(57)【要約】      （修正有）【課題】従来と比べて薄型化することができる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】デバイスホール２４が形成されているフィルム基材２０、及び平面形状がデバイスホール２４と略同一である半導体チップ３０を準備する工程と、半導体チップ３０をデバイスホール２４の中に配置する工程と、半導体チップ３０の上面、及び半導体チップ３０の周囲に位置するフィルム基材２０の上面に樹脂４３ａを塗布することにより、半導体チップ３０を封止し、かつ半導体チップ３０をフィルム基材２０に固定する工程とを具備する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスホールが形成されているフィルム基材、及び平面形状が前記デバイスホールと略同一である半導体チップを準備する工程と、
前記半導体チップを前記デバイスホールの中に配置する工程と、
前記半導体チップの上面、及び前記半導体チップの周囲に位置する前記フィルム基材の上面に樹脂を塗布することにより、前記半導体チップを封止し、かつ前記半導体チップを前記フィルム基材に固定する工程と、
を具備する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体チップを前記デバイスホールの中に配置する工程の後に、前記半導体チップの下面、及び前記半導体チップの周囲に位置する前記フィルム基材の下面に、補強用のシート部材を取り付ける工程を具備する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
デバイスホールが形成されていて上面に配線を有するフィルム基材と、上面に外部接続端子を有していて平面形状が前記デバイスホールと略同一の半導体チップと、を準備する工程と、
前記デバイスホールの中に前記半導体チップを配置し、前記フィルム基材の上面と前記半導体チップの上面とが略面一となるようにする工程と、
前記配線と前記外部接続端子とを接続する接続用配線を、インクジェット技術を用いて形成する工程と、
を具備する半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記半導体チップの上面において前記外部接続端子より外側に位置している部分には、該半導体チップの配線が露出している領域があり、
前記デバイスホールの中に前記半導体チップを配置する工程と、前記接続用配線を形成する工程の間に、前記配線が露出している領域を絶縁性樹脂で被覆する工程を具備する請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記配線が露出している領域を絶縁性樹脂で被覆する工程は、インクジェット技術を用いて前記絶縁性樹脂を塗布する工程である請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記半導体チップの厚さは、前記フィルム基材の厚さ以下である請求項３〜５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
デバイスホールが形成されているフィルム基材と、
前記デバイスホール中に配置され、上面が前記フィルム基材の上面と略面一であり、平面形状が前記デバイスホールと略同一であり、かつ厚さが前記フィルム基材の厚さ以下である半導体チップと、
前記半導体チップの上面、及び前記半導体チップの周囲に位置する前記フィルム基材の上面に塗布され、前記半導体チップを封止し、かつ前記半導体チップを前記フィルム基材に固定する樹脂と、
を具備する半導体装置。
【請求項８】
デバイスホールが形成されていて上面に配線を有するフィルム基材と、
前記デバイスホール中に配置され、上面が前記フィルム基材の上面と略面一であり、平面形状が前記デバイスホールと略同一であり、かつ上面に外部接続端子を有している半導体チップと、
インクジェット技術を用いて形成され、前記配線と前記外部接続端子とを接続する接続用配線と、
を具備する半導体装置。
【請求項９】
デバイスホールを有するフィルム基材を移動させる移動手段と、
前記デバイスホールに、該デバイスホールと平面形状が略同一の半導体チップを嵌め込み、前記フィルム基材の上面と前記半導体チップの上面とが略面一となるようにするチップ供給部と、
前記フィルム基材の移動方向において前記チップ供給部より下流に設けられ、前記半導体チップの上面、及び前記半導体チップの周囲に位置する前記フィルム基材の上面に樹脂を塗布することにより、前記半導体チップを封止すると共に前記フィルム基材に固定する樹脂塗布部と、
を具備する半導体製造装置。
【請求項１０】
デバイスホールを有していて上面に配線が設けられたフィルム基材を移動させる移動手段と、
前記フィルム基材が有するデバイスホールに、該デバイスホールと平面形状が略同一であり上面に外部接続端子を有する半導体チップを嵌め込み、前記フィルム基材の上面と前記半導体チップの上面とが略面一となるようにするチップ供給部と、
前記フィルム基材の移動方向において前記チップ供給部より下流に位置し、前記配線と前記外部接続端子とを接続する接続用配線を、インクジェット技術を用いて形成するインクジェットユニットと、
を有する半導体製造装置。
【請求項１１】
前記半導体チップの上面において前記外部接続端子より外側に位置している部分には、該半導体チップ内の配線が露出している領域があり、
前記フィルム基材の移動方向において、前記チップ供給部と前記インクジェットユニットの間に設けられ、前記配線が露出している領域に絶縁性樹脂を塗布する樹脂塗布部を具備する請求項１０に記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム基材に半導体チップが接続される半導体装置の製造方法、半導体装置、及び半導体製造装置に関する。特に本発明は、従来と比べて薄型化することができる半導体装置の製造方法、半導体装置、及び半導体製造装置に関する。また本発明は、半導体チップの外部接続端子の細密化に対応することができる半導体装置の製造方法、半導体装置、及び半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６（Ａ）は、第１の従来例に係る半導体装置の構成を説明する為の断面図である。本図に示す半導体装置はＴＣＰ（Tape Carrier Package）である。半導体チップ１１０は、フィルム基材１００に設けられたデバイスホール１００ａの内部に配置されており、モールド樹脂１２０を用いて封止及び固定されている。半導体チップ１１０の上面に位置するバンプ１１１は、フィルム基材１００の上面から延伸しているインナーリード１０２に接続されている。インナーリード１０２は、接着剤１０１によりフィルム基材１００の上面に固定されている。なお、フィルム基材１００の下面にはソルダーレジスト１０３が設けられている（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
図６（Ｂ）は、第２の従来例に係る半導体装置の構成を説明する為の断面図である。本図に示す半導体装置はＣＯＦ（Chip On Film）である。半導体チップ１１０は、バンプ１１１を有する面がフィルム基材１００の上面に向いた状態で、フィルム基材１００上に配置されている。バンプ１１１はフィルム基材１００上のインナーリード１０２上に位置している。インナーリード１０２は、バンプ１１１と接続する部分及びその周囲を除いてソルダーレジスト１０３で覆われている。フィルム基材１００と半導体チップ１１０の間の空間及びその周囲には、封止用樹脂１２１が充填されている。
【０００４】
図７は、バンプ１１１とインナーリード１０２の位置関係を説明する為の平面図である。ＴＣＰ法及びＣＯＰ法のいずれにおいても、バンプ１１１とインナーリード１０２を接続するためには、これらの接合部分を加熱する必要がある。このため、接合時の熱によりフィルム基材１００が伸び、インナーリード１０２の位置が設計位置からずれることがある。
【非特許文献１】「半導体用語大辞典」、日刊工業新聞社、１９９９年３月２０日、Ｐ．１６０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したＴＣＰは、モールド樹脂を用いて半導体チップを固定及び封止しているため、半導体装置が厚くなるという問題がある。ＣＯＦは、ＴＣＰと比較すると薄いが、少なくとも基板と半導体チップの厚さの和以上になる。このため、ＣＯＦにおいても薄型化には限界がある。
【０００６】
また、上記したようにバンプ等の外部接続端子とインナーリード等の配線を接続するときの熱により、インナーリードの位置が設計位置からずれることがある。このため、半導体チップの外部接続端子の細密化を進めると、外部接続端子をフィルム基材の配線に接続することが難しくなる。
【０００７】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、従来と比べて薄型化することができる半導体装置の製造方法、半導体装置、及び半導体製造装置を提供することにある。また本発明の他の目的は、半導体チップの外部接続端子を細密化しても外部接続端子とフィルム基材の配線を接続することができる半導体装置の製造方法、半導体装置、及び半導体製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る半導体装置の製造方法は、デバイスホールが形成されているフィルム基材、及び平面形状が前記デバイスホールと略同一である半導体チップを準備する工程と、
前記半導体チップを前記デバイスホールの中に配置する工程と、
前記半導体チップの上面、及び前記半導体チップの周囲に位置する前記フィルム基材の上面に樹脂を塗布することにより、前記半導体チップを封止し、かつ前記半導体チップを前記フィルム基材に固定する工程とを具備する。
【０００９】
この半導体装置の製造方法によれば、前記半導体チップの平面形状は前記デバイスホールと略同一であるため、前記半導体チップ及び前記フィルム基材の上面の前記樹脂を塗布することで、前記半導体チップを前記フィルム基材に固定することができる。従って、ＴＣＰのようにモールド樹脂を用いる必要がないため、ＴＣＰと比較して半導体装置を薄くすることができる。
【００１０】
また、半導体装置の厚さの最大値は、前記半導体チップの厚さと前記樹脂の厚さの和に等しくなる。一方、ＣＯＦの厚さの最大値は、バンプを含んだ半導体チップの厚さ、フィルム基材の厚さ、及び配線（インナーリード）の厚さそれぞれの和に等しい。従って、ＣＯＦと比較して半導体装置を薄くすることができる。
【００１１】
前記半導体チップを前記デバイスホールの中に配置する工程の後に、前記半導体チップの下面、及び前記半導体チップの周囲に位置する前記フィルム基材の下面に、補強用のシート部材を取り付ける工程を具備してもよい。
【００１２】
本発明に係る他の半導体装置の製造方法は、デバイスホールが形成されていて上面に配線を有するフィルム基材と、上面に外部接続端子を有していて平面形状が前記デバイスホールと略同一の半導体チップと、を準備する工程と、
前記デバイスホールの中に前記半導体チップを配置し、前記フィルム基材の上面と前記半導体チップの上面とが略面一となるようにする工程と、
前記配線と前記外部接続端子とを接続する接続用配線を、インクジェット技術を用いて形成する工程とを具備する。
【００１３】
この半導体装置の製造方法によれば、前記接続用配線はインクジェット技術を用いて形成されている。このため、前記配線と前記外部接続端子とを接続するときの加熱温度が、従来と比較して低くなる。従って、接続時に生じる前記フィルム基材の伸びが抑制され、半導体チップの外部接続端子を細密化しても外部接続端子とフィルム基材の配線を接続することができる。
【００１４】
前記半導体チップの上面において前記外部接続端子より外側に位置している部分には、該半導体チップの配線が露出している領域がある場合、前記デバイスホールの中に前記半導体チップを配置する工程と、前記接続用配線を形成する工程の間に、前記配線が露出している領域を絶縁性樹脂で被覆する工程を具備するのが好ましい。前記配線が露出している領域を絶縁性樹脂で被覆する工程は、インクジェット技術を用いて前記絶縁性樹脂を塗布する工程であるのが好ましい。
【００１５】
前記半導体チップの厚さは、前記フィルム基材の厚さ以下であるのが好ましい。
【００１６】
本発明に係る半導体装置は、デバイスホールが形成されているフィルム基材と、
前記デバイスホール中に配置され、上面が前記フィルム基材の上面と略面一であり、平面形状が前記デバイスホールと略同一であり、かつ厚さが前記フィルム基材の厚さ以下である半導体チップと、
前記半導体チップの上面、及び前記半導体チップの周囲に位置する前記フィルム基材の上面に塗布され、前記半導体チップを封止し、かつ前記半導体チップを前記フィルム基材に固定する樹脂とを具備する。
【００１７】
本発明に係る他の半導体装置は、デバイスホールが形成されていて上面に配線を有するフィルム基材と、
前記デバイスホール中に配置され、上面が前記フィルム基材の上面と略面一であり、平面形状が前記デバイスホールと略同一であり、かつ上面に外部接続端子を有している半導体チップと、
インクジェット技術を用いて形成され、前記配線と前記外部接続端子とを接続する接続用配線とを具備する。
【００１８】
本発明に係る半導体製造装置は、デバイスホールを有するフィルム基材を移動させる移動手段と、
前記デバイスホールに、該デバイスホールと平面形状が略同一の半導体チップを嵌め込み、前記フィルム基材の上面と前記半導体チップの上面とが略面一となるようにするチップ供給部と、
前記フィルム基材の移動方向において前記チップ供給部より下流に設けられ、前記半導体チップの上面、及び前記半導体チップの周囲に位置する前記フィルム基材の上面に樹脂を塗布することにより、前記半導体チップを封止すると共に前記フィルム基材に固定する樹脂塗布部とを具備する。
【００１９】
本発明に係る他の半導体製造装置は、デバイスホールを有していて上面に配線が設けられたフィルム基材を移動させる移動手段と、
前記フィルム基材が有するデバイスホールに、該デバイスホールと平面形状が略同一であり上面に外部接続端子を有する半導体チップを嵌め込み、前記フィルム基材の上面と前記半導体チップの上面とが略面一となるようにするチップ供給部と、
前記フィルム基材の移動方向において前記チップ供給部より下流に位置し、前記配線と前記外部接続端子とを接続する接続用配線を、インクジェット技術を用いて形成するインクジェットユニットとを有する。
【００２０】
上記した半導体製造装置において、前記半導体チップの上面において前記外部接続端子より外側に位置している部分には、該半導体チップ内の配線が露出している領域がある場合、前記フィルム基材の移動方向において、前記チップ供給部と前記インクジェットユニットの間に設けられ、前記配線が露出している領域に絶縁性樹脂を塗布する樹脂塗布部を具備するのが好ましい。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係る半導体製造装置の構成を説明する為の概略図である。この半導体製造装置は、半導体チップ（図示せず）をテープ状のフィルム基材２０に実装する装置である。フィルム基材２０は、リール１から引き出された後、実装部を通過する間に半導体チップが実装される。その後、フィルム基材２０はリール２に巻き取られる。リール１，２の間には、複数のローラー３が設けられている。
【００２２】
実装部には、チップ供給ユニット１０が設けられている。チップ供給ユニット１０はフィルム基材２０に半導体チップを供給する。チップ供給ユニット１０の下流には、塗布ユニット４１，４２，４３がこの順に設けられている。塗布ユニット４１，４２，４３は、それぞれインクジェット機構を有しており、半導体チップをフィルム基材２０に実装するための塗布処理を行う。ヒーターユニット５１，５２，５３は、それぞれ塗布ユニット４１，４２，４３の下流に位置しており、各塗布ユニットが塗布した樹脂等を乾燥させる。実装部による半導体装置の実装処理の詳細については、図２を用いて説明する。
【００２３】
図２は、半導体装置の実装処理の詳細を説明する為の断面図である。図２（Ａ）に示すように、フィルム基材２０の表面には配線２２が形成されている。配線２２は、端部を除いてソルダーレジスト２３で被覆されている。フィルム基材２０には、半導体チップ３０を位置させるためのデバイスホール２４が設けられている。デバイスホール２４の形状は、半導体チップ３０の平面形状とほぼ同じである。デバイスホール２４の作製は、例えばレーザー加工を用いて行われる。
【００２４】
半導体チップ３０は、上面に外部接続端子であるバンプ３１を有している。半導体チップ３０の上面のうち、バンプ３１より外側の領域３２には、Ａｌ配線（図示せず）がパッシベーション膜（図示せず）から露出している領域がある。
【００２５】
まず、チップ供給ユニット１０は、デバイスホール２４の内部に半導体チップ３０を位置させる。上記したようにデバイスホール２４の形状は、半導体チップ３０の平面形状と略同一である。このため、デバイスホール２４と半導体チップ３０の隙間はほとんどない。
【００２６】
また、半導体チップ３０の厚さはフィルム基材２０の厚さと略同じである。チップ供給ユニット１０は、半導体チップ３０の上面および下面が、フィルム基材２０の上面及び下面と略面一となるように半導体チップ３０を配置する。
【００２７】
次いで、図２（Ｂ）に示すように塗布ユニット４１は、インクジェットヘッドから絶縁性の樹脂を吐出し、バンプ３１より外側の領域３２を樹脂膜４１ａで被覆する。樹脂膜４１ａは、ヒーターユニット５１によって加熱処理され、乾燥する。尚、インクジェットヘッドが吐出する樹脂は、後述する封止用樹脂と同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００２８】
次いで、図２（Ｃ）に示すように、塗布ユニット４２は、インクジェットヘッドから配線形成用のインクを吐出し、バンプ３１と配線２２を接続する接続用配線４２ａを樹脂膜４１ａ上に形成する。接続用配線４２ａは、ヒーターユニット５２によって加熱処理され、乾燥する。この加熱温度は、従来法においてインナーリードとバンプとを接合するための加熱温度より低い。
【００２９】
次いで、図２（Ｄ）に示すように、塗布ユニット４３は、インクジェットヘッドから封止用樹脂を吐出し、半導体チップ３０及び接続用配線４２ａ、並びにこれらの周囲に位置する配線２２及びソルダーレジスト２３それぞれ上を封止用樹脂層４３ａで封止する。封止用樹脂層４３ａは、ヒーターユニット５３によって加熱処理され、乾燥する。
このようにして半導体装置が形成される。
【００３０】
以上、本発明の第１の実施形態によれば、デバイスホール２４の形状を半導体チップ３０の平面形状と略同一にしている。このため、ＴＣＰのようなモールド樹脂を用いなくても、封止用樹脂層４３ａを上面に形成することで半導体チップ３０をフィルム基材２０に固定することができる。従って、半導体装置はＴＣＰと比較して大幅に薄くなる。
【００３１】
また、半導体装置の厚さの最大値は、半導体チップ３０の厚さと封止用樹脂層４３ａの厚さの和に等しい。一方、ＣＯＦの厚さの最大値は、バンプを含んだ半導体チップ３０の厚さ、フィルム基材の厚さ、及び配線（インナーリード）の厚さそれぞれの和に等しい。従って、封止用樹脂層４３ａの厚さをフィルム基材及び配線の厚さの和より薄くすることにより、半導体装置はＣＯＦと比較して薄くなる。
【００３２】
また、半導体チップ３０の上面をデバイスホール２４の上面と略面一にして、さらにバンプ３１と配線２２を接続する接続用配線４２ａをインクジェット技術で形成している。このため、インナーリードとバンプとを接合するための加熱が不要になり、従来と比較してフィルム基材２０に加わる温度が低くなる。従って、接続用配線４２ａの位置が設計位置からずれることを抑制できるため、バンプ３１の配置が細密化しても、バンプ３１と配線２２を精度よく接続することができる。
【００３３】
なお、半導体チップ３０の厚さはフィルム基材２０の厚さ未満であっても良い。この場合、チップ供給ユニット１０は、半導体チップ３０の上面がフィルム基材２０の上面と略面一になるように、半導体チップ３０を配置する。この場合でも上記した効果を得ることができる。
【００３４】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の構成を説明する為の断面図である。本実施形態は、第１の実施形態によって製造された半導体装置に対し、フィルム基材２０及び半導体チップ３０それぞれの下面に補強シート６０を取り付けることにより、フィルム基材２０に対する半導体チップ３０の固定強度を向上させたものである。以下、第１の実施形態に係る半導体装置と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３５】
本実施形態によっても第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。また、補強シート６０が設けられているため、フィルム基材２０に対する半導体チップ３０の固定強度が向上する。
【００３６】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の構成を説明する為の断面図である。この半導体装置は、半導体チップ３０がフィルム基材２０より厚い点を除いて、第１の実施形態に示した半導体装置と同一の構成であり、第１の実施形態に示した半導体製造装置によって製造される。以下、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３７】
本実施形態において、半導体チップ３０は、上面がフィルム基材２０の上面と略面一になっており、下面がフィルム基材２０の下面より下方に位置している。図１に示したチップ供給ユニット１０は、半導体チップ３０をデバイスホール２４の内部に配置するときに、半導体チップ３０の上面および下面が上記した位置になるようにする。
【００３８】
本実施形態によっても第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。尚、本実施形態に係る半導体装置に、第２の実施形態で示した補強シート６０を設けてもよい。この場合、第２の実施形態と同一の効果を得ることができる。
【００３９】
図５は、本発明の第４の実施形態に係る半導体製造装置の構成を説明する為の概略図である。この半導体製造装置は、図１に示した塗布ユニット４３及びヒーターユニット５３がない点、及び塗布ユニット４２が配線形成用のインクを吐出するインクジェットヘッド及び封止用樹脂を吐出するインクジェットヘッドそれぞれを有している点を除いて、第１の実施形態に係る半導体製造装置と同一の構成である。以下、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４０】
本実施形態に係る半導体製造装置の動作は、図２（Ｄ）に示した接続用配線４２ａ及び封止用樹脂層４３ａが塗布ユニット４３で形成され、その後ヒーターユニット５２で乾燥する点を除いて、第１の実施形態に係る半導体装置の動作と同一である。従って、本実施形態によっても、第１の実施形態で示した半導体装置及び第３の実施形態で示した半導体装置を製造することができる。従って、第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。
【００４１】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１の実施形態に係る半導体製造装置の構成を説明する為の概略図。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は半導体装置の実装処理の詳細を説明する為の断面図。
【図３】第２の実施形態に係る半導体装置の構成を説明する為の断面図。
【図４】第３の実施形態に係る半導体装置の構成を説明する為の断面図。
【図５】第４の実施形態に係る半導体製造装置の構成を説明する為の概略図。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、従来の半導体装置の構成を説明する為の断面図。
【図７】バンプ１１１とインナーリード１０２の位置関係を説明する為の平面図。
【符号の説明】
【００４３】
１，２…リール、３…ローラー、１０…チップ供給ユニット、２０，１００…フィルム基材、２２…配線、２３，１０３…ソルダーレジスト、２４，１００ａ…デバイスホール、３０，１１０…半導体チップ、３１，１１１…バンプ、３２…バンプ３１より外側の領域、４１，４２，４３…塗布ユニット、４１ａ…樹脂膜、４２ａ…接続用配線、４３ａ…封止用樹脂層、５１，５２，５３…ヒーターユニット、６０…補強シート、１０１…接着剤、１０２…インナーリード、１２０…モールド樹脂、１２１…封止用樹脂
【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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