JP2008182100A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板に半導体チップが実装された半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor chip is mounted on a substrate.
近年、コンピュータ、携帯電話、PDA(Personal Digital Assistance)などの電子機器の小型化、高機能化・高速化に伴い、こうした電子機器向けのIC(集積回路)、LSI(大規模集積回路)などの半導体チップを搭載した半導体装置のさらなる小型化、高速化および高密度が要求されている。 In recent years, as electronic devices such as computers, mobile phones, and PDAs (Personal Digital Assistance) have become smaller, more sophisticated, and faster, ICs (integrated circuits), LSIs (Large Scale Integrated Circuits), etc. There is a demand for further miniaturization, higher speed and higher density of a semiconductor device on which a semiconductor chip is mounted.
半導体装置の小型化に伴い、多層配線基板の薄型化が進められている。薄型化が進められた多層配線基板として、たとえば、絶縁樹脂層と配線層とが交互に形成されたビルドアップ層を主体とし、コア基板を有さないコアレス基板が知られている(特許文献1参照)。 With the miniaturization of semiconductor devices, multilayer wiring boards are being made thinner. As a multilayer wiring board whose thickness has been reduced, for example, a coreless board that is mainly composed of a buildup layer in which insulating resin layers and wiring layers are alternately formed and does not have a core board is known (Patent Document 1). reference).
コアレス基板のように多層配線基板の薄型化が進むと、半導体装置の製造時または検査時において外部からの衝撃を受けたときに多層配線基板が損傷を受けやすくなる。多層配線基板の上に封止樹脂を成型したパッケージ構造であっても、多層配線基板の外形に比べて、封止樹脂の外形が小さく、多層配線基板の端部が封止樹脂からはみ出ている構造の場合には、多層配線基板の端部の損傷が問題となっている。このため、封止樹脂の外形と多層配線基板の外形とを合わせる構造が望まれている。しかし、基板単体での封止では、型ズレのため、封止樹脂の外形と多層配線基板の外形とを合わせることは困難である。 When the multilayer wiring board is made thinner like a coreless board, the multilayer wiring board is easily damaged when subjected to an impact from the outside during manufacturing or inspection of a semiconductor device. Even in a package structure in which a sealing resin is molded on a multilayer wiring board, the outer shape of the sealing resin is smaller than that of the multilayer wiring board, and the end of the multilayer wiring board protrudes from the sealing resin. In the case of the structure, damage to the end of the multilayer wiring board is a problem. For this reason, a structure that matches the outer shape of the sealing resin and the outer shape of the multilayer wiring board is desired. However, in sealing with a single substrate, it is difficult to match the outer shape of the sealing resin and the outer shape of the multilayer wiring board due to misalignment.
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、薄型化された基板の端部における損傷を低減することが可能な半導体装置の製造方法の提供にある。 The present invention has been made in view of these problems, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of reducing damage at an end portion of a thinned substrate.
本発明のある態様は、半導体装置の製造方法である。当該半導体装置の製造方法は、複数の基板にそれぞれ半導体チップを実装する実装工程と、半導体チップが実装された各基板の少なくとも1辺が他の基板の辺と接するように複数の基板を配設する配設工程と、複数の基板の上に形成されるべき封止樹脂層の外形より大きい領域にまで封止樹脂を成型し、隣接する基板同士を連結する封止工程と、各基板および各基板上の封止樹脂を所定の寸法に従って切断し、各基板を個片化する個片化工程と、を備えることを特徴とする。上記配設工程において、前記複数の基板を一方向に並置してもよい。 One embodiment of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device. The manufacturing method of the semiconductor device includes a mounting step of mounting semiconductor chips on a plurality of substrates, and disposing a plurality of substrates so that at least one side of each substrate on which the semiconductor chips are mounted is in contact with a side of another substrate A sealing step for molding the sealing resin to a region larger than the outer shape of the sealing resin layer to be formed on the plurality of substrates, and connecting adjacent substrates; And a separation step of cutting each sealing resin on the substrate according to a predetermined dimension to separate each substrate. In the arrangement step, the plurality of substrates may be juxtaposed in one direction.
この態様によれば、薄型化された基板の外形と封止樹脂の外形とを一致させることができるので、基板の端部に外力が加わる可能性を大幅に低減することができる。これにより、半導体装置の製造過程や検査工程において、基板の端部を損傷する可能性を低減し、半導体装置の製造歩留まりを向上させることができる。 According to this aspect, since the outer shape of the thinned substrate can be matched with the outer shape of the sealing resin, the possibility that an external force is applied to the end portion of the substrate can be greatly reduced. Thereby, in the manufacturing process and inspection process of the semiconductor device, the possibility of damaging the edge of the substrate can be reduced, and the manufacturing yield of the semiconductor device can be improved.
本発明によれば、半導体の製造過程において、薄型化された基板の端部における損傷を低減させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the damage in the edge part of the board | substrate made thin can be reduced in the manufacture process of a semiconductor.
実施の形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。 A method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment will be described with reference to the drawings.
図1は、実施の形態に係る半導体装置の製造方法で用いる基板の構造を示す図である。基板20は、層間絶縁膜と配線層とが交互に積層され、コア基板を有さない多層配線構造を有する。より具体的には、複数の配線層22が層間絶縁膜24を介して積層されている。配線層22には、たとえば銅が用いられる。層が異なる配線層22間は、層間絶縁膜24に設けられたビアプラグ26により電気的に接続されている。基板20の裏面の配線層22aの周囲には、耐熱性に優れた樹脂材料からなるソルダーレジスト膜28が形成され、基板20にハンダ付けを行う際に、必要な箇所以外にハンダが付着しないように最下層の層間絶縁膜24aがコーティングされる。また、基板20の裏面には、BGAボール50が接合されるボールランド部29がアレイ状に複数配設されている。各ボールランド部29の表面には、有機表面保護コーティング材(OSP)21が被覆されている。一方、半導体チップが実装される側にあたる基板20の表面には、電解メッキにより形成されたニッケル(Ni)、鉛(Pd)、金(Au)またはこれらの合金からなる電極パッド25がアレイ状に複数配設され、各電極パッド25の上に、錫、鉛またはこれらの合金からなるC4(Controlled Collapse Chip Connection)バンプ27が設けられている。
FIG. 1 is a diagram showing a structure of a substrate used in a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment. The
基板20の製造方法は特に限定されず、周知のフォトリソグラフィ、エッチング、めっき、ラミネートなどの技術を組み合わせることにより実現され得る。コアレス基板を得る方法としては、銅などの金属板の上に層間絶縁膜と配線層電解とからなるビルドアップ層を形成した後、金属板をエッチングあるいは剥離する手法が挙げられる。
The manufacturing method of the board |
なお、基板20の外形は、半導体装置用に予め定められた寸法より大きいものを用いる。たとえば、半導体装置に用いられる基板の寸法を45mm角とした場合に、基板20の各辺の長さを45mmより1mm程度大きく取る。
Note that the outer shape of the
複数個の基板20を用意し、図2(A)に示すように、基板20にLSI(大規模集積回路)などの半導体チップ30の実装を行う。具体的には、半導体チップ30の外部電極端子が設けられた表面をフェイスダウンにした状態で、各ハンダバンプ32とそれらに対応するC4バンプ27とをハンダ付けすることにより、半導体チップ30をフリップチップ実装する。
A plurality of
次に、図2(B)に示すように、半導体チップ30と基板20との間にアンダーフィル70を充填する。これにより、ハンダ接合部分から生じるストレスが分散されるため、半導体装置10の耐温度変化特性が改善されるとともに、半導体装置10の反りが抑制される。
Next, as shown in FIG. 2B, an
このような半導体チップ実装工程を複数個の基板についてそれぞれ行った後、図3(A)および図3(B)に示すように、各基板20の少なくとも1辺が他の基板20の辺と接するように複数の基板20を配設する。本実施の形態では、4個の基板20を一方向に並置する。このとき、隣接する基板20間で基板20の上面の高さが一致していることが好ましい。
After performing such a semiconductor chip mounting process for each of the plurality of substrates, at least one side of each
次に、図4(A)および図4(B)に示すように、トランスファーモールド法により、並置された各基板20の上に封止樹脂40を成型する。このとき、トランスファーモールド装置で使用される上型は、各半導体装置の封止樹脂の設計形状に合う型ではなく、当該設計形状より大きいものを用いる。本実施の形態では、各半導体チップ30の裏面が露出するように各半導体チップ30の周囲に離間し、かつ、隣接する基板20上の封止樹脂40が連結するような上型を用いて、複数の基板20上に封止樹脂をモールドする。モールドされる封止樹脂の形状を設計形状より大きくすることにより、設計領域内でフラッシュバリなどのバリが生じることを避けることができる。また、封止樹脂40が硬化することにより各基板20が連結されるため、複数の基板20の集合体としてハンドリングすることができる。また、封止樹脂をインジェクションするためのゲートを製品領域外の基板の上に設けることができるため、特殊なモールド装置を開発する必要がなく、モールドに要する費用を安価にすることができる。
Next, as shown in FIGS. 4A and 4B, the sealing
次に、図5(A)および図5(B)に示すように、ダイシング装置などの切削機械を用いて、所定の製品寸法に合わせて基板20を個片化する。ダイシング加工により、各基板20およびその上の封止樹脂40について、製品寸法よりはみ出た部分Rが切除される。
Next, as shown in FIGS. 5A and 5B, using a cutting machine such as a dicing machine, the
各基板20の個片化を行った後、図6に示すように、個々の基板20に設けられたボールランド部29(図1参照)にBGAボール50を実装する。以上の工程により、基板20に半導体チップ30がフリップチップ実装され、半導体チップ30の周囲に離間した位置に封止樹脂40が成型された半導体装置10を得ることができる。より具体的には、半導体チップ30に設けられたハンダバンプ32とそれらに対応して基板20に設けられたC4バンプ27とがはんだ付けされ、半導体チップ30と基板20との間にアンダーフィル70が充填されている。
After the
以上説明した半導体装置の製造方法によれば、薄型化された基板の外形と封止樹脂の外形とを一致させることができるので、基板の端部に外力が加わる可能性を大幅に低減することができる。これにより、半導体装置の製造過程や検査工程において、基板の端部を損傷する可能性を低減し、半導体装置の製造歩留まりを向上させることができる。 According to the semiconductor device manufacturing method described above, the outer shape of the thinned substrate and the outer shape of the sealing resin can be matched, so that the possibility of external force being applied to the end portion of the substrate is greatly reduced. Can do. Thereby, in the manufacturing process and inspection process of the semiconductor device, the possibility of damaging the edge of the substrate can be reduced, and the manufacturing yield of the semiconductor device can be improved.
また、モールド時に設計形状より大きな封止樹脂が基板に成型されているため、基板上にモールドによるフラッシュバリが生じる可能性がある箇所は製品領域の外側となる。製品領域の外側は、ダイシングなどにより切除させるため、製品して得られる半導体装置上にフラッシュバリが残らない。これにより、半導体装置の製品の品質を向上させることができる。 In addition, since a sealing resin larger than the design shape is molded on the substrate at the time of molding, a portion where flash burrs due to molding may occur on the substrate is outside the product region. Since the outside of the product region is cut away by dicing or the like, flash burrs do not remain on the semiconductor device obtained as a product. Thereby, the quality of the product of the semiconductor device can be improved.
なお、半導体装置を封止樹脂を用いてパッケージ化する方法は、モールド装置を用いて、キャビティに導入された封止樹脂を熱硬化させる手法に限られない。たとえば、モールド装置での熱硬化を最後まで行わず、途中から図7に示すような、簡便な構造の熱硬化装置を用いて熱硬化処理を完了させてもよい。 Note that the method of packaging the semiconductor device using the sealing resin is not limited to the method of thermally curing the sealing resin introduced into the cavity using a molding device. For example, the thermosetting process may be completed by using a thermosetting apparatus having a simple structure as shown in FIG.
熱硬化装置100は、下側プレート110、上側プレート120、加圧手段(図示せず)および加熱手段(図示せず)を備える。下側プレート110は、半導体装置の基板20の下面と接する平面を有する。一方、上側プレート120は、半導体装置の封止樹脂40の上面と接する平面を有する。下側プレート110および上側プレート120には、それぞれヒータなどの加熱手段が設けられており、下側プレート110および上側プレート120は、加熱手段により半導体装置に用いられる封止樹脂40の硬化温度に加熱される。また、下側プレート110と上側プレート120との間に狭持された複数の基板20の集合体は、加圧手段により所定の圧力で押圧される。このような熱硬化装置100を用いることにより、所定の温度に加熱された下側プレート110と上側プレート120との間に複数の基板20の集合体を保持し、反りを押さえながら、封止樹脂40の硬化を完了させることができる。
The
上述した熱硬化装置を用いて半導体装置をパッケージ化する手順について図8(A)を用いて説明する。パッケージ化する複数の基板の集合体(以下、基板集合体という)を順にP1,P2,P3・・・とする。所定の硬化温度で硬化までに要する時間を標準硬化時間T1とする。まず、基板集合体P1について、モールド装置による熱硬化をT1の半分の時間(1/2×T1)まで行う。この後、基板集合体P1を熱硬化装置に設置するとともに、次にパッケージ化すべき基板集合体P2をモールド装置に設置する。続いて、基板集合体P1を熱硬化装置による熱硬化をT1の半分の時間(1/2×T1)まで行うとともに、基板集合体P2について、モールド装置による熱硬化をT1の半分の時間(1/2×T1)まで行う。すなわち、異なる基板集合体について、モールド装置による熱硬化と、熱硬化装置による熱硬化とを並行して行う。これによれば、図8(B)のように、モールド装置のみを用いて、基板集合体を順にパッケージ化した場合に要する時間に比べて、パッケージ化に要する時間を半減することができ、半導体装置の生産性向上を図ることができる。なお、モールド装置に比べて熱硬化装置は構造が簡便なため、比較的安価であり、モールド装置を2台保有する場合に比べて投資に要する費用を抑えることができる。 A procedure for packaging a semiconductor device using the above-described thermosetting apparatus will be described with reference to FIG. Assume that an assembly of a plurality of substrates to be packaged (hereinafter referred to as a substrate assembly) is P1, P2, P3. The time required for curing at a predetermined curing temperature is defined as a standard curing time T1. First, the substrate assembly P1 is thermally cured by a molding apparatus until half the time T1 / 2 (1/2 × T1). Thereafter, the substrate assembly P1 is installed in the thermosetting device, and the substrate assembly P2 to be packaged next is installed in the molding device. Subsequently, the substrate assembly P1 is thermally cured by the thermosetting device until half the time T1 / 2 (1/2 × T1), and the substrate assembly P2 is thermally cured by the molding device for half the time T1 (1). / 2 × T1). That is, for different substrate aggregates, thermosetting by the mold apparatus and thermosetting by the thermosetting apparatus are performed in parallel. According to this, as shown in FIG. 8B, the time required for packaging can be halved as compared with the time required for packaging the substrate aggregate in order using only the molding apparatus. The productivity of the apparatus can be improved. In addition, since the thermosetting apparatus has a simple structure as compared with the molding apparatus, it is relatively inexpensive, and the cost required for investment can be suppressed as compared with the case where two molding apparatuses are provided.
より具体的には、封止樹脂としてT1が60秒の従来型のエポキシ樹脂を用いた場合には、基板集合体1つ当たりに要する熱硬化処理でのワークタイムを約30秒とすることができる。また、従来型に比べて長いT1必要な場合であっても、熱硬化処理でのワークタイムを半減させることができる。たとえば、T1が120秒の場合には、基板集合体1つ当たりに要する熱硬化処理でのワークタイムを約60秒とすることができる。 More specifically, when a conventional epoxy resin having a T1 of 60 seconds is used as the sealing resin, the work time in the thermosetting process required for each substrate assembly may be about 30 seconds. it can. Further, even when T1 longer than that of the conventional type is required, the work time in the thermosetting process can be halved. For example, when T1 is 120 seconds, the work time in the thermosetting process required for each substrate assembly can be set to about 60 seconds.
なお、熱硬化装置100の下側プレート110または/および上側プレート120において、基板集合体の反り特性に合わせて、基板集合体と接する面を反りを矯正するような形状としてもよい。これによれば、基板集合体の反りをより抑制することができる。
In addition, in the
また、上述したパッケージ化の手順では、T1を2分割としているが、熱硬化装置を2台以上用いることにより、T1を3分割以上とし、モールド装置と複数の熱硬化装置を含む3カ所以上で熱硬化処理を並行的に行ってもよい。 Moreover, in the packaging procedure described above, T1 is divided into two parts. However, by using two or more thermosetting devices, T1 is divided into three or more parts at three or more locations including a molding device and a plurality of thermosetting devices. You may perform a thermosetting process in parallel.
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications such as design changes can be added based on the knowledge of those skilled in the art. Embodiments to which such modifications are added Can also be included in the scope of the present invention.
たとえば、図2(A)において、半導体チップ30が基板20にフリップチップ接続されているが、半導体チップ30は、ワイヤボンディングにより基板20と電気的に接続されていてもよい。
For example, in FIG. 2A, the
また、図3(A)および図3(B)において、複数の基板20が一方向に並置されているが、複数の基板20を縦横の2次元配列としてもよい。
3A and 3B, the plurality of
また、図4(A)および図4(B)において、封止樹脂40が各半導体チップ30の周囲に設けられ、各半導体チップ30の裏面が露出しているが、封止樹脂の40の形状は任意であり、封止樹脂40により各半導体チップ30の全体が被覆されていてもよい。
4A and 4B, the sealing
10 半導体装置、20 基板、30 半導体チップ、40 封止樹脂、50 BGAボール、70 アンダーフィル。 10 semiconductor device, 20 substrate, 30 semiconductor chip, 40 sealing resin, 50 BGA ball, 70 underfill.
Claims (2)
前記半導体チップが実装された各基板の少なくとも1辺が他の基板の辺と接するように前記複数の基板を配設する配設工程と、
前記複数の基板の上に形成されるべき封止樹脂層の外形より大きい領域にまで封止樹脂を成型し、隣接する基板同士を連結する封止工程と、
各基板および各基板上の封止樹脂を所定の寸法に従って切断し、各基板を個片化する個片化工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A mounting process for mounting a semiconductor chip on each of a plurality of substrates;
Disposing the plurality of substrates such that at least one side of each substrate on which the semiconductor chip is mounted is in contact with a side of another substrate;
A sealing step of molding the sealing resin to a region larger than the outer shape of the sealing resin layer to be formed on the plurality of substrates, and connecting adjacent substrates;
Each substrate and the sealing resin on each substrate are cut according to predetermined dimensions, and each substrate is separated into individual pieces,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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