア配置されたバンプ５ｃを備えたチップ５ｂと、基板（インターポーザ）５ａとが装填されている。封入上型１０２と封入下型１０１の間にはランナー１０８及びゲート１１４が形成され、プランジャ１０４が上昇すると、樹脂Ｒがランナ１０８とゲート１１４を通じて、フリップチップ接合部、すなわち、チップ５ｂの下面と基板５ａの上面の間に圧をもって注入され、基板５ａ、チップ５ｂ及びバンプ５ｃを含む半導体装置ないし半導体パッケージが製造される。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１６８１２１（請求項１、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のポッティング法によれば、強制的に樹脂を注入しないため、樹脂に圧力をかけてニードル先端から注入を行うことは不可能であり、フリップチップ接合部であるチップと基板との隙間にボイドや未充填部分を生じることがある。
【０００８】
また、上記特許文献１に開示された製造装置は、スティフナーを有しない半導体装置の製造には適用できるが、スティフナーを有する半導体装置の製造には適用できない。また、この製造装置によれば、チップに合わせて、封入金型のランナー及びゲートの形状又は大きさを逐一設計し直す必要がある。
【０００９】
本発明の目的は、フリップチップ接合部であるチップと基板との隙間にボイドや未充填部分を生じることなく、均一で高品質の樹脂充填を実現することが可能な半導体装置の製造装置及び製造方法並びにそれらによって製造された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】
【００１０】
本発明は、第１の視点において、フリップチップ型の半導体装置の製造装置であって、半導体チップ及び該半導体チップにフリップチップ接合された基板が内部に装填される金型と、前記基板に取り付けられ前記半導体チップ及び前記基板と共に前記金型の内部に装填されるスティフナーと、前記金型に形成されたランナーと、前記スティフナーに形成され前記ランナーと連通する貫通孔と、を有し、前記貫通孔を通じて、前記金型内の前記半導体チップと前記基板のフリップチップ接合部に樹脂を注入することを特徴とする半導体装置の製造装置を提供する。
【００１１】
本発明は、第２の視点において、フリップチップ型の半導体装置の製造装置であって、半導体チップにフリップチップ接合された基板に取り付けられるスティフナーと、前記スティフナーに形成された貫通孔と、を有し、前記貫通孔を通じて、前記半導体チップと前記基板のフリップチップ接合部に樹脂を注入することを特徴とする半導体装置の製造装置を提供する。
【００１２】
本発明は、第３の視点において、フリップチップ型の半導体装置の製造方法であって、半導体チップと、前記半導体チップにフリップチップ接合された基板と、前記基板に取り付けられたスティフナーと、を金型の内部に装填する工程と、前記金型に形成されたランナーと、前記スティフナーに形成され前記ランナーと連通する貫通孔と、を通じて、前記金型内の前記半導体チップと前記基板のフリップチップ接合部に樹脂を注入する工程と、を含む、ことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【００１３】
本発明は、第４の視点において、フリップチップ型の半導体装置の製造方法であって、半導体チップにフリップチップ接合された基板にスティフナーを取り付ける工程と、前記スティフナーに形成された貫通孔を通じて、前記半導体チップと前記基板のフリップチップ接合部に樹脂を注入する工程と、を含む、ことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【００１４】
本発明は、第５の視点において、フリップチップ型の半導体装置であって、半導体チップと、前記半導体チップにフリップチップ接合された基板と、前記基板に取り付けられたスティフナーと、前記スティフナーに形成され樹脂が充填された貫通孔と、を有し、前記貫通孔を通じて、前記半導体チップと前記基板のフリップチップ接合部に樹脂が充填されたことを特徴とする半導体装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、アンダーフィル樹脂注入時、スティフナーにより基板（インターポーザー）が安定保持され、かつこのスティフナーに形成された貫通孔を通じて樹脂が、フリップチップ接合部である半導体チップと基板との隙間に、ボイドや未充填部分を生じることなく、充填される。これによって、均一で高品質のアンダーフィル樹脂充填が実現される。また、本発明によれば、貫通孔の出口をフリップチップ接合部により近接させることができ、樹脂の流動が、チップと基板の隙間部分から開始され、その後チップ周囲にひろがっていくため、ボイドの発生が防止される。また、本発明によれば、封入金型ではなく、スティフナ及びその貫通孔の形状を変更するだけで、種々のチップに対応することができる。なお、本発明によれば、スティフナに設けた貫通孔がゲートの役割を果たすため、ポッティング法を用いて樹脂充填をする場合においても、良好な樹脂充填を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明において、フリップチップ接合部への樹脂の充填は、（１）金型を併用するトランスファー成形法、或いは（２）金型を用いないポッティング成形法、を用いることができる。いずれの方法によっても、本発明のスティフナーに設けられた貫通孔はゲートの役目をし、樹脂はこの貫通孔を通り、最初にチップと基板との隙間を埋め、その後、残りの樹脂がスティフナーと半導体チップの隙間を埋め、半導体装置ないし半導体パッケージを形作る。
【００１７】
本発明は、特に、フリップチップボールグリッドアレイ（ＦＣＢＧＡ）型半導体装置の製造に適用され、半導体装置の基板を保持するスティフナの一部に貫通孔を設け、その貫通孔を通じてフリップチップ接合部にアンダーフィル樹脂を、好ましくは、トランスファー成形法にて注入する。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態において、貫通孔の出口がチップに近接した位置に配備されるよう、スティフナーの形状は考慮される。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態において、スティフナーに形成される貫通孔は、フリップチップ接合部に面して開口している。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態において、スティフナーに形成される貫通孔は、矩形の半導体チップの対角方向に沿って延在している。
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態において、半導体チップと基板がバンプを介してフリップチップ接合されている。
【実施例１】
【００２２】
本発明をより詳しく説述するため、添付図面を参照して、本発明の一実施例を以下に説明する。
【００２３】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、本発明の一実施例に係る半導体装置を説明するための図であり、図１（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【００２４】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）を参照すると、フリップチップ型の半導体装置は、チップ（半導体素子）１と、チップ１にフリップチップ接合された基板（インターポーザー）３と、基板３に取り付けられたスティフナー４と、スティフナー４に形成された貫通孔５と、を有している。
【００２５】
チップ１の下面には複数のバンプ２が形成されており、チップ１はバンプ２を介して基板３にフリップチップ接合されている。基板３には、その強度を保つためと、半導体装置の製造工程の最後に上部に放熱板（不図示）を搭載するため、スティフナー４が接着されている。また、チップ１は、基板３上、スティフナー４の窓部に搭載されている。
【００２６】
チップ１の下面と基板３の上面との間にあるフリップチップ接合部１０にはアンダーフィル樹脂を充填させる必要がある。本実施例では、スティフナー４の一部に水平方向に延在する貫通孔５が設けられており、この貫通孔５を通してアンダーフィル樹脂が充填される。
【００２７】
また、貫通孔５の出口が、チップ１ないしフリップチップ接合部１０に近接した位置に配備されるよう、スティフナー４の形状は考慮されている。図示の形態においては、貫通孔５は、フリップチップ接合部１０に面して開口し、又貫通孔５は、矩形のチップ１ないしスティフナー４の対角方向に沿って延在している。
【００２８】
続いて、貫通孔５を通じて、フリップチップ接合部１０に樹脂を充填するための製造装置及び製造方法について説明する。
【００２９】
アンダーフィル樹脂充填には、（１）金型を併用するトランスファー成形法、或いは（２）金型を用いないポッティング成形法等を用いることができる。まず、トランスファー成形法を用いた場合の実施例について説明する。
【００３０】
図２は、本発明の一実施例に係る半導体装置の製造装置を示す断面図であり、トランスファー成形法を用いた場合、半導体装置が封入金型にクランプされている状態を示している。
【００３１】
図２を参照すると、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示した半導体装置の製造装置は、チップ１及びチップ１にフリップチップ接合された基板３が内部に装填される金型６，７と、基板３に取り付けられチップ１及び基板３と共に金型６，７の内部に装填されるスティフナー４と、金型６，７に形成されたランナー８と、スティフナー４に形成されランナー８と連通する貫通孔５と、を有している。金型６，７は、封入上型６と封入下型７とから構成され、封入上型６と封入下型７に、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示した半導体装置（中間体）が装填（クランプ）される。
【００３２】
図２に示した製造装置を用いたトランスファー成形法による、半導体装置の製造方法について説明する。
【００３３】
チップ１に半田溶融などによってフリップチップ接合された基板３に、スティフナー４を接着剤等により取り付ける。
【００３４】
金型６，７に、金型６，７の側のランナー８とスティフナー４の側の貫通孔５とが連通するよう、図１に示した半導体装置（中間体）を装填ないしクランプする。
【００３５】
プランジャー９により樹脂（不図示）を押し出し、加圧された樹脂が金型６，７のランナー８を通り、さらに、スティフナー４の貫通孔５を通って、まず、フリップチップ接合部１０に注入され、続いて、その他の空間に向かって流動し、やがて硬化する。
【００３６】
すなわち、スティフナー４に設けられた貫通孔５はゲートの役目をし、樹脂はこの貫通孔５を通り、最初にチップ１と基板３との隙間、すなわち、フリップチップ接合部１０を埋め、その後、残りのスティフナー４とチップ１の隙間を埋め、かくして、半導体装置（半導体パッケージ）が形作られる。
【００３７】
このようにトランスファー成形法を用いた場合、（１）アンダーフィル樹脂に圧力をかけて充填させることが可能であること、（２）アンダーフィル樹脂の注入が、チップと基板の隙間部分から開始され、その後チップ周囲にひろがっていくこと、という２点により、上述した本発明の効果が最も発揮される。
【００３８】
次に、アンダーフィル樹脂充填を、金型を用いないポッティング成形法によって行う場合の実施例を説明する。
【００３９】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）を参照して、ポッティング成形法を用いた場合、貫通孔５のの一側開口にニードル（不図示）をあて、フリップチップ接合部１０に向かって樹脂を注入する。本発明によれば、ポッティング成形法を用いた場合でも、上述のトランスファー成形法を用いた場合と同様に、スティフナー４に貫通孔５を設けたことによって、この貫通孔５がゲートの役目をし、樹脂は所定の圧力下でこの貫通孔５を通り、最初にチップ１と基板３との隙間（フリップチップ接合部１０）を埋め、その後、残りのスティフナー４とチップ１の隙間を埋め、パッケージを形作る。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、スティフナーを有する半導体装置の製造に適用され、特にＦＣＢＧＡ型半導体装置の製造に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の一実施例に係る半導体装置を説明するための図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造装置を示す断面図であり、トランスファー成形法を用いた場合、半導体装置が封入金型にクランプされている状態を示している。
【図３】図３は、特許文献１に開示された従来例に係るフリップチップの製造装置を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  チップ（半導体チップ）
２  バンプ
３  基板
４  スティフナー
５  貫通孔
６  封入上型（金型）
７  封入下型（金型）
８  ランナー
９  プランジャー
１０  フリップチップ接合部
【図１】
2005277079.tif 000003
【図２】
2005277079.tif 000004
【図３】
2005277079.tif 000005