(57)【要約】【課題】アンダーフィル樹脂をベースパッケージに適切に塗布する技術を提供する。【解決手段】半導体デバイス製造装置の温調ステージ（７）に第１部分（１１）と第２部分（１２）を備える。ここにおいて、第１部分（１１）は、基板（２）とチップ（３）との間の樹脂（５）に、基板（２）を介して第１温度の熱を与える。また、第２部分（１２）は、第１部分（１１）の周囲に構成されるものとする。第２部分（１２）は、第１温度より低い第２温度の熱を基板（２）に与える。【選択図】図５
2009206179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温調ステージを有する半導体デバイス製造装置であって、
前記温調ステージは、
基板とチップとの間の樹脂に、前記基板を介して第１温度の熱を与える第１部分と、
前記第１部分の周囲に構成され、前記第１温度より低い第２温度の熱を前記基板に与える第２部分と
を具備する
半導体デバイス製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体デバイス製造装置において、
前記第１部分は、
前記基板に接触する接触面を介して前記第１温度の熱を前記基板に供給し、
前記第２部分は、
前記第１部分が前記第１温度の熱を供給するときに、前記チップの周囲の前記基板に前記第２温度の熱を供給する
半導体デバイス製造装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体デバイス製造装置において、
前記第１部分は、
前記チップが搭載される位置に対応して構成され、
前記第２部分は、
前記チップの周囲と前記基板に他のチップを接続するための電極が配置される位置とに対応して構成される
半導体デバイス製造装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項に記載の半導体デバイス製造装置において、
前記第２部分は、
前記基板と前記温調ステージとの間に間隙を有する
半導体デバイス製造装置。
【請求項５】
請求項１から３の何れか１項に記載の半導体デバイス製造装置において、
前記第２部分は、
前記基板と前記温調ステージとの間の間隙を介して前記基板の裏面に冷媒を吹き付ける冷媒吹き出し口を備える
半導体デバイス製造装置。
【請求項６】
請求項１から３の何れか１項に記載の半導体デバイス製造装置において、
前記温調ステージは、
前記第１部分が前記基板に接触する第１接触面と、
前記第２部分が前記基板に接触する第２接触面と、
前記温調ステージの内部に冷媒を流す冷媒経路と
を備え、
前記冷媒経路は、前記第２部分に対応する位置に配置され、
前記第２部分は、前記冷媒経路から供給される熱を、前記第２接触面を介して前記基板に供給する
半導体デバイス製造装置。
【請求項７】
（ａ）基板とチップとの間の樹脂に、前記基板の第１領域を介して第１温度の熱を与えるステップと、
（ｂ）前記第１領域の周囲の第２領域に、前記第１温度より低い第２温度の熱を与えるステップと
を具備する
半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）ステップは、
前記第１温度の熱を供給するときに、前記第２領域に前記第２温度の熱を供給するステップ
を含む
半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１領域は、
前記チップが搭載される位置に対応し、
前記第２領域は、
前記チップの周囲と前記基板に他のチップを接続するための電極が配置される位置とに対応する
半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項７から９の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）ステップは、
前記基板の裏面に冷媒を吹き付けて、前記第２領域に前記第２温度の熱を供給するステップ
を含む
半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項７から９の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）ステップは、
温調ステージの内部に備えられた冷媒を流す冷媒経路から供給される前記第２温度の熱を、前記第２領域に供給するステップ
を含む
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、半導体デバイス製造装置および半導体デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高密度実装が可能な実装形態として、フリップチップ実装の重要性が高まっている。フリップチップ実装とは、半導体チップと配線基板とを電気的に接続する際に、その半導体チップの表面に形成された電極パッドと配線基板上に形成された電極パッドとを、ハンダやＡｕ（金）等のバンプを介して直接接続する方法である。半導体チップが配線基板にフリップチップ実装された形態の半導体デバイスは、フリップチップ実装体と呼ばれている。
【０００３】
一方、半導体パッケージに対する小型化の要求も高まってきている。それら市場要求を解決する技術として、ＣＰＵやメモリなど複数の機能を１つの半導体チップに収めるシステム・オン・チップ（ＳｏＣ）技術、複数の半導体チップを１つのパッケージに収めるシステム・イン・パッケージ（ＳｉＰ）技術、複数の半導体パッケージを積層し直接接続するパッケージ・オン・パッケージ（ＰｏＰ）技術などが知られている。
【０００４】
フリップチップ実装体においては、半導体チップの表面に形成した電極パッドと配線基板上に形成した電極パッドとを、ハンダやＡｕ等のバンプを介して電気的に接続した後、そのバンプ間の隙間にアンダーフィル樹脂を封入している。
【０００５】
図１は、パッケージ・オン・パッケージの下部に構成されるベースパッケージと、そのベースパッケージにアンダーフィル樹脂を塗布するときの状態を示す断面図である。パッケージ・オン・パッケージでは、ベースパッケージの上に積層パッケージ（図示されず）が積層される。ベースパッケージと積層パッケージとは、はんだボールによって接合される。そのため、ベースパッケージは、半導体チップの周辺部に、はんだボールを接合するためのランド部を備えている。
【０００６】
図１に示されているように、アンダーフィル樹脂の塗布は、基板上を均一な温度に加熱する温調ステージ上で行われる。このアンダーフィル樹脂は、バンプ接合部を保護するとともに、その後の工程での加熱により、そのバンプが溶融することを抑制し、バンプ同士のショートを防止している。半導体デバイスの製造において、チップと基板との隙間に樹脂を注入する技術が知られている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【０００７】
特許文献１（特開２００４−３６３２１５号公報）には、チップと基板間の空隙に小口径を設けて、ディスペンサからの注入樹脂を効率的に加圧力で充填する技術が記載されている。特許文献２（特開２００４−２８１９７３号公報）には、チップ周辺の、基板上配列される外部端子又は端子ランドの配列に、無配列部分を設けて、そこから樹脂注入する技術が記載されている。特許文献３（特開２００２−１１８１３０号公報）には、チップ間に、粘着テープを貼り、そこから金型ゲートランナを介して、封止樹脂を圧送してモールドを行う技術が記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３６３２１５号公報
【特許文献２】特開２００４−２８１９７３号公報
【特許文献３】特開２００２−１１８１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
アンダーフィル樹脂や、アンダーフィル樹脂に含まれる低分子成分の粘度は温度に依存する。そのため、従来の技術で半導体デバイスを製造した場合、基板を加熱したときに、アンダーフィル樹脂から染み出した低分子成分などが半導体チップの外周に広がることがある。
【００１０】
図２は、低分子成分及びアンダーフィル樹脂が半導体チップの外周に広がったときのベースパッケージの状態を示す平面図である。図２に示されているように、フリップチップ実装体の周囲にランド部を持つ構造のベースパッケージにおいては、ベースパッケージに塗布したアンダーフィル樹脂から、低分子成分が染み出して広がったとき、ランド部が汚染される場合がある。また、アンダーフィル樹脂に関しても同様に、外部に拡がりランド部を汚染する場合がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
温調ステージを有する半導体デバイス製造装置であって、前記温調ステージは、基板とチップとの間の樹脂に、前記基板を介して第１温度の熱を与える第１部分と、前記第１部分の周囲に構成され、前記第１温度より低い第２温度の熱を前記基板に与える第２部分とを具備する半導体デバイス製造装置。
【００１２】
温調ステージは、ＰｏＰ構造のベースパッケージの配線基板と半導体チップの隙間に液状樹脂を注入する際に、配線基板の表面に温度差を生じさせている。アンダーフィル樹脂から染み出す低分子成分およびアンダーフィル樹脂の粘度は、温度に対して変化し、温度が上がると粘度は下がる。チップ下部以外のエリアの温度をチップ下部の温度より低くすることにより、バンプ間での樹脂の流動性、即ち、樹脂注入性を損ねることなく樹脂の低分子成分及び樹脂の拡がりを抑える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、アンダーフィル樹脂をベースパッケージに適切に塗布することが可能となる。
また本発明は、液状樹脂から染み出る低分子成分がランド部へ到達し汚染する危険性を低減することができる。
また本発明は、樹脂の拡がりも抑えることができ、半導体パッケージの小型化に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
［第１実施形態］
以下に、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明を行う。図３は、本実施形態で製造対象となるパッケージ・オン・パッケージの下部に構成されるベースパッケージ（以下、ベースパッケージ１と記載する。）の構成を例示する断面図である。ベースパッケージ１は、半導体チップ３と、複数のランド部６を備える配線基板２と、その配線基板２と半導体チップ３とを接続する複数の半田ボール４と、その複数の半田ボール４の各々を電気的に絶縁するアンダーフィル樹脂５とを含んでいる。
【００１５】
本実施形態におけるパッケージ・オン・パッケージは、ベースパッケージ１の上に積層パッケージ（図示されず）が積層される。ベースパッケージ１と積層パッケージとは、はんだボールによって接合される。そのため、ベースパッケージ１は、半導体チップ３の周辺部に、配線基板２と積層パッケージとを接続する半田ボールを接合するためのランド部を備えている。
【００１６】
図４は、第１実施形態の温調ステージ７の構成を例示する三面図である。図４は、ベースパッケージ１を吸着する温調ステージ７の形状を示している。図４の（ａ）は、温調ステージ７を上から見たときの構成を例示する上面図である。図４の（ｂ）は、温調ステージ７を正面から見たときの構成を例示する正面図である。図４の（ｃ）は、温調ステージ７を側面から見たときの構成を例示する側面図である。温調ステージ７は、第１部分１１と、第２部分１２とを含んでいる。また、第１部分１１には、吸い付け部１３が構成されている。
【００１７】
図４に示されているように、第１実施形態の温調ステージ７における第１部分１１は、凸部として構成されている。また、第１実施形態の温調ステージ７における第２部分１２は、凹部として構成されている。第１部分１１の吸い付け部１３は、温調ステージ７を貫通する穴であり、真空ポンプ（図示されず）などによって、温調ステージ７を、ベースパッケージ１を吸着固定するための装置に接続されている。
【００１８】
図５は、第１実施形態の温調ステージ７を斜めから見た斜視図である。凸部として構成される第１部分１１は、ベースパッケージ１に対して加熱を行う為に、そのベースパッケージ１の配線基板２に直接的に接触する。凹部として構成される第２部分１２は、ベースパッケージ１の配線基板２への直接的な加熱を避ける為に、配線基板２と温調ステージ７との間に間隙を構成する。
【００１９】
第１部分１１は、配線基板２に搭載される半導体チップ３の搭載箇所に対応して構成されている。第２部分１２は、半導体チップ３が搭載されない箇所に対応して構成されている。その為、配線基板２の、半導体チップ３を搭載していない箇所（凹部）の温度は、半導体チップ３が搭載されている箇所に比べて温度が低い状態となる。
【００２０】
図６は、温調ステージ７にベースパッケージ１を乗せたときの状態を例示する断面図である。図６に示されているように、温調ステージ７上にフリップチップ実装体を吸着したとき、各チップの間には配線基板と温調ステージが接触していない領域がある。その部分の配線基板２の表面温度は、半導体チップ３の下の配線基板２の温度より低くなっている。
【００２１】
アンダーフィル樹脂５の粘度は、温度に依存し、温度が高い部分のみの粘度が低くなる。そのため、第１実施形態の温調ステージ７を用いることで、アンダーフィル樹脂５の半導体チップ３下部への注入性を損なうことなく、アンダーフィル樹脂５およびアンダーフィル樹脂５から染み出し広がる低分子成分８の半導体チップ３下部以外の部分への広がりを抑えることが出来る。
【００２２】
図７は、第１実施形態の温調ステージ７を使用して製造されるベースパッケージ１の構成を例示する平面図である。図７に示されているように、アンダーフィル樹脂５および低分子成分８は、ランド部６に接することなく、半導体チップ３の下部に注入されている。このように、第１実施形態の温調ステージ７を使用して製造されるベースパッケージ１は、低分子成分８による汚染に起因する信頼性低下が低減されている。また、同時にアンダーフィル樹脂５そのものの広がりも抑えることができるので、ベースパッケージ１の小型化が可能である。なお、配線基板２と温調ステージ７とが接触している部分（第１部分１１）の基板表面温度が１００℃前後の場合、第２部分１２の真上に当たる配線基板２の表面と３０〜４０℃の温度差をつけることが可能である。
【００２３】
［第２実施形態］
以下に、本発明の第２実施形態について説明する。図８は、本発明の温調ステージ７に係る、第２の実施形態の構成を例示する三面図である。第２実施形態の温調ステージ７は、第１実施形態の温調ステージ７に、さらに、冷媒吹き出し口１４を備えている。図８に示されているように、その冷媒吹き出し口１４は、第２部分１２に備えられている。図９は、第２実施形態の温調ステージ７を斜めから見た斜視図である。第２実施形態の温調ステージ７は、冷媒吹き出し口１４から空気や窒素等を基板裏面に噴きつけることで冷却効果を得て、第２部分１２の真上に当たる配線基板２部分の温度を第１実施形態の温調ステージ７より低くできる。
【００２４】
［第３実施形態］
以下に、本発明の第３実施形態について説明する。図１０は、本発明の温調ステージ７に係る、第３の実施形態の構成を例示する三面図である。第３実施形態の温調ステージ７は、その内部に冷却水・冷却エアを流す冷媒経路１５を備えている。第３実施形態の温調ステージ７は、その冷媒経路１５に冷却水・冷却エアを流すことで、第１実施形態の温調ステージ７や第２実施形態の温調ステージ７と同様の効果を得ることができる。
【００２５】
図１１は、第３実施形態の温調ステージ７を斜めから見た斜視図である。図１１に示されているように、第３実施形態の温調ステージ７は、その表面に凹凸が無い。そのため、ボール・グリッド・アレーを接続する必要のある配線基板２の裏面に傷が付きにくい。
【００２６】
このように、ＰｏＰ構造のベースパッケージの配線基板と半導体チップの隙間に液状樹脂を注入する際に、配線基板表面に温度差を生じさせることで、液状樹脂から染み出る低分子成分および樹脂の広がりを抑制し、ＰｏＰランド部の汚染の危険性を低減している。また、樹脂の広がりを抑制することによって、半導体パッケージの小型化が可能である。
なお、上述の複数の実施形態は、その構成・動作が矛盾しない範囲において組み合わせて実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、従来のアンダーフィル樹脂を塗布するときの状態を示す図である。
【図２】図２は、低分子成分及びアンダーフィル樹脂が半導体チップの外周に広がったときのベースパッケージの状態を示す平面図である。
【図３】図３は、本実施形態のベースパッケージの構成を例示する断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態の温調ステージ７の構成を例示する三面図である。
【図５】図５は、第１実施形態の温調ステージ７を斜めから見た斜視図である。
【図６】図６は、温調ステージ７にベースパッケージ１を乗せたときの状態を例示する断面図である。
【図７】図７は、第１実施形態の温調ステージ７を使用して製造されるベースパッケージ１の構成を例示する平面図である。
【図８】図８は、第２実施形態の温調ステージ７の構成を例示する三面図である。
【図９】図９は、第２実施形態の温調ステージ７を斜めから見た斜視図である。
【図１０】図１０は、第３の実施形態の温調ステージ７の構成を例示する三面図である。
【図１１】図１１は、第３実施形態の温調ステージ７を斜めから見た斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…ベースパッケージ
２…配線基板
３…半導体チップ
４…半田ボール
５…アンダーフィル樹脂
６…ランド部
７…温調ステージ
８…低分子成分
１１…第１部分
１２…第２部分
１３…吸い付け部
１４…冷媒吹き出し口
１５…冷媒経路
１０１…ベースパッケージ
１０２…配線基板
１０３…半導体チップ
１０４…半田ボール
１０５…アンダーフィル樹脂
１０６…ランド部
１０７…温調ステージ
１０８…低分子成分
【図１】
2009206179.tif 000003
【図２】
2009206179.tif 000004
【図３】
2009206179.tif 000005
【図４】
2009206179.tif 000006
【図５】
2009206179.tif 000007
【図６】
2009206179.tif 000008
【図７】
2009206179.tif 000009
【図８】
2009206179.tif 000010
【図９】
2009206179.tif 000011
【図１０】
2009206179.tif 000012
【図１１】
2009206179.tif 000013