(57)【要約】【課題】効率よく半導体チップを埋め込む層を形成できる半導体装置の製造方法を提供する。提供する。【解決手段】この方法は、ギャップＧにノズル２から排出した液体を供給し、ギャップＧを充填する第一層１３１を形成する工程と、半導体チップ１２０及び第一層１３１の上にノズル２から排出した液体を供給し、半導体チップ１２０及び第一層１３１を覆う第二層を形成する第二供給工程と、を備える。ギャップＧに液体を供給する工程では、ノズル２から排出した液体をレイリー分裂させず、半導体チップ１２０及び第一層１３１の上に液体を供給する工程では、ノズル２から排出した液体をレイリー分裂させる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板及び前記基板の表面に配置された複数の半導体チップを有し、前記半導体チップ間にギャップが与えられた、ワークを用意する工程と、
前記ギャップにノズルから排出した液体を供給し、前記ギャップを充填する第一層を形成する第一供給工程と、
前記半導体チップ及び前記第一層の上にノズルから排出した液体を供給し、前記半導体チップ及び前記第一層を覆う第二層を形成する第二供給工程と、を備え、
前記第一供給工程では、前記ノズルから排出した液体をレイリー分裂させず、
前記第二供給工程では、前記ノズルから排出した液体をレイリー分裂させる、半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第一供給工程及び前記第二供給工程では、同一の液体を供給する請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第二層の厚みは、前記第一層の厚みよりも小さい請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記第二層の厚みは１〜２０μｍ、前記第一層の厚みは２０〜１２０μｍである請求項１〜３のいずれか一項記載の方法。
【請求項５】
前記液体は、レジスト溶液である請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【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。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１のようなファンアウト型のウエハレベルパッケージ（WLP）方法が知られている。この方法では、まず、基板上に、互いの間にギャップを設けて複数の半導体チップを固定し、その後、半導体チップを埋め込むように、表面が平坦な絶縁樹脂層を形成する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１６７１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体装置の薄型化の要請から、半導体チップの厚みに比べて、半導体チップの上を被覆する樹脂の厚みを小さくしたい場合がある。この場合、半導体チップ間のギャップに印刷法で樹脂を充填し、その上にスピンコート法などにより平坦な樹脂層を形成することが考えられる。しかしながら、この場合、二つの樹脂の層を異なる装置で形成する必要がありは生産性が良くない。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、効率よく半導体チップを埋め込む層を形成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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、基板及び前記基板の表面に配置された複数の半導体チップを有し、前記半導体チップ間にギャップが与えられた、ワークを用意する工程と、
前記ギャップにノズルから排出した液体を供給し、前記ギャップを充填する第一層を形成する第一供給工程と、
前記半導体チップ及び前記第一層の上にノズルから排出した液体を供給し、前記半導体チップ及び前記第一層を覆う第二層を形成する第二供給工程と、を備え、
前記第一供給工程では、前記ノズルから排出した液体をレイリー分裂させず、
前記第二供給工程では、前記ノズルから排出した液体をレイリー分裂させる、半導体装置の製造方法である。
【０００７】
本発明によれば、第一供給工程では液体をレイリー分裂させないので、ノズルによりギャップに選択的に液体を供給することができ、ギャップを充填する第一層を容易に形成することができる。また、第二供給工程では、ノズルから排出した液体をレイリー分裂させるので、広い範囲に粒径の小さな液滴を供給することができ、厚みの均一性の高い第二層を形成することが容易である。
【０００８】
ここで、第一供給工程及び第二供給工程では、同一の液体を供給することが好ましい。
この場合、第一層と第二層との密着が良く、また、同一のノズルから二つの工程を連続的に行うことが容易で生産性が高まると言う効果がある。
【０００９】
また、前記第二層の厚みは、前記第一層の厚みよりも小さいことが好ましい。
【００１０】
これにより、第一供給工程では、液体をレイリー分裂させないので、狭い範囲に集中的に液体を供給することができ、半導体チップ間を充填する相対的に厚い第一層を容易に形成することができる。また、第二供給工程では、前記ノズルから放出した液体をレイリー分裂させるので、広い範囲に液体を供給でき、相対的に薄くかつ厚みの均一性の高い第二層を形成することが容易である。
【００１１】
また、前記第二層の厚みは１〜２０μｍ、前記第一層の厚みは２０〜１２０μｍであることが好ましい。
【００１２】
前記液体は、レジスト溶液であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、効効率よく半導体チップを埋め込む層を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施形態で使用する静電塗布装置９０の一例の一部破断模式図である。
【図２】図２の（ａ）〜（ｄ）は、本発明にかかる半導体装置の製造方法の一例を順に説明する断面図である。
【図３】図３は、図２の（ｂ）の斜視図である。
【図４】図４は、図２の（ｂ）の斜視図であり、図３に続く図である。
【図５】図５の（ａ）は、第一レジスト層形成工程（図２の（ｂ））においてノズルからワークに供給される液滴の状態を示す模式図であり、図５の（ｂ）は、第二レジスト層形成工程（図２の（ｃ））においてノズルからワークに供給される液滴の状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態で使用する静電塗布装置９０の一部破断模式図である。本実施形態で使用する静電塗布装置９０は、ノズルユニット１５、対向電極２０、電源３０、液体供給部４０、ノズルユニット移動部５０、及び、コントローラ６０を備える。
【００１７】
ノズルユニット１５は、筒状電極１、ノズル２、及び、カバー３を備える。
【００１８】
筒状電極１は、上端に外フランジ１ａが設けられた円筒であり、内径Ｄ１は一定である。筒状電極１は、例えば、ステンレス等の導電性材料から成り、内面が導電性の壁で形成された第一流路Ｆ１を形成する。
【００１９】
低い電圧でレイリー分裂を可能とする観点から、第一流路Ｆ１の長さをＬ１とし、第一流路Ｆ１の内径をＤ１としたときに、Ｌ１／Ｄ１［−］は３５以上であることが好ましく、より好ましくは４０以上、さらに好ましくは５０以上である。Ｌ１／Ｄ１［−］の上限は特にないが、１００以下が好ましく、８０以下がより好ましく、６０以下がさらに好ましい。具体的には、Ｄ１は０．５〜２．０ｍｍとすることが好ましく、０．５〜１．０ｍｍとすることがより好ましい。長さＬ１は２０〜１００ｍｍとすることが好ましく、４０ｍｍ以上とすることが好ましく、８０ｍｍ以下とすることがより好ましい。
【００２０】
ノズル２は、筒状電極１の先端に設けられている。ノズル２は、ガラス、セラミクス、樹脂などの電気絶縁性材料から成り、第一流路Ｆ１と連通する第二流路Ｆ２を形成する。
【００２１】
低い電圧でレイリー分裂を可能とする観点から、第二流路Ｆ２の内径Ｄ２は第一流路Ｆ１の内径Ｄ１よりも小さい。具体的には、Ｄ２は０．１〜０．５ｍｍとすることが好ましく、０．１〜０．３ｍｍとすることがより好ましい。第二流路Ｆ２の長さＬ２は特に限定されないが、第一流路Ｆ１の長さよりも小さいことが好ましい。具体的には、Ｌ２は５〜２０ｍｍとすることが好ましく、５〜１０ｍｍとすることがより好ましい。
【００２２】
ノズル２の下端の外面は、円錐形状とされている。これにより、液滴を精度良く基板に向かって吐出させることができる。円錐の角度、すなわち、ノズル２の軸を含む断面において、軸と円錐面とがなす角は４５°以下が好ましく、３５°以下がより好ましい。
【００２３】
本実施形態では、ノズル２の周りに金属製のサポート２ｓが固定され、ノズル２の一部が筒状電極１内に挿入された状態で、サポート２ｓがＯリング２ｂを介して筒状電極１の下端面と接触している。
【００２４】
カバー３は、筒状電極１及びノズル２を覆う形状を有し、上部に流路Ｆ１と連通する開口を有する。カバー３は、樹脂（ＰＴＦＥ等）等の電気絶縁性材料から成る。カバー３の上部の開口の内面には雌ねじが切ってあり、管継ぎ手４が接続されている。管継ぎ手４は、継ぎ手本体４ａと、ラインＬ１０の先端を継ぎ手本体４ａに接続するナット４ｂを備える。
【００２５】
対向電極２０は、ノズル２を間に挟んで筒状電極１とは反対側に配置されている。対向電極２０は、第一流路Ｆ１の軸線の延長線上に配置されており、筒状電極１及びノズル２から離間されている。対向電極２０は接地されていることが好ましい。
【００２６】
本実施形態では、対向電極は板状であり、対向電極上に、塗布対象と成るワーク１００が載置されている。
【００２７】
電源３０は、筒状電極１と対向電極２０との間に電圧を印加する。通常、電圧は、直流であり、例えば、必要な時間だけパルス状に供給できることが好ましい。電圧は特に限定されないが、本実施形態では、０〜２０ｋＶとすることができる。電圧は、対向電極２０に対して、筒状電極１側がプラスと成るように印加することが好ましい。
【００２８】
液体供給部４０は、ラインＬ１０を介して、第一流路Ｆ１に対して液体を供給する装置である。
【００２９】
本実施形態では、液体供給部４０は、液体を貯留する槽４１と、槽４１からラインＬ１０を介して筒状電極１にレジスト溶液を供給するポンプ４２とを備える。本実施形態では、ポンプ４２が密閉状態にある槽４１に空気を供給することにより、ラインＬ１０を介して液体が第一流路Ｆ１に供給される。
【００３０】
本実施形態では、液体供給部４０は、レジスト溶液を第一流路Ｆ１に対して供給する。レジスト溶液とは、ノボラック樹脂などの樹脂、ナフトジアジドなどの感光剤、及び、ＰＧＭＥＡ（propylene glycol methyl ether acetate）などの溶媒を含む混合物である。レジスト溶液の好ましい粘度の範囲は、５〜１０００ｍＰａ・ｓである。レジストとしては、例えば、ナガセケムテックス株式会社製ＮＰＲ３５１０が挙げられる。
【００３１】
ノズルユニット移動部５０は、ノズルユニット１５を、対向電極２０、すなわち、ワーク１００に対して、相対的に移動させる。具体的には、ノズルユニット１５は、ワーク１０の表面、詳しくは後述する基板１１０の表面に対して水平な面内で二軸に独立に移動することができる。これにより、ワーク１０上の所望の部分に、液体を塗布させることができる。また、ノズルユニット移動部５０は、ワーク１００（基板１１０）の表面に対して垂直な方向にも、対向電極２０すなわちワーク１００に対してノズルユニット１５を移動させるようにできる。これにより、ノズル２の先端と、ワーク１００との距離を調節することも容易である。
【００３２】
コントローラ６０は、液体供給部４０（例えば、ポンプ４２）、ノズルユニット移動部５０、及び、電源３０を制御し、ノズルから吐出されるレジスト溶液の量、レジストの状態、及び、レジスト溶液が付着する位置などを制御する。
【００３３】
（半導体装置の製造方法）
続いて、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
まず、対向電極２０上に、レジスト溶液の塗布対象となるワーク１００を載置する（図２の（ａ）及び図３参照）。ワーク１００は、基板１１０と、基板１１０の表面に配置された複数の半導体チップ１２０と、を備える。半導体チップ１２０の間には、それぞれギャップＧが形成されている。複数の半導体チップ１２０の配置方法は特に限定されないが、例えば、図３に示すようなマトリクス状の配置や、一列配置などが挙げられる。半導体チップ１２０は、ダイアタッチフィルムなどの接着部材１２２により、それぞれ基板１１０に固定されていることが好ましい。
【００３４】
半導体チップ１２０としては、例えば、メモリー、ＣＰＵ等のシリコンチップが挙げられる。基板１１０としては、例えば、シリコン等の半導体基板や、ステンレス等の金属基板が挙げられる。
【００３５】
半導体チップ１２０間のギャップＧも特に限定されないが、例えば、５〜５０ｍｍ程度とすることができる。
【００３６】
また、半導体チップ１２０の上面の基板１１０の表面からの高さ、すなわち、ギャップＧの深さも特に限定されないが、１０〜１００μｍとすることができる。
【００３７】
続いて、第一供給工程、及び、第二供給工程が順にコントローラ６０の指示により行われる。
（第一供給工程）
まず、コントローラ６０は、ポンプ４２を駆動して、槽４１内の液体を、ラインＬ１０を介してノズルユニット１５に供給し、図５の（ａ）に示すように、ノズル２の先端からレジスト溶液の液滴を吐出させる。また、コントローラ６０は、ノズルユニット移動部５０を制御して、ノズル２から吐出されるレジスト溶液の液滴が、半導体チップ１２０間のギャップＧに供給されるように、基板１１０の表面に平行な面内で、ノズル２の位置を制御する。このとき、電源３０により、筒状電極１と対向電極２０との間に電圧を印加する必用はないが、液滴のレイリー分裂が起きない範囲で電圧を印加し、静電引力により液体をノズル２から引き出しても良い。
【００３８】
本工程では、吐出されてからワーク１００に到達するまで、液滴の静電反発力を表面張力よりも小さく維持し、液滴がレイリー限界を超えない。これは、上記電圧、ワーク１００とノズル２との距離、ノズル２から形成される液滴の径などを調節することにより実現できる。このとき、ノズルから排出された液滴は、レイリー分裂しない。そして、レイリー分裂を起こしていない比較的粒径の大きな液滴が基板１１０上における半導体チップ１２０間のギャップＧに供給され、図２の（ｂ）に示すように、ギャップＧを充填する第一レジスト層（第一層）１３１が形成する。
【００３９】
第一レジスト層１３１の表面の高さは特に限定されないが、半導体チップ１２０の上面とほぼ同じ高さとすることが好ましい。第一レジスト層１３１の厚みは特に限定されないが、例えば、２０〜１２０μｍとすることができる。
【００４０】
また、図３に示すように、ノズルユニット移動部５０が、半導体チップ１２０間のギャップＧが延びる方向に沿って、基板１１０の表面と平行な面内において、基板１１０に対してノズルユニット１５を、連続的に、あるいは、間欠的に、移動させることにより、半導体チップ１２０間のギャップＧを効率よく液体で充填することができる。例えば、最初に図３に示すように、場所１３１ｓから始めてＹ方向に延びるギャップを順番に充填し、その後、図４に示すように、Ｘ方向に延びるギャップを順に充填して場所１３１ｅでおわるようにすることができる。この場合、第一レジスト層１３１が重ならないように、既に形成された第一レジスト層１３１の上をノズルが通過する際には、液体の供給をやめることが好ましい。
【００４１】
レジスト溶液の場合、第一供給工程において、ノズルから排出する液滴の直径は、１０〜５０μｍであることが好ましい。また、ノズル２とワーク１００との間の好ましい距離は、１０〜１００ｍｍである。また、電圧は、１０ｋＶ以下が好ましい。
【００４２】
（第二供給工程）
続いて、コントローラ６０は、ポンプ４２を駆動して、槽４１内の液体を、ラインＬ１０を介してノズルユニット１５に供給する。また、コントローラ６０は、電源３０により、筒状電極１と対向電極２０との間に電圧を印加する。液体には、筒状電極１により電荷が与えられて帯電し、ノズル２から突出する液体はテイラーコーンを形成し、コーンの先端から帯電した液滴が反対電荷を有する対向電極に向かって射出される。特に、本工程では、上記電圧、ノズル２とワーク１００との間の距離、ノズル２から形成される液滴の径などを調節することにより、図５の（ｂ）に示すように、ワーク１００に接触する前に、各液滴において静電反発力を表面張力よりも大きくなる、すなわち、液滴がレイリー限界を超えるようにし、これによりワーク１００に接触する前に液滴がレイリー分裂する。そして、レイリー分裂により得られた微少な液滴が半導体チップ１２０上及び第一レジスト層１３１上に供給される。
【００４３】
また、コントローラ６０は、ワーク１００の表面上をノズル２がスキャンするようにノズルユニット移動部５０の位置を制御し、図２の（ｃ）に示すように、レイリー分裂により広範囲に広がったレジスト溶液の微少な液滴群により、ワーク１００上、すなわち、第一レジスト層１３１及び半導体チップ１２０上に均一な厚みの第二レジスト層（第二層）３２を形成する。
【００４４】
第二供給工程において、ワーク１００に液体を供給する際にノズル２とワーク１００との間の好ましい距離、筒状電極１と対向電極２０との間に印加される電圧、及び、ノズル２から排出される液滴の大きさなどは、それぞれ、テイラー分裂が起こる範囲で適切に調節できる。
必須要件ではないが、レジスト溶液の場合、第二供給工程において、ノズルから排出する液滴の好ましい直径は１〜２０μｍであり、ノズル２とワーク１００との間の好ましい距離は１０〜１００ｍｍであり、好ましい電圧は、３〜１０ｋＶである。
【００４５】
第二レジスト層１３２の厚みは、第一レジスト層１３１の厚みよりも薄いことが好ましい。第二レジスト層１３２の厚みは特に限定されないが、例えば、５〜２０μｍとすることができる。
【００４６】
なお、ノズル２と基板１０との距離などを調節して、レイリー分裂はする一方、微少な液滴の溶媒が乾燥しない状態の液滴群をワーク１００に供給することにより、これらの液滴を基板上で合一させて液膜を緻密化させることができる。これにより、液膜形成後に、液膜中の液滴を合一させるために液膜を溶媒上記雰囲気中に保持する必要は必ずしもない。
【００４７】
（後工程）
その後、プリベーク、露光、現像、ポスベークなどのフォトリソグラフィー工程によりレジスト層１３０にビアホールを形成する。その後、ビアホールにアンダーバンプメタル層１４１、及び、再配線層１４２を形成する。さらに、再配線層１４２を埋める封止樹脂層１５０を形成し、樹脂封止層を研磨して再配線層１４２を露出させ、再配線層１４２と接続するハンダバンプ１６０を形成する。最後に、ワーク１００を切断線Ｃ−Ｃに沿って切断することにより固片化された半導体装置が完成する。
【００４８】
本実施形態によれば、第一供給工程では液体をレイリー分裂させないので、ノズル２によりギャップＧに選択的に液体を供給することができ、ギャップＧを充填する相対的に厚みの大きな第一レジスト層１３１を容易に形成することができる。また、第二供給工程では、ノズル２から排出した液体をレイリー分裂させるので、広い範囲に粒径の小さな液滴を供給することができ、相対的に薄くかつ厚みの均一性の高い第二レジスト層１３２を容易に形成することができる。
【００４９】
また、第一供給工程と、第二供給工程とで、同一のレジスト溶液を供給するので、第一レジスト層１３１と第二レジスト層１３２との密着性が良く、また、同一のノズル２から二つの工程を連続的に行うことが容易であり生産性が高くなると言う効果がある。なお、第一レジスト層１３１を形成したのち、第一レジスト層１３１をベークせずに第二レジスト層１３２を形成することが好ましいが、第一レジスト層１３１を形成したのち、第一レジスト層１３１をベークしてから第二レジスト層１３２を形成することも可能である。
【００５０】
本発明は上記実施形態に限定されず様々な変形態様が可能である。
例えば、上記実施形態では、第一供給工程と、第二供給工程とで、同一の液を供給していたが、互いに異なる液体を供給しても良く、その場合、互いに異なるノズルユニットを用いてもよい。
【００５１】
また、静電塗布装置９０は、上記実施形態に限定されず、ノズルから所望の位置に液体を供給でき、かつ、レイリー分裂の有無を制御できるものであれよい。例えば、ノズル２が無くてもよいし、ノズル２が導電材料から成る物でもよい。また、ノズルユニット１５の構成も上記実施形態に限定されない。また、筒状電極１に代えて、例えば、針により液体に電圧を印加するものなどでも構わない。
【００５２】
また、上記実施形態ではワーク１００に対してレジスト溶液（感光性樹脂及び溶媒の混合物）を塗布していたが、フォトリソグラフィーを行わない場合には、絶縁層を形成可能な液体であればレジスト溶液以外に種々の液体を使用することができる。このような液体としては、例えば、非感光性樹脂と溶媒との混合液、重合性液状モノマー（例えば、例えば、１、９−ノナンジオールアクリレート、１，１，１−トリメチロールプロパントリアクリレート等の液状アクリルモノマーなど）などが挙げられる。液体の好ましい粘度の範囲は、５〜１０００ｍＰａ・ｓである。溶媒は限定されず、水、有機溶媒など、種々の極性溶媒や非極性溶媒が使用できる。
【符号の説明】
【００５３】
ワーク…１００、基板…１１０、半導体チップ…１２０、Ｇ…ギャップ、２…ノズル、１３１…第一レジスト層（第一層）、１３２…第二レジスト層（第二層）。
【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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