JP2001028376A - 半導体装置製造方法および半導体装置の製造装置 - Google Patents

半導体装置製造方法および半導体装置の製造装置

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JP2001028376A JP20095599A JP20095599A JP2001028376A JP 2001028376 A JP2001028376 A JP 2001028376A JP 20095599 A JP20095599 A JP 20095599A JP 20095599 A JP20095599 A JP 20095599A JP 2001028376 A JP2001028376 A JP 2001028376A
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展彦 田浦
Sadataka Odajima
定孝 小田島
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板にフェースダウン接合された半導体素子
を樹脂充填して半導体装置を製造する際に、従来は粘性
を有する液状の樹脂を用いて樹脂充填行うために、樹脂
の供給に時間がかかるとともに、樹脂中に空孔を残し易
いという問題があった。そこで樹脂の供給を短時間で行
って樹脂充填ができるため生産性がよく、しかも充填し
樹脂中に空孔を残さない樹脂充填による半導体装置の製
造方法、およびそのための半導体装置の製造装置を提供
する。 【解決手段】 基板上にフェースダウン接合された半導
体素子に、加熱により軟化し粘度が低下するシート状樹
脂を、フェースダウン接合された半導体素子の外周部の
少なくとも一部を残して配置し、シート状樹脂が半導体
素子の外周部に配置された基板を加熱してシート状樹脂
を粘度低下させることにより、半導体素子と基板との間
に樹脂を充填する。また樹脂の加熱を減圧下で行うこと
によって、気体の巻き込みを防止し、さらに気圧を加え
ることによって、樹脂中の閉じこめられた空孔は消滅さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は樹脂充填した半導体
装置の製造方法に関し、特に半導体素子をフェースダウ
ン接合した基板の半導体素子と基板の間および半導体素
子の周辺を樹脂充填した半導体装置の製造方法、および
その製造に用いる半導体装置の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】フリップチップ接合で代表される半導体
素子の電極端子と基板の接続端子とのフェースダウン接
合は、ワイヤを用いる場合に比べて接続距離を短くでき
るので多くの利点があり、広く用いられている。ところ
で半導体素子が基板にフェースダウン接合された半導体
装置の樹脂充填の工程には、以下に述べるような、解決
すべき課題がある。
【０００３】図９は、フェースダウン接合された半導体
素子の樹脂充填方法の従来例を示したものである。フリ
ップチッブ接合によってフェースダウン接続された半導
体素子に樹脂充填をする工程では、図９に示されたよう
に、フェースダウン接合された半導体素子外周の一部に
ディスペンスノズル５により液状樹脂４を塗布し、毛細
管現象により樹脂を半導体素子１と基板３との空隙に浸
透させていた。また、空隙への樹脂の浸透が終了した後
に、再度液状樹脂を塗布を行うことによって、フィレッ
トを形成することが必要な場合もあった。
【０００４】このような樹脂充填方法においては、工程
に要する時間は樹脂を塗布する時間として最初の塗布時
間のほかに、再度の塗布の時間を必要とすることがあ
り、また半導体素子１の外周から基板と半導体素子との
空隙に樹脂４を浸透させ充填する時間を含むことになる
ため、生産性を高めることが困難であった。樹脂の充填
時間は、半導体素子１の外周を囲い込むように周囲に樹
脂を塗布して、周囲から樹脂を浸透させることによっ
て、短縮することが考えられる。しかしながら、半導体
素子１の外周が樹脂４ですべて囲まれてしまうと、内部
に気孔を残してしまい、これが空孔の原因となるという
問題がある。また、半導体素子１の外周を樹脂で囲むこ
とは樹脂の塗布範囲を広げるになり、ディスペンスノズ
ルによる液状樹脂塗布の時間を長くすることになるの
で、これによっても工程時間を長くしてしまう。
【０００５】また樹脂を液状で用いる場合には、希釈剤
を用いて樹脂の粘度を下げることができるが、希釈剤の
蒸発が樹脂に空孔を生じる原因となるという問題もあ
る。
【０００６】このため、充填樹脂として、常温では粘度
が高く固形状であり、加熱することによって液状にする
ことができるものを用いることが最近試みられている。
しかしながら、常温で固形状の樹脂を例えば枠状にし
て、基板上の半導体素子を囲むようにして半導体素子と
基板との間の樹脂充填を行うと、樹脂が空孔（ボイド）
を取り込んだまま充填され、いわゆるボイド不良を生じ
てしまうなどといった問題があるため、この方法は製造
技術として未だ開発途上にあったものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況に鑑みてなされたものであって、従来に比べて短時
間で樹脂を供給配置し、充填ができるため生産性がよ
く、しかもボイドを発生させずに樹脂充填を行う半導体
装置の製造方法、およびその製造が可能な半導体装置の
製造装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体素子を基板上にフェースダウン接合す
る工程と、加熱により軟化し粘度が低下するシート状樹
脂を、フェースダウン接合された前記半導体素子に対
し、前記半導体素子の外周部の一部を残して配置する工
程と、前記シート状樹脂が前記半導体素子の外周部に配
置された前記基板を加熱して前記シート状樹脂を粘度低
下させることにより、前記半導体素子と前記基板との間
に樹脂を充填する工程とを有することを特徴とするもの
である。
【０００９】本発明の半導体装置の製造方法において
は、加熱により軟化し粘度が低下するシート状樹脂をフ
ェースダウン接合された前記半導体素子の外周部に、前
記半導体素子の外周部の少なくとも50〜75% を残して配
置し、前記シート状樹脂が前記半導体素子の外周部に配
置された前記基板を加熱して前記シート状樹脂を粘度低
下させることによって、前記半導体素子と前記基板との
間に樹脂を充填するようにしてもよい。
【００１０】本発明によれば、樹脂をシート状にして供
給配置するので、樹脂の供給配置が従来に比べて非常に
容易になり、正しい量の樹脂を正しい位置に短時間に配
置することができ、しかも一括して行うことができる。
そして半導体素子の外周部の少なくとも50〜75% を残し
て供給配置されたシート状樹脂は、適度な加熱によって
液状化することにより、必要かつ十分に粘度を低めてボ
イドのない樹脂充填を行うことができる。
【００１１】上記において、半導体素子外周の樹脂を配
置せずに残す部分が50% 未満の場合は、樹脂が気体を取
り込んだまま閉じてしまい、ボイド欠陥を発生しやすく
なり、また75% を超えた場合は樹脂が液状化して半導体
素子と基板との隙間を充填するのに時間がかかるので好
ましくない。このときの加熱温度としては、50〜200℃
の範囲が好ましく、70〜170 ℃の範囲がさらに好まし
い。このような加熱温度においては樹脂が低粘度になり
半導体素子と基板の間をよく充填でき、他方で熱による
基板の劣化や硬化反応による樹脂の粘度上昇などの問題
が回避できる。
【００１２】本発明の半導体装置の製造方法は、加熱に
より軟化し粘度が低下するシート状樹脂を、基板上にフ
ェースダウン接合された半導体素子の外周部に、半導体
素子の外周部の少なくとも0.5 〜25% を残して供給配置
し、このシート状樹脂が半導体素子の外周部に配置され
た基板を減圧下で加熱して、前記シート状樹脂を軟化さ
せて粘度低下させて液状化することにより、前記半導体
素子と前記基板との間に樹脂を充填し、次いで気圧を与
えてさらに樹脂の充填を行ってもよい。
【００１３】このように減圧下で加熱して、半導体素子
の外周部に配置されたシート状樹脂を粘度低下させて半
導体素子と前記基板との間に樹脂を充填する場合には、
半導体素子外周の樹脂を配置せずに残す部分としては、
少なくとも0.5%であればよく、また樹脂の充填を効率よ
く行うために、25% 以下であることが好ましい。
【００１４】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
加熱により粘度が低下するシート状樹脂を、フェースダ
ウン接合された前記半導体の外周部の少なくとも0.5 〜
25%を残して前記半導体を覆うように配置し、前記シー
ト状樹脂が前記半導体素子を覆うように配置された前記
基板を減圧下で加熱して、シート状樹脂を粘度低下させ
ることによって、半導体素子と前記基板との間に樹脂を
充填し、次いで気圧を与えてさらに樹脂の充填を行って
もよい。
【００１５】このように、シート状樹脂を加熱して液状
化して基板と半導体素子との空隙にしみ込ませ、空隙を
埋めて充填する工程を減圧下で行うことによって、樹脂
中に気孔が取り込まれるのを防ぐことができる。さらに
減圧知下で樹脂を空隙に充填した後、樹脂が液状を保っ
た状態で、気体を導入して気圧を高めることにより、樹
脂中に空孔が生じていた場合に、空孔内は減圧されてい
るので、気圧によってこれを消滅させることができる。
【００１６】上記における減圧条件としては、樹脂に残
留する気体の量を十分に小さくすればよく、例えば1 Pa
以下、より好ましくは0.1Pa 以下とすることができる。
また上記における気圧を与える条件としては、例えば
大気圧である１気圧とすることができ、また必要に応じ
さらに高い気圧を与えるようにしてもよい。
【００１７】また本発明においては、前記シート状樹脂
を前記基板上の前記半導体素子に供給配置する前に、半
導体素子のフェースダウン接合された基板の予備加熱を
行ってもよい。予備加熱を行うことによって、シート状
樹脂を加熱液状化して樹脂充填する工程の時間短縮がで
きるので、さらに生産性の向上が得られる。
【００１８】本発明においては、シート状樹脂の厚さ
を、フェースダウン接合された半導体の素子厚さと半導
体素子と基板の空隙高さとの和より小さくすることが好
ましい。このようにすることによって、半導体装置にお
いて適切な充填樹脂の量を供給配置することができる。
【００１９】さらに本発明においては、前記シート状樹
脂として、50〜200 ℃に加熱した際の粘度が1 〜10,000
Pa・s である充填樹脂を好ましく用いることができる。
樹脂の粘度がこれより低くなると隙間から流れ出てしま
い樹脂充填が困難であり、また樹脂粘度がこれより高い
と流れか非常に遅くなり充填が困難となる。また50〜20
0 ℃に加熱した際の樹脂の粘度は10〜1,000 Pa・s であ
ることがより好ましく、そして30〜300 Pa・s であるこ
とがさらに好ましく、加熱によって樹脂がこのような粘
度値を有することによって、必要な速さの樹脂充填が可
能となる。
【００２０】本発明の半導体装置の製造方法に用いるシ
ート状樹脂は、例えば熱硬化性樹脂を含む組成物とする
ことができる。熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ
樹脂、ポリイミド樹脂、マレイミド樹脂、シリコーン樹
脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、およびアクリ
ル樹脂などを挙げることができ、これらを単独または組
み合わせて用いることができる。また、これらの樹脂の
中に、硬化剤、硬化促進剤、難燃剤、着色剤、充填材、
などの各種添加物を含有させることができる。
【００２１】本発明に用いるシート状樹脂に使用し得る
エポキシ樹脂としては、１分子中に２個以上のエポキシ
基を有するものであればよく、例えばビフェニル型エポ
キシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールのボラッ
ク型エポキシ樹脂、、ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルア
ミン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、フェノール
またはアルキルフェノール類とヒドロキシベンズルアル
デヒド類との縮合物をエポキシ化して得られるトリス
（ヒドロキシフェニル）アルカンベースのエポキシ樹
脂、テトラ（ヒドロキシフェニル）アルカンベースのエ
ポキシ樹脂、2,2',4,4'-テトラヒドロキシベンゾフェノ
ン、パラアミノフェノールのトリグリシジルエーテル、
ポリアリルグリシジルエーテル、1,3,5-トリグリシジル
エーテル化ベンゼン、および2,2',4,4'-テトラグリシド
キシベンゼンなとがあげられ、これらの樹脂を単独また
は組み合わせて用いることができる。そしてエポキシ樹
脂の配合量は、樹脂組成全体に対して5 〜25重量% であ
る。
【００２２】本発明で用いるシート状樹脂に使用する硬
化剤としては、特に制限される物ではなく、例えばノボ
ラック型フェノール樹脂を好ましく用いることができ
る。
【００２３】本発明で用いるシート状樹脂に使用する硬
化促進剤は、アミン類、イミダゾール類、ジアザビジク
ロアルケン類、有機ホスフィン類、ジルコニウムアルコ
ラート類、ジルコニウムキレート類など、エポキシ樹脂
の硬化を促進するものであればよく、特に限定されな
い。硬化促進剤の含有量としては、通常エポキシ樹脂10
0 重量部に対して70〜130 重量部程度である。
【００２４】また本発明のシート状樹脂には、加熱によ
って液状化する各種熱可塑性樹脂例えば各種エンジニア
リングプラスチックなどを、例えば硬化剤と組み合わせ
て用いるなどして使用することができる。
【００２５】さらに本発明で用いるシート状樹脂に含有
させることのできる充填材としては、石英ガラス、結晶
性シリカ、溶融シリカ、ガラス、アルミナ、ケイ酸カル
シウム、硫酸バリウム、マグネシア、窒化けい素、窒化
アルミニウム、金属粒子などが挙げられる。充填材の形
状としては、球状または球状に近似した形状が樹脂が液
状化したときに組成物が低粘度になるので好ましい。そ
して半導体素子と基板との隙間に浸透し樹脂組成物が充
填するために、充填材の大きさとして、隙間よりも小さ
い値が好ましく選ばれる。また充填材の配合量として
は、樹脂組成物全体に対して50重量% 以上にすることに
より、耐湿信頼性が向上するなど樹脂組成物としての安
定性が得られるので好ましい。
【００２６】上記組成物のシート状樹脂は、例えばエポ
キシ樹脂に、硬化剤、硬化促進剤、難燃剤、着色剤、充
填材などの各種添加物を加えて、ヘンシェルミキサなど
の混合器を用いて混合し、得られた混合物をさらに混練
してシート状に成形して得られる。樹脂はできるだけ気
体を含まないよう、シートの成形密度は100%に近いこと
が好ましく、このため例えば減圧化で成形してもよい。
またシート状樹脂の製造においては脱ガス工程を有する
ことが好ましい。
【００２７】本発明の半導体装置の製造方法において
は、樹脂充填を終えた半導体装置に対し、樹脂の硬化処
理を行う工程、例えば熱処理の工程を設けることができ
る。
【００２８】本発明の半導体装置の製造装置は、真空チ
ャンバーと、前記真空チャンバー内のガスを排出する排
出手段と、前記真空チャンバー内にガスを導入するガス
導入手段と、半導体素子がフェースダウン接合された基
板上ににシート状樹脂を配置する配置手段と、前記半導
体素子が接合され、前記シート状樹脂が配置された前記
基板を加熱する加熱手段と、前記各手段の各動作を制御
する制御手段とを有することを特徴とするものである。
【００２９】本発明の半導体装置の製造方装置によれ
ば、封止樹脂をシート状で供給し、加熱によって液状化
し充填することができるので、樹脂充填工程における半
導体装置製造の生産性を高めることができる。
【００３０】なお、本発明の半導体装置の製造装置にお
いては、予備加熱のステージを設けて、封止樹脂をシー
ト状で供給する前の半導体素子のフェースダウン接続さ
れた基板を予備加熱できるようにしてもよい。こうする
ことによって、樹脂充填工程における半導体装置製造の
生産性をさらに高めることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】次に発明の実施の形態に基づい
て、本発明をより具体的に説明する。
【００３２】（実施の形態１）図１は、本発明の半導体
装置の製造方法の一実施の形態を示す模式図である。図
において、符号１は半導体素子、符号２はバンプ、符号
３は基板、符号６はシート状樹脂、符号７はヒータ、そ
して符号９は充填された樹脂である。
【００３３】図１の(a1)および(a2)に示したように、ま
ず半導体素子のバンプ２と基板３の接続端子とをフリッ
プチップ方式でフェースダウン接合する。次に(b1)およ
び(b2)に示したように基板１にフェースダウン接合され
た半導体素子１の外周に、外周部の少なくとも50〜75%
を残して固形のシート状樹脂６を配置する。ここで(b1)
は半導体素子１の一辺にシート状樹脂６を配置した図、
そして(b2)は半導体素子１の二辺にシート状樹脂６を配
置した場合である。このほか、外周部の少なくとも50〜
75% を残して固形のシート状樹脂６を配置するのであれ
ば、シート状樹脂は半導体素子１の３辺または４辺に分
布させて配置してもよい。
【００３４】半導体素子の外周部にシート状樹脂６を配
置した基板を50〜200 ℃に加熱することによって、シー
ト状樹脂の粘度を低下させて液状にし、フェースダウン
接合された半導体素子と基板の間に浸透させ、図１(c)
に示したように樹脂充填をすることができる。
【００３５】シート状樹脂の配置を半導体素子の外周部
の50〜75% にすることによって、樹脂を加熱して液状化
した場合に、内部に気孔を残して外周部を覆ってしまう
ことが防止できる。
【００３６】上記シート状樹脂は、厚さが半導体素子厚
さと半導体素子と基板の空隙を合わせた値より小さくす
る。即ち、図１(a) および図１(b) の断面図で、樹脂状
シート６の高さが１の高さを超えないようにする。こう
することによって、封止樹脂の量が過剰になることによ
る問題の発生を未然に防ぐことができる。
【００３７】（実施の形態２）図２は、本発明の他の一
実施形態を示す模式図である。図２において、符号８は
チャンバであり、他の符号は図１と共通である。
【００３８】図２の(a) に示したように、まず半導体素
子１を基板３にフリップチップ方式でフェースダウン接
合し、次に図２の(b) に示すように、フェースダウン接
合された半導体素子１の外周に、外周部の少なくとも0.
5 〜25% を残してシート状樹脂６を配置する。半導体素
子の外周部にシート状樹脂６を配置した基板は、図２
(c) に示すようにチャンバー内に収容するとともに、真
空ポンプを用いてチャンバー内を例えば１Pa以下に減圧
した上で加熱をして、シート状樹脂の粘度を低下させて
液状化し、フェースダウン接合された半導体素子と基板
の間に浸透させ、その後にチャンバー内に気圧を与えて
（大気開放も含む）図２(d) のように樹脂充填をする。
【００３９】ここで半導体チップの外周部のシート状樹
脂を配置していない部分を少なくとも0.5 〜25% 残して
おくことによって、この部分を通じてその内側の排気が
なされるので、樹脂が液状化して半導体素子と基板の間
を充填するときに気孔が生じるのが防止される。
【００４０】その後、樹脂の粘度が低い間にチャンバー
内に気体を導入して例えば１気圧を与えることにより、
充填した樹脂に空孔があった場合にこれを消滅させるこ
とができる。
【００４１】図３の(a) 〜(l) は半導体素子の外周にシ
ート状樹脂を配置する場合の配置例を示した模式的平面
図である。シート状樹脂の配置は、図３の(a) 〜(l) に
示されたように、上記半導体素子の一辺および二辺に配
置するだけでなく、多くの配置パターンを用いることが
できる。なお図３の(a) 〜(l) は、配置パターンを模式
的に示したものであって、配置の割合を定量的に示した
ものではない。これらのパターンにて実施する際には、
いずれの場合も半導体素子の外周部の50〜75%には樹脂
を配置せずに残すよう調整を行う。
【００４２】なお、図３の(m) は本発明に対する比較例
として、シート状樹脂を半導体素子の外周全体に配置し
た場合を示す図である。
【００４３】（実施の形態３）図４は、本発明の半導体
装置の製造方法のさらに他の一実施の形態を示す模式図
である。図４の(a) に示したように、まず半導体素子１
を基板３にフリップチップ方式でフェースダウン接合
し、次に図４の(b) に示すように、フェースダウン接合
された半導体素子１の外周部の少なくとも0.5 〜25% を
残して、シート状樹脂６を半導体素子１を覆うように配
置する。
【００４４】半導体素子にシート状樹脂６を配置した基
板は、図４(c) に示すように、チャンバー８内に収容す
るとともに、真空ポンプを用いてチャンバー８内を例え
ば１Pa以下に減圧したもとで加熱をすることによって、
シート状樹脂６の粘度を低下させて液状にし、フェース
ダウン接合された半導体素子と基板の間に浸透させ、そ
の後にチャンバー内に例えば１気圧を与えて図４(c) の
ように樹脂充填をする。半導体チップの外周部のシート
状樹脂を配置していない部分を少なくとも0.5〜25% 残
しておくことにより、この部分を通じてその内側の排気
がなされるので、樹脂が液状化して半導体素子と基板の
間を充填するときに気孔を生じるのを防止できる。
【００４５】図５の(a) 〜(m) は、半導体素子を覆うよ
うにシート状樹脂を配置する場合の配置例を示した模式
的平面図である。図５に示されたように、シート樹脂の
配置には、多くの配置パターンを用いることができる。
図２においては、いずれの場合も半導体素子の外周部の
少なくとも0.5 〜25% には樹脂を配置せずに残してい
る。
【００４６】なお、図５の(n) は本発明に対する比較例
として、半導体素子の外周部に樹脂を配置しない部分を
残さずに、半導体素子全体を覆うようにシート状樹脂を
配置した場合の図である。
【００４７】（実施の形態４）図６の(a) 〜(d) は本発
明のさらに他の一実施形態を示す模式図である。
【００４８】図６に示したように、上記半導体素子のフ
ェースダウン接合された基板に、シート状樹脂を配置す
る前に、図(b) の予備加熱を行う。こうすることによ
り、シート状樹脂を配置した後に加熱して樹脂を液状化
して充填するのを顕著に早めることができ、生産性の大
幅な向上を得ることができる。
【００４９】（実施の形態５）図７は本発明の半導体装
置の製造装置の一実施形態を示す模式的平面図である。
また図８はこの半導体装置の製造装置を用いて半導体装
置の樹脂充填を行う手順を示す流れ図である。
【００５０】図７の半導体装置の製造装置において、符
号１１はシート状樹脂供給ステージ、符号１２は加熱ス
テージであって、加熱ステージ１２は気密に作られたチ
ャンバ１０内に設置されている。
【００５１】以下に図７の装置を用いた工程の手順を図
８の流れ図に従って述べる。まず半導体素子を接合した
基板３がシート状樹脂供給ステージ１１にセットされる
(A)。シート状樹脂供給ステージ１２においては、X-Y-Z
ロボット１５により制御されるシート状樹脂チャック
１３から、シート状樹脂６が基板上に供給される(B)。
ここで基板３の位置は、認識カメラ１４によってその位
置が認識され、この認識に基づいてシート状樹脂チャッ
ク１３の位置の修正を行う(C) 。なお、シート状樹脂供
給ステージ１２には予備加熱装置を設け、予備加熱が行
えるようにしてもよい。
【００５２】次に、シート状樹脂が供給された基板は、
チャンバー１０内の加熱ステージ１２に送り込まれる
(D) 。チャンバ１０は開閉バルブ１７を通じ排気装置で
ある真空ポンプ１９に接続されており、シート状樹脂が
供給された基板が送り込まれると、開閉バルブ１７を開
き、真空ポンプ１９によってチャンバ内の気体を排気し
て十分な減圧状態にされ(E) 、加熱が行われて樹脂が液
状化されて半導体素子と基板との間が樹脂によって充填
される(F) 。
【００５３】この際、半導体素子の外周において樹脂が
配置されておらず半導体素子と基板との隙間に対し排気
口となっていた部分樹脂の開口部は、シート状樹脂が液
状化することによって塞がる。なお、樹脂開口部閉鎖機
構２１を設け、これを用いて樹脂の開口部を閉鎖するこ
ともできる。
【００５４】次に開閉バルブ１７を閉じ、開閉バルブ１
８を開いて、例えばボンベ２０よりチャンバ１０内に気
体を導入し、例えば大気圧にする(G) 。半導体素子の周
囲の樹脂が完全につながった状態では、樹脂の内部に空
孔があったとしても、空孔内は十分な減圧状態である。
従って大気圧との圧力差により空孔は潰され、樹脂の内
部の空孔を消滅させることができる。
【００５５】（実施例１）エポキシ樹脂、ノボラック型
フェノール樹脂および球状シリカ粉末を主成分とする厚
さ0.3mm のシート状樹脂(130℃における粘度4.0 Pa・s)
を、10mm×10mm×0.4mm の半導体素子をフリップチップ
接合した基板上の半導体素子の外周の40%に供給配置し
た後、130 ℃に加熱して液状化してシート状樹脂を半導
体素子と基板の間に充填した。その結果、ボイドを発生
することなく、樹脂充填を行うことができた。
【００５６】基板上の半導体素子の外周の25〜50% に樹
脂を供給配置し、上記と同じ条件で樹脂充填を行った場
合には、ボイドの発生なく樹脂の充填を行うことができ
ることがわかった。
【００５７】（比較例１）他方、基板上の半導体素子の
外周のすべてにシート状樹脂を配置し、上記実施例１と
同じ条件で半導体素子と基板の間に樹脂充填を行った。
その結果、ボイドの発生が認められた。また、基板上の
半導体素子の外周の50% を超えてシート状樹脂を供給配
置した場合には、ボイドの発生する頻度が高くなること
がわかった。
【００５８】（実施例２）上記実施例１と同じシート状
樹脂を、上記と同じ基板上の半導体素子の外周の2% を
残して供給配置した後、真空チャンバに収容して真空ポ
ンプにて0.1Pa に減圧し、130 ℃に加熱してシート状樹
脂を液状化して半導体素子と基板の間に充填した。その
結果、ボイドを発生することなく、樹脂充填を行うこと
ができることがわかった。
【００５９】（比較例２）基板上の半導体素子の外周す
べてに樹脂を供給配置して、上記実施例２と同じ条件で
半導体素子と基板の間に樹脂を充填した。その結果、樹
脂にボイドの発生が認められた。
【００６０】また、基板上の半導体素子の外周の0.5%未
満だけを樹脂の供給配置せずに残しただけで、上記実施
例２と同じ条件で樹脂充填を行った場合には、ボイドの
発生の頻度が高くなることがわかった。
【００６１】（実施例３）上記実施例１と同じシート状
樹脂を、上記と同じ基板上の半導体素子の外周の2% を
残して半導体素子を覆うように供給配置した後、真空チ
ャンバに収容して真空ポンプにて0.1Pa に減圧し、130
℃に加熱してシート状樹脂を液状化して半導体素子と基
板の間に充填した。その結果、ボイドを発生することな
く、樹脂充填を行うことができることがわかった。
【００６２】（比較例３）基板上の半導体素子すべてを
覆うように樹脂を供給配置して、上記実施例２と同じ条
件で半導体素子と基板の間に樹脂を充填した。その結
果、樹脂にボイドの発生が認められた。
【００６３】また、基板上の半導体素子の外周の0.5%未
満だけを樹脂の供給配置せずに残しただけで、半導体素
子を覆うように樹脂を供給配置して上記実施例３と同じ
条件で樹脂充填を行った場合には、ボイドの発生の頻度
が高くなることがわかった。
【００６４】（実施例４）上記実施例１において、基板
上の半導体素子にシート状樹脂を供給する前に、半導体
素子を接合した基板を60℃に予備加熱した。その結果、
加熱時間が短縮され、樹脂充填の工程時間を短縮するこ
とができた。
【００６５】
【発明の効果】本発明によれば、基板上にフェースダウ
ン接合された半導体素子の樹脂充填の際に、樹脂の供給
はシート状で行うので、粘性を有する液体を供給する従
来の樹脂供給に比べて、供給時間が大幅に短縮される。
しかも、樹脂充填を減圧下で行うことにより、空気の巻
き込みや樹脂から発生するガスなどによるボイド不良を
防ぐことができる。粘性の液体とは異なって、シート状
の樹脂は所定の位置に所定の量の樹脂を正しく配置でき
るので、本発明によれば充填樹脂の量のばらつきが少な
く、樹脂による充填形状のばらつきも少ない半導体装置
の製造が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の半導体装置の製造方法の一実施形態
を模式的に示した図である。
【図２】 本発明の半導体装置の製造方法の他の一実施
形態を模式的に示した図である。
【図３】 本発明の半導体素子の外周にシート状樹脂を
配置する場合の配置例および比較例を示した模式的平面
図である。
【図４】 本発明の半導体装置の製造方法のさらに他の
一実施形態を模式的に示した図である。
【図５】 半導体素子を覆うようにシート状樹脂を配置
する場合の配置例および比較例を示した模式的平面図で
ある。
【図６】 本発明の半導体装置の製造方法のさらに他の
一実施形態を示す模式図である。
【図７】 本発明の半導体装置の製造装置の一実施形態
を示す模式的平面図である。
【図８】 図７の半導体装置の製造装置を用いた樹脂充
填工程の一例を示す流れ図である。
【図９】 従来技術によるフェースダウン接合された半
導体素子と基板間に樹脂を充填する工程の一例を模式に
示した図である。
【符号の説明】
１・・・ 半導体素子、 ２・・・ バンプ、 ３・・・ 基
板、 ４・・・ 液状樹脂、 ５・・・ ディスペンスノズ
ル、 ６・・・ シート状樹脂、 ７・・・ ヒータ、
８・・・ チャンバー、 ９・・・ 樹脂、 １０・・・ チャ
ンバー、 １１・・・ シート状樹脂供給ステージ、
１２・・・ 加熱ステージ、 １３・・・ シート状樹脂チャ
ック、 １４・・・ 認識カメラ、 １５・・・X-Y-Zロボ
ット、１６・・・ シート状樹脂収納カセット、 １７，
１８・・・ 開閉コック、 １９・・・ 真空ポンプ、 ２
０・・・ ボンベ、 ２１・・・ 樹脂開口部閉鎖機構。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体素子を基板上にフェースダウン接
    合する工程と、 加熱により軟化し粘度が低下するシート状樹脂を、フェ
    ースダウン接合された前記半導体素子に対し、前記半導
    体素子の外周部の一部を残して配置する工程と、 前記シート状樹脂が前記半導体素子の外周部に配置され
    た前記基板を加熱して前記シート状樹脂を粘度低下させ
    ることにより、前記半導体素子と前記基板との間に樹脂
    を充填する工程とを有することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  2. 【請求項２】 半導体素子を基板上にフェースダウン接
    合する工程と、 加熱により軟化し粘度が低下するシート状樹脂を、フェ
    ースダウン接合された前記半導体素子の外周部に、前記
    半導体素子の外周部の少なくとも50〜75% を残して配置
    する工程と、 前記シート状樹脂が前記半導体素子の外周部に配置され
    た前記基板を加熱して前記シート状樹脂を粘度低下させ
    ることにより、前記半導体素子と前記基板との間に樹脂
    を充填する工程とを有することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  3. 【請求項３】 半導体素子を基板上にフェースダウン接
    合する工程と、 加熱により軟化し粘度が低下するシート状樹脂を、フェ
    ースダウン接合された前記半導体素子の外周部に、前記
    半導体素子の外周部の少なくとも0.5 〜25% を残して配
    置する工程と、 前記シート状樹脂が前記半導体素子の外周部に配置され
    た前記基板を減圧下で加熱して前記シート状樹脂を粘度
    低下させることにより、前記半導体素子と前記基板との
    間に樹脂を充填し、次いで気圧を与えてさらに樹脂の充
    填を行う工程とを有することを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
  4. 【請求項４】 半導体素子を基板上にフェースダウン接
    合する工程と、 加熱により粘度が低下するシート状樹脂を、フェースダ
    ウン接合された前記半導体の外周部の少なくとも0.5 〜
    25% を残して前記半導体を覆うように配置する工程と、 前記シート状樹脂が前記半導体素子を覆うように配置さ
    れた前記基板を減圧下で加熱して前記シート状樹脂を粘
    度低下させることにより、前記半導体素子と前記基板と
    の間に樹脂を充填し、次いで気圧を与えてさらに樹脂の
    充填を行う工程とを有することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記シート状樹脂を前記基板上の前記半
    導体素子に対し配置する前記工程の前に、前記半導体素
    子をフェースダウン接合した前記基板の予備加熱を行う
    工程を有することを特徴とする請求項１ないし４のいず
    れか１項記載の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記シート状樹脂の厚さを、フェースダ
    ウン接合された前記半導体の素子厚さと前記半導体素子
    と前記基板の空隙高さとの和より小さくしたことを特徴
    とする請求項１ないし５のいずれか１項記載の半導体装
    置の製造方法。
  7. 【請求項７】 前記シート状樹脂を50〜200 ℃に加熱し
    た際の粘度が1 〜10,000Pa・s であることを特徴とする
    請求項１ないし６のいずれか１項記載の半導体装置の製
    造方法。
  8. 【請求項８】 真空チャンバーと前記真空チャンバー内
    のガスを排出する排出手段と、 前記真空チャンバー内にガスを導入するガス導入手段
    と、 半導体素子がフェースダウン接合された基板上ににシー
    ト状樹脂を配置する配置手段と、 前記半導体素子が接合され、前記シート状樹脂が配置さ
    れた前記基板を加熱する加熱手段と、 前記各手段の各動作を制御する制御手段とを有すること
    を特徴とする半導体装置の製造装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004152983A (ja) * 2002-10-30 2004-05-27 Fujitsu Ltd 半導体装置及びその製造方法
US7752747B2 (en) 2004-01-22 2010-07-13 Murata Manufacturing Co., Ltd. Manufacturing method of electronic component
JP2012054363A (ja) * 2010-08-31 2012-03-15 Kyocera Chemical Corp 電子部品の封止方法
WO2014027376A1 (ja) * 2012-08-14 2014-02-20 Ｎｅｃカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社 熱硬化性樹脂シート、半導体装置、および半導体装置の製造方法
US12100790B2 (en) 2021-07-30 2024-09-24 Nichia Corporation Method of manufacturing light emitting device

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