JP2003203936A

JP2003203936A - 樹脂封止型半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2003203936A
Application number: JP2003014124A
Authority: JP
Inventors: Nobuhito Oouchi; 伸仁大内; Yasuo Tanaka; 康雄田中
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2003-07-18

Abstract

(57)【要約】【目的】製造工程をより容易にすることが可能で、実
装時における接続信頼性が向上する封止樹脂、樹脂封止
型半導体装置、及びその製造方法を提供する。【解決手段】封止樹脂の熱膨張係数を８〜１０ｐｐｍ
／℃、ヤング率を１．８〜２ＧＰａとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂封止型半導体
装置に関し、特に、半導体素子と略同じサイズのパッケ
ージ構造を有するチップサイズパッケージ（以下、ＣＳ
Ｐと称する）における封止樹脂、樹脂封止型半導体装
置、及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の樹脂封止型半導体装置はメモリー
カードやＩＣカード並びに携帯電話等の携帯機器への適
用等により、薄型化や小型軽量化が要求される傾向があ
る。樹脂封止型半導体装置として、このような要求に対
して様々な形状や構造の改良がなされている。このよう
な改良の１つにＣＳＰと呼ばれる構造の樹脂封止型半導
体装置がある。

【０００３】ＣＳＰ構造の半導体装置は、一般に図１の
ような構造を有している。図１は、一般的なＣＳＰ構造
の半導体装置１０の断面図を示す。

【０００４】図１において、１１は半導体素子である。
半導体素子１１の表面には、様々な機能を実現するため
の集積回路が設けられている。半導体素子１１はウェハ
と呼ばれるシリコン基板上に通常良く知られた方法によ
り集積回路が複数設けられ、これを各集積回路毎に単体
に分割して半導体チップと呼ばれる半導体素子に分割さ
れる。半導体素子１１の厚さＹは約４００μｍである。

【０００５】半導体素子１１の表面には、複数の電極１
３が設けられている。これらの電極はそれぞれ半導体素
子１１に設けられた集積回路の所定の信号を入力あるい
は出力するために用いられるものである。これらの電極
にはその役割により、それぞれ電源電圧供給用の電極、
接地電圧供給用の電極、入力信号受信用の電極、出力信
号送信用の電極等として用いられるものである。

【０００６】半導体素子１１の表面には、図示せぬ絶縁
膜を介して突起電極１７が複数設けられている。この複
数の突起電極１７のそれぞれは、複数の電極１３の対応
するものと配線１５を介して電気的に接続されている。
突起電極１７の高さＸは約１００μｍである。突起電極
１７や配線１５は、例えば銅から構成されている。

【０００７】ここで、複数の電極１３と突起電極１７と
を、配線１５を用いずに接続することも考えられる。半
導体素子１１に設けられた集積回路の各要素のレイアウ
ト上での配置により制限される電極１３の配置を整理し
て外部装置、例えば、半導体装置１０が実装される基板
上の電極との電気的接続をより容易に行えるようにるた
め、配線１５にて再配線処理を行う方が望ましい。この
ため、突起電極１７や配線１５が、半導体素子上の集積
回路と無用な短絡をしないように、図示せぬ絶縁膜上に
突起電極１７と配線１５を設けて、配線１５を用い、絶
縁膜に設けた孔を介して所望の電極１３と突起電極１７
とが電気的に接続されるようになっている。

【０００８】半導体素子１０の表面上及び突起電極１７
の周囲には封止樹脂１９が設けられている。この封止樹
脂１９は、半導体素子１１の表面、配線１５、突起電極
１７を外部の衝撃や水分等様々な害から保護するために
設けられている。

【０００９】封止樹脂１９から露出した突起電極１７の
頂部には球状金属２１が設けられている。球状金属２１
は、例えば、はんだから構成され、はんだボールと呼ば
れる。この球状金属２１が、外部装置、例えば、前述の
基板上の電極との接続に用いられることとなる。

【００１０】このように、図１の半導体装置１０は半導
体素子１１と略同じサイズにすることができるので、上
述の要求に十分応えることができるものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述のＣＳＰ構造の半
導体装置は、その構造上から以下のような課題があっ
た。

【００１２】上述したように、半導体装置１０を製造す
る工程には、ウェハ状態で封止樹脂を設けるものであ
る。この時、加熱された状態で封止樹脂を設けるように
している。封止め樹脂やウェハはその材質に基づくそれ
ぞれ固有の熱膨張係数を有している。このため、この封
止樹脂を設けた後、常温に戻されると、樹脂やウェハは
少なからず伸縮することとなる。このため、封止樹脂を
設けた後、ウェハを各集積回路毎に単体に分割、いわゆ
るダイシングする際に、テーブル上に載置されるウェハ
に反りが生じることは避けられない。ウェハをテーブル
に吸着する（以下、チャッキングと称する）ようにして
いるが、この反り量によっては吸着が正しく行われない
こととなる。

【００１３】また、単体の半導体装置１０が設けられた
後、この半導体装置を基板上に実装する際、やはり加熱
状態にさらされることがある。この場合、基板も、その
材質に基づく熱膨張係数を有している。このため、半導
体装置１０を実装後、常温に戻されると、基板と半導体
装置１０は伸縮することとなる。基板と半導体装置１０
との熱膨張差により、これらの接続部分である球状金属
２１にクラックが生ずることになる。このようなクラッ
クが生ずると、接続状態の信頼性が低減することとな
る。さらには、球状金属２１での抵抗が高くなるといっ
た半導体装置１０の機能特性上に影響を与えることが避
けられない。

【００１４】本発明は、上記のような課題を解決するこ
とを目的とし、製造工程をより容易にすることが可能
で、実装時における接続信頼性が向上する封止樹脂、樹
脂封止型半導体装置、及びその製造方法を提供するもの
である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、表面に複数の電極が設けられた半導体素
子と、この表面上に配置され、半導体素子の複数の電極
各々と電気的に接続される複数の突起電極と、半導体素
子の表面及び突起電極の周囲を覆う封止樹脂とを有する
半導体素子の該封止樹脂を、熱膨張係数が８〜１０ｐｐ
ｍ／℃、ヤング率が１．８〜２ＧＰａとするものであ
る。

【００１６】また、表面に複数の電極が設けられた半導
体素子と、表面上に配置され、半導体素子の複数の電極
各々と電気的に接続される複数の突起電極と、半導体素
子の表面及び突起電極の周囲を覆う封止樹脂とを有する
樹脂封止型半導体素子において、封止樹脂の熱膨張係数
を８〜１０ｐｐｍ／℃、ヤング率を１．８〜２ＧＰａと
するものである。

【００１７】また、このような半導体装置の製造方法と
して、半導体ウェハのそれぞれの半導体素子上に突起電
極を配置する工程と、半導体ウェハを金型内に配置し
て、トランスファーモールド法によりウェハの表面側に
封止樹脂を注入する工程と、ウェハ上に配置された封止
樹脂の表面を、突起電極が露出するまで研磨する工程
と、封止樹脂が設けられたウェハをダイシングにより、
単体の半導体素子に分割する工程と、を有するものであ
る。

【００１８】また、上記目的を達成し、更なる向上を行
うために、このような封止樹脂、樹脂封止型半導体装
置、及びその製造方法において、封止樹脂の構成や製造
方法の工夫を施すものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明についてを以下に図面を用
いて詳細に説明する。本発明の樹脂封止型半導体装置と
しては、従来と同様に、図１に示すような断面構造を有
するものである。このため、樹脂封止型半導体装置の構
造についての説明は先の説明を参照してもらい、説明の
重複を避けるため省略する。

【００２０】ここで、以降の説明を容易にするため、図
１の半導体装置１０の製造方法についてを図面を用いて
説明する。図２は、樹脂封止型半導体装置の製造方法を
説明する図である。

【００２１】まず、図２（ａ）に示すように、その表面
に複数の集積回路が設けられたウェハ１２に図示せぬ絶
縁膜を介して複数の突起電極１７を設ける。なお、図示
していないが、図１における電極１３、配線１５も既に
設けられているものとする。

【００２２】次に、図２（ｂ）に示すように、図２
（ａ）で準備されたウェハ１２の表面側に封止樹脂１９
を設ける。この時、ウェハ１２は約１７０℃に加熱さ
れ、溶融した封止樹脂１９がウェハ１２の表面上に設け
られる。封止樹脂１９は、突起電極１９の頂部とほぼ同
じ高さとなるようにしてもよいが、制御が困難になる。
このため、突起電極１７の頂部をも覆うように封止樹脂
１９が設けられている。

【００２３】この後、ウェハ１２及び封止樹脂１９は常
温にて冷却され、封止樹脂１９を硬化させる。次に、図
２（ｃ）に示すように、硬化した封止樹脂１９が設けら
れたウェハ１２に対して、研磨部材３０を矢印Z方向に
動かしながら、ウェハ１２の表面側において、硬化した
封止樹脂１９を研磨する。この研磨は、突起電極１７の
頂部が封止樹脂１９から露出するまで行われる。

【００２４】次に、図２（ｄ）に示すように、図２
（ｃ）にて、その頂部１７が露出された突起電極１７に
対して、その頂部に対応するように、それぞれ球状金属
２１を設ける。

【００２５】次に、図２（ｅ）に示すように、球状電極
２１が配置されたウェハ１２をテーブル４０上に載置す
る。この時、テーブル４０の表面に設けられた真空孔４
１にて真空引きすることで、ウェハ１２をテーブル４０
上に吸着（チャッキング）する。この状態において、切
断刃４５によりダイシングライン４３に沿ってダイシン
グし、単体の半導体装置に分割する。

【００２６】なお、テーブル４０は、図２（ｄ）におけ
る研磨の際に用いるものと兼用してもよい。このように
すれば、ウェハ１２の載置回数が減るので、工数削減に
寄与できる。また、図２（ｄ）の研磨工程と図２（ｅ）
のダイシング工程で別のテーブルを用いるものである
と、１つのウェハをダイシング中に別のウェハに対して
封止樹脂の研磨を施すことができるので、量産性を高く
することに寄与できる。

【００２７】また、図２においては、図２（ｅ）に示す
ように、図１に示す半導体装置１０に比べて、分割され
た１つの半導体装置に対する球状金属２１の数が断面的
に見て異なっている。これは、図２においては、図１に
示す半導体装置１０の製造方法を簡略に説明するため
に、球状金属２１の数を少なく示したに過ぎない。よっ
て、図２の製造方法によって、最終的に得られる半導体
装置は図１のものと同様であると見て差し支えない。

【００２８】次に、このようにして設けられた半導体装
置１０の実装構造について図面を用いて説明する。図３
は、半導体装置１０を、外部装置、例えば基板上に実装
した状態を示す図である。

【００２９】図３に示すように、半導体装置１０は、そ
の表面上に配線及びこの配線と接続された電極が設けら
れた基板５０の表面と半導体装置１０の球状金属２１が
設けられた側、つまり半導体素子１１の表面側とが対向
するように実装される。球状金属２１はそれぞれ基板５
０上に設けられた電極と電気的に接続されるように実装
される。この時、球状金属２１と基板５０上に設けられ
た電極との接続状態を強固にするため、加熱することで
球状金属２１が溶融される。この後、常温に戻すこと
で、球状金属２１は再び硬化し、球状金属２１と基板５
０上に設けられた電極との接続状態が強固に維持され
る。

【００３０】なお、基板５０は上述のようなプリント基
板に限らず、多層配線構造を有する基板であっても何ら
差し支えない。

【００３１】以上のようにして製造され、実装される半
導体装置における本発明の特徴は、図１における封止樹
脂１９の特性にある。本発明の封止樹脂１９は、熱膨張
係数が８〜１０ｐｐｍ／℃、ヤング率が１．８〜２ＧＰ
ａの材質とするものである。このような封止樹脂１９を
用いることにより、本発明の発明者は、上記半導体装置
１０の製造方法におけるウェハ１２の反り量を低減し、
チャッキングを良好にすることができること、及び半導
体装置１０の基板５０への実装後における接続信頼性を
向上することができることを見出した。これを以下に詳
細に説明する。

【００３２】図４は、本発明の発明者が行った実験結果
である。図４は、４種類の封止樹脂に対するヤング率及
び熱膨張係数の測定値、並びにウェハ反り量とチャッキ
ングの良否、接続信頼性の良否を示す表である。

【００３３】図４の表中において、封止樹脂の樹脂材Ａ
〜Ｄの選定には、ウェハ１２の材質であるシリコンの熱
膨張係数、半導体装置１０が実装されるべき基板５０の
一般的な熱膨張係数、基板５０に半導体装置１０を実装
した際の接続状態に影響が高いヤング率を変えるように
した。熱膨張係数及びヤング率を変えるためには、封止
樹脂の樹脂材のフィラーの含有量を変えることで行い、
さらにヤング率に対しては、硬化材を選択的に変えるこ
とでも対応させている。なお、本発明における封止樹脂
のヤング率及び熱膨張係数はー４０℃〜１２５℃の範囲
での数値である。

【００３４】樹脂材Ａは、熱膨張係数を及びヤング率を
ともに高くしたものである。熱膨張係数は１３〜１５ｐ
ｐｍ／℃とし、基板５０の熱膨張係数（一般に１５ｐｐ
ｍ／℃）に近似するようにした。これはウェハ１２を構
成するシリコンの熱膨張係数（一般に３ｐｐｍ／℃）の
４〜５倍に相当する。また、ヤング率も１．８〜２ＧＰ
ａ（Ｇは１０9を示す）としている。このため、フィラ
ーの含有量を９０％前後かそれ以上にしている。また、
硬化材として可燒性材料を用い、不測なヤング率の低下
を招かないようにしている。

【００３５】樹脂材Ｂは、ヤング率は樹脂材Ａと同様に
し、熱膨張係数を８〜１０ｐｐｍ／℃とした。これはウ
ェハ１２を構成するシリコンの熱膨張係数の３倍程度に
相当する。このため、フィラーの含有量を８６±１％と
した。なお、硬化材としては可燒性材料を用いた。

【００３６】樹脂材Ｃは、熱膨張係数を樹脂材Ａと同様
にし、ヤング率を０．８〜１ＧＰａとした。このため、
フィラー含有量を７０％台にしている。なお、硬化材と
しては可燒性材料を用いた。

【００３７】樹脂材Ｄは、ヤング率を樹脂材Ｃと同様に
し、熱膨張係数を樹脂材Ｂと同様にした。このため、フ
ィラー含有量を樹脂材Ｃと同様のまま、さらにヤング率
を低下するために硬化材に低応力材を用いた。

【００３８】まず、ウェハの反り量とチャッキングにつ
いてを考察してみる。

【００３９】上述のように、ウェハを構成するシリコン
の熱膨張係数は約３ｐｐｍ／℃であり一定である。これ
に対して、封止樹脂の熱膨張係数は、図４に示す各樹脂
材をみてもシリコンの数倍に相当する。このため、封止
樹脂１９をウェハ１２上に設ける際に約１７０℃の加熱
雰囲気から常温に戻された際、封止樹脂１９が設けられ
た側に、ウェハ１２の外周が引っ張れれるような形で反
ることとなる。この反り量を見ると、樹脂材Ａでは約
４．５ｍｍ、樹脂材Ｂでは約３．０ｍｍ、樹脂材Ｃでは
約４．０ｍｍ、樹脂材Ｄでは約２．５ｍｍとなった。チ
ャッキング性（チャッキングの良否）を見ると、反り量
が約３．０ｍｍ以下である樹脂材Ｂ，Ｄで良好であった
のに対して、反り量が大きい樹脂材Ａ，Ｄでは不具合が
見られた。この結果から考察すると、封止樹脂の熱膨張
係数としては、反り量とチャッキング性を向上するため
には、８〜１０ｐｐｍ／℃が好ましいことがわかる。こ
れはシリコンと封止樹脂との熱膨張係数の差が小さくな
っていることが要因と考えられる。

【００４０】次に、接続信頼性についてを考察してみ
る。

【００４１】上述のように、基板５０の熱膨張係数は１
５ｐｐｍ／℃である。このため、単純に考えれば、封止
樹脂１９の熱膨張係数は基板５０との熱膨張係数の差が
小さい方が望ましいと思われるが、封止樹脂１９のみな
らず半導体装置１０全体として基板５０の特性により近
くなることが必要となる。

【００４２】例えば、図４を見ると分かるように、樹脂
材Ｃは、基板５０と同様な熱膨張係数としているにも関
わらず、ヤング率が低いため、実装後において球状金属
２１の不良が見られ、接続信頼性は不適切であった。こ
れは、半導体装置１０全体としては、シリコンの熱膨張
係数に対する依存度が大きくなるからである。このた
め、結果として、基板５０と半導体装置１０全体との熱
膨張差は低減しきれていないことが分かる。また、樹脂
材Ｃと同様なヤング率とした樹脂材Ｄにおいても、接続
信頼性は不適切であった。これは、上述の理由に加え
て、さらに熱膨張係数が低いため、よりシリコンへの依
存度が大きくなるからである。

【００４３】ヤング率を比較的高く設定した樹脂材Ａ及
び樹脂材Ｂにおいては、実装後における球状金属２１の
状態は比較的良好であり、接続信頼性は適切であった。
この結果、ヤング率としては、封止樹脂の接続信頼性を
向上させるために、１．８〜２ＧＰａが好ましいことが
わかる。

【００４４】ここで、樹脂材Ｂと樹脂材Ｃとの温度サイ
クル試験の結果を図５に示す。図５の下図はこの試験に
用いた樹脂材のデータである。樹脂材Ｂはヤング率１．
８ＧＰａ、熱膨張係数は９ｐｐｍ／℃のものを用い、樹
脂材Ｃはヤング率０．８７ＧＰａ、熱膨張係数は１３ｐ
ｐｍ／℃のものを用いた。また、基板５０の材料や厚
さ、ランド径は図５中に示す通りである。また、温度は
ー４０℃〜１２５℃、７２サイクル／日で試験を行っ
た。

【００４５】図５の上図から分かるように、白丸で示す
樹脂材Ｃに比べて、黒丸で示す樹脂材Ｂの方がより良好
であることが分かった。

【００４６】以上の結果を踏まえると、ウェハの反り量
とチャッキング性、及び接続信頼性をともに向上させる
ためには、樹脂材Ｂとして示すように、封止樹脂とし
て、熱膨張係数が８〜１０ｐｐｍ／℃、ヤング率が１．
８〜２ＧＰａの材質を用いるのがよい。

【００４７】ここで、ウェハの反り量とチャッキング性
を向上させることのみを考慮すれば、封止樹脂のヤング
率が低くても熱膨張係数を８〜１０ｐｐｍ／℃とすれば
よい。また、接続信頼性を向上することのみを考慮すれ
ば、封止樹脂の熱膨張係数が高くてもヤング率を１．８
〜２ＧＰａとすればよい。しかしながら、市場の要求や
製品の信頼性を高くするためには、ウェハの反り量とチ
ャッキング性、及び接続信頼性をともに向上させること
がより好適である。

【００４８】また、封止樹脂のヤング率が１ＧＰａを超
え１．８ＧＰａ未満の範囲あるいは２ＧＰａを超える範
囲の場合や熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃を超え１３ｐｐ
ｍ／℃未満の場合や８ｐｐｍ／℃未満の場合について
は、フィラーの含有限度並びに、ウェハの反り量とチャ
ッキング性を向上させることや接続信頼性を向上するこ
とを確実に安定して得られるか否かという点で考慮すべ
き問題があるので、やはり、上述のような範囲、つま
り、熱膨張係数が８〜１０ｐｐｍ／℃、ヤング率が１．
８〜２ＧＰａの材質とすることが必要であると考える。

【００４９】このように、本発明のように、封止樹脂と
して、熱膨張係数が８〜１０ｐｐｍ／℃、ヤング率が
１．８〜２ＧＰａの材質を用いることで、ウェハの反り
量とチャッキング性を向上させること及び接続信頼性を
向上することができるものである。

【００５０】また、このような封止樹脂を用いてＣＳＰ
構造の樹脂封止型半導体装置を構成することにより、半
導体装置全体としての信頼性の向上が望めるものであ
る。

【００５１】また、本発明の封止樹脂の熱膨張係数とヤ
ング率に設定するためにフィラーの含有量と硬化材の材
質を変えることで実現することができるので、従来の封
止樹脂の構成要素に新たな材料を追加したりすることな
く実現することができるので、封止樹脂における半導体
素子や突起電極との密着性等、半導体素子への影響を与
える問題が生ずることがほとんどない。よって、本発明
をより容易に実現することができる。

【００５２】ここで、本発明の封止樹脂を用いた半導体
装置１０の製造方法としては図２に示した通りである
が、この製造方法において、特徴的な部分についてを図
面を用いて以下に説明する。

【００５３】図６は、本発明における封止樹脂１９をウ
ェハ１２上に設けるのに用いられる装置の概略図であ
る。

【００５４】図６において、下金型６０と上金型７０と
で金型を構成している。下金型には図２（ａ）に示す突
起電極１７が設けられたウェハ１２を載置するウェハセ
ット部としての凹部６１が設けられている。ウェハ１２
は凹部６１の底部とウェハ１２の裏面側（突起電極１７
が設けられていない側の表面）が対向するように、凹部
６１内に配置される。凹部６１の深さはウェハ１２の厚
さと略同様かわずかに小さい程度に設定されている。こ
のため、凹部６１内にウェハ１２を載置した状態では、
上金型６０の表面から突起電極１７が突出したようにな
る。さらに、下金型６０には、溶融した封止樹脂１９が
流入すたための通路としてのポット６３が、この凹部６
１から離間して設けられている。

【００５５】上金型７０には、凹部６１に対応する部分
に、キャビティーとしての凹部７１が設けられている。
この凹部７１の深さは突起電極の高さ以上に設定してあ
る。これは、突起電極１７と上金型７０とが当接して、
突起電極１７が変形することを防止するためである。ま
た、この凹部７１と連結した長溝からなるランナー部７
３が設けられている。

【００５６】図６の矢印Ｆで示す先の図は、上金型７０
の表面（凹部７１及びランナー部７３が設けられている
面）を上から見た上面図に相当するものである。この図
から分かるように、ランナー部７３の、凹部７１と連結
される部分（以下、ゲートと称する）の幅が広くなるよ
うに構成され、ゲートに近づくに従ってその幅は広くな
るようにしている。また、凹部７１の周囲には等間隔で
配置された複数の通風孔（以下、エアベントと称する）
７５が設けられている。

【００５７】図６においては、ランナー部７３をゲート
に近づくに従って幅を広くし、ゲートの幅を広くするこ
とによって、注入される方向が多角的になるため、トラ
ンスファーモールド法を用いてのウェハレベルでの封止
樹脂の注入がスムーズに行われ、封止樹脂の未充填とい
った不具合をより低減でき、注入の時間も短くできる。

【００５８】ここで、ランナー部７３、ゲート、エアベ
ント７５のサイズについてを説明する。ランナー部７３
は幅ｆが１０ｍｍ以上、ゲートは幅ｇが１５ｍｍ以上で
深さ（図面中の縦方向の長さ）１５０μｍ以上としてい
る。上記のようにサイズ設定することによって、トラン
スファーモールド法を用いてのウェハレベルでの封止樹
脂の注入を、封止樹脂の未充填といった不具合をさらに
低減できることができる。

【００５９】また、エアベント７５は幅ｈが５ｍｍ以上
で深さ２５μｍ以上とし、エアベント７５は少なくとも
８個としている。このようにすることで、トランスファ
ーモールド法を用いてのウェハレベルでの封止樹脂の注
入における最適なエアベント処理が行える。また、エア
ベント７５の数は８個以上でもよいが、８個が最適であ
る。

【００６０】このような金型を用いた封止樹脂１９の注
入方法についてを以下に説明する。

【００６１】まず、下金型６０の凹部６１内に突起電極
１７が配置されたウェハ１２を載置する。ウェハ１２は
突起電極１７が設けられた側の表面が上金型７０の凹部
７１の底部と対向するように載置する。この後、ポット
６３に封止樹脂１９を装填し、封止樹脂１９を加熱す
る。次に、上金型７０と下金型６０とを閉じて、ウェハ
１２を凹部６１と凹部７１とで構成される空間に閉じ込
める。

【００６２】この後、熱で溶融した封止樹脂１９をラン
ナー部７３を介してゲートからウェハ１２の表面側に封
止樹脂１９を注入する。この際、凹部６１と凹部７１と
で構成される空間内はエアベント７５によりエアが逃げ
ることができる。封止樹脂１９が十分充填された後、上
金型７０と下金型６０とを開放状態とし、常温にて封止
樹脂１９を硬化させ、下金型６０に設けられた、図示せ
ぬ複数のイジェクトピンにより凹部６１の底部からウェ
ハ１２を離間させて、ウェハ１２を取り出す。

【００６３】このように、図６のような金型を用いて、
図２（ｂ）における封止樹脂１９の注入を行うことで、
トランスファーモールド法により、本発明の封止樹脂１
９をさらに特殊な加工をすることや特殊部材を追加で使
用することなく、より好適にウェハ１２の表面へ注入す
ることができる。また、図６の金型は、本発明の封止樹
脂１９において適用するのが最適であるが、他の封止樹
脂であっても本発明は適用することができ、封止樹脂の
未充填といった不具合をより低減できるものといえる。

【００６４】次に、金型の改良例についてを以下に述べ
る。図７は図６の金型の改良例を示す図である。

【００６５】図７においては、下金型１６０の凹部１６
１の底部の略中央部分にポット１６３が配置されてい
る。また、凹部１６１の周囲には、等間隔に配置された
エアベント１６５が設けられている。上金型１７０に
は、凹部１７１が配置されている。

【００６６】このように、図７の金型は、図６の金型に
対して、ポットの配置を変更し、ランナー部やゲートを
削除したものである。また、図６の下金型６０の凹部６
１に相当するものを図７においては上金型１７０の凹部
１７１とし、図６の上金型７０の凹部７１やエアベント
７５に相当するものを図７の下金型１６０の凹部１６１
とし、下金型１６０にエアベント１６５を設けている。
なお、エアベント１６５の幅や深さ、数は、図６のエア
ベント７５と同様とする。

【００６７】このような金型を用いた封止樹脂１９の注
入方法についてを以下に説明する。

【００６８】まず、下金型１６０の凹部６１内に突起電
極１７が配置されたウェハ１２を載置する。ここで、図
６の金型を用いた場合と異なるのは、ウェハ１２を突起
電極１７が設けられた側の表面が下金型１６０の凹部１
６１の底部と対向するように載置することである。この
後、ポット１６３に封止樹脂１９を装填し、封止樹脂１
９を加熱する。次に、上金型１７０と下金型１６０とを
閉じて、ウェハ１２を凹部１６１と凹部１７１とで構成
される空間に閉じ込める。

【００６９】この後、熱で溶融した封止樹脂１９をウェ
ハ１２の表面側（突起電極１７の配置された側）に封止
樹脂１９を注入する。この際、凹部１６１と凹部１７１
とで構成される空間内はエアベント１６５によりエアが
逃げることができる。封止樹脂１９が十分充填された
後、上金型１７０と下金型１６０とを開放状態とし、常
温にて封止樹脂１９を硬化させる。この時、完全に硬化
する前に、下金型１６０に設けられた、図示せぬ複数の
イジェクトピンにより凹部１６１の底部からウェハ１２
を離間させておいた方がよい。これは封止樹脂１９の硬
化によりイジェクトピンによる凹部１６１の底部からの
ウェハ１２の離間がしずらくすることを防ぐためであ
る。この後、封止樹脂１９が完全に硬化したら、ウェハ
１２を取り出せばよい。

【００７０】図８に図７の金型を用いて封止樹脂の注入
を行ったウェハの状態（断面図）を示す。図８に示され
るように、注入された封止樹脂１９のポット１６３に対
応する部分は凸状になっている。この状態で、図２
（ｃ）に示す研磨処理が行われることとなる。研磨処理
においては、凸状部分はほとんど問題にはならない。

【００７１】このように、図７の金型を用いた場合は、
ウェハ１２を突起電極１７が設けられた側の表面が下金
型１６０の凹部１６１の底部と対向するように載置する
ようにしている。このため、突起電極１７によってウェ
ハ１２が支えられるような状態が生ずるが、突起電極１
７は多数設けられており、突起電極１７の強度を考慮す
れば、突起電極１７に影響を与えることはほとんどな
い。また、必要であれば、下金型１６０の凹部１６１の
底部に、ポット１６３の封止樹脂１９の出口部分を除い
て、封止樹脂１９と剥離性の高い緩衝部材を設ければよ
い。

【００７２】また、ポット１６３を下金型１６０側に設
けているが、図７の上金型１７０と下金型１６０の構成
を逆にして、ポット１６３を上金型１７０側に設けるこ
とも可能である。このようにすれば、ウェハ１２は、図
６の場合と同様に載置すればよいので上述のような突起
電極１７への影響も生じないが、重力により、封止樹脂
１９が必要以上にウェハ１２上に注入されたり、封止樹
脂１９の硬化状態によっては、ウェハ１２が取り出しに
くくなったりすることが考えられるので、図７のように
する方が好適である。

【００７３】このように、図７の金型を用いることで、
図６と同様な効果が得られるとともに、ランナー部やゲ
ートが不要な分、ランナー部に残る封止樹脂などがない
ので、無駄になる封止樹脂を最小限にすることができ
る。また、ポット１６３を凹部１６１の底部の略中央に
配置しているので、封止樹脂１９を注入した際、封止樹
脂がウェハ１２の表面に対して均一に広げることができ
る。また、ランナー部のメンテナンスや洗浄といった処
理も不要となる。

【００７４】なお、ポット１６３は、図６のランナー部
７３のように、封止樹脂１９の出口部分の面積を広く
し、出口部分から離間するに従ってその面積を小さくす
るようなものであってもよい。このようにすれば、イジ
ェクトピンのよるウェハ１２の取り出しがし易くなり、
封止樹脂１９の注入をより早く行うことができる。

【００７５】次に、図７の改良例について述べる。図９
は図７の金型の改良例を示す図である。図９において、
図７と同じ構成要素については同じ符号を付している。

【００７６】図９においては、ポット１６３の封止樹脂
の出口部分を取り囲むように、イジェクト手段１６７が
設けられている。このイジェクト手段１６７は、図示せ
ぬイジェクトピンと同様に、凹部１６１の底部表面の位
置から上金型１７０の方向へ上下動可能になっている。
その他の構成要素は図７と同様である。

【００７７】このように図９においては、封止樹脂１９
が注入されたウェハ１２を金型から取り出す際に、イジ
ェクト手段１６７を上金型１７０の方向へ動かす事によ
りウェハ１２を凹部１６１の底部から離間させるもので
ある。この時、イジェクト手段１６７とウェハ１２とは
面接触しているので、ウェハ１２が割れる等の不具合を
低減することができる。また、ウェハ１２を凹部１６１
の底部から離間させ易くなるので、連続処理により好適
である。

【００７８】図９においては、イジェクト手段１６７を
丸い輪状にしたものを示したが、これに限らず、どのよ
うな形状であってもよい。ウェハ１２の形状に対応して
イジェクト手段１６７の形状を決めるのがより好適であ
る。これは、イジェクト手段１６７との接触による応力
を、ウェハ１２に対してより均等に与えることができる
からである。このため、図９では、円形あるいはオリフ
ラのある略円形のウェハを用いるため、丸い輪状として
いる。

【００７９】また、図９のようなイジェクト手段１６７
は、図６の金型においても適用可能である。図６の場
合、凹部１６１の底部の略中央に配置されたポット１６
３は無いので、輪状でなく、円板形状であってもよい。
図６の金型に適用する場合であっても、イジェクト手段
１６７の形状はウェハの形状に対応させた方がより好適
である。

【００８０】次に、図６の金型の別の改良例についてを
説明する。図１０はこの改良例を示す金型の断面図であ
る。図１０において、図６と同じ構成要素に対しては同
じ符号を付している。

【００８１】図６においては、凹部６１の大きさ（図１
０の横方向に対応する方向の長さ）と凹部７１の大きさ
は略等しいものであるが、図１０においては、上金型２
７１の凹部１７１の大きさが下金型６０の凹部６１の大
きさより小さいものとしている。その他の構成要素は図
６と同様である。

【００８２】このように構成することにより、図１０に
示す通り、凹部６１の外周部分が上金型２７０の一部に
より覆われることとなる。このオーバーラップ部分の長
さｋは数ｍｍ（２〜４ｍｍ程度）で、このため、ウェハ
１２の外周部分は１〜３ｍｍ程度、上金型２７１によっ
てクランプされた状態となる。ウェハ１２の、クランプ
される外周部分には通常、集積回路は設けられていない
ので、封止樹脂１２が注入されなくとも問題ない。

【００８３】このようにすることで、図１０のように、
上金型２７０と下金型６０を閉じた状態で封止樹脂１９
を注入する際に、ウェハ１２の外周部分は上金型２７０
にて押さえることができる。この結果、樹脂バリを抑制
でき、封止樹脂１９の注入後、ウェハ１２を下金型６０
から取り出す際に、ウェハ１２の割れを抑制することが
できる。また、図６の金型にて何らかの手段を用いてウ
ェハ１２をクランプするとしても、図１０のようにすれ
ば、金型自体の構造をより簡素化することができる。ま
た、ウェハ１２における無用な部分への封止樹脂１９の
注入を低減でき、無駄な封止樹脂１９の発生を低減でき
る。さらに、封止樹脂１９の注入の際に、ウェハ１２が
移動することがないので、確実な封止樹脂の注入ができ
る。

【００８４】図１０は、図６の金型に対する改良例とし
て説明したが、図７や図９の金型に対しても適用可能で
ある。図７や図９の場合には、下金型１６０の凹部１６
１の大きさを上金型１７０の大きさより小さくすればよ
い。この場合、下金型１６０にウェハ１２を配置した
際、ウェハ１２の外周部分が下金型１６０によってサポ
ートされるので、突起電極１７の頂部が凹部１６１の底
部と接触しないようにすることができる。このため、上
述のような、ウェハ１２を突起電極１７にて支えるよう
な状態を避けることが容易にできる。

【００８５】また、図１１に示すように、ウェハ１２の
外周部分の上金型２７０と当接該当部に、例えば高分子
の緩衝層８０を設けておいてもよい。このようにするこ
とで、上金型２７０にてウェハ１２をクランプした状態
で緩衝層８０が圧縮されるため、樹脂バリの発生をより
抑制することができる。

【００８６】以上のように、本発明についてを詳細に説
明したが、本発明は上記のものに限定されるものではな
く、種々の変更が可能である。

【００８７】例えば、図６において、ランナー部７３や
ゲートを下金型６０に設けるようにしてもよい。また、
ランナー部７３やゲートだけでなく上金型７０と下金型
６０との構成を逆にしてもよい。この場合、ウェハ１２
を下金型７０に載置する際、図７のように、ウェハ１２
の突起電極１７が設けられている側が下金型６０に設け
られる凹部の底部と対向するように載置すればよい。

【００８８】また、図７において、ポット１６３は１つ
であるが、複数にしてもかまわない。ポット１６３を複
数設けると、金型自体は複雑化するが、より封止樹脂１
９の注入処理が早くすることができる。なお、ポット１
６３を複数設ける場合、封止樹脂１９を均等に注入する
ためには、なるべくウェハ１２の表面に対して均等な配
置にすることが要求される。

【００８９】また、図９において、イジェクト手段１６
７は１つであるが、複数にしてもかまわない。この場
合、各イジェクト手段１６７は内側のイジェクト手段１
６７の周囲を取り囲むように配置すればよい。イジェク
ト手段１６７を複数にすると、金型自体が複雑化する
が、ウェハ１２の取り出し時におけるイジェクト手段１
６７によるウェハ１２への応力をより分散し、低減する
ことができる。

【００９０】

【発明の効果】以上のように構成することにより、製造
工程をより容易にすることが可能で、実装時における接
続信頼性が向上する封止樹脂、樹脂封止型半導体装置、
及びその製造方法を提供することができる。

【００９１】また、上述のような様々な改良等により、
上述のような効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＣＳＰ構造の樹脂封止型半導体装置の構造を示
す断面図である。

【図２】図１の樹脂封止型半導体装置の製造工程を示す
図である。

【図３】図１の樹脂封止型半導体装置の実装構造を示す
図である。

【図４】４種類の封止樹脂に対するヤング率及び熱膨張
係数の測定値、並びにウェハ反り量とチャッキングの良
否、接続信頼性の良否を示す表である。

【図５】図４における樹脂材Ｂと樹脂材Ｃとの温度サイ
クル試験の結果を示す図である。

【図６】本発明の封止樹脂を適用可能な、ウェハ上に封
止樹脂の注入を行うのに用いられる装置の概略図であ
る。

【図７】図６に示す装置の改良例を示す図である。

【図８】図７の装置を用いて封止樹脂の注入を行ったウ
ェハの状態を示す断面図である。

【図９】図７に示す装置の改良例を示す図である。

【図１０】図６に示す装置の別の改良例を示す図であ
る。

【図１１】図１０に示す装置に適用するのに好適なウェ
ハの例を示す図である。

【符号の説明】

１０半導体装置１１半導体素子１２ウェハ１３電極１５配線１７突起電極１９封止樹脂２１球状金属５０基板６０、１６０下金型６１、１６１凹部６３、１６３ポット７０、１７０，２７０上金型７１、１７１，２７１凹部７３ランナー部７５、１６５エアベント８０緩衝層１６７イジェクト手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に複数の電極が設けられた半導体素
子と、前記表面上に配置され、前記複数の電極各々と電
気的に接続される複数の突起電極と、前記半導体素子の
前記表面及び前記突起電極の周囲を覆う封止樹脂と、各
々が該封止樹脂から露出した前記突起電極の対応する１
つの上面に配置された複数の球状金属とを有する樹脂封
止型半導体装置の製造方法において、半導体ウェハのそれぞれの半導体素子上に前記突起電極
を配置する工程と、前記半導体ウェハを金型内に配置して、封止樹脂を前記
金型内に送り出すポットの樹脂出口部分が前記ウェハの
表面と対向する位置に設けられ、該ポットを介してトラ
ンスファーモールド法により該ウェハの表面側に前記封
止樹脂を注入する工程と、前記封止樹脂が設けられた前記ウェハをダイシングによ
り、単体の半導体素子に分割する工程と、を有することを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造
方法。
【請求項２】前記封止樹脂を注入する工程と前記半導
体素子に分割する工程との間に、前記ウェハ上に配置さ
れた前記封止樹脂の表面を、前記突起電極が露出するま
で研磨する工程を有することを特徴とする請求項１記載
の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
【請求項３】前記金型は上金型と下金型とからなり、
前記下金型には円形上のイジェクト手段が準備されてお
り、前記封止樹脂の注入工程と前記研磨の工程との間に
おいて、前記封止樹脂が注入されたウェハは、前記エジ
ェクト部材により前記下金型から離脱されることを特徴
とする請求項１または請求項２記載の樹脂封止型半導体
装置の製造方法。
【請求項４】前記金型は第１の凹部を有する上金型と
前記第１の凹部より大きい第２の凹部を有する下金型と
からなり、前記封止樹脂の注入工程において、前記ウェ
ハは前記下金型の前記第２の凹部内に配置された後、前
記ウェハの周囲を前記上金型にて覆われた状態で前記封
止樹脂が注入されることを特徴とする請求項１〜請求項
３のいずれか１つに記載の樹脂封止型半導体装置の製造
方法。
【請求項５】前記上金型にて覆われる前記ウェハの周
囲には緩衝層が設けられていることを特徴とする請求項
４記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。