JP2014146649A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置およびその製造技術、さらには、電子装置およびその製造技術に関し、特に、封止材を介して半導体チップを配線基板上に搭載する半導体装置に適用して有効な技術に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device and its manufacturing technology, and more particularly to an electronic device and its manufacturing technology, and more particularly to a technology effective when applied to a semiconductor device in which a semiconductor chip is mounted on a wiring substrate via a sealing material. It is.
半導体素子が基板上にフリップチップ接続され、基板と半導体素子の間にアンダーフィル樹脂が充填されている積層型半導体装置の構造が、例えば、特開2008−166373号公報(特許文献1)に開示されている。 A structure of a stacked semiconductor device in which a semiconductor element is flip-chip connected to a substrate and underfill resin is filled between the substrate and the semiconductor element is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-166373 (Patent Document 1). Has been.
本発明者は、例えば上記特許文献1の図2に示すような、ある半導体装置(組立体、半導体パッケージ)上に別の半導体装置(組立体、半導体パッケージ)を配置(積層、搭載)する、所謂、POP(Package On Package) の実装高さを低くすることを検討している。 The inventor arranges (stacks and mounts) another semiconductor device (assembly, semiconductor package) on a certain semiconductor device (assembly, semiconductor package) as shown in FIG. We are considering lowering the so-called POP (Package On Package) mounting height.
POPの実装高さを低くする手段としては、例えば、使用する配線基板(インタポーザ基板)の厚さを薄くすることが考えられる。 As a means for reducing the mounting height of the POP, for example, it is conceivable to reduce the thickness of the wiring board (interposer board) to be used.
しかし、配線基板の厚さを薄くすると、POPの実装高さを所望の高さの範囲内に収めることはできるものの、配線基板の剛性(強度)が低下する。 However, if the thickness of the wiring board is reduced, the mounting height of the POP can be kept within a desired height range, but the rigidity (strength) of the wiring board is lowered.
ここで、配線基板上に搭載される半導体チップの膨張係数は、配線基板の膨張係数と異なる。そのため、例えば下段側に配置される半導体装置の配線基板の厚さを薄くする(例えば、0.3mm以下)とこの配線基板の剛性が低下するため、完成した下段側の半導体装置(下段パッケージ)には反りが生じる。この結果、この下段側に配置される半導体装置よりも上段側に配置される半導体装置(上段パッケージ)を配置することが困難となる。 Here, the expansion coefficient of the semiconductor chip mounted on the wiring board is different from the expansion coefficient of the wiring board. For this reason, for example, if the thickness of the wiring board of the semiconductor device disposed on the lower stage side is reduced (for example, 0.3 mm or less), the rigidity of the wiring board is reduced, so that the completed lower side semiconductor device (lower package) Is warped. As a result, it becomes difficult to dispose a semiconductor device (upper package) disposed on the upper stage side than the semiconductor device disposed on the lower stage side.
本願において開示される実施の形態の目的は、半導体装置の信頼性を向上させることができる技術を提供することにある。 An object of the embodiment disclosed in the present application is to provide a technique capable of improving the reliability of a semiconductor device.
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.
一実施の形態による半導体装置の製造方法は、配線基板を準備する工程、上記配線基板のチップ搭載領域を含む第1面に封止材を配置して複数の第1ランドのそれぞれの表面を封止材で覆う工程、を有するものである。さらに複数の電極に形成された複数の突起状電極を有する半導体チップを、配線基板のチップ搭載領域上に配置し、かつ半田材を介して複数の突起状電極と複数のリードを電気的に接続し、複数の突起状電極と複数のリードの接合部を封止材で封止する工程、複数の第1ランドのそれぞれの表面を露出させる工程、を有するものである。 According to one embodiment, a method of manufacturing a semiconductor device includes a step of preparing a wiring board, and a sealing material is disposed on a first surface including a chip mounting region of the wiring board to seal each surface of a plurality of first lands. A step of covering with a stopping material. Furthermore, a semiconductor chip having a plurality of protruding electrodes formed on a plurality of electrodes is arranged on the chip mounting region of the wiring board, and the plurality of protruding electrodes and a plurality of leads are electrically connected via a solder material. And a step of sealing the joint portions of the plurality of protruding electrodes and the plurality of leads with a sealing material, and a step of exposing the respective surfaces of the plurality of first lands.
上記一実施の形態によれば、半導体装置の信頼性を向上させることができる。 According to the one embodiment, the reliability of the semiconductor device can be improved.
以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。 In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.
さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。 Further, in the following embodiment, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments, but they are not irrelevant to each other unless otherwise specified. The other part or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like are related.
また、以下の実施の形態において、要素の数など(個数、数値、量、範囲などを含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。 Also, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), particularly when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and it may be more or less than the specific number.
また、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。 Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and clearly considered essential in principle. Needless to say.
また、以下の実施の形態において、構成要素等について、「Aからなる」、「Aよりなる」、「Aを有する」、「Aを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。 Further, in the following embodiments, regarding constituent elements and the like, when “consisting of A”, “consisting of A”, “having A”, and “including A” are specifically indicated that only those elements are included. It goes without saying that other elements are not excluded except in the case of such cases. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted. Further, even a plan view may be hatched for easy understanding of the drawing.
(実施の形態)
<電子装置>
図1は実施の形態の電子装置の構造の一例を示す断面図と拡大部分断面図である。
(Embodiment)
<Electronic device>
1A and 1B are a cross-sectional view and an enlarged partial cross-sectional view illustrating an example of the structure of an electronic device according to an embodiment.
図1に示す電子装置は、半導体チップが搭載された半導体パッケージ上に、別の半導体チップが搭載された半導体パッケージを搭載もしくは積層したPOP(パッケージオンパッケージ)型の電子装置(以降、単にPOPと言う)である。 The electronic device shown in FIG. 1 is a POP (package on package) type electronic device (hereinafter simply referred to as a POP) in which a semiconductor package on which another semiconductor chip is mounted is mounted or stacked on a semiconductor package on which a semiconductor chip is mounted. Say).
図1に示す本実施の形態のPOP1は、半導体チップ2が搭載された半導体装置である下段パッケージ6と、別の半導体チップ4が搭載された半導体装置である上段パッケージ7とによって構成され、下段パッケージ6のパッケージ基板(配線基板)3と上段パッケージ7のパッケージ基板(配線基板)12とを導電性部材を介して電気的に接続することにより、システムを構成するものである。したがって、POP1は、電子装置でもあり、さらに半導体システムと呼ぶこともできる。
A
また、POP1は、例えば下段パッケージ6のパッケージ基板3の下面側に設けられた外部端子16を介して外部電子機器のマザーボード等の実装基板に実装される。POP1の複数の上記外部端子16は、例えば半田ボールであるが、形状・材質はこれに限るものではない。
The
本実施の形態のPOP1では、上段パッケージ7に搭載される半導体チップ4が、例えばメモリ系の半導体チップであり、一方、下段パッケージ6に搭載される半導体チップ2が、例えば上段側のメモリ系の半導体チップ4を制御するロジック系の半導体チップであるが、それぞれの半導体チップの機能は、これらに限定されるものではない。
In the
<半導体装置(下段パッケージ)>
下段パッケージ6は、基材とも呼ばれるパッケージ基板3と、パッケージ基板3上にフリップチップ実装された半導体チップ2と、半導体チップ2を封止する封止材10と、複数の外部端子16とを有している。
<Semiconductor device (lower package)>
The
すなわち、半導体チップ2が、パッケージ基板3の上面(チップ搭載面、主面)3aにフリップチップ実装され、さらにパッケージ基板3の上面3a側において、半導体チップ2、および半導体チップ2とパッケージ基板3とのフリップチップ接合部5が封止材10によって樹脂封止されている。
That is, the
ここで、パッケージ基板3は、例えばビルドアップ工法によって製造された4層の配線層構造の多層配線基板であり、平面形状が四角形から成る上面3aと、この上面3aと反対側の下面(実装面、裏面)3bとを有している。上面3aには、複数のリード(ボンディングリード、電極、端子)3c、および上段パッケージ7との接続用の複数のプリスタックランド(端子、電極)3dが設けられており、複数のプリスタックランド3dが複数のリード3cの外側に配置されている。
Here, the
また、上面3aの表層には絶縁膜であるソルダレジスト膜3fが形成され、その複数の開口部3iのそれぞれにリード3cやプリスタックランド3dが露出している。
Further, a solder resist
一方、下面3bには、複数の外部端子16が接続される複数のランド3eが設けられている。下面3bの表層にも絶縁膜であるソルダレジスト膜3fが形成され、その複数の開口部3jのそれぞれにランド3eが露出している。
On the other hand, a plurality of
なお、複数のランド3eには、平面視で、複数のプリスタックランド3dより内側の位置に配置された複数のランド3eaと、複数のプリスタックランド3dの下部の位置に配置された複数のランド3ebとがある。
The plurality of
また、多層配線構造のパッケージ基板3の内部には、上面3a側のリード3cやプリスタックランド3dと、下面3b側のランド3eとを電気的に接続する配線部(配線)3gが絶縁層3hを介して設けられている。
Further, inside the
なお、下段パッケージ6において、半導体チップ2は、パッケージ基板3の上面3aのリード3cに対して、導電性部材11を介してフリップチップ接合されている。すなわち、半導体チップ2の主面(素子形成面、表面、上面)2aに設けられた複数の電極パッド(ボンディングパッド、端子、電極)2cと、パッケージ基板3の上面3aの複数のリード3cとが、複数の導電性部材11を介して電気的に接続されている。ここで、導電性部材11は、例えば銅ポストバンプである。
In the
上記銅ポストバンプは、銅を主成分とする柱状もしくは突起状電極であるが、柱状電極は、銅以外の金属から成るものであってもよく、柱状の金属製の電極であればよい。また、フリップチップ接合用の電極としては、銅ポストバンプ等の柱状電極に限らず、半田バンプや金バンプ等を用いてもよい。 The copper post bump is a columnar or projecting electrode mainly composed of copper, but the columnar electrode may be made of a metal other than copper, and may be an electrode made of a columnar metal. Further, the flip chip bonding electrode is not limited to a columnar electrode such as a copper post bump, but may be a solder bump, a gold bump, or the like.
また、半導体チップ2の詳細な構成としては、例えばシリコン(Si)からなる半導体基板の主面に複数の半導体素子(トランジスタ)が形成され、この主面上に複数の配線層および複数の絶縁層が交互に形成された多層配線層を備えており、複数の電極パッド2cは、複数の配線層のうちの最上層の配線層の一部からなる。そのため、本実施の形態における半導体チップ2の主面2aとは、この複数の電極パッド2cが形成されている面も含まれている。
As a detailed configuration of the
図1の拡大部分断面図に示すように、フリップチップ接合部5では、各リード3c上に形成された半田層11aと、半導体チップ2の電極パッド2c上に形成された導電性部材11とが電気的に接続されている。
As shown in the enlarged partial sectional view of FIG. 1, in the flip
また、下段パッケージ6では、パッケージ基板3の上面3aに、半導体チップ2を封止し、かつフリップチップ接合部5を保護する封止材10がその全面に亘って配置されている。封止材10は、例えば熱硬化性樹脂である。
In the
なお、封止材10は、半導体チップ2の側面周囲に配置され、かつ半導体チップ2の裏面(主面2aと反対側の面)2bと同じ高さに厚く形成された段差部10aを備えている。すなわち、封止材10は、半導体チップ2の側面周囲と、その外側のプリスタックランド3dが配置された基板の周縁部とで、厚さが異なっており、段差部10aに比べて複数のプリスタックランド3dが形成された領域の封止材10の方が遥かに薄く形成されている。また、封止材10のプリスタックランド3d上は、開口しており、図9に示す開口部10bそれぞれにプリスタックランド3dが露出している。
The sealing
さらに、封止材10は、半導体チップ2の主面2aとパッケージ基板3の上面3aとの間の空間にも配置されており、これにより、半導体チップ2を接着し、かつフリップチップ接合部5を保護している。
Further, the sealing
なお、下段パッケージ6は、パッケージ基板3の上面3aにその全面に亘って封止材10が配置されているため、パッケージ基板3の剛性が高められており、その結果、下段パッケージ6の反りを低減化することができる。
Since the
<半導体装置(上段パッケージ)>
上段パッケージ7は、そのパッケージ基板12の上面(表面、チップ搭載面)12aにダイボンド材13を介して半導体チップ4が搭載されている。半導体チップ4は、パッケージ基板12に対してワイヤ接続されるため、その主面(表面、上面)4aを上方に向けて搭載されており、裏面(素子形成面と反対側の面、下面)4bがパッケージ基板12の上面12aと対向し、ダイボンド材13と接合している。
<Semiconductor device (upper package)>
In the
また、半導体チップ4は、その主面4aに複数の電極パッド(ボンディングパッド、端子、電極)4cが設けられており、これら複数の電極パッド4cがパッケージ基板12の上面12aに形成されたリード(ボンディングリード、電極、端子)12cと複数のワイヤ15を介して電気的に接続されている。なお、半導体チップ4の詳細な構成や半導体チップ4の主面4aの定義については、上記した半導体チップ2の詳細な構成と同様であるため、ここでの説明は省略する。
The
ワイヤ15は、例えば金(Au)ワイヤまたは銅(Cu)ワイヤである。
The
また、半導体チップ4および複数のワイヤ15は、熱硬化性樹脂等の封止用樹脂から成り、かつパッケージ基板12の上面12a側に形成された封止体14によって封止されている。
Further, the
なお、上段パッケージ7のパッケージ基板12は、例えば2層の配線層構造の多層配線基板である。パッケージ基板12は、平面形状が四角形から成る上面12aと、この上面12aと反対側の下面(裏面)12bとを有している。上面12aには、半導体チップ4の電極パッド4cとのワイヤ接続用の複数のリード12cが設けられており、一方、下面12bには、下段パッケージ6のパッケージ基板3の上面3aの複数のプリスタックランド3dのそれぞれと接続するための複数のランド(端子、電極)12dが、絶縁層12eを介して設けられている。
The
つまり、上段パッケージ7のパッケージ基板12の複数のランド12dは、下段パッケージ6のパッケージ基板3の複数のプリスタックランド3dと同じ配列で設けられている。
That is, the plurality of
また、上面12aの表層には絶縁膜であるソルダレジスト膜12fが形成され、その複数の開口部12gのそれぞれにリード12cが露出しており、一方、下面12bの表層にもソルダレジスト膜12fが形成され、その複数の開口部12hのそれぞれにランド12dが露出している。
Also, a solder resist
このような上段パッケージ7が、複数の外部端子(導電性部材)9を介して下段パッケージ6上に搭載され、これによって電子装置であるPOP1が構成されている。すなわち、下段パッケージ6と上段パッケージ7とが複数の外部端子9を介して電気的に接続されている。ここでは、下段パッケージ6のパッケージ基板3の上面3aの複数のプリスタックランド3dと、上段パッケージ7のパッケージ基板12の下面12bの複数のランド12dとが、複数の外部端子9を介して電気的に接続されている。ここで、外部端子9は、例えば半田ボールである。
Such an
なお、本実施の形態では、下段パッケージ6のパッケージ基板3が4層の配線層構造の多層配線基板であり、上段パッケージ7のパッケージ基板12が2層の配線層構造の多層配線基板である場合を説明したが、各基板の配線層数はこれらに限定されるものではない。
In the present embodiment, the
また、パッケージ基板3,12それぞれの複数のリード3c,12c、ランド3e,12d,プリスタックランド3dおよび配線部3gは、例えば銅(Cu)を主成分とする材料から成る。
The plurality of
<半導体装置(下段パッケージ)の製造方法>
図2は図1に示す電子装置の下段パッケージの組み立てで用いられる配線基板の平面図、図3は図2に示すA−A線に沿った断面図、図4は図1に示す電子装置の下段パッケージの組み立ての封止材配置時の構造の一例を示す平面図、図5は図4に示すA−A線に沿った断面図である。また、図6は図1に示す電子装置の下段パッケージの組み立てのダイボンディング時の構造の一例を示す平面図、図7は図6に示すA−A線に沿った断面図、図8は図1に示す電子装置の下段パッケージの組み立ての開口部形成時の構造の一例を示す平面図、図9は図8に示すA−A線に沿った断面図である。さらに、図10は図1に示す電子装置の下段パッケージの組み立ての外部端子形成時の構造の一例を示す平面図、図11は図10に示すA−A線に沿った断面図、図12は図1に示す電子装置の下段パッケージの組み立ての個片化時の構造の一例を示す平面図、図13は図12に示すA−A線に沿った断面図である。
<Method for Manufacturing Semiconductor Device (Lower Package)>
2 is a plan view of a wiring board used in assembling the lower package of the electronic device shown in FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a diagram of the electronic device shown in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. 4, and FIG. 5 is a plan view showing an example of the structure when the sealing material is arranged in assembling the lower package. 6 is a plan view showing an example of a structure during die bonding for assembling the lower package of the electronic device shown in FIG. 1, FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. 6, and FIG. FIG. 9 is a plan view showing an example of a structure when forming an opening for assembling the lower package of the electronic device shown in FIG. 1, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. Further, FIG. 10 is a plan view showing an example of a structure when forming an external terminal for assembling the lower package of the electronic device shown in FIG. 1, FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. FIG. 13 is a plan view showing an example of a structure when the lower package of the electronic device shown in FIG. 1 is assembled, and FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG.
1.配線基板(多数個取り基板)準備
本実施の形態では、図2および図3に示す多数個取り基板17を用いて半導体装置を組み立てる場合を説明するが、予め個片化された配線基板を用いて半導体装置を組み立てることも可能である。
1. Preparation of Wiring Board (Multi-Ply Board) In this embodiment, a case where a semiconductor device is assembled using the
まず、多数個取り基板17を準備する。多数個取り基板17は、上面(表面、チップ搭載面)17aと、上面17aとは反対側の下面(裏面、実装面)17bとを有している。さらに、多数個取り基板17は、複数のデバイス形成部17c、複数のデバイス形成部17cのうちの互いに隣り合うデバイス形成部17cの間に設けられた切断部(除去部、ダイシング部)17d、および平面視において複数のデバイス形成部17cの周囲に設けられた枠部17eを備えている。
First, the
また、上面17aの複数のデバイス形成部17cのそれぞれは、その中央部にチップ搭載領域17fが設けられており、各チップ搭載領域17fには、複数のリード3cが形成されている。さらに、チップ搭載領域17fの周囲、言い換えると、デバイス形成部17cの周縁部には、複数のリード3cとそれぞれ電気的に接続された複数のプリスタックランド3dが形成されている。
Each of the plurality of
また、多数個取り基板17は、複数のリード3cおよびプリスタックランド3dのそれぞれが露出するように上面17a上に形成された絶縁膜であるソルダレジスト膜3fを有している。
Further, the
また、多数個取り基板17の下面17bには、上面17aの複数のリード3cと電気的に接続された複数のランド3eが形成されており、さらに、複数のランド3eのそれぞれが露出するように下面17b上にソルダレジスト膜3fが形成されている。
A plurality of
なお、各デバイス形成部17cにおいて、図3に示すように、各リード3cのそれぞれの表面には、半田層11aまたは半田材が形成されている。
In each
また、各デバイス形成部17c内に形成される下面17b側の複数のランド3eは、平面視で、上面17a側のチップ搭載領域17fと重なる複数のランド3eを含んでいる。言い換えると、上面17a側のプリスタックランド3dの列数よりも、下面17b側のランド3eの列数の方が多い。
Further, the plurality of
なお、多数個取り基板17において、複数のリード3c,プリスタックランド3dおよびランド3eは、導電性部材から成り、本実施の形態では、例えば銅(Cu)を主成分とする材料から成る。
In the
2.封止材配置
図4および図5に示すように、多数個取り基板17の上面17aに封止材10を配置し、この上面17aに封止材10を貼り付ける。本実施の形態では、封止材10として、フィルム状の封止材10を多数個取り基板17の上面17aの全面に配置する場合を説明する。
2. Sealing Material Arrangement As shown in FIGS. 4 and 5, the sealing
すなわち、図3の各デバイス形成部17cにおいて、チップ搭載領域17fおよびその周囲の複数のプリスタックランド3dが設けられている領域にフィルム状の封止材(NCF(Non-Conductive Film))10を配置し、これにより、チップ搭載領域17fと複数のプリスタックランド3dのそれぞれの表面を封止材10で覆う。なお、複数のプリスタックランド3dそれぞれの表面は、POP1の組み立て工程の上段パッケージ7の搭載工程で上段パッケージ7の外部端子9が接続される面である。
That is, in each
また、封止材10は、絶縁性の材料から成るものであり、例えば熱硬化性のエポキシ系樹脂等である。さらに、封止材10は、半導体チップ2の接着剤でもある。また、封止材10の厚さは、半導体チップ2の厚さより薄い方が好ましい。チップ厚より薄いことで、後述する複数のプリスタックランド3dの表面をレーザー照射によって開口する工程で、各プリスタックランド3dを容易に露出させることができる。
The sealing
なお、本実施の形態のように、フリップチップ接合を行う突起状電極の材料として金(Au)や銅(Cu)を用い、さらに、半田層11aもしくは半田材を介してリード3cと接合させる方式では、突起状電極とリード3cとのフリップチップ接合部5の熱が冷めた際に、破断等の接合不良が発生し易い。そこで、ダイボンド工程前に封止材10をチップ搭載領域17fに配置しておき、フリップチップ接合部5を早い段階で封止もしくは保護しておくと良い。
Note that, as in the present embodiment, gold (Au) or copper (Cu) is used as a protruding electrode material for flip-chip bonding, and the bonding is performed with the
また、封止材10を多数個取り基板17の上面17aに貼り付けることにより、多数個取り基板17の強度を高めることができ、多数個取り基板17の反りの低減化を図ることができる。特に、上面17aの全面に亘って貼り付けることにより、多数個取り基板17の強度をより高めることができ、更なる反りの低減化を図ることができる。
Further, by sticking the sealing
なお、本実施の形態では、封止材10として、NCFを用いる場合を説明するが、封止材10は、NCFに限らず、ペースト状の封止材であるNCP(Non-Conductive Paste) を用いてもよい。
In this embodiment, the case where NCF is used as the sealing
ただし、フィルム状の封止材10の方が、貼るまたは塗布する領域(形状)や膜厚の制御等の対応がし易いため、フィルム状の封止材10を採用することが好ましい。
However, since the film-shaped
3.ダイボンド
ダイボンド工程では、図6および図7に示すように、まず、吸着ツール20によって半導体チップ2の裏面2bを吸着し、さらにダイボンド用のステージ8によって支持された図3に示す多数個取り基板17の上面17aのデバイス形成部17cのチップ搭載領域17f上に半導体チップ2を搬送し、搬送後、吸着を停止してチップ搭載領域17f上に配置する。なお、半導体チップ2は、その主面2aに複数の電極パッド2cが形成されている。
3. In the die bonding step, as shown in FIGS. 6 and 7, first, the
その後、半導体チップ2のフリップチップ接合を行う。すなわち、半導体チップ2の主面2aが多数個取り基板17のデバイス形成部17cの上面17aと対向するように、複数の導電性部材11を介して複数のデバイス形成部17cのチップ搭載領域17fのそれぞれの上面17a上に半導体チップ2を搭載または配置する。
Thereafter, flip chip bonding of the
さらに、ツール汚染対策用の耐熱シート22を介して加熱ツール21を半導体チップ2の裏面2bに押し当て、半導体チップ2に荷重(ここでは垂直荷重が好ましい)を印加し、かつ半導体チップ2を介してフリップチップ接合部5を加熱する。この加熱により、多数個取り基板17の各リード3c上の半田層11aまたは半田材を溶融し、半田を導電性部材11に濡れ上がらせて半田材と導電性部材11を電気的に接続する。
Furthermore, the
なお、耐熱シート22を用いずに直接、加熱ツール21を半導体チップ2に押し当ててフリップチップ接合を行っても良い。ただし、加熱ツール21の汚染対策を考慮した場合は、耐熱シート22を使用し、封止材10が加熱ツール21に付着しないようにすることが好ましい。
Note that the
また、加熱ツール21には、熱源が埋め込まれている。さらに、加熱ツール21の半導体チップ2に接触させる押圧面21aは、平坦面となっており、加熱ツール21から半導体チップ2に熱が伝わり易いようになっている。
In addition, a heat source is embedded in the
また、半導体チップ2の電極パッド2c上の導電性部材11に熱を印加できるようにバンプ直上にも加熱ツール21が配置されていなければならないため、加熱ツール21の大きさをチップサイズより小さくすることは好ましくない。すなわち、加熱ツール21の大きさは、半導体チップ2の外形サイズより大きい方が好ましい。
Further, since the
また、多数個取り基板17のリード3c上の半田層11aの溶融は、ステージ8側から多数個取り基板17を介して熱を印加して行ってもよいし、ステージ8と加熱ツール21の両側から熱を印加してもよい。
Further, the melting of the
さらに、加熱ツール21もしくはステージ8、あるいはその両者から熱を印加することにより、封止材10も溶かして半導体チップ2と多数個取り基板17との隙間、さらにはフリップチップ接合部5を封止材10で封止する。
Furthermore, by applying heat from the
これにより、ダイボンド工程を完了する。 This completes the die bonding process.
4.開口部形成
開口部形成工程では、図8および図9に示すように、多数個取り基板17の上面17aの複数のプリスタックランド3dのそれぞれの表面を露出させる。本実施の形態では、図9に示すように、複数のプリスタックランド3dのそれぞれの表面を覆う封止材10にレーザ光26を照射することで、各プリスタックランド3dの表面上に形成された封止材10を除去する。そして、封止材10を除去することで封止材10に開口部10bを形成し、この開口部10bから各プリスタックランド3dを露出させる。
4). Opening Formation In the opening forming step, as shown in FIGS. 8 and 9, the surfaces of the plurality of
なお、各プリスタックランド3dが銅(Cu)を主成分とする材料から成ることにより、この銅材が、封止材10にレーザ光26を照射して開口を形成した際のレーザ光26のストッパと成る。ここで、各プリスタックランド3d上の封止材10を除去する方法としては、エッチングにより除去することも可能である。
Since each
その後、封止材10から露出した複数のプリスタックランド3dのそれぞれの表面(露出面)に導電性部材25を配置(形成)する(図16参照)。ここで、本実施の形態の導電性部材25は、例えば鉛(Pb)を実質的に含まない、所謂、鉛フリー半田から成るが、鉛(Pb)を有する半田材を使用してもよい。これにより、プリスタックランド3dの表面が酸化するのを抑制できる。なお、プリスタックランド3dの表面に形成する材料としては、導電性部材25であれば上記の半田材に限らないが、上段パッケージ7の外部端子9との接合性を考慮すると、上記のような半田材を用いることが好ましい。また、導電性部材25の配置(形成)方法としては、めっき法により形成してもよい。
Thereafter, the
5.外部端子形成
外部端子形成工程では、図10および図11に示すように、多数個取り基板17の下面17bの図3に示す各デバイス形成部17cにおける複数のランド(ランド3ea,3eb)3eに複数の外部端子16をそれぞれ形成または接続する。なお、外部端子16は、例えば半田ボール等のボール状電極であるが、その形状はボール状に限定されるものではない。
5. External Terminal Formation In the external terminal formation step, as shown in FIGS. 10 and 11, a plurality of lands (lands 3ea, 3eb) 3e in a plurality of
なお、外部端子16は、複数のランド3eのそれぞれの表面に半田材がコーティングされた端子であってもよく、その場合、半導体装置は、LGA(Land Grid Array)である。
The
また、上記半田ボールや各半田材等、本実施の形態で使用する半田材は、鉛(Pb)を実質的に含まない、所謂、鉛フリー半田からなり、例えば錫(Sn)のみ、または錫−銅−銀(Sn−Cu−Ag)等である。ここで、鉛フリー半田とは、鉛(Pb)の含有量が0.1wt%以下のものを意味し、この含有量は、RoHS(Restriction of Hazardous Substances)指令の基準として定められている。 In addition, the solder material used in the present embodiment, such as the solder ball and each solder material, is composed of so-called lead-free solder that does not substantially contain lead (Pb), for example, only tin (Sn), or tin -Copper-silver (Sn-Cu-Ag) or the like. Here, the lead-free solder means a lead (Pb) content of 0.1 wt% or less, and this content is defined as a standard of the RoHS (Restriction of Hazardous Substances) directive.
6.個片化
個片化工程では、図12および図13に示すように個片化を行う。ここでは、回転する切断刃であるダイシング用のブレード23を用いて個片化を行う。詳細には、多数個取り基板17の表裏を反転させ、多数個取り基板17の下面17b側を上方に向けた状態で、下方を向いた上面17a側をダイシング用治具24によって保持し、この状態で、図13に示すように多数個取り基板17の上方からブレード23を進入・回転させてダイシングを行う。すなわち、個片化を行う。
6). Individualization In the individualization step, individualization is performed as shown in FIGS. 12 and 13. Here, the dicing is performed using a
この時、本実施の形態では、封止材10が多数個取り基板17の上面17a側の全面に形成されているため、多数個取り基板17の切断部17dと、封止材10のうちのこの切断部17dと重なる部分とを切断し、複数のデバイス形成部17cそれぞれに個片化する。
At this time, in the present embodiment, since the sealing
なお、個片化は、ブレード23を用いたダイシングによる切断に限らず、金型による切断を行ってもよい。
Note that the singulation is not limited to cutting by dicing using the
これにより、図1に示す下段パッケージ6の組み立て完了となる。
Thereby, the assembly of the
<半導体装置(下段パッケージ)のテスト方法>
図14は図1に示す電子装置の下段パッケージの組み立てのテスト工程におけるソケット内へのパッケージ配置時の構造の一例を示す断面図、図15は図14に示すソケット内へのパッケージ収納時の構造の一例を示す断面図である。
<Testing method of semiconductor device (lower package)>
14 is a cross-sectional view showing an example of the structure when the package is placed in the socket in the test process of assembling the lower package of the electronic device shown in FIG. 1, and FIG. 15 is the structure when the package is stored in the socket shown in FIG. It is sectional drawing which shows an example.
テスト工程では、図14に示すように、まず、テストソケット18の収納部18b内に下段パッケージ6を配置する。ここでは、収納部18bの各凹部18cにそれぞれの外部端子16を配置する。
In the test process, as shown in FIG. 14, first, the
下段パッケージ6には、上記のように、封止材10がパッケージ基板3の上面3aに形成されているため、反りは抑制できているが、仮に反りを抑制しきれなかった場合が考えられる。
Since the sealing
なお、上述の反りは、フリップチップ接合時の熱の影響により生じたものであり、パッケージ基板(または多数個取り基板17)3はチップ搭載面側に凸状に反ったものである。すなわち、半導体チップ2、封止材10、パッケージ基板3の各材料の膨張係数が異なるため、フリップチップ工程における熱の影響でパッケージ基板3の中央部が上面3a側に向かって突出した状態となっている。
The warpage described above is caused by the influence of heat at the time of flip chip bonding, and the package substrate (or the multi-chip substrate 17) 3 is warped in a convex shape on the chip mounting surface side. That is, since the expansion coefficients of the materials of the
また、本実施の形態の下段パッケージ6では、複数のランド3eの一部が、複数のプリスタックランド3dより内側に配置されている。詳細には、複数のランド3eのうちの一部(ランド3ea)は、パッケージ基板3の下面3bにおける中央部、言い換えると、下面3bのうちの半導体チップ2と重なる領域に設けられており、複数のプリスタックランド3dは、このランド3eaよりも配線基板の周縁部側に配置されている。そして、この複数のランド3eaのそれぞれにも外部端子16が形成されている。
Further, in the
このような構成において上述の反りが下段パッケージ6に生じると、パッケージ基板3の下面3bにおける中央部に設けられる外部端子16には、テストピンであるソケットピン18dが接触しにくくなっている。
When the above-described warpage occurs in the
しかしながら、本実施の形態の下段パッケージ6の組み立てでは、ダイボンド工程において、多数個取り基板17の上面17aの全面に亘って封止材10が貼り付けられているため、図15に示すように、テストソケット18において上蓋18aを閉めた際に、上蓋18aに設けられた突起部18abでチップ近傍の周辺部を荷重Pによって押すことができる。
However, in the assembly of the
したがって、下段パッケージ6に対してパッケージ基板3の中央部寄りの位置を押すことで、ソケットピン18dと接触しづらいチップ下の位置に配置された複数の外部端子16のソケットピン18dに対するコンタクト性を向上させることができる。すなわち、本実施の形態の下段パッケージ6では、テスト時において、外部端子16(複数の外部端子16のうち、パッケージ基板3の下面3bの中央部に設けられたランド3e上に形成された外部端子16)に対しても、導通を確保することができる。
Therefore, by pressing the position closer to the center of the
なお、本願発明者は、下段パッケージ6に上段パッケージ7を搭載して成るPOP1において、POP1の実装高さを低くする(例えば、1.2〜1.0mm)ことを検討している。この対策として、パッケージ基板3の厚さを、例えば0.3mm以下に薄くすることが考えられる。しかしこの場合、パッケージ基板3の剛性(強度)が低下し、パッケージ基板3に反りが生じることが判った。
The inventor of the present application is considering reducing the mounting height of POP1 (for example, 1.2 to 1.0 mm) in POP1 in which
さらに、POP1の高機能化に伴い、外部端子16もしくはランド3eの数は増加する傾向にあり、これまでは下段パッケージ6のパッケージ基板3の下面3bにおける周縁部にのみ配置していた外部端子16を、パッケージ基板3のより中央部に近い位置(チップ下の領域)にも配置する必要が生じてくる。
Furthermore, as the functionality of the
この時、テスト工程において、上述のようにパッケージ基板3のより中央部に近い位置(チップ下の領域)では、基板がチップ搭載面側に凸状に反った場合、ソケットピン18dとの導通を確保できないランド3eaもしくは外部端子16が発生し易くなることが判った。なお、この導通不良対策として、パッケージ基板3のできるだけ中央部に近い位置を上蓋18a等のツールで押さえ付けたいが、直接、チップに荷重を加えると、チップクラックの原因となる。
At this time, in the test process, in the position closer to the center of the package substrate 3 (region under the chip) as described above, when the substrate warps in a convex shape on the chip mounting surface side, the connection with the
さらに、接着材である封止材10の表面は、パッケージ基板3の上面3a(または、半導体チップ2の裏面2b)に対して傾斜しており、また、封止材10のチップからのはみ出し量も少ない(図21の距離Lが距離Mより大幅に短くなっている)。その結果、ツールを押し当てることが困難であり、したがって、パッケージ基板3の反りが発生し易い中央部付近の外部端子16で、ソケットピン18dとのコンタクト不良が起こり易いことが判った。
Furthermore, the surface of the sealing
しかしながら、本実施の形態の組み立てでは、パッケージ基板3の全面に亘って封止材10が貼り付けられていることにより、パッケージ基板3の強度が高められて基板の反りの低減化が図られている。
However, in the assembly according to the present embodiment, the sealing
これにより、下段パッケージ6の実装性を高めることができる。
Thereby, the mountability of the
また、パッケージ基板3の全面に亘って封止材10が貼り付けられているため、下段パッケージ6をテストソケット18に収容した際に、チップ近傍の周辺部を押し付けることができ、チップ下の位置の複数の外部端子16のソケットピン18dに対するコンタクト性を向上させることができる。
Further, since the sealing
その結果、下段パッケージ6のテストの精度を高めることができ、下段パッケージ6およびPOP1の信頼性を向上させることができる。
As a result, the test accuracy of the
<電子装置(POP)の製造方法>
図16は図14に示す下段パッケージ上に上段パッケージを搭載する方法の一例を示す断面図である。
<Method for Manufacturing Electronic Device (POP)>
FIG. 16 is a cross-sectional view showing an example of a method of mounting the upper package on the lower package shown in FIG.
本実施の形態では、下段パッケージ6上に搭載される別の半導体装置が上段パッケージ7であり、この上段パッケージ7に搭載された半導体チップ4が、例えばメモリチップの場合について説明する。したがって、上段パッケージ7を下段パッケージ6上に積層し、お互いが電気的に接続されていることにより、1つのPOP1にて1つのシステムを構築した電子装置(または半導体装置)となっている。
In the present embodiment, another semiconductor device mounted on the
ここで、上段パッケージ7は、下面12bに形成された複数のランド12dを有するパッケージ基板12と、パッケージ基板12の上面12a上に搭載された半導体チップ(例えば、メモリチップ)4と、半導体チップ4の複数の電極パッド4cとパッケージ基板12の複数のリード12cをそれぞれ電気的に接続する複数のワイヤ(導電性部材)15とを有している。さらに、上段パッケージ7は、半導体チップ4や複数のワイヤ15を封止する封止体14と、複数のランド12dにそれぞれ形成された複数の外部端子9とを有している。
Here, the
そこで、下段パッケージ6上に上段パッケージ7を搭載する際には、下段パッケージ6の複数のプリスタックランド3dと、上段パッケージ7の複数の外部端子9とをそれぞれ電気的に接続する。
Therefore, when the
その際、下段パッケージ6の複数のプリスタックランド3dのそれぞれに、予め導電性部材(例えば半田材)25を塗布しておき、これら導電性部材25と上段パッケージ7の外部端子9とを溶融して半田接続することで、上段パッケージ7と下段パッケージ6とを電気的に接続する。
At that time, a conductive member (for example, a solder material) 25 is applied in advance to each of the plurality of
<変形例>
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
<Modification>
As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments of the invention. However, the present invention is not limited to the embodiments of the invention, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.
(変形例1)
図17は実施の形態の変形例1の電子装置の構造を示す断面図である。
(Modification 1)
FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating the structure of an electronic device according to the first modification of the embodiment.
図17の変形例1は、下段パッケージ6における封止材10の厚さをさらに厚くしたものであり、例えば複数のプリスタックランド3d上の封止材10の厚さを、フリップチップ接合された半導体チップ2の裏面2bの高さ、つまり半導体チップ2の実装高さと同じ高さ(厚さ)にする。
In
すなわち、半導体チップ2の外側の位置であるプリスタックランド3d上の位置における封止材10の厚さが、半導体チップ2の実装高さと同じになるように封止材10の厚さを半導体チップ2の厚さよりも厚くしたものである。
That is, the thickness of the sealing
これにより、下段パッケージ6をテストソケット18に収容して上蓋18aを閉じた際に、下段パッケージ6のチップ近傍、すなわちパッケージ基板12の中央部寄りの箇所を押し付けることができる。その結果、テストソケット18のソケットピン18dの外部端子16へのコンタクト性を向上させることができる。
As a result, when the
(変形例2)
図18は実施の形態の変形例2の電子装置の下段パッケージの組み立ての封止材配置時の構造を示す平面図、図19は図18のA−A線に沿った断面図である。
(Modification 2)
18 is a plan view showing a structure when the sealing material is arranged in assembling the lower package of the electronic device according to the second modification of the embodiment, and FIG. 19 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
封止材10を貼り付ける領域は、多数個取り基板17の上面17aの全面でなくてもよく、テスト工程におけるコンタクト性のみを考慮した場合、図18および図19に示すように、デバイス形成部17cごとに、個片化された大きさの封止材10を配置してもよい。
The region to which the sealing
言い換えると、多数個取り基板17の上面17aの一部(例えば、ダイシング部17d、またはダイシング部を含む周縁部)が封止材10によって覆われていなくてもよい。
In other words, a part of the
この場合、多数個取り基板17における強度は若干劣るものの、各パッケージ基板3上においては、その全面に封止材10が貼り付けられるため、上記実施の形態と同様に、テスト工程におけるコンタクト性は向上させることができる。
In this case, although the strength of the
さらに、ダイシング時に、封止材10は切断しないため、封止材10等の異物飛散の量を低減化することができる。
Furthermore, since the sealing
(変形例3)
図20は実施の形態の変形例3の電子装置の下段パッケージの組み立てのダイボンディング後の構造を示す平面図、図21は図20に示すA−A線における1つのデバイス形成部の構造を示す拡大断面図である。
(Modification 3)
20 is a plan view showing a structure after die bonding in assembling the lower package of the electronic device according to the third modification of the embodiment, and FIG. 21 shows the structure of one device forming portion along the line AA shown in FIG. It is an expanded sectional view.
本変形例3は、下段パッケージ6においてプリスタックランド3d上に封止材10を配置しない場合の例を示すものであり、必ずしもプリスタックランド3d上を封止材10で覆わなくてもよい。
The third modification shows an example in which the sealing
この場合、封止材10を貼り付ける領域は、図21に示すように、半導体チップ2の端部と封止材10の端部との距離L>封止材10の端部とプリスタックランド3dの内側端部、その際、複数列に亘って、かつパッケージ基板3の各辺に沿って形成されている場合は、最内周列に位置するプリスタックランド3dとの距離M(L>M)を満たす範囲である。
In this case, as shown in FIG. 21, the region where the sealing
つまり、半導体チップ2が搭載された領域、ここでは図3に示すチップ搭載領域17fと、その周囲における最内周列のプリスタックランド3dの手前までの領域とに封止材10を貼り付け、各プリスタックランド3dは封止材10で覆わなくてもよい。
That is, the sealing
この場合にも、パッケージ基板3の強度を高めることができ、パッケージ基板3の反りの低減化を図ることができる。
Also in this case, the strength of the
なお、上述のチップ搭載領域17fだけでなく、その周囲に配置された複数のプリスタックランド3dのうちの最内周列に配置されたプリスタックランド3dの手前までの領域にも封止材10を配置する場合には、フィルム状の封止材10(NCF)に比べて制御がしづらいペースト状の封止材10(NCP(Non-Conductive Paste) )を塗布することも可能である。
In addition to the above-described
(変形例4)
図22は実施の形態の変形例4の電子装置の下段パッケージの組み立てのダイボンディング時の構造を示す平面図、図23は図22に示すA−A線における1つのデバイス形成部の構造を示す拡大断面図、図24は図22に示す下段パッケージのソケット内への収納時の構造を示す断面図である。
(Modification 4)
FIG. 22 is a plan view showing a structure at the time of die bonding in assembling the lower package of the electronic device according to the fourth modification of the embodiment, and FIG. 23 shows the structure of one device forming portion along the line AA shown in FIG. FIG. 24 is an enlarged cross-sectional view, and FIG. 24 is a cross-sectional view showing a structure when the lower package shown in FIG. 22 is stored in the socket.
本変形例4は、下段パッケージ6の組み立てのダイボンド工程において、図23に示すように、凸部21bを有する加熱ツール21を用いて、半導体チップ2の裏面2bを押圧するものである。
In the fourth modification, in the die bonding process for assembling the
この時、凸部21bの押圧面(接触面とも言う)21aの外形サイズは、半導体チップ2の裏面2bの外形サイズより小さい。そのため、加熱ツール21の凸部21bは、半導体チップ2の裏面2bの一部(中央部)を押圧する。つまり、ダイボンド時、加熱ツール21の凸部21bを半導体チップ2の裏面2bの一部(中央部)に押し当てて加圧する。
At this time, the outer size of the pressing surface (also referred to as a contact surface) 21 a of the
これにより、パッケージ基板3のリード3cと半導体チップ2の導電性部材11とが半田接合され、フリップチップ接合が完了する。
Thereby, the
その際、半導体チップ2の裏面2bの周縁部には、封止材10の被覆部10cが形成される。すなわち、図22に示すように、半導体チップ2の裏面2bの周縁部は、封止材10の被覆部10cによって覆われた状態となる。
At that time, a covering
その後、テスト工程においては、図24に示すように、テストソケット18の収納部18b内に下段パッケージ6を配置し、上蓋18aを閉じた際に、上蓋18aに設けられた突起部18acにより、封止材10のうちの半導体チップ2の裏面2bにおける周縁部を覆う部分である被覆部10cに荷重Pが印加される。
Thereafter, in the test process, as shown in FIG. 24, when the
これにより、下段パッケージ6の複数の外部端子16とテストソケット18の複数のソケットピン18dがそれぞれ接触し、この状態で下段パッケージ6の電気的テストが行われる。
Thereby, the plurality of
なお、図24に示すように、パッケージ基板3の下面3bにおける中央部と、上記中央部の周囲に位置する周縁部にそれぞれ複数の外部端子16が設けられている下段パッケージ6において反りが生じた場合には、中央部、すなわちチップ下部に配置された複数の外部端子16は、ソケットピン18dに接触しづらくなる。
As shown in FIG. 24, warpage occurred in the
しかしながら、本変形例4の下段パッケージ6では、テストソケット18に収納した際に、半導体チップ2の周縁部上の被覆部10cに荷重が加わるため、基板の中央部近傍を押圧することができる。そのため、チップ下部の複数の外部端子16と、複数のソケットピン18dとのコンタクト性を高めることができ、テストの信頼性も高めることができる。
However, in the
(変形例5)
図25は実施の形態の変形例5の電子装置の下段パッケージの組み立てのダイボンディング時の構造を示す平面図、図26は図25に示すA−A線における1つのデバイス形成部の構造を示す拡大断面図、図27は図25に示す下段パッケージのソケット内への収納時の構造を示す断面図である。
(Modification 5)
FIG. 25 is a plan view showing a structure at the time of die bonding in assembling the lower package of the electronic device according to the modified example 5 of the embodiment, and FIG. 26 shows the structure of one device forming portion along the line AA shown in FIG. FIG. 27 is an enlarged cross-sectional view, and FIG. 27 is a cross-sectional view showing the structure of the lower package shown in FIG. 25 when stored in the socket.
本変形例5も、下段パッケージ6の組み立てのダイボンド工程において、図26に示すように、凸部21bを有する加熱ツール21を用いて、半導体チップ2の裏面2bを押圧するものである。
In the modified example 5 as well, in the die bonding process for assembling the
なお、本変形例5では、加熱ツール21の凸部21bの押圧面21aの外形サイズは、半導体チップ2の裏面2bの外形サイズより大きい。そのため、加熱ツール21の凸部21bは、半導体チップ2の裏面2bの全体(全面)を押圧する。つまり、ダイボンド時、加熱ツール21の凸部21bを半導体チップ2の裏面2bの全体に押し当てて加圧する。
In the fifth modification, the outer size of the
これにより、パッケージ基板3のリード3cと半導体チップ2の導電性部材11とが半田接合され、フリップチップ接合が完了する。なお、図26に示すように、加熱ツール21の凸部21bによって半導体チップ2の裏面2bの全体を押圧するため、例え導電性部材11が、半導体チップ2の主面2aの周縁部側に位置していたとしても、確実に導電性部材11の直上からも熱と荷重を印加できる。そのため、導電性部材11に熱が伝わり易く、その結果、フリップチップ接合の接合性を高めることができる。
Thereby, the
また、加熱ツール21によって押圧された際に、半導体チップ2の側面周囲には、加熱ツール21の凸部21bによって形成された封止材10の段差部10aと、この段差部10aよりさらに高い位置の段差部10dとが形成される。すなわち、図25および図26に示すように、半導体チップ2の裏面2bより高い位置、つまりチップ実装高さよりも厚い部分で、かつ平面視で、半導体チップ2と複数のプリスタックランド3dの間の位置に封止材10の段差部10dが形成された状態となる。
Further, when pressed by the
その後、テスト工程においては、図27に示すように、テストソケット18の収納部18b内に下段パッケージ6を配置し、上蓋18aを閉じた際に、上蓋18aに設けられた突起部18acにより、封止材10のうちの半導体チップ2の裏面2bより高い位置の段差部10dに荷重Pが印加される。
Thereafter, in the test process, as shown in FIG. 27, when the
これにより、下段パッケージ6の複数の外部端子16とテストソケット18の複数のソケットピン18dがそれぞれ接触し、この状態で下段パッケージ6の電気的テストが行われる。なお、本変形例5においても、図27に示すように、パッケージ基板3の下面3bにおける中央部と、上記中央部の周囲に位置する周縁部にそれぞれ複数の外部端子16が設けられている下段パッケージ6において反りが生じた場合には、中央部、すなわちチップ下部に配置された複数の外部端子16は、ソケットピン18dに接触しづらくなる。
Thereby, the plurality of
しかしながら、本変形例5の下段パッケージ6においても、テストソケット18に収納した際に、半導体チップ2の周縁部上の被覆部10cに荷重が加わるため、基板の中央部近傍を押圧することができる。そのため、チップ下部の複数の外部端子16と、複数のソケットピン18dとのコンタクト性を高めることができ、変形例4と同様に、テストの信頼性も高めることができる。
However, also in the
(変形例6)
上記実施の形態では、完成品がPOP1の場合を一例として説明したが、上記完成品は、POP1に限らず、テスト工程完了後の下段パッケージ6を完成品として出荷してもよい。
(Modification 6)
In the above embodiment, the case where the finished product is POP1 has been described as an example. However, the finished product is not limited to POP1, and the
(変形例7)
図28は実施の形態の変形例7の半導体装置の構造を示す断面図である。
(Modification 7)
FIG. 28 is a cross-sectional view showing the structure of a semiconductor device according to
上記実施の形態では、完成品がPOP1の場合を一例として説明したが、上記完成品は、POP1に限らず、図28に示すようなフリップチップタイプで、かつプリスタックランドを有していないBGA(Ball Grid Array)27であってもよい。 In the above embodiment, the case where the finished product is POP1 has been described as an example. However, the finished product is not limited to POP1, but is a flip-chip type as shown in FIG. 28 and has no prestack land. (Ball Grid Array) 27 may be used.
なお、BGA27においても、パッケージ基板3の上面3aに封止材10が貼り付けられている。
In the
(変形例8)
さらに、上記実施の形態で説明した技術思想の要旨を逸脱しない範囲内において、変形例同士を組み合わせて適用することができる。
(Modification 8)
Furthermore, the modified examples can be applied in combination within a range not departing from the gist of the technical idea described in the above embodiment.
その他、実施の形態に記載された内容の一部を以下に記載する。
(項1)
以下の工程を含む半導体装置の製造方法:
(a)第1半導体装置を準備する工程;
ここで、前記第1半導体装置は、以下の工程(a1)乃至(a5)により製造される;
(a1)第1上面、前記第1上面に設けられた第1チップ搭載領域、前記第1チップ搭載領域に形成された複数の第1ボンディングリード、前記第1チップ搭載領域の周囲に配置された複数の第1プリスタックランド、前記第1上面とは反対側の第1下面、および前
記第1下面に形成された複数の第1バンプランドを有する第1配線基板を準備する工程;
(a2)前記(a1)工程の後、前記第1チップ搭載領域を含む前記第1配線基板の前記第1上面に封止材を配置し、前記複数の第1プリスタックランドのそれぞれの表面を前記封止材で覆う工程;
(a3)前記(a2)工程の後、第1主面、前記第1主面に形成された複数の第1ボンディングパッド、前記複数の第1ボンディングパッドにそれぞれ形成された複数の第1突起状電極、および前記第1主面とは反対側の第1裏面を有する第1半導体チップを、前記第1半導体チップの前記第1主面が前記第1配線基板の前記第1上面と対向するように、前記第1チップ搭載領域上に配置し、前記第1半導体チップに荷重を加え、半田材を介して前記複数の第1突起状電極と前記複数の第1ボンディングリードをそれぞれ電気的に接続し、さらに、前記複数の第1突起状電極と前記複数の第1ボンディングリードのそれぞれの接合部を前記封止材で封止する工程;
(a4)前記(a3)工程の後、前記複数の第1プリスタックランドのそれぞれの前記表面を前記封止材から露出させる工程;
(a5)前記(a4)工程の後、前記第1配線基板の前記複数の第1バンプランドに複数の第1外部端子をそれぞれ形成する工程;
(b)第2半導体装置を準備する工程;
ここで、前記第2半導体装置は、
(b1)第2上面、前記第2上面に形成された複数の第2ボンディングリード、前記第2上面とは反対側の第2下面、および前記第2下面に形成された複数の第2バンプランドを有する第2配線基板と、
(b2)第2主面、前記第2主面に形成された複数の第2ボンディングパッド、および前記第2主面とは反対側の第2裏面を有し、前記第2配線基板の前記第2上面上に搭載された第2半導体チップと、
(b3)前記複数の第2ボンディングパッドと前記複数の第2ボンディングリードをそれぞれ電気的に接続する複数の導電性部材と、
(b4)前記第2半導体チップを封止する封止体と、
(b5)前記複数の第2バンプランドにそれぞれ形成された複数の第2外部端子と、
を含み、
(c)前記(a)および(b)工程の後、前記第1半導体装置上に前記第2半導体装置を搭載する工程;
ここで、前記(c)工程では、前記複数の第2外部端子と前記複数の第1プリスタックランドをそれぞれ電気的に接続する。
In addition, a part of the contents described in the embodiment will be described below.
(Claim 1)
A semiconductor device manufacturing method including the following steps:
(A) preparing a first semiconductor device;
Here, the first semiconductor device is manufactured by the following steps (a1) to (a5);
(A1) a first upper surface, a first chip mounting region provided on the first upper surface, a plurality of first bonding leads formed in the first chip mounting region, and disposed around the first chip mounting region Preparing a first wiring substrate having a plurality of first prestack lands, a first lower surface opposite to the first upper surface, and a plurality of first bump lands formed on the first lower surface;
(A2) After the step (a1), a sealing material is disposed on the first upper surface of the first wiring board including the first chip mounting region, and each surface of the plurality of first prestack lands is formed. Covering with the sealing material;
(A3) After the step (a2), a first main surface, a plurality of first bonding pads formed on the first main surface, and a plurality of first protrusions formed on the plurality of first bonding pads, respectively. A first semiconductor chip having an electrode and a first back surface opposite to the first main surface is arranged such that the first main surface of the first semiconductor chip faces the first upper surface of the first wiring board. Further, the first semiconductor chip is disposed on the first chip mounting region, a load is applied to the first semiconductor chip, and the plurality of first protruding electrodes and the plurality of first bonding leads are electrically connected to each other through a solder material. And further, sealing each joint portion of the plurality of first protruding electrodes and the plurality of first bonding leads with the sealing material;
(A4) After the step (a3), exposing the surface of each of the plurality of first prestack lands from the sealing material;
(A5) After the step (a4), forming a plurality of first external terminals on the plurality of first bump lands on the first wiring board;
(B) preparing a second semiconductor device;
Here, the second semiconductor device is
(B1) a second upper surface, a plurality of second bonding leads formed on the second upper surface, a second lower surface opposite to the second upper surface, and a plurality of second bump lands formed on the second lower surface. A second wiring board having:
(B2) a second main surface, a plurality of second bonding pads formed on the second main surface, and a second back surface opposite to the second main surface; 2 a second semiconductor chip mounted on the upper surface;
(B3) a plurality of conductive members that electrically connect the plurality of second bonding pads and the plurality of second bonding leads, respectively.
(B4) a sealing body for sealing the second semiconductor chip;
(B5) a plurality of second external terminals respectively formed on the plurality of second bump lands;
Including
(C) a step of mounting the second semiconductor device on the first semiconductor device after the steps (a) and (b);
Here, in the step (c), the plurality of second external terminals and the plurality of first prestack lands are electrically connected to each other.
1 POP
2 半導体チップ
2a 主面(素子形成面、表面、上面)
2b 裏面(下面)
2c 電極パッド(ボンディングパッド、端子、電極)
3 パッケージ基板(配線基板)
3a 上面(チップ搭載面、主面)
3b 下面(実装面、裏面)
3c リード(ボンディングリード、電極、端子)
3d プリスタックランド(端子、電極)
3e,3ea,3eb ランド(端子、電極)
3f ソルダレジスト膜
3g 配線部(配線)
3h 絶縁層
3i,3j 開口部
4 半導体チップ
4a 主面(素子形成面、表面、上面)
4b 裏面(下面)
4c 電極パッド(ボンディングパッド、端子、電極)
5 フリップチップ接合部
6 下段パッケージ
7 上段パッケージ
8 ステージ
9 外部端子(導電性部材)
10 封止材
10a 段差部
10b 開口部
10c 被覆部
10d 段差部
11 導電性部材(柱状電極、突起状電極)
11a 半田層
12 パッケージ基板(配線基板)
12a 上面(表面、チップ搭載面)
12b 下面(裏面)
12c リード(ボンディングリード、電極、端子)
12d ランド(端子、電極)
12e 絶縁層
12f ソルダレジスト膜
12g,12h 開口部
13 ダイボンド材
14 封止体
15 ワイヤ
16 外部端子
17 多数個取り基板(配線基板)
17a 上面(表面、チップ搭載面)
17b 下面(裏面、実装面)
17c デバイス形成部
17d 切断部(除去部、ダイシング部)
17e 枠部
17f チップ搭載領域
18 テストソケット
18a 上蓋
18ab,18ac 突起部
18b 収納部
18c 凹部
18d ソケットピン
20 吸着ツール
21 加熱ツール
21a 押圧面
21b 凸部
22 耐熱シート
23 ブレード
24 ダイシング用治具
25 導電性部材
26 レーザ光
27 BGA
1 POP
2b Back side (lower side)
2c Electrode pads (bonding pads, terminals, electrodes)
3 Package board (wiring board)
3a Top surface (chip mounting surface, main surface)
3b Bottom surface (mounting surface, back surface)
3c Lead (bonding lead, electrode, terminal)
3d pre-stack land (terminal, electrode)
3e, 3ea, 3eb Land (terminal, electrode)
3f Solder resist
3h Insulating
4b Back side (lower side)
4c Electrode pads (bonding pads, terminals, electrodes)
5 Flip chip joint 6
DESCRIPTION OF
12a Top surface (surface, chip mounting surface)
12b Bottom (back)
12c Lead (bonding lead, electrode, terminal)
12d land (terminal, electrode)
17a Top surface (surface, chip mounting surface)
17b Lower surface (back surface, mounting surface)
17c
Claims (8)
(a)第1面、前記第1面に設けられたチップ搭載領域、前記チップ搭載領域に形成された複数のリード、前記チップ搭載領域の周囲に配置された複数の第1ランド、前記第1面とは反対側の第2面、および前記第2面に形成された複数の第2ランドを有する配線基板を準備する工程;
(b)前記(a)工程の後、前記チップ搭載領域を含む前記配線基板の前記第1面に封止材を配置し、前記複数の第1ランドのそれぞれの表面を前記封止材で覆う工程;
(c)前記(b)工程の後、主面、前記主面に形成された複数の電極、前記複数の電極にそれぞれ形成された複数の突起状電極、および前記主面とは反対側の裏面を有する半導体チップを、前記半導体チップの前記主面が前記配線基板の前記第1面と対向するように、前記チップ搭載領域上に配置し、前記半導体チップに荷重を加え、半田材を介して前記複数の突起状電極と前記複数のリードをそれぞれ電気的に接続し、さらに、前記複数の突起状電極と前記複数のリードのそれぞれの接合部を前記封止材で封止する工程;
(d)前記(c)工程の後、前記複数の第1ランドのそれぞれの前記表面を前記封止材から露出させる工程;
(e)前記(d)工程の後、前記配線基板の前記複数の第2ランドに複数の外部端子をそれぞれ形成する工程。 A semiconductor device manufacturing method including the following steps:
(A) a first surface, a chip mounting area provided on the first surface, a plurality of leads formed in the chip mounting area, a plurality of first lands disposed around the chip mounting area, the first Preparing a wiring board having a second surface opposite to the surface and a plurality of second lands formed on the second surface;
(B) After the step (a), a sealing material is disposed on the first surface of the wiring board including the chip mounting region, and each surface of the plurality of first lands is covered with the sealing material. Process;
(C) After the step (b), a main surface, a plurality of electrodes formed on the main surface, a plurality of projecting electrodes formed on the plurality of electrodes, and a back surface opposite to the main surface A semiconductor chip having a semiconductor chip is disposed on the chip mounting region such that the main surface of the semiconductor chip faces the first surface of the wiring substrate, and a load is applied to the semiconductor chip via a solder material. Electrically connecting the plurality of protruding electrodes and the plurality of leads, respectively, and further sealing each joint portion of the plurality of protruding electrodes and the plurality of leads with the sealing material;
(D) After the step (c), exposing the surface of each of the plurality of first lands from the sealing material;
(E) A step of forming a plurality of external terminals on the plurality of second lands of the wiring board after the step (d), respectively.
前記(d)工程では、前記複数の第1ランドのそれぞれの前記表面を覆う前記封止材にレーザ光を照射することで、前記表面上に形成された前記封止材を除去し、
前記(d)工程の後、前記封止材から露出した前記複数の第1ランドのそれぞれの前記表面に導電性部材を形成する、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 Each of the plurality of first lands is made of copper,
In the step (d), the sealing material formed on the surface is removed by irradiating the sealing material covering the surface of each of the plurality of first lands with laser light.
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein after the step (d), a conductive member is formed on each surface of the plurality of first lands exposed from the sealing material.
前記(c)工程では、ツールの凸部を前記半導体チップの前記裏面に押し当てる、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 The plurality of second lands are respectively provided in a central portion of the second surface of the wiring board and a peripheral portion located around the central portion,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the step (c), a convex portion of a tool is pressed against the back surface of the semiconductor chip.
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