JP2003045906A - 半導体装置の製造方法および樹脂封止装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法および樹脂封止装置Info
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Abstract
を樹脂封止する工程において、樹脂の流動経路を短くす
ることを目的とする。 【構成】 下型200に樹脂を導入するためのポット2
04が設けられており、また、このポット204に半導
体ウエハ210の略中央部が対応するように半導体ウエ
ハ210を下型200に搭載する。樹脂は半導体ウエハ
210の略中央部から周辺部にかけて導入される。
Description
が形成された半導体ウエハをウエハ状態のまま樹脂で封
止する技術に関するものである。
導体装置の小型化がますます求められている。そこで、
半導体装置の小型化を実現するための一つの方法とし
て、半導体装置の形状を半導体素子(ICチップ)に極
力近づけたチップサイズパッケージ構造(CSP構造)
の半導体装置が提案されている。
以下のような工程により形成されている。すなわち、複
数の半導体素子を半導体ウエハ上に形成する工程の後、
その半導体ウエハを金型内に装着し熱硬化性の樹脂でそ
の半導体ウエハの半導体素子が形成された面を樹脂封止
する工程、樹脂封止された半導体ウエハを金型から取り
出して樹脂を所定の厚さだけ研磨し各半導体素子上の電
極を露出させる工程、半導体ウエハを切断し個々の半導
体装置に分離する工程が順に施されることにより、CS
P構造の半導体装置が得られる。露出した半導体素子の
電極上に半田ボールなどの外部電極を形成することも必
要により行われる。また、半導体ウエハを金型内に装着
しウエハの表面を樹脂封止する工程においては、樹脂を
ウエハの一端から注入してウエハ全体に広げていた。
構造の半導体装置を得るための従来の製造方法では、半
導体ウエハを金型内に装着しウエハの表面を樹脂封止す
る工程において、樹脂をウエハの一端から注入して全体
に広げていたため、樹脂の流動経路が長かった。ウエハ
表面を封止する熱硬化性樹脂は、加熱することにより一
旦は溶融するが、一定の時間が経過すると再度固化する
性質を持っている。このため、ウエハの一端から他端ま
で樹脂を流す場合、固化する前にウエハ全体に樹脂を広
げるために、樹脂を短時間で全体に行き渡らせなければ
ならず、樹脂の流動速度を上げるなどの工夫を施さなけ
ればならなかった。
的は、半導体ウエハを金型内に装着しウエハの表面を樹
脂封止する工程において、樹脂の流動経路を短くするこ
とである。
な発明では、下型に樹脂を導入するためのポットが設け
られており、ウエハの略中央部から周辺部にかけて樹脂
が導入される。
脂の流動速度を上げなくても短時間でウエハ全体に樹脂
を行き渡らせることができる。
ため、代表的な要素のみが説明される。この説明に供す
る図面は説明の都合に応じて適宜縮尺あるいは拡大され
ている。
半導体ウエハの樹脂封止工程が示されている。各図にお
いて、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説
明が省略される場合がある。
は、下型200と上型300とにより構成される。下型
200は、チェイス201、キャビティブロック20
2、エジェクタプレート203、ポット204、エジェ
クタピン205、プランジャ206を含んでいる。下型
200および上型300は、鉛直線上にそれぞれ配置さ
れており、下型200は上型300に対して鉛直下側に
配置される。
8が設けられており、下型200と上型300とで挟ま
れた凹部208に対応する空間がキャビティとなる。
キャビティブロック202に設けられた凹部208の底
部に設けられ、キャビティブロック202とチェイス2
01とをそれぞれ貫通している。
01に固定されている。また、ポット204とエジェク
タピン205はそれぞれエジェクタプレート203に固
定されている。ポット204およびエジェクタピン20
5は、チェイス201およびキャビティブロック202
に対して可動である。すなわち、ポット204およびエ
ジェクタピン205は、エジェクタプレート203に連
動してキャビティブロック202に対して鉛直方向に上
下動を行うとともに、キャビティブロック202から突
出可能になっている。
る前は凹部208の底部よりも下がった位置にあり、ポ
ット204内のプランジャ206上部には空間が形成さ
れている。
204内に固形の樹脂タブレット110を投入する。樹
脂タブレット110は、ポット204の径よりも小さい
ものを用いる。本実施の形態では、ポット204をキャ
ビティに対して鉛直方向の下側に設けている。このた
め、ポット204の径よりも小さい樹脂タブレット11
0を用いると、樹脂タブレット110をポット204内
に落とし込むだけで樹脂タブレット110を適切な位置
にセットすることができる。
方向の上側に設けられている場合、ポットと同じ径の樹
脂タブレットをポット内に押し込むことによりポット内
に固定する必要がある。あるいは、半導体ウエハを金型
内に配置した後に、半導体ウエハ上に樹脂タブレットを
配置することも可能である。しかしながら、ポットと同
じ径の樹脂タブレットをポット内に押し込む場合は、樹
脂タブレットの径が少しでも設計値よりも大きい場合は
押し込むことが困難となる。また、半導体ウエハ上に樹
脂タブレットを配置する場合は、型締めする際にポット
との位置がずれると、樹脂タブレットにより半導体ウエ
ハを破損してしまう可能性が有る。
て鉛直方向の下側に配置することが望ましく、また、樹
脂タブレットは、ポットの径よりも小さい径のものを用
いることが望ましい。すなわち、樹脂タブレットは、重
力を利用して、ポット内に落とし込む形態が望ましい。
ィブロック202の凹部208内に半導体ウエハ210
を配置する。このウエハ210は表面に複数の集積回路
が形成されている。
すように、導電ポスト211が形成されている。この導
電ポスト211は、半導体ウエハ210に形成されてい
る集積回路と電気的に接続されている。具体的には、集
積回路と信号のやり取りを行う電極パッド212と、例
えば銅などの導電パターン213により接続される。
が形成された面を下向きに半導体ウエハ210は配置さ
れる。すなわち、下型200内のポット204と集積回
路が形成された面とが向かい合う格好となる。
0が上昇し、半導体ウエハ210が上型300と下型2
00とで型締めされる。上型300は固定されており、
移動しない。型締めされることにより半導体ウエハ20
1の裏面、すなわち、集積回路が形成された面と反対側
の面は実質的に全面が上型300と密着する。半導体ウ
エハ210の表面、すなわち、集積回路が形成された面
は、周囲が下型200と密着する。具体的には、半導体
ウエハ210の表面の周囲が下型200の内キャビティ
ブロック202と密着する。
させる。樹脂タブレット110は、熱硬化性の樹脂が用
いられる。金型100は、樹脂タブレット110を可塑
化させる温度、すなわち、樹脂タブレット110が溶融
する温度に加熱される。樹脂タブレット110が溶融す
る温度は例えば170℃程度である。
ャ206が上昇し、溶融した樹脂111が半導体ウエハ
210の表面に充填される。樹脂111が半導体ウエハ
210の表面に充填された後、プランジャ206により
樹脂111は所定の圧力に保持される。樹脂111は溶
融後、所定の時間が経過すると硬化する。硬化するまで
の間、樹脂111はプランジャ206により所定の圧力
が加え続けられる。
粘度が低下して流動化し、所定時間加熱し続けると再度
粘度が高まり硬化する性質を有している。この流動化し
てから硬化するまでの時間は、樹脂の種類により異なる
が、一般的には数秒程度である。したがって、この樹脂
の粘度が低下している数秒の間に半導体ウエハ210の
表面全面に樹脂を行き渡らせなければならない。
央部分から周辺部分にかけて樹脂を注入しているため、
樹脂の流れる距離が半導体ウエハ210の半径の長さ程
度である。半導体ウエハの端から樹脂を注入する場合
は、樹脂の流れる距離は最大で半導体ウエハの直径の長
さとなる。したがって、同じ時間で樹脂を充填する場
合、中央から注入する場合の樹脂の流れる速度は、端か
ら注入する場合の樹脂の流れる速度の1/2で済む。さ
らに、中央から注入する場合は、中央から周辺にかけて
樹脂が広がるため、樹脂を均等に行き渡らせることがで
きる。
0は、表面に導電ポスト211が形成されている。この
ため、樹脂の流れる速度が速くなると、導電ポスト21
1の近傍において樹脂が空気を巻き込み、樹脂の成形後
に樹脂内に気泡ができる不良が起こることがある。本実
施形態においては、中央から樹脂を注入することによ
り、このような気泡の発生を抑制することができる。
体ウエハ210内に完全に充填された後に、樹脂の表面
には突起部分112が形成される。樹脂の表面は後の工
程で研磨されるため、プランジャ206に対応する部分
の樹脂の面と、それ以外のキャビティブロック202に
対応する部分の樹脂の面とは同一面に形成することが望
ましい。
ばらつきや、半導体ウエハ210の厚さのばらつき等に
より、完全に同一面にすることは困難である。もしも樹
脂量が足りなくて、プランジャ206が半導体ウエハ2
10にあたってしまった場合、半導体ウエハ210が割
れてしまうことがある。
見て大きめの樹脂タブレットを用いる必要がある。その
結果、樹脂111には突起部分112が形成されてしま
うのである。
0が下降する。このとき、半導体ウエハ210は上型3
00から離れて、下型200とともに下降する。
クタプレート203がエジェクトロット220に突き当
たる。
後、さらに下型200を下降させる。チェイス201と
キャビティブロック202はさらに下降するが、エジェ
クタプレート203はエジェクトロット220に突き当
たっているためそれ以上下降できない。エジェクタピン
205とポット204は、エジェクタプレート203に
固定されているため、エジェクタピン205の先端とポ
ット204の先端はキャビティブロック202から突き
出す。すなわち、エジェクタピン205とポット204
とは、相対的にキャビティブロック202に対して上昇
する。これにより、樹脂封止された半導体ウエハ210
は下型200から引き離される。このとき、プランジャ
206は、ポット204とともに、キャビティブロック
201に対して相対的に上昇する。
ともに共通のエジェクタプレート203に固定されてい
るため、ポット204とエジェクタピン205とは同じ
動きをする。このため、半導体ウエハ210はバランス
よく突き上げられる。
昇する。チェイス201とエジェクタプレート203と
の間には図示しない例えばバネが挟まれており、このバ
ネは、下型200を上昇させた時にチェイス201とエ
ジェクタプレート203との間を所定の間隔に広げる作
用をする。これにより、エジェクタピン205とポット
204とは、キャビティブロック202に対して相対的
に下降し、元の位置に戻る。このとき、プランジャ20
6は動かさない。これにより、半導体ウエハ210の表
面に形成された樹脂における突起部分112はプランジ
ャ206によりポット204から押し出される。この状
態で、樹脂封止された半導体ウエハ210を金型100
から取り出すことができる。
ハ210が示される。図5(a)には上面図、図5
(b)には断面図が示される。
脂111が形成されており、中央部には突起部分112
が形成されている。樹脂の表面を研磨する前に、突起部
分112を除去する。除去の方法としては、円形の回転
刃113により切断することができる。
(b)に示されるように、樹脂111の表面を研磨刃2
21により研磨して半導体ウエハ210の表面に形成さ
れている導電ポストの先端を露出させる。
研磨装置を用いて研磨することも可能である。その場合
は、導電ポストの先端を露出させるための研磨よりも速
い速度で研磨することが望ましい。
した導電ポストの先端にボール電極222を形成した
後、円形のダイシングブレード223を用いて個々のチ
ップ225に分割する。分割された個々のチップ225
は、表面が樹脂で覆われた一般にチップ・サイズ・パッ
ケージと呼ばれるものである。
210の中央部分から周辺部分にかけて樹脂を導入して
半導体ウエハ210の表面を封止しているため、樹脂が
流れる経路が短くて済み、したがって、樹脂の流れる速
度を遅くすることができる。このため、樹脂内の気泡の
発生を抑制することができる。
たポットに投入する形態としているため、樹脂タブレッ
トのセッティングが容易である。
れたが、この説明は限定的な意味に受け取られてはなら
ない。この例証的な実施態様の様々な変更、並びに本発
明のその他の実施態様は当業者にはこの説明を参考にす
ることによって明らかになるであろうと考えられる。従
って、特許請求の範囲はそれら全ての変更または実施態
様を本発明の真の範囲に含むものであろうと考えられ
る。
ハの中央部分から周辺部分にかけて樹脂を注入するた
め、樹脂の導入速度を遅くできる。
下型に設けているため、樹脂タブレットのセッティング
が容易になる。
る。
の断面図である。
の断面図である。
の断面図である。
断面図である。
である。
程を示す図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 下型に設けられた樹脂導入部内に固形樹
脂を投入する工程と、 前記樹脂の投入された下型と、前記下型と対向する上型
とにより構成されるキャビティ内に、表面に複数の半導
体素子が形成された半導体ウエハを、前記ウエハの前記
表面の略中央に前記樹脂導入口が配置されるように挟み
こむ工程と、 前記樹脂導入部内で加熱された前記樹脂を前記キャビテ
ィ内に導入し、前記ウエハの前記表面を前記樹脂で覆う
工程と、 前記樹脂にて封止された前記ウエハを個片に分割する工
程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 請求項1又は2記載の半導体装置の製造
方法において、前記樹脂により前記ウエハの表面を封止
する際に、前記ウエハの実質的に裏面全体が、前記上型
により支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1〜3のいずれか1つに記載の半
導体装置の製造方法において、前記ウエハの周囲が前記
下型と上型とで挟まれた状態で前記樹脂が導入されるこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記ウエハの前記表面を前記樹脂で覆う工程に
より、前記樹脂導入部に対応する突起が前記樹脂により
形成され、前記突起を除去した後に個片に分割する事を
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1つに記載の半
導体装置の製造方法において、前記樹脂導入部は前記下
型に対して移動可能に設けられたポットを含み、前記ウ
エハの前記表面を前記樹脂で覆った後、前記ウエハを前
記上型から引き離し、その後、前記下型に設けられたエ
ジェクタピンと前記ポットとを共に前記下型から突き上
げることにより前記下型から前記樹脂により封止された
前記ウエハを引き離すことを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項6】 請求項5記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記上型を固定して前記下型を下方に移動させ
ることにより前記ウエハを前記上型から引き離し、その
後、前記エジェクタピンと前記ポットとを固定して前記
下型をさらに下方へ移動させることにより前記下型から
前記樹脂により封止された前記ウエハを引き離すことを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項7】 請求項4記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記突起を研磨した後に前記封止樹脂の表面全
体を前記凸部の研磨速度よりも遅い速度で研磨する工程
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項8】 凹部を備えた下型の、前記凹部の底部に
設けられたポット内に樹脂タブレットを投入する工程
と、 表面に複数の集積回路素子が形成されたウエハの前記表
面を前記下型の前記凹部に対向させて配置し、前記ウエ
ハの裏面を上型により押さえつけ、前記上型と下型とに
より前記ウエハを型締めする工程と、 前記ポット内に投入された樹脂タブレットを加熱し、前
記樹脂タブレットを流動化させて前記凹部と前記ウエハ
の表面とで形成されるキャビティ内に充填する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項9】 請求項8記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記樹脂を前記キャビティ内に充填した後に、
前記樹脂が硬化するまで前記樹脂に所定圧力を与える工
程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項10】 請求項9記載の半導体装置の製造方法
において、前記樹脂が硬化した後、前記下型の前記ウエ
ハの表面に対向する領域に設けられたエジェクタピンと
前記ポットとを上昇させ、前記樹脂を前記下型から引き
離す工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項11】 表面に複数の半導体素子が形成された
半導体ウエハを配置するためのキャビティを構成する上
型と下型とを含む樹脂封止装置において、 前記下型は、前記半導体ウエハの略中央に対応する部分
に設けられた、固形の樹脂を投入し、加熱して流動化さ
せるためのポットを含むことを特徴とする樹脂封止装
置。 - 【請求項12】 請求項11記載の樹脂封止装置は、さ
らに、前記下型に設けられた、エジェクタピンと、前記
エジェクタピンと前記ポットとが固定されるエジェクタ
プレートとを有することを特徴とする樹脂封止装置。
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