CN1221020C - 密封装置、金属模及半导体器件的制造方法 - Google Patents

密封装置、金属模及半导体器件的制造方法 Download PDF

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Abstract

本申请发明的目的是在把半导体晶片装入金属模内对晶片表面进行树脂密封的工序中，通过尽可能减轻加到半导体晶片上的力，极力降低半导体晶片的损伤。本申请代表性的发明中，在下金属模的下方设置用于减轻加到半导体晶片上的力的冲击缓和装置。本发明提供一种半导体晶片树脂密封装置，用载置主表面上形成有多个半导体元件的半导体晶片的下金属模和具备向上述主表面导入树脂的树脂导入部的上金属模夹住上述半导体晶片，以上述树脂密封上述半导体晶片的主表面，其特征是：上述下金属模的表面具备凹凸形状，以便取出上述半导体晶片时，上述下金属模上载置的上述半导体晶片容易脱离该下金属模。

Description

密封装置、金属模及 半导体器件的制造方法
技术领域
本发明是关于形成有多个半导体元件的半导体晶片在晶片状态下用树脂密封的技术。
背景技术
近年来，随着电子设备小型化的要求，半导体器件小型化更加迫切起来。因而，作为用于实现半导体器件小型化的一种方法，提出使半导体器件的形状极其接近半导体元件(IC芯片)的芯片尺寸封装构造(CSP构造)的半导体器件。
一般来说，该CSP构造的半导体器件，由以下这些工序来形成。即，在半导体晶片上形成多个半导体元件的工序以后，通过顺序施加将其半导体晶片安装到金属模内，用热可塑性的树脂对其半导体晶片的半导体元件形成面进行树脂密封的工序；从金属模取出树脂密封好的半导体晶片，只研磨树脂到规定厚度并使各半导体元件上的电极露出的工序；以及切断半导体晶片，分离成一个个半导体器件的工序，获得CSP构造的半导体器件。也根据需要在露出的半导体元件电极上形成焊球等的外部电极。
发明内容
然而，就用于获得CSP构造半导体器件的现有制造方法，制造装置来说，把半导体晶片安装到金属模内并对晶片表面进行树脂密封的工序中，给半导体晶片上加非常大的力，有可能对半导体晶片造成损伤。进而，从金属模中取出树脂密封过的半导体晶片的时候，半导体晶片与金属模粘附一起，有可能发生取出作业进行不顺利等的问题。
随着半导体晶片逐渐加大直径，半导体晶片与金属模粘附的面积越来越大，可以预料这个问题将变得明显起来。
本申请代表性的发明目的在于，在将半导体晶片安装到金属模内并对晶片表面进行树脂密封的工序中，采用尽可能限度地减轻加到半导体晶片上应力的办法，尽量降低对半导体晶片的损伤。
进而，本申请代表性的发明的另一个目的在于，从金属模取出树脂密封过的半导体晶片的时候，防止半导体晶片与金属模的粘附，顺利而且精确地进行取出作业。
为了达到上述的目的，本申请代表性的发明中，在下金属模的下方设置用于减轻加到半导体晶片上的力的冲击缓和装置。
由于设置这样的冲击缓和装置，在上述这样的树脂密封工序中，就可以缓和加到半导体晶片上的力。
为了达到上述的另一个目的，本申请另一代表性的发明中，在下金属模的载置半导体晶片的部分，形成凹凸形状。
本发明提供了一种半导体晶片树脂密封装置，用载置主表面上形成有多个半导体元件的半导体晶片的下金属模和具备向上述主表面导入树脂的树脂导入部的上金属模夹住上述半导体晶片，以上述树脂密封上述半导体晶片的主表面，其特征是：上述下金属模的表面具备凹凸形状，以便取出上述半导体晶片时，上述下金属模上载置的上述半导体晶片容易脱离该下金属模。
本发明还提供了一种半导体器件制造用金属模，金属模内装有表面上形成有多个半导体元件的半导体晶片并且用树脂密封上述表面，其特征是：上述半导体晶片安装于上述金属模内，并在上述金属模的上述载置部的表面上形成凹凸，使其与上述半导体晶片的上述表面相反侧的背面接触。
本发明还提供了一种半导体器件的制造方法，其特征是具有：在由将载置半导体晶片的区域加工成凹凸形状的下金属模和具备向上述半导体晶片主表面导入树脂的树脂导入部的上金属模构成的金属模内安装上述半导体晶片的工序；上述下金属模和上述上金属模协同夹住上述半导体晶片，通过上述树脂导入部导入树脂，以树脂密封上述半导体晶片主表面的工序；以及然后，从上述金属模，将上述半导体晶片起模的工序。
由于设置这样的凹凸形状，从金属模中取出树脂密封后的半导体晶片的时候，就可能防止半导体晶片与金属模的粘附，顺利而且精确地实行取出作业。
附图说明
图1表示树脂密封装置上搭载半导体晶片工序的剖面图。
图2是局部表示下金属模的顶视图和剖面图。
图3表示下金属模的半导体晶片载置区域的第1变形例的顶视图。
图4表示下金属模的半导体晶片载置区域的第2变形例的顶视图。
图5是局部表示下金属模的顶视图和剖面图。
图6表示金属模内安装半导体晶片工序的剖面图。
图7表示半导体晶片上密封树脂工序的剖面图。
图8表示从上部装置拉离下部装置工序的剖面图。
图9是局部表示半导体晶片上和浇口部形成的树脂层形状的顶视图和剖面图。
图10表示用第1部件拉离半导体晶片上、浇口部和浇道部的模制树脂工序的剖面图。
图11是说明半导体晶片的外周部与浇口部关系的局部剖面图。
图12表示从下金属模拉离树脂被覆的半导体晶片工序的剖面图。
图13是局部表示从下金属模拉离半导体晶片工序的半导体晶片与退出销的关系剖面图。
图14顺序表示从树脂密封的半导体晶片到制造半导体器件的工序剖面图。
图15表示树脂密封后的半导体晶片顶视图。
具体实施方式
本栏目中，为了容易理解发明，只说明典型性的要素。本说明中提供的附图，按照说明的情况适当缩小尺寸或予以放大。
图1中表示本发明实施例的半导体晶片树脂密封装置100的重要部分剖面图。该树脂密封装置100由下部装置200和上部装置300构成。下部装置200内形成后述的下金属模，上部装置300内同样形成后述的上金属模。为此，有时把下部装置200称为下金属模或阴模，把上部装置300称为上金属模或阳模，本实施例中如同后述的一样，把协同直接夹住半导体晶片的部分定义为下金属模和上金属模，并记载说明。
首先，参照图1中示出的树脂密封装置100的要部剖面图，图2示出的下部装置200顶视图和要部剖面图，说明有关下部装置200。图2的要部剖面图是为了容易理解说明，局部示出了顶视图的构成。
就该下部装置200而言，在第1部件203的大约中央部分设置的凹部内，收容载置其表面上形成多个半导体元件的半导体晶片201的下金属模202。即，该第1部件203由图未示出的装置支持下金属模202。而且，在第2部件204大约中央部分设置的凹部内，装入这些下金属模202和第1部件203。即，该第2部件204支持着下金属模202和第1部件203。也可以说下金属模202跟第1部件203和第2部件204滑动配合。为了帮助理解说明，图2中只用实线表示半导体晶片201的外缘。从而，由附图察看下金属模202的晶片载置区域的样子。
本实施例中，这些下金属模202、第1部件203和第2部件204全部用同样金属材料形成。后述的树脂密封工序中，树脂密封装置100通常曝露在170～180℃的高温气氛下，因而树脂密封装置100的大部分构成要素都用耐热性高的金属材料形成。进而，就该金属来说，树脂密封装置内采用相同种类物质。这是因为使用不同种类金属时，因其热膨胀系数不同，高温气氛下会造成互相膨胀匹配差，因而防止装置内发生预料的畸变等的缘故。至于树脂密封装置，为了在半导体晶片上均匀地形成树脂层，后述的要说明的那样，在保持装置水平方向平衡和消除各部分畸变等方面也一直引起很大关注。
不言而喻，如果兼具耐热性，也可以考虑应用金属以外的材料，如果确实能控制各个热膨胀系数，也可以考虑应用不同种类材料。本实施例中，从装置制造的成本和装置设计容易性的角度来看，表示现阶段认为最好的应用同种金属的例子。即使以下的说明中，也没有特别明确表示的场合，都认为是采用跟构成上述下金属模202、第1部件203和第2部件204的金属材料同种的材料，形成各构成要素的主要部分。
在下金属模202的下侧，即，与第2部件204对向侧的中央部分，设有用下金属模202同样金属材料形成的突出部202a。该突出部202a穿过第2部件204，从第2部件204的下面露出来。设置该突出部202a主要是为了保持下金属模202水平方向的平衡。即，借助于配置该突出部202a，更加提高下金属模202水平方向的稳定性。本实施例中，该突出部202a是表示一次形成于下金属模202下部中央的例子，而不是限于此。即，也可以考虑在下金属模202的下侧，设置三～四处的突出部。这时，理想的是，分别配置在对下金属模202的中心，即载置半导体晶片201的区域中心202c为对称的位置上。这是为了维持上述的下金属模202水平方向平衡。
在该下金属模202附近，配置有向半导体晶片201供给树脂的树脂供给部的孔205。该孔205贯通第1部件203和第2部件204。
在该下金属模202载置半导体晶片201的区域周围，设置多个支承定位销206。该支承定位销206限定晶片的载置区域，同时对晶片表面上进行树脂密封时，有防止晶片移动的作用。装放的半导体晶片201形状不限定于图2所示的形状，可以认为有种种的形状，因而可以按照其晶片的形状，即晶片的外形，适当设定配置支承定位销206的位置。
该下金属模202的晶片载置区域被加工成凹凸形状207。由于设置这样的凹凸形状，从金属模取出树脂密封过的半导体晶片201时，能够防止金属模与半导体晶片的粘附，顺利而且精确实行取出作业。即，该凹凸形状207就是为了让半导体晶片201容易脱离下金属模而设的。半导体晶片201的背面用衬托法进行研磨并予以使用的居多，该研磨过的背面与加工成镜面状的金属模容易粘附起来。而且，在树脂密封工序中，用下金属模和上金属模夹住半导体晶片时，由于对半导体晶片外加很大的压力，更加提高金属模与半导体晶片的粘附程度。就该树脂密封装置100来说，树脂密封工序中，施加数吨～数十吨的压力。为了降低这样的半导体晶片与金属模之间的粘附性，在下金属模的半导体载置的区域上设置凹凸形状207。该凹凸形状207如后述一样，是为了从下金属模取出树脂密封后的半导体晶片时，防止半导体晶片与金属模间的粘附，顺利实行取出作业而设置的。
该凹凸形状207用放电加工法形成粗糙面状。该粗糙面状意思是通过放电加工等的加工使金属材料的表面变成粗糙面的状态。就是，在下金属模202的半导体晶片载置区域，形成无数微细的突起部，所谓表面粗涩的状态。本实施例中，该微细突起部分布在从8μm到12μm的范围。
而且，被加工成该粗糙面状的区域207小于上述半导体晶片201的直径是希望的。这是因为排除位于半导体晶片201外周底下微细突起的顶点。是因为如果突起部位于晶片201的外周底下，有可能给该部分加上很大的压力。一般，在树脂密封工序中，是因为可以说数吨到数十吨压力加到金属模上，因而可以认为，尽量降低对半导体晶片施加的局部压力是所希望的。
也可以考虑将该凹凸形状207形成沟槽状。例如，也可以如图3所示，该沟槽由互相平行延伸的多条狭缝207-1形成。各狭缝的宽度和邻接的狭缝间的间隔可由设计者适当设定。并且，也可以例如，由连通的螺旋状沟槽207-2形成。螺旋状沟槽207-2的宽度和间隔等可由设计者适当设定。
在下金属模202的下方，用下金属模和上金属模夹住半导体晶片201时，为了缓和给下金属模202的冲击，即，为了缓和向半导体晶片201施加的应力，设置了多个冲击缓和装置208。图2的平面图上，典型地示出配置多个冲击缓和装置208的部位。本实施例中，如图2所示，在对载置半导体晶片201的区域中心202c互相对称的位置，设有四个冲击缓和装置208。可以适当设定冲击缓和装置208的个数，然而无论什么场合，理想的是也应设在对载置半导体晶片201的区域中心202c互相对称的位置。另外，图1中，为说明方便，只表示一个冲击缓和装置208。该冲击缓和装置208除缓和对上述半导体晶片201的应力外，也有吸收许多半导体晶片间，有时可能发生的半导体晶片厚度偏差的作用。
这些冲击缓和装置208是由与构成下金属模202等的金属同种类金属形成的金属性压缩弹簧。如上述一样树脂密封装置100曝露在170～180℃的高温气氛下，因而在这里也采用耐热性高的金属性压缩弹簧。该冲击缓和装置208通过有规定长度的螺栓208a，用固定装置208b固定在第3部件209。这时，如图1所示，与部分209之间设置可使螺栓208a少许程度下降的间隙。该螺栓208a是从后述的下部装置200使下金属模202浮起工序时使用的。这里，在冲击缓和装置208上，内装在从后述的下部装置200使下金属模202升起的工序中所用的螺栓，然而也可以考虑把该螺栓具有的作用跟冲击缓和装置208分开并作为其它的构成要素。
该第3部件209上，也设置分别升降多个起模杆210的驱动部211。图2的平面图中，典型地示出配置该多个驱动部211的部位。本实施例中，如图2所示，在对载置半导体晶片201的区域中心202c互相对称的位置设置四个驱动部211。虽然可以适当设定驱动部211的个数，然而无论什么场合，理想的是也设置在对载置半导体晶片201的区域中心202c互相对称的位置。
这些起模杆210如后所述，从下金属模202的晶片载置区取出以树脂被覆的半导体晶片201时，借助于驱动部211使其上升。于是，半导体晶片201脱离下金属模202。起模杆210贯通第2部件204和下金属模202一直到达下金属模202的表面，即，载置半导体晶片的面。在下金属模202的晶片载置区，如图2所示设置起模杆210用的孔穴。起模杆210也跟驱动部211同样，设置在对载置半导体晶片201的区域中心202c互相对称的位置。
这些起模杆210如后述的一样，从下金属模202脱离以树脂被覆的半导体晶片201时，用驱动部211使其上升。于是，半导体晶片201脱离下金属模202的晶片载置区。
而且，在将树脂导入金属模的工序中，采用驱动部211响应电磁阀212使起模杆210下降的办法，使起模杆210的顶端下降到跟下金属模202的晶片载置区实质上构成同一平面的位置，或者从晶片载置面稍稍后退的位置(图1下方侧)样子固定起模杆210。
就是，在树脂导入工序中，可以说起模杆210的顶端位于下金属模202内。并且，从下金属模使树脂密封后的半导体晶片201起模的工序中，用驱动部211使起模杆210上升，因此，起模杆210的顶端伸出下金属模202的表面。
该驱动部211由用构成下金属模202等的金属相同金属形成的金属性压缩弹簧211a、圆筒部211b、密封该圆筒部211b的O形环211c构成。该驱动部211通过固定装置211d固定在第3部件209上。该驱动部211中，用通过控制管212a从电磁阀212供给的空气，控制圆筒部211b的动作，并随该圆筒部211b的动作控制压缩弹簧211a的伸缩。
树脂供给部213由连通到第1部件203上设置的孔205的树脂供给管213a和从树脂供给管213a挤出树脂214的供给棒213b构成。该树脂供给管213a贯通第1部件203、第2部件204和第3部件209。就该树脂214来说，使用小片型环氧树脂。该树脂214在170～180℃型熔融以后，通过供给棒213b从孔205挤出。
而且，在第2部件204的下方，用下金属模和上金属模夹住半导体晶片201时，为了缓和向下金属模202和第2部件204的冲击，即，为了缓和加到半导体晶片201上的应力，设置多个冲击缓和装置215。该冲击缓和装置215除缓和应力这种功能外，还具有把第3部件209保持在固定位置的功能。图2的平面图中，典型地示出配置有这些冲击缓和装置215的部位。本实施例中，如图2所示在对载置半导体晶片201的区域中心202c互相对称的位置上，设置二个冲击缓和装置215。虽然可以适当设定冲击缓和装置215的个数，但是什么场合也要设置在对载置半导体晶片201的区域中心202c互相对称的位置上。另外，图1中，为说明以便，只表示一个冲击缓和装置215。
该冲击缓和装置215是用构成下金属模202等的金属同种的金属形成的金属性压缩弹簧。该冲击缓和装置215通过螺栓215a，用固定装置215b固定在基盘216上。
具备以上构成要素的下部装置200装到基盘216上边。该基盘216具备升降装置216a、216b，可使下部装置200升降。
其次，参照图1中所示树脂密封装置100的要部剖面图、图5中所示上部载置的顶视图及要部剖面图，说明有关上部装置300。图5的要部剖面图是为了容易说明理解，部分地表示顶视图的构成。
在该上部装置300，协同下金属模202将半导体晶片201夹在金属模内的金属模301装入第1部件302上设置上的凹部内。该上金属模301具备把树脂供给部213供给的脉冲模式生成器14引导到半导体晶片201上的空腔部301a。该半导体晶片201上的空腔部301a有时称为模槽。
跟下部装置200同样，这些上金属模301和第1部件302用构成下部装置200的金属材料同样的材料形成。
该上金属模301的空腔部301a，在半导体晶片201的外周上对应的位置跟浇口部301b连通。要设定该浇口部301b的深度，使其在上金属模301与下金属模202合模将树脂导入其内部时，在浇口部301b形成的树脂高度比半导体晶片201上的高度要低。进而，要设定其高度使得在浇口部301b形成的树脂高度比形成于浇道部301c的树脂高度要低。这时的深度，就是表示用上金属模301和下金属模202夹持半导体晶片201时，从半导体晶片201到上金属模301的距离。即，应该设定从空腔部301a处的半导体晶片201到上金属模301表面的高度，使其比浇口部301b的高度要高。进而，从在浇道部301c的半导体晶片201直到上金属模301表面的高度要设定为比浇口部301b的高度还高。
该浇口部301b一直连通到树脂供给部213和孔205上形成的浇道部301c。即，在上金属模301内形成空腔部301a、浇口部301b和浇道部301c作为连通的空间。换句话说，上金属模301具备连通的坑洼。该坑洼的内表面构成导入树脂的路径。从浇道部301c向空腔部301a形成该浇口部301b使其扇状扩大，这是为了使导入的树脂在空腔部301a内容易扩展。
该上金属模301协同下金属模202夹住半导体晶片201。这时，使下金属模202的支承定位销206配合上金属模301的支承定位销孔303，成为用下金属模202和上金属模301夹住下金属模202上载置的半导体晶片201外周，把半导体晶片201装到由下金属模202和上金属模301构成的金属模内，安装半导体晶片201。图5的顶视图中所示的虚线201’是表示金属模内装上了半导体晶片201时的半导体晶片201的外周部。
因为以上金属模301覆盖该外周部(虚线201)，在后述的树脂密封工序中不能用树脂被覆外周部。即，把外周部作为树脂未充填区域。本实施例中，该未充填区域设定为从半导体晶片201端部至33mm。当然，未充填区域并不限定于从半导体晶片201端部至33mm，也可以适当设定。若按发明人的见识，未充填区域几个厘米左右是理想的。
本实施例中，树脂密封工序时，为了排放上金属模301内存在的空气，在与上金属模301的浇口部301b对置的位置，设置用于排放空气的多个空气孔304a。该空气孔304a是在下金属模202和上金属模301合模以后，让上金属模301的空腔部301a等内滞留的空气向外部逃逸的洞孔。由于设置了该空气孔304a，才可能顺利进行树脂的导入。在这里，虽然在与浇口部301b对置的位置设置4个空气孔304a，然而也可以设置在上金属模301的侧部304b(图5的上下侧)、浇口部301b的近旁304c。由于设置了这些空气孔和形成扇状的浇口部301b，导入的树脂在空腔部301a内，即，半导体晶片201上边将容易短时间扩展开来。
各个空气孔的大小或其个数，可由设计者适当选择，然而在与浇口部301b对置的位置，配置比其它部分多的空气孔是理想的。这是为了使从浇口部301b随导入的树脂挤压的空气更有效向外部排出的缘故。
上金属模301和第1部件302，用驱动部305连接到第2部件306。该第2部件306固定在基盘307上。该驱动部305具有分别升降多个起模杆308功能的图5平面图中，典型地表示配置该驱动部305的部位。本实施例中，如图5所示，在对位于载置半导体晶片201的区域中心202c正上方的中心202c’互相对称的位置，设置二个驱动部305。虽然可以适当设定驱动部305的个数，但是无论什么场合，理想的也是设置在对中心202’互相对称的位置。
如后所述，这些起模杆308从上金属模301的空腔部301a、浇口部301b和浇道部301c拉离导入的树脂时，随驱动部305下降。因此，从上金属模301的内表面拉离半导体晶片201上的树脂、浇口部301b和浇道部301c。
这些起模杆308用固定装置308a分别固定在第2部件306上。上金属模301的内表面上，如图5所示，设置起模杆308用的孔穴。起模杆308贯通第2部件306、第1部件302和上金属模301一直到达上金属模301的内表面。
而且，在将树脂导入金属模的工序中，借助于驱动部305使第1部件302下降，使起模杆308的顶端下降到与内表面实质上构成同一平面的位置，或者从内表面稍稍后退的位置(图1下方侧)样子固定起模杆308。即，在树脂导入工序中，可以说起模杆308的顶端位于连通上金属模301的空腔部301a、浇口部301b和浇道部301c的坑洼外侧。并且，在从金属模使树脂密封后的半导体晶片201起模的工序中，借助于驱动部305使第1部件302上升，起模杆308的顶端从上金属模301的内表面伸出来。即，在起模工序中，可以说，起模杆308的顶端一直位于空腔部301a、浇口部301b和浇道部301c的坑洼内。
该驱动部305跟其它要素同样由同种的金属形成的金属性压缩弹簧构成，并用固定装置305a固定在基盘307上。即，将该上部装置300固定在基盘307上，而不是如下部装置200那样进行驱动可升降的。驱动部305是用于升降起模杆308，因而不需要大的驱动能力。
接着，参照附图说明该树脂密封装置100的工作。
首先，如图1所示，下部装置200和上部装置300是在离开间隔的状态，把半导体晶片201装载到下金属模202的晶片载置区域，即，凹凸形状207上。进而，将树脂214投入树脂供给部213的树脂供给管213a内。在这里，用图未示出的加热装置把上部装置300和下部装置200加热到170～180℃。该温度是用于熔化树脂214的温度。严格地说，等于是上部装置300和下部装置200升温，使其树脂供给部213的树脂供给管213a的温度升高到树脂214熔融温度170～180℃的温度。于是，投入树脂供给管213a的树脂214熔化。
这时，起模杆210借助于驱动部211插入下金属模202内。起模杆308借助于驱动部305位于任意场所。图1中，起模杆308保持从上金属模301的内部面伸出来的状态。
其次，如图6所示，用升降装置216a、216b上升下部装置200，上部装置300和下部装置200合模。因此，第2部件204上载置的半导体晶片201的外缘被上金属模301和下金属模202夹起来。也可以说把半导体晶片只到由上金属模301和下金属模202构成的金属模内。因此，确保从树脂供给部213通过浇道部301c、浇口部301b到空腔部301a的连通空间，即，树脂的导入路径。这时，借助于上金属模301挤压除半导体晶片201的外周部，严格地说，空气孔304外的半导体晶片201外缘，伸下金属模202的支承定位销206与上金属模301的支承定位销孔303配合起来。
这时，用驱动部305使第1部件302下降，使起模杆308象降到跟内表面实质上构成同一面的位置，或者从内部面稍稍后退的位置(图6上方侧)的样子保持起模杆308。
即，使起模杆308的顶端位于空腔部301a、浇口部301b和浇道部301c连通的坑洼外侧。
在上部装置300和下部装置200合模的工序，下金属模202上的半导体晶片201与上金属模301接触时，通过冲击缓和装置208缓和加到半导体晶片201上的应力。即，下部装置200上升，半导体晶片201的表面推到上金属模301时，借助于构成冲击缓和装置208的金属性弹簧缩短降低其应力。此时，支持第2部件204的冲击缓和装置215也同样发挥功能，使其缓和加到半导体晶片201上的应力。
在该上部装置300和下部装置200合模的工序中，下部装置200上升并与固定的上部装置300合模的理由如下。即，上部装置和下部装置的重量也达到几百kg，驱动起本身的驱动装置必然地要求很大的驱动力，同时有大型化的趋势。故此，在上部装置的上方设置如此大型化的驱动装置困难程度非常之高，同时也影响到装置成本。进而，对特别要求水平方向平衡的树脂密封装置，在装置上方设置大型而且重量很大的驱动装置，有可能对保持树脂密封装置整体的水平平衡带来不少影响。这样有可能转过来也增加装置设计的困难性。
本实施例中，只在下部装置200的下方设置这种大型而且重量大的驱动装置，而固定上部装置300。而且，对固定的上部装置300合模上升部装置200，使两者合成一体。
因此，就等于说在设置树脂密封装置的基准面上载置大型重量大的驱动装置，因而树脂密封装置的重心将降低，装置整体的水平平衡的变成也变得容易，同时也达到装置设计容易起来。这样也反映在制造装置的成本上。
然后，如图7所示，用图未示出的驱动装置使供给棒213b上升，从树脂供给部213挤出熔化后的树脂214。挤出的树脂214通过孔205提供浇道部301c。提供浇道部301c的树脂214’随供给棒213b上升进一步施加压力，通过浇口部301b充填到空腔部301a内，即半导体晶片201上。这时，如上述那样空腔部301a内的空气从空气孔304a、304b、304c排出外部。半导体晶片201上形成的树脂214’，即充填空腔部301a、浇口部301b和浇道部301c的空间的树脂，在固定时间，用供给棒213b继续施加压力。该固定时间可以说是直至树脂硬化的时间。本实施例中，对所充填的树脂保持压力约100秒。
这样以来，半导体晶片201的表面上由树脂214’被覆。在这里，半导体晶片201的外周部，如上述那样由上金属模301和下金属模202覆盖，外周部未用树脂被覆。即，可以说半导体晶片201的外周部是树脂的未充填区域。本实施例中，有时把本工序称为树脂密封工序。
然后，如图8所示借助于216a、216b使下部装置200下降。因此释放用上金属模301和下金属模202夹住半导体晶片201的状态，即在金属模内装着半导体晶片201的状态。在这里，与下部装置200开始下降同时，随着用驱动部305使上部装置300的第1部件302上升，起模杆308的顶端伸出上金属模301的内表面。即，在该工序，起模杆308的顶端跳出位于上金属模301内连通空腔部301a、浇口部301b和浇道部301c的坑洼内。因此，半导体晶片201上的树脂、浇口部301b和浇道部301c的树脂脱离上金属模301的内表面。与下部装置200开始下降同时，树脂供给部213的供给棒213b也下降并返回初始状态。即，图1和图6所示的挤压开始前，就是树脂密封工序前的状态，供给棒213b下降。
这里，在以树脂214’被覆半导体晶片201和浇口部301b形成的树脂301b’形状为图9(a)的顶视图和图9(b)的剖面图所示。在浇口部301b形成的树脂301b’也可以说是熔化的树脂214通过浇口部301b后的痕迹。由图9(b)很清楚，半导体晶片的外周部201’上浇口部301b的树脂301b’的高度比半导体晶片201上形成的树脂214’的高度低。进而，由前面说明和附图合清楚的一样，半导体晶片的外周部201’上浇口部301b的树脂301’的高度比在浇道部301c形成的浇口部301b的树脂301’要低。
进而，形成浇口部301b，使其从浇道部301c向空腔部301a扇状扩大，浇口部301b的树脂301b’也反映其形状。
如同上述一样，也要用下金属模202和上金属模301夹住下金属模202上载置的半导体晶片201外周，把半导体晶片201装入由下金属模202和上金属模301构成的金属模内安装半导体晶片201，因而不用树脂被覆外周部201’。即，外周部201’保持树脂的未充填区域。
然后，如图10所示，用升降装置216a和16b使下部装置200再下降。而且，下部装置200的下降超过规定的位置时，即，超过冲击缓和装置215的螺栓215a限定的距离的情况下，螺栓215a变成了限制，第1部件203和第2部件204不能进行其以上下降。同时，螺栓208a变成限制，下金属模202不能进行其以上下降。进而，如果继续下部装置200的下降，就提升下金属模202离开第1部件203和第2部件204，而且只间隔规定距离。这时，再上升树脂供给部213的供给棒213b，也使其提升浇道部301c上形成的树脂301c’和浇口部301b上形成的树脂301b’。该供给棒213b的上升是与下金属模202的上升同步的。即，下金属模202随螺栓208a开始上升，同时供给棒213b也提升树脂301b’和301c’。该下金属模202的上升和供给棒213b的上升，通过设于基盘216上图未示出的控制装置，控制其定时。
在这里，与下金属模202的上升合并使供给棒213b上升的理由将参照图11的局部放大剖面图加以说明。
图11(a)中，局部放大表示下金属模202上载置半导体晶片201的状态。如图所示，在下金属模202的晶片载置区，搭载半导体晶片201时，半导体晶片201与第1部件203之间形成微小的间隙G。在这里，如果使下金属模202和上金属模301合模，即，把半导体晶片201装入金属模内的话，间隙G就与浇口部301b的空间连通起来。
另外，图11(a)中，虽然在下金属模202的上面与第1部件203的上面之间发生台阶，可是使下金属模202和上金属模301合模时，消除了该台阶。消除该台阶时发生的使半导体晶片向下方向的应力也为冲击缓和装置208和215所缓和。
而后，在树脂密封工序中，如果向浇口部301b和空腔部301a导入树脂214，如图11(c)所示，同样树脂也导入该间隙G内。大致上半导体晶片201的四周都形成该间隙G，因而就等于树脂密封工序之后不久，以间隙G内形成的树脂包围半导体晶片201。这个状态表示除浇口部301b的树脂301b’向半导体晶片201和第1部件203的粘附力外，存在向半导体晶片201的侧壁和第1部件203的粘附力。当然，在浇口部301b的周边，该粘附力特别显著。
假如这种状态的照旧，例如只是下金属模202上升，让半导体晶片201脱离下金属模202的话，有可能因上述粘附力，会在接近浇口部301b的半导体晶片201一部分上发生过大的应力。这个过大的应力有可能破损半导体晶片201，即使不至破损，也有可能给半导体晶片造成晶片挠曲等的某种影响。
因此，主要一面随着供给棒213b的上升剥离浇口部301b的树脂301b’和浇道部301c的树脂301c’与第1部件203的粘附，主要一面使其随着下金属模202的上升剥离间隙G的树脂粘附。这样，同时上升下金属模202和供给棒213b，因而就能防止半导体晶片201的外周部201’粘附树脂引起的局部应力集中。即，该下金属模202和供给棒213b的上升工序是，利用下金属模的上升力和供给棒的上升力，破坏包围半导体晶片的树脂和浇口部和浇道部的树脂与第1部件203的粘附。
再描述树脂密封装置100工作的说明。
从第1部件203和第2部件204提升下金属模202，并在间隔规定距离以后，响应电磁阀212，驱动部211提升起模杆210。因此起模杆210的顶端伸出下金属模202的表面，半导体晶片201脱离下金属模202的晶片载置区。如图1所示，下部装置200上升直到初始状态。
同时，供给棒213b再次下降返回初始状态。使该半导体晶片201从下金属模202起模以后，半导体晶片201和被覆晶片的树脂214’、浇口部的树脂301b’和浇道部的树脂301c’成为只用多个起模杆210支持的状态。图12中，放大表示起模杆210从下金属模202的表面突出来，并支持半导体晶片201的样子。
如同上述一样，将下金属模202的晶片载置区加工成凹凸形状207，因而从金属模取出树脂密封后的半导体晶片时，能够防止半导体晶片与金属模的粘附，并顺利而且精确地进行取出作业。
而后，用起模杆210从下金属模202内浮起的半导体晶片201，如图14(a)所示，从树脂密封装置100搬出。接着，沿半导体晶片的外周(例如，切割线X-X’)切断浇口部的树脂301b’和浇道部的树脂301c’。因此，得到用如图14(b)所示的树脂214’被覆的半导体晶片201。
由于在浇口部301b形成的树脂301b’的厚度比半导体晶片201上的树脂214’和浇道部301c上形成的树脂301c’要薄，所以该切断工序能够精确而且容易实施。就是，在半导体晶片201的外周部201’上浇口部的树脂301b’的厚度将变薄，因而该部分的树脂层与其它部分的树脂层相比变得脆弱起来。于是，如果给该变脆弱的部分加上机械力，就可精确而且容易进行切断。用刀具等进行切断时，也可以缩短切断需要的时间，同时也会减少切断时发生的树脂尘埃。
将浇口部的位置设置在离开半导体晶片外周的位置，即，从半导体晶片的外缘而且在内侧或外侧(浇道部侧)的情况下，如果实施图14(a)所示的切断工序，显然就不能达到上述这样的效果。而且，也可能在接近浇口部的半导体晶片上的树脂部分性剥落，或者半导体晶片外侧发生浇口部的树脂残留等。这些都会给随后的工序带来影响，防止发生此类事情是希望的。
接着，如图14(c)所示，用研磨装置P研磨树脂214’的表面。通过该研磨，使分别连接半导体晶片上形成的多个电路器件的多个电极露出来。该研磨工序中，前提条件是半导体晶片201上均匀形成树脂214’，因而如同上述一样，就树脂密封装置而言，一直特别重视维持装置水平方向的平衡。
接着，按照需要，在已露出的电极上形成外部电极E。图14(d)中，作为该外部电极，虽然示出球状电极，但是其形状不限于此。例如，也可以使用平面状电极块。在这里，采用划片刀DC，将半导体晶片201分离成一个个半导体器件SD，如图14(e)所示。该半导体器件SD是叫做芯片尺寸封装构造(CSP构造)的小型化装置。把详细说明的本实施例应用到具有这种CSP构造的半导体器件的制造方法是所希望的。
可以预料，整个半导体晶片201上用树脂覆盖起来时，确定切断的地方是很困难的，该分离成为困难的工序。另一方面，本实施例中，如同上述一样，半导体晶片201的外周部201’没有用树脂被覆起来，如图15所示，半导体晶片201上互相分离多个电路器件IC的划线GL，在外周部201’已露出来。在半导体晶片201上该划线GL纵横延伸。因此，只要把外周部201’露出的划线GL作为标记，就能够把半导体晶片精确地确定成纵横，即一个个半导体器件SD。就是说，经过上述工序形成的半导体晶片201是可以精确进行划片工序，由晶片分成各个半导体器件，而且容易实施。
已经运用例证性的实施例说明了本发明，但是本说明不应被理解为限定的意思。应该认为对本领域普通技术人员来说，通过参考本说明的内容，本例证性的实施例的各种变更和本发明的其它实施例将显而易见的。因此，应该认为专利权利要求的范围是把这些全部的变更或实施例都包括在本发明的真正范围内。
本申请代表性的发明中，在下金属模的下方设置用于减轻加于半导体晶片上的力的冲击缓和装置，因而在树脂密封工序中能够缓和半导体晶片上所加的应力。
本申请另外代表性的发明中，在下金属模载置半导体晶片的部分形成凹凸形状，因而从金属模内取出树脂密封后的半导体晶片时，能够防止半导体晶片与金属模的粘附，顺利而且精确地进行取出作业。

Claims (34)

1、一种半导体晶片树脂密封装置，用载置主表面上形成有多个半导体元件的半导体晶片的下金属模和具备向上述主表面导入树脂的树脂导入部的上金属模夹住上述半导体晶片，以上述树脂密封上述半导体晶片的主表面，其特征是：
上述下金属模的表面具备凹凸形状，以便取出上述半导体晶片时，上述下金属模上载置的上述半导体晶片容易脱离该下金属模。
2、根据权利要求1所述的半导体晶片树脂密封装置，其特征是上述凹凸形状是用放电加工法形成粗糙面状。
3、根据权利要求2所述的半导体晶片树脂密封装置，其特征是上述下金属模表面加工成上述粗糙面状的区域比上述半导体晶片的直径要小。
4、根据权利要求2或3所述的半导体晶片树脂密封装置，其特征是加工成上述粗糙面状的上述凹凸形状是8μm直至12μm范围。
5、根据权利要求1所述的半导体晶片树脂密封装置，其特征是上述凹凸形状由沟槽形成的。
6、根据权利要求5所述的半导体晶片树脂密封装置，其特征是上述沟槽是互相平行延伸的多条狭缝。
7、根据权利要求5所述的半导体晶片树脂密封装置，其特征是上述沟槽是连通的螺旋状沟槽。
8、根据权利要求1所述的半导体晶片树脂密封装置，其特征是用上述下金属模和上述上金属模夹住上述半导体晶片时，为了缓和从上述上金属模来的冲击，上述下金属模的下方设置冲击缓和装置。
9、根据权利要求8所述的半导体晶片树脂密封装置，其特征是上述冲击缓和装置设有多个，并配置在对上述下金属模的中心互相对称的位置。
10、根据权利要求8所述的半导体晶片树脂密封装置，其特征是上述冲击缓和装置由金属性的弹簧构成。
11、根据权利要求1所述的半导体晶片树脂密封装置，其特征是在上述半导体晶片上具备划分上述多个半导体元件，从上述半导体晶片的外缘一端到相对的另一端直线状延伸的多条划片线，
借助于上述上金属模和上述下金属模夹住上述半导体晶片的外缘，用上述树脂密封上述外缘以外的上述半导体晶片的主表面。
12、根据权利要求11所述的半导体晶片树脂密封装置，其特征是上述树脂导入部由上述半导体晶片上的空腔、在上述外缘的一部分上与上述空腔连通的浇口、和连通上述浇口的树脂供给部构成，
上述浇口的高度设定为上述半导体晶片上的上述空腔的高度以下。
13、根据权利要求12所述的半导体晶片树脂密封装置，其特征是上述浇口从上述树脂供给部向上述空腔呈扇状扩大。
14、根据权利要求12或13所述的半导体晶片树脂密封装置，其特征是在与上述上金属模的上述浇口相对的位置设置空气孔，在用上述树脂密封上述半导体晶片时，用于逃逸上述空腔内的空气。
15、根据权利要求11所述的半导体晶片树脂密封装置，其特征是在与上述下金属模载置上述半导体晶片的面相反侧的面的中央部分，上述下金属模突出来。
16、根据权利要求1所述的半导体晶片树脂密封装置，其特征是在上述下金属模内设置在上述半导体晶片用上述树脂密封以后，用于提升上述半导体晶片的退出销。
17、根据权利要求16所述的半导体晶片树脂密封装置，其特征是上述退出销设有多个，并对于上述下金属模的中心对称地配置这多个退出销。
18、一种半导体器件制造用金属模，金属模内装有表面上形成有多个半导体元件的半导体晶片并且用树脂密封上述表面，其特征是：
上述半导体晶片安装于上述金属模内，并在上述金属模的上述载置部的表面上形成凹凸，使其与上述半导体晶片的上述表面相反侧的背面接触。
19、根据权利要求18所述的半导体器件制造用金属模，其特征是上述凹凸是用放电加工法形成粗糙面状。
20、根据权利要求19所述的半导体器件制造用金属模，其特征是上述载置部的表面加工成上述粗糙面状的区域比上述半导体晶片的直径要小。
21、根据权利要求20所述的半导体器件制造用金属模，其特征是加工成上述粗糙面状的上述凹凸是8μm直至12μm的范围。
22、根据权利要求18所述的半导体器件制造用金属模，其特征是上述凹凸是由沟槽形成。
23、根据权利要求22所述的半导体器件制造用金属模，其特征是上述沟槽是互相平行延伸的多条狭缝。
24、根据权利要求22所述的半导体器件制造用金属模，其特征是上述沟槽是连通的螺旋状沟槽。
25、一种半导体器件的制造方法，其特征是具有：
在由将载置半导体晶片的区域加工成凹凸形状的下金属模和具备向上述半导体晶片主表面导入树脂的树脂导入部的上金属模构成的金属模内安装上述半导体晶片的工序；
上述下金属模和上述上金属模协同夹住上述半导体晶片，通过上述树脂导入部导入树脂，以树脂密封上述半导体晶片主表面的工序；以及
然后，从上述金属模，将上述半导体晶片起模的工序。
26、根据权利要求25所述的半导体器件的制造方法，其特征是上述安装工序是通过把载置上述半导体晶片的上述下金属模上升至固定的上述上金属模并进行合模，把上述半导体晶片安装到上述金属模内。
27、根据权利要求26所述的半导体器件的制造方法，其特征是上述起模的工序具有：
上述下金属模下降，拉离上述半导体晶片和上述上金属模的工序；
然后，提升上述半导体晶片，拉离上述下金属模和上述半导体晶片的工序。
28、根据权利要求27所述的半导体器件的制造方法，其特征是上述下金属模载置上述半导体晶片的区域是用放电加工法形成粗糙面状的。
29、根据权利要求28所述的半导体器件的制造方法，其特征是上述粗糙面状的区域比上述半导体晶片直径要小。
30、根据权利要求29所述的半导体器件的制造方法，其特征是上述粗糙面状的区域是8μm直至12μm范围的粗糙度。
31、根据权利要求25所述的半导体器件的制造方法，其特征是在从上述金属模将上述半导体晶片起模以后，具有研磨工序，研磨密封上述半导体晶片上的树脂。
32、根据权利要求31所述的半导体器件的制造方法，其特征是用上述下金属模和上述上金属模夹住上述半导体晶片时，夹住上述半导体晶片的外周部，通过在该状态下进行上述树脂密封，露出上述半导体晶片的外周部。
33、根据权利要求32所述的半导体器件的制造方法，其特征是在上述半导体晶片的外周部上，露出划分上述半导体晶片上形成的多个半导体元件的划片线的一部分。
34、根据权利要求33所述的半导体器件的制造方法，其特征是研磨上述树脂工序后，通过沿着上述露出的划片线切断上述半导体晶片，把上述多个半导体元件分离为各个半导体元件。
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