(57)【要約】  【課題】  半導体チップとＴＡＢテープの隙間に樹脂を流し込む場合に、ボイドが形成されること無く樹脂の充填を行うことのできる半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法を提供する。  【解決手段】  半導体チップ１の突起電極２を有する一主面とＴＡＢテープ１４の配線４を有する一主面を対向させ、前記突起電極２に対応する前記配線４とを機械的電気的に接続する第１のステップと、前記半導体チップ１と前記ＴＡＢテープ１４の間に樹脂７を充填する第２のステップと、樹脂７の加熱硬化によって前記半導体チップ１と前記ＴＡＢテープ１４を接着する第３のステップを有する半導体装置の製造方法において、前記第２のステップでの前記樹脂７の充填時に、前記半導体チップ１と前記ＴＡＢテープ１４が、前記樹脂７の粘度低下開始温度以上で第３のステップの加熱硬化温度以下に保持される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップを搭載したＴＡＢテープを載置する塗布ステージを有し、前記半導体チップと前記ＴＡＢテープの間に樹脂を供給する半導体装置の製造装置において、前記塗布ステージ上で前記半導体チップと前記ＴＡＢテープを加熱する加熱手段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２】
半導体チップの突起電極を有する一主面とＴＡＢテープの配線を有する一主面を対向させ、前記突起電極に対応する前記配線とを機械的電気的に接続する第１のステップと、前記半導体チップと前記ＴＡＢテープの間に樹脂を充填する第２のステップと、樹脂の加熱硬化によって前記半導体チップと前記ＴＡＢテープを接着する第３のステップを有する半導体装置の製造方法において、前記第２のステップでの前記樹脂の充填時に、前記半導体チップと前記ＴＡＢテープが、前記樹脂の粘度低下開始温度以上で前記第３のステップの加熱硬化温度以下に保持されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体チップと前記ＴＡＢテープが、６０℃以上、１２０℃以下に保持されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の半導体装置の製造方法において、前記樹脂が無溶剤タイプの熱硬化性樹脂であることを特徴とする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、半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法に関し、特に、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）構造の半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化薄型化の要求から、ポリイミド等の絶縁フィルム上に配線を形成したいわゆるＴＡＢテープ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇテープ）上に半導体チップをフリップチップ実装したＣＯＦ構造の半導体装置が多用されている。
【０００３】
一般的なＣＯＦ構造の半導体装置は、図３に示すように、まず、半導体チップ１の突起電極２を有する一主面とＴＡＢテープ１４の配線４を有する一主面を対向させ、前記突起電極２と前記突起電極２に対応する前記配線４とを機械的電気的に接続する。その後、本発明の半導体装置の製造装置の塗布ステージ８上で前記半導体チップ１と前記ＴＡＢテープ１４の間にノズル６から吐出する樹脂７を充填した後、前記製造装置の図示しない別ステージでの仮ベークと図示しない別装置での本ベークによって樹脂の加熱硬化を行い前記半導体チップ１と前記ＴＡＢテープ１４を接着して製造される。その後必要に応じ、樹脂封止やポッティング、捺印、外部電極搭載、切断等を行い、最終的に様々なパッケージ形態を得ている。
【０００４】
上記樹脂はアンダーフィル樹脂と呼ばれ、主として熱硬化性のエポキシ樹脂が用いられており、その代表的な加熱条件は、樹脂塗布後の搬送において樹脂垂れ防止を目的として行われる前記仮ベークが１１０℃〜１３０℃で３０分、樹脂硬化を目的として行われる前記本ベークが１５０℃で１．５時間である。
【０００５】
ところで、前述の塗布ステージ８上での樹脂充填の際には、前記半導体チップ１と前記ＴＡＢテープ１４の間の通常２０〜３０μｍ程度の僅かな隙間に毛細管現象を利用して樹脂を流し込むため、前記半導体チップ１や前記ＴＡＢテープ１４の凹凸、樹脂粘度のばらつき等によってボイド１０ができる場合があった。ボイド１０の形成は、その後の耐湿性の悪化等信頼性上の問題を引き起こすため、ボイド１０が形成されること無く樹脂の充填を行うことが望まれていた。
【０００６】
また、半導体チップ１やＴＡＢテープ１４の表面に付着した揮発物が樹脂の充填によって閉じ込められるため、その後の信頼性の悪化をまねくという問題もあった。
【０００７】
これに対し、金型を用いた減圧封入の例であるが、図４に示すように、ＴＡＢテープ１４の半導体チップ１と対向する部分の絶縁フィルム３に貫通孔１１を設け、封入時に発生するボイドを外部に放散する技術が開示されている。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開平１１−９７５８６号公報（第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら図４を用いて説明した絶縁フィルムに貫通孔を設け、封入時に発生するボイドを外部に放散する方法は、前述の塗布ステージ上で半導体チップとＴＡＢテープの間の隙間に樹脂を流し込む場合には、前記貫通孔から樹脂が漏れ出し塗布ステージを汚すため、金型を用いた樹脂封入の場合に適用が限られていた。また、貫通孔を有する特別なＴＡＢテープを必要とするため、半導体装置のコスト高につながっていた。
【０００９】
本発明の課題は、半導体チップとＴＡＢテープの隙間に樹脂を流し込む場合に、ボイドが形成されること無く樹脂の充填を行うことのできる半導体装置の製造装置および製造方法を提供することである。
【００１０】
また、本発明の課題は、半導体チップやＴＡＢテープの表面に付着した揮発物が樹脂の充填によって閉じ込められること無く樹脂の充填を行うことのできる半導体装置の製造装置および製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１記載の半導体装置の製造装置は、半導体チップを搭載したＴＡＢテープを載置する塗布ステージを有し、前記半導体チップと前記ＴＡＢテープの間に樹脂を供給する半導体装置の製造装置において、前記塗布ステージ上で前記半導体チップと前記ＴＡＢテープを加熱する加熱手段を有する。加熱手段は塗布ステージに設けられたヒータ（たとえば抵抗加熱装置）や塗布ステージの上方または下方に離間して設けられた赤外線ランプや高周波加熱装置などを用いることができる。
【００１２】
本発明の請求項２記載の半導体装置の製造方法は、半導体チップの突起電極を有する一主面とＴＡＢテープの配線を有する一主面を対向させ、前記突起電極に対応する前記配線とを機械的電気的に接続する第１のステップと、前記半導体チップと前記ＴＡＢテープの間に樹脂を充填する第２のステップと、樹脂の加熱硬化によって前記半導体チップと前記ＴＡＢテープを接着する第３のステップを有する半導体装置の製造方法において、前記第２のステップでの前記樹脂の充填時に、前記半導体チップと前記ＴＡＢテープが、前記樹脂の粘度低下開始温度以上で第３のステップの加熱硬化温度以下に保持される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の請求項１及び２に記載の半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法によれば、半導体チップとＴＡＢテープの隙間に樹脂を流し込む場合に、前記半導体チップと前記ＴＡＢテープが前記樹脂の粘度低下開始温度以上に保持されているため、流し込まれた樹脂の流動性が上がり、ボイドが形成されること無く樹脂の充填を行うことができるという優れた産業上の効果が得られる。図３で説明した従来の方法でも仮ベークの工程はあるが、樹脂を充填した後であるためボイドの発生を防ぐことができなかった。また本願の製造装置は塗布ステージ上で半導体チップとＴＡＢテープを加熱する加熱手段を有するので、本願の半導体装置の製造方法の実現を可能にした。
【００１４】
また、本発明の請求項１及び２に記載の半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法によれば、前記半導体チップと前記ＴＡＢテープが前記樹脂の粘度低下開始温度以上に保持されているため、半導体チップやＴＡＢテープの表面に付着した揮発物が樹脂の充填前に揮発し、前記揮発物が樹脂の充填によって閉じ込められること無く樹脂の充填を行うことができるという優れた産業上の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照し、従来例と同一物には同一の符号を用いて説明する。
【００１６】
本発明の第１の実施形態である半導体装置の製造装置は、図１に示すように、半導体チップ１を搭載したＴＡＢテープ１４を載置する塗布ステージ８を有し、前記半導体チップ１と前記ＴＡＢテープ１４の間に樹脂７を供給する半導体装置の製造装置において、前記塗布ステージ８上で前記半導体チップ１と前記ＴＡＢテープ１４を加熱するヒータ９ａを有する。前記塗布ステージ８上で前記半導体チップ１と前記ＴＡＢテープ１４を加熱するヒータ９ａを有する点が、本発明の第１の実施形態である半導体装置の製造装置の特徴である。
【００１７】
本発明の第１の実施形態である半導体装置の製造方法は、図１に示すように、半導体チップ１の突起電極２を有する一主面とＴＡＢテープ１４の配線４を有する一主面を対向させ、前記突起電極２に対応する前記配線４とを機械的電気的に接続する第１のステップと、前記半導体チップ１と前記ＴＡＢテープ１４の間に樹脂７を充填する第２のステップと、樹脂７の加熱硬化（本ベーク）によって前記半導体チップ１と前記ＴＡＢテープ１４を接着する第３のステップを有する半導体装置の製造方法において、前記第２のステップでの前記樹脂７の充填時に、前記半導体チップ１と前記ＴＡＢテープ１４が、前記樹脂７の粘度低下開始温度以上で第３のステップの加熱硬化温度以下に保持される。前記第２のステップでの前記樹脂７の充填時に、前記半導体チップ１と前記ＴＡＢテープ１４が、前記樹脂７の粘度低下開始温度以上で第３のステップの加熱硬化温度以下に保持される点が、本発明の第１の実施形態である半導体装置の製造方法の特徴である。図中、３は絶縁フィルムを、５はソルダーレジストを、６はノズルをそれぞれ示している。
【００１８】
背景技術で説明したように、樹脂の仮ベークは１１０℃〜１３０℃で３０分、本ベークによる加熱硬化は１５０℃で１．５時間程度の加熱によって行われる。しかし、通常樹脂中には硬化剤や硬化促進剤が添加されているため、室温においても硬化反応がおだやかに進行して数日間で硬化し、樹脂の保管に用いられる冷蔵又は冷凍温度であっても数ヶ月後には使用に適さないまでに硬化反応が進行する。このため、明確な硬化開始温度は定義することが困難であるが、実用上は冷蔵温度〜室温が硬化開始温度として扱われる。
【００１９】
一方、樹脂の粘度は室温においては低下しないが、５０℃以上では一旦低下した後硬化反応の進行に伴って徐々に上昇してくるまでの粘度低下期間が存在する。このとき、低い温度ほど樹脂の粘度低下は小さいが粘度低下期間は長く、高い温度ほど樹脂の粘度低下は大きいが粘度低下期間は短い、という熱硬化性樹脂特有の特性を示す。
【００２０】
本実施形態の半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法は、上記粘度低下期間に着目して成されたもので、上記粘度低下期間中に、半導体チップとＴＡＢテープの隙間に流し込まれた樹脂の粘度が低下し流動性の上がった状態で充填されることで、ボイドが形成されること無く樹脂の充填を完了し、その後、樹脂の仮ベークと加熱硬化（本ベーク）を行うものである。従って、従来の樹脂の充填が完了した後に加熱する方法では得られない本発明特有の効果が得られる。樹脂の充填は前述の硬化開始温度以上で行われるが、前記塗布ステージでの保持時間は３秒程度と非常に短いため、樹脂の硬化反応は全く無視することができる。
【００２１】
また、本実施形態の半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法は、樹脂の充填が開始する前に前記半導体チップと前記ＴＡＢテープが前記樹脂の粘度低下開始温度以上に保持されているため、半導体チップやＴＡＢテープの表面に付着した揮発物が樹脂の充填前に揮発し、前記揮発物が樹脂の充填によって閉じ込められること無く樹脂の充填を行うことができる。  
【００２２】
使用される樹脂は、樹脂からの揮発物による信頼性への影響の点で無溶剤タイプの熱硬化性樹脂が好ましい。
【００２３】
先に述べたように、前記半導体チップと前記ＴＡＢテープが保持される前記粘度低下開始温度は、５０℃以上あれば粘度低下の効果が得られるが、充填時のボイドを無くすまで流動性を上げるには６０℃以上が好ましい。また、前記半導体チップと前記ＴＡＢテープが保持される温度（前記第３のステップの加熱硬化温度）は、１５０℃以下であれば良いが、輻射熱によってノズル内の樹脂の硬化が進みポットライフが短くなる等の弊害を防ぐには１２０℃以下が好ましい。
【００２４】
本実施形態の半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法によれば、半導体チップとＴＡＢテープの隙間に樹脂を流し込む場合に、前記半導体チップと前記ＴＡＢテープが前記樹脂の粘度低下開始温度以上に保持されているため、流し込まれた樹脂の流動性が上がり、ボイドが形成されること無く樹脂の充填を行うことができる。また、前記半導体チップと前記ＴＡＢテープが前記樹脂の粘度低下開始温度以上に保持されているため、半導体チップやＴＡＢテープの表面に付着した揮発物が樹脂の充填前に揮発し、前記揮発物が樹脂の充填によって閉じ込められること無く樹脂の充填を行うことができるという優れた産業上の効果が得られる。
【００２５】
本発明の第２の実施形態である半導体装置の製造装置は、図２に示すように、半導体チップ１を搭載したＴＡＢテープ１４を載置する塗布ステージ８を有し、前記半導体チップ１と前記ＴＡＢテープ１４の間に樹脂７を供給する半導体装置の製造装置において、前記塗布ステージ８上で前記半導体チップ１と前記ＴＡＢテープ１４を加熱する赤外線ランプ９ｂを有する。前記塗布ステージ８上で前記半導体チップ１と前記ＴＡＢテープ１４を加熱する赤外線ランプ９ｂを有する点が、本発明の第２の実施形態である半導体装置の製造装置の特徴である。
【００２６】
本発明の第２の実施形態である半導体装置の製造装置は、第１の実施形態である半導体装置の製造装置で説明したヒータ９ａに替えて赤外線ランプ９ｂを用いたもので、より局部的な加熱が可能となる点以外は、第１の実施形態である半導体装置の製造装置と同様の作用効果を有するので、以下説明を省略する。
【００２７】
以上のように、本発明の半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法によれば、半導体チップとＴＡＢテープの隙間に樹脂を流し込む場合に、前記半導体チップと前記ＴＡＢテープが前記樹脂の粘度低下開始温度以上に保持されているため、流し込まれた樹脂の流動性が上がり、ボイドが形成されること無く樹脂の充填を行うことができる。また、前記半導体チップと前記ＴＡＢテープが前記樹脂の粘度低下開始温度以上に保持されているため、半導体チップやＴＡＢテープの表面に付着した揮発物が樹脂の充填前に揮発し、前記揮発物が樹脂の充填によって閉じ込められること無く樹脂の充填を行うことができるという優れた産業上の効果が得られる。
【００２８】
尚、本発明の半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法は、上記の実施例に限定されるものではなく、例えば、ヒートガンによる加熱や高周波加熱等、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得る。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施形態の半導体装置の製造装置および製造方法を示す断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態の半導体装置の製造装置を示す断面図。
【図３】従来の半導体装置の製造装置および製造方法を説明する断面図。
【図４】従来の別の半導体装置およびその製造方法を説明する断面図。
【符号の説明】
【００３０】
１  半導体チップ
２  突起電極
３  絶縁フィルム
４  配線
５  ソルダーレジスト
６  ノズル
７  樹脂
８  塗布ステージ
９  加熱手段
９ａ  ヒータ
９ｂ  赤外線ランプ
１０  ボイド
１１  貫通孔
１２  半田ボール
１３  スルーホール
１４  ＴＡＢテープ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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