JP2014204082A - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は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.
近年は、電子装置の小型・薄型、大容量化等に伴い、半導体装置を構成する半導体チップを2段以上積層することが必要となっている。積層に際しては、上側の半導体チップの一部を下側の半導体チップからはみ出させる(以下、オーバーハングと呼ぶ)ことが行われている。この種の半導体装置は、特許文献1に記載されている。
In recent years, it has become necessary to stack two or more semiconductor chips that constitute a semiconductor device in accordance with the reduction in size, thickness, and capacity of electronic devices. In stacking, a part of the upper semiconductor chip is protruded from the lower semiconductor chip (hereinafter referred to as an overhang). This type of semiconductor device is described in
2段積層タイプについて簡単に説明する。2つの半導体チップがクロスするように積層されて配線基板上に搭載され、熱硬化系の樹脂で封止される。封止に際しては、積層した半導体チップを搭載した配線基板は、封止装置のモールド金型の中に入れられ、モールド金型のキャビティ中に溶融樹脂を流し込む。樹脂を流し込む際に、固形樹脂を収納する部分を含む部位はカルと呼ばれ、後で説明する。 The two-stage stacked type will be briefly described. Two semiconductor chips are stacked so as to cross each other, mounted on a wiring board, and sealed with a thermosetting resin. At the time of sealing, the wiring board on which the stacked semiconductor chips are mounted is placed in a mold die of a sealing device, and molten resin is poured into a cavity of the mold die. When the resin is poured, a portion including a portion for storing the solid resin is called a cal and will be described later.
ところで、半導体チップの配置の仕方は、配線基板サイズや製品取得数等を考慮して決められ、樹脂封止が問題なく行われることが重要になる。しかし、近年、より小型のパッケージが求められ、これに伴い、上述したように半導体チップを積層する技術が発展してきている。ただ、一方では以下に述べるような問題も発生してきており、この問題を検討する際に重要となるのがオーバーハングと呼ばれる部分である。各半導体チップのパッドと呼ばれる電極は、配線基板の電極とAuワイヤ等により接続されなければならないため、上段の半導体チップを下段の半導体チップに対して90度回転した配置にする必要がある。この時、上段の半導体チップの一部は下段の半導体チップからはみ出すことになり、その部分がオーバーハングになる。 By the way, the arrangement of the semiconductor chips is determined in consideration of the wiring board size, the number of products acquired, and the like, and it is important that the resin sealing is performed without any problem. However, in recent years, smaller packages have been demanded, and as a result, techniques for stacking semiconductor chips have been developed as described above. However, on the other hand, the following problems have also occurred, and what is important when considering this problem is the part called overhang. Since the electrodes called pads of each semiconductor chip must be connected to the electrodes of the wiring board by Au wires or the like, it is necessary to arrange the upper semiconductor chip rotated 90 degrees with respect to the lower semiconductor chip. At this time, a part of the upper semiconductor chip protrudes from the lower semiconductor chip, and the part becomes overhanging.
オーバーハングを持つように積層された半導体チップを樹脂で封止する際、流し込む樹脂は粘度を持った流体であるため、半導体チップの配置場所によってはオーバーハング下の部分に適切に樹脂が入り込まず、結果として樹脂がそのまま硬化してしまうため、樹脂の未充填部分ができてしまうことがある。図11に樹脂未充填の模式図を示す。 When sealing semiconductor chips stacked with overhangs with resin, the poured resin is a fluid with viscosity, so depending on the location of the semiconductor chip, the resin may not enter properly under the overhang. As a result, since the resin is cured as it is, an unfilled portion of the resin may be formed. FIG. 11 shows a schematic view of the resin not filled.
これまでは、この樹脂未充填を防ぐために、樹脂の粘度や樹脂に含まれるフィラー径が最適なものを選んだり或いは、樹脂を流し込む速度を調整したりしている。しかし、半導体チップの厚さが薄くなり、パッケージも薄いものが主流になるにつれ、オーバーハング下の高さも低くなるため、樹脂の充填性を向上させることがより一層困難になってきている。 In the past, in order to prevent this unfilling of the resin, a resin having an optimum viscosity or a filler diameter contained in the resin has been selected, or the speed at which the resin is poured has been adjusted. However, as the thickness of the semiconductor chip becomes thinner and the thin package becomes mainstream, the height under the overhang becomes lower, so that it becomes more difficult to improve the resin filling property.
一方、特許文献2には、複数の製品形成部のそれぞれに半導体チップを搭載した配線基板を、前記複数の製品形成部を一括的に覆うように封止樹脂を形成するMAP(Mold Array Process)方式の半導体装置の製造技術が開示されている。 On the other hand, Patent Document 2 discloses a MAP (Mold Array Process) that forms a sealing resin so as to collectively cover a plurality of product forming portions on a wiring board on which a semiconductor chip is mounted in each of the plurality of product forming portions. A method for manufacturing a semiconductor device of the type is disclosed.
MAP方式は、モールド金型と配線基板の製品形成領域外を共通化することで、組立コストを低減するものである。従って、MAP方式ではモールド金型は共通化のため、封止樹脂を注入するゲート位置も配線基板の決まった位置に配置される。 The MAP method reduces the assembly cost by sharing the outside of the product formation area of the mold and the wiring board. Therefore, in the MAP method, since the mold mold is shared, the gate position for injecting the sealing resin is also arranged at a predetermined position on the wiring board.
そのため、配線基板の製品形成領域内に形成される複数の製品形成部のサイズ等によって、ゲート側の最端の製品形成部に搭載される半導体チップ位置に対する最端のゲート位置が製品によってばらつく。 For this reason, the end gate position with respect to the position of the semiconductor chip mounted on the endmost product forming portion on the gate side varies depending on the product depending on the size of the plurality of product forming portions formed in the product forming region of the wiring board.
上述したオーバーハングを持つ積層型半導体装置の樹脂封止にMAP方式を適用しようとする場合、以下のような問題点が生じる。 When the MAP method is applied to the resin sealing of the stacked semiconductor device having the overhang described above, the following problems occur.
上記のバラツキによって、樹脂モールドに際し、最端の製品形成部に搭載される半導体チップよりも外側に最端のゲートが配置される場合には、製品形成領域の外側を流れる封止樹脂の流量が、製品形成領域内を流れる封止樹脂の流量よりも大きくなる。この流量の差により、ゲートとは反対側のエアベント側の製品形成部に搭載される半導体チップのオーバーハング下にボイドが発生する問題がある。封止樹脂内にボイドが発生すると、リフロー時にボイドが膨張し、パッケージクラックを引き起こし、半導体装置の信頼性を低下させる。 Due to the variation described above, when the outermost gate is arranged outside the semiconductor chip mounted on the outermost product forming portion in the resin molding, the flow rate of the sealing resin flowing outside the product forming region is The flow rate of the sealing resin flowing in the product formation region is larger. Due to this difference in flow rate, there is a problem that voids are generated under the overhang of the semiconductor chip mounted on the product forming part on the air vent side opposite to the gate. When voids are generated in the sealing resin, the voids expand during reflow, causing package cracks and reducing the reliability of the semiconductor device.
本発明の態様によれば、複数の製品形成部が配置された配線基板を準備する工程と、前記配線基板の前記複数の製品形成部のそれぞれに半導体チップを搭載する工程と、前記複数の製品形成部を一括的に覆うキャビティと、前記キャビティに連設する複数のゲートを有するモールド金型に前記配線基板を搭載する工程と、前記複数のゲートから前記キャビティ内に封止樹脂を充填し、前記配線基板の前記複数の製品形成部を一括的に覆う封止樹脂層を形成する工程と、を含み、前記封止樹脂の充填に際し、前記複数のゲートのうち、最端に位置するゲートから充填される封止樹脂の流動が分散されるように、前記複数のゲートから前記キャビティ内に封止樹脂を充填することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。 According to an aspect of the present invention, a step of preparing a wiring board on which a plurality of product forming portions are arranged, a step of mounting a semiconductor chip on each of the plurality of product forming portions of the wiring substrate, and the plurality of products A cavity that collectively covers the formation portion, a step of mounting the wiring board on a mold mold having a plurality of gates connected to the cavity, and a sealing resin is filled into the cavity from the plurality of gates, Forming a sealing resin layer that collectively covers the plurality of product forming portions of the wiring board, and when filling the sealing resin, from the gate located at the end of the plurality of gates Provided is a method for manufacturing a semiconductor device, wherein the sealing resin is filled into the cavity from the plurality of gates so that the flow of the filling sealing resin is dispersed.
上記により、複数の製品形成部で規定される製品形成領域の外側を流れる封止樹脂の流量と、製品形成領域内を流れる封止樹脂の流量をほぼ均等化することができ、製品形成部でのボイドの発生を低減できる。さらにボイドの発生を低減することで、リフロー時のパッケージクラックの発生を低減でき、半導体装置の信頼性を向上させることができる。 As described above, the flow rate of the sealing resin flowing outside the product formation region defined by the plurality of product formation portions and the flow rate of the sealing resin flowing inside the product formation region can be substantially equalized. Generation of voids can be reduced. Further, by reducing the generation of voids, the generation of package cracks during reflow can be reduced, and the reliability of the semiconductor device can be improved.
本発明をいくつかの実施形態について説明する前に、本発明者によりなされた検討、試験結果について説明する。 Before describing several embodiments of the present invention, discussions and test results made by the present inventors will be described.
本発明は、モールド金型における左右両端のカル出口と半導体チップ配置の位置関係について提案しようとするものであり、これにより樹脂封止の際の充填性を顕著に改善できるようにするための方法である。 The present invention intends to propose the positional relationship between the cull outlets at the left and right ends of the mold and the arrangement of the semiconductor chip, and thereby a method for remarkably improving the filling property at the time of resin sealing. It is.
半導体チップ配置にはある程度の自由度があり、絶対的に配置を拘束する制限はない。勿論、製品の寸法や取得数等を考慮すれば、ある程度は配置案が絞り込まれるが、樹脂の充填性を犠牲にはできない。 There is a certain degree of freedom in the arrangement of the semiconductor chip, and there is no restriction that absolutely restricts the arrangement. Of course, if the dimensions of the product, the number of acquisitions, and the like are taken into consideration, the arrangement plan is narrowed down to some extent, but the resin filling property cannot be sacrificed.
本発明の好ましい例は、カル出口の先に、ちょうど樹脂の流路を塞ぐように半導体チップを配置することを提案する。 A preferred example of the present invention proposes to arrange a semiconductor chip just at the end of the cull outlet so as to block the resin flow path.
以下に、本発明の原理を解説する。まず始めに、複数の製品形成部に積層半導体チップCを搭載した配線基板(以下では、配線母基板と呼ぶ)における、従来の樹脂の流路を図12に示す。図12(a)は、モールド金型に設けられた複数のカル240と配線母基板との関係を示す平面図であり、図12(b)は最も左側のカル240からゲート260を通して流れる樹脂について説明するための拡大図である。
The principle of the present invention will be described below. First, FIG. 12 shows a conventional resin flow path in a wiring board (hereinafter referred to as a wiring mother board) on which a laminated semiconductor chip C is mounted in a plurality of product forming portions. 12A is a plan view showing the relationship between a plurality of
左端のカル240について言えば、従来は、左端のカル240における最端のゲート260から出た樹脂は目の前にある半導体チップCに殆どぶつかることなく製品形成領域(モールド領域)の端を流れる(図12(b)中の太い点線の矢印)。従来製品であっても、カル出口の正面に半導体チップが配置される場合も有り得るが、それは意図して配置したものではなく、樹脂の充填性を高めることを考慮していない。そこで、以下では樹脂が半導体チップにぶつかる場合の状態について説明する。
Speaking of the
図13(a)は、本発明の提案による半導体チップ配置と複数のカルの位置関係を示す平面図であり、図13(b)には左端のカル出口からゲートを通して流れる樹脂について説明するための拡大図である。図13(b)に示すように、樹脂流路の正面に半導体チップCが配置されているため、樹脂は流路を分断され、製品形成領域(モールド領域)の端を流れる流量が少なくなる。次に、この分断された樹脂量が何に影響を及ぼすのかを説明する。 FIG. 13A is a plan view showing the positional relationship between a semiconductor chip arrangement according to the proposal of the present invention and a plurality of culls. FIG. 13B is a diagram for explaining the resin flowing through the gate from the cull outlet at the left end. It is an enlarged view. As shown in FIG. 13B, since the semiconductor chip C is arranged in front of the resin flow path, the resin divides the flow path, and the flow rate flowing through the end of the product formation area (mold area) decreases. Next, what the amount of the divided resin has will be described.
図14は樹脂モールド時の従来の樹脂の流動面について説明するための平面図である。図12(b)に示したように、樹脂モールドに際し、製品形成領域(モールド領域)の端をより多くの樹脂が流れる場合、充填完了直前の樹脂の流動面の様子は図14のようになる。この場合、流し込んだ樹脂は最終的に一点に集中する流路を取ることになり、結果として積層半導体チップCのオーバーハング下に樹脂の未充填を生むことになる。その様子を図15に示す。 FIG. 14 is a plan view for explaining a conventional resin flow surface during resin molding. As shown in FIG. 12B, in the case of resin molding, when more resin flows through the end of the product formation region (mold region), the state of the flow surface of the resin immediately before completion of filling is as shown in FIG. . In this case, the poured resin finally takes a flow path concentrated at one point, and as a result, the resin is not filled under the overhang of the laminated semiconductor chip C. This is shown in FIG.
図15は、樹脂モールドに際し、積層半導体チップCのオーバーハング下に樹脂の未充填を生む様子を説明するための平面図である。図15中に示した黒色部分が樹脂の未充填箇所を示し、未充填は樹脂の流動性の影響により発生する。 FIG. 15 is a plan view for explaining a state in which unfilled resin is generated under the overhang of the laminated semiconductor chip C in the resin molding. The black part shown in FIG. 15 shows the unfilled portion of the resin, and the unfilled portion occurs due to the influence of the fluidity of the resin.
次に、何故、一点に集中するような樹脂の流れが樹脂の未充填を発生し易いかを説明する。 Next, the reason why the resin flow concentrated at one point is likely to cause unfilling of the resin will be described.
図16は、本発明の提案により、カル出口、特に最端のゲートの正面に積層半導体チップCを配置した場合の樹脂の流動面について説明するための平面図である。この場合、製品形成領域(モールド領域)の端を流れる樹脂量が少ないことにより、左右端の樹脂の流動が抑えられることになり、充填完了直前の流動面は直線的になる。 FIG. 16 is a plan view for explaining the flow surface of the resin when the laminated semiconductor chip C is arranged in front of the cull outlet, particularly the endmost gate, according to the proposal of the present invention. In this case, since the amount of resin flowing through the end of the product formation region (mold region) is small, the flow of resin at the left and right ends is suppressed, and the flow surface immediately before filling is linear.
カル出口の正面に配置する半導体チップの位置が、例えばどの程度カル出口から離れていれば良いかや、樹脂を注入するスピードをどの程度にするか、端と中央部の樹脂流量の比率はどれくらいか等を、定量的に限定することは難しい。しかしながら、樹脂自体は粘度を持つ流体であり、マクロ的に見ると、障害物となる積層半導体チップがあったとしても何れは一つの纏まった流動面になろうとする。この時、左右両端の樹脂流量を最初の段階で抑えられるか否かが充填終了直前の樹脂流動面の形状に大きく影響する。従って、意図してカル出口、特に最端のゲートの正面に半導体チップを配置し、樹脂流量を抑えることが極めて重要になる。 The position of the semiconductor chip placed in front of the cull outlet is, for example, how far it should be from the cull outlet, how fast the resin injection speed is, and what is the ratio of the resin flow rate at the edge to the center It is difficult to quantitatively limit these. However, the resin itself is a fluid having viscosity, and from a macro viewpoint, even if there is a laminated semiconductor chip that becomes an obstacle, any of them tends to become a single fluid surface. At this time, whether or not the resin flow rates at the left and right ends can be suppressed in the first stage greatly affects the shape of the resin flow surface immediately before the end of filling. Therefore, it is extremely important to intentionally arrange a semiconductor chip in the cull outlet, particularly in front of the endmost gate, to suppress the resin flow rate.
図17は、本発明の提案による樹脂流動面の場合の樹脂流路を示す平面図である。図17に示すように、樹脂流動面が直線的になると、樹脂は奥側(ゲートと反対側のエアベント側の壁)にぶつかって反射する。これにより、オーバーハング下に未充填が生じやすい奥側の積層半導体チップのオーバーハング下に樹脂が充填されたり、未充填の周辺樹脂を振動させたりすることになる。これが、本発明により樹脂の充填性が顕著に向上する理由である。 FIG. 17 is a plan view showing a resin flow path in the case of a resin flow surface according to the proposal of the present invention. As shown in FIG. 17, when the resin flow surface becomes linear, the resin hits the back side (the wall on the air vent side opposite to the gate) and is reflected. As a result, the resin is filled under the overhang of the back side laminated semiconductor chip where unfilling is likely to occur under the overhang, or the unfilled peripheral resin is vibrated. This is the reason why the filling property of the resin is remarkably improved by the present invention.
次に、図1〜図4を参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。 Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、第1の実施形態による製造方法が適用されるMCP(Multi Chip Package)型の半導体装置の概略構成を示す平面図であり、図2は図1の線A−A’による断面図である。 FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of an MCP (Multi Chip Package) type semiconductor device to which the manufacturing method according to the first embodiment is applied, and FIG. 2 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. It is.
第1の実施形態が適用される半導体装置1は、配線基板10と、DRAMのメモリチップ等の第1の半導体チップ20と、DRAMのメモリチップ等の第2の半導体チップ30とを備える。半導体装置1はまた、第1のワイヤ50と、第2のワイヤ51と、封止樹脂60と、外部端子70とを備える。
The
配線基板10は、図1および図2に示すように、例えばガラスエポキシから形成され略四角形の板状に形成された絶縁基材11と、絶縁基材11の両面にパターン形成された配線層(図示しない)と、配線層を覆うように形成された絶縁膜12とを有している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
配線基板10の一面側の配線層には、複数の接続パッド13が接続形成されている。また、配線基板10の他面側の配線層には、複数のランド14が接続形成されている。複数の接続パッド13は、図1に示すように、配線基板10の一面の周縁部近傍に配列形成されている。また、複数のランド14は、配線基板10の他面に格子状に配置されている。複数の接続パッド13と複数のランド14とは、それらに連続する配線と絶縁基材11を貫く導通ビア等により互いに接続されている。接続パッド13には、ワイヤ50、51が接続され、ランド14には、外部端子70が搭載される。
A plurality of
絶縁膜12は、例えばソルダーレジスト(SR)である。絶縁膜12は、予め定められた所定の領域を除いて配線基板10の両面全面に形成される。換言すると、絶縁膜12は、その一部が所定の領域に関して除去されており、一つ以上の開口部を有している。例えば、配線基板10の一面側には、SR開口部15が形成される。SR開口部15は、複数の接続パッド13が形成された領域およびその周辺領域を露出させる。配線基板10の他面側においても、複数のランド14をそれぞれ露出させるSR開口部(図示せず)が形成される。
The insulating
第1の半導体チップ20は、図1に示すように、略長方形の板状に形成され、その長手方向を図中縦方向に沿わせた状態で、配線基板10の一面側に搭載されている。第1の半導体チップ20の他面は、DAF(Die Attached Film)等の接着部材80によって、配線基板10の絶縁膜12が形成されている領域に接着固定されている。
As shown in FIG. 1, the
第1の半導体チップ20は、その一面側に所定の回路(図示しない)および複数の第1の電極パッド21が形成されている。複数の第1の電極パッド21は、図1に示すように、第1の半導体チップ20の各短辺に沿って配列形成されている。第1の電極パッド21と接続パッド13とは、図1に示すように、第1のワイヤ50により接続されている。
The
第2の半導体チップ30は、図1に示すように、略長方形の板状に形成され、その長手方向を図中横方向に沿わせた状態で、第1の半導体チップ20の一面上に積層搭載されている。第2の半導体チップ30は、図1に示すように、第1の半導体チップ20の第1の電極パッド21が形成された領域を覆うことがないように配置され、その結果、図中横方向における第2の半導体チップ30の両端は、第1の半導体チップ20に対して外側にオーバーハングする(すなわち、はみ出す)。これにより、第2の半導体チップ30には、図1や図2に示すように、第1の半導体チップ20に重なる積層領域と、図中横方向における積層領域の両側に形成され第1の半導体チップ20からオーバーハングするオーバーハング領域とが形成される。第2の半導体チップ30の他面は、DAF等の接着部材80により第1の半導体チップ20に接着固定される。
As shown in FIG. 1, the
第2の半導体チップ30は、その一面側に所定の回路(図示しない)および第2の電極パッド31が形成されている。複数の第2の電極パッド31は、第2の半導体チップ30(オーバーハング領域)の各短辺に沿って配列形成され、第2の電極パッド31と接続パッド13とは、図1や図2に示すように、第2のワイヤ51により接続されている。
The
第1のワイヤ50は、例えばAu等の導電性金属から成り、第1の電極パッド21と接続パッド13とを接続する。第2のワイヤ51もAu等の導電性金属から成り、第2の電極パッド31と接続パッド13とを接続する。
The
封止樹脂60は、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂から成り、図2に示すように、配線基板10の一面側において、第1の半導体チップ20と第2の半導体チップ30と第1のワイヤ50と第2のワイヤ51と配線基板10の一面とを覆っている。
The sealing
外部端子70は、第1の実施形態では、はんだボールとして構成され、配線基板10のランド14に搭載されている。なお、外部端子70の具体的態様は、はんだボール以外であってもよい。
In the first embodiment, the
次に、第1の実施形態による半導体装置1の製造方法について、図3および図4に基づいて以下に説明する。
Next, a method for manufacturing the
図3は第1の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に説明するための断面図であり、図4は図3に続く製造工程を説明するための断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment in the order of steps, and FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing steps subsequent to FIG.
まず、図3(a)には、ダイシングラインLによって区画された複数の製品形成部Rを含む配線母基板10aが示されている。これら製品形成部Rは、後にダイシングラインLに沿って個々に切断され配線基板10となる領域である。各製品形成部Rには、絶縁膜12、接続パッド13、ランド14、および、SR開口部15が、形成されている。
First, FIG. 3A shows a
次に、図3(b)に示すように、配線基板10(配線母基板10a)の一面上に、第1の半導体チップ20および第2の半導体チップ30を順番に積層する。第1の半導体チップ20は、第1の半導体チップ20の他面に設けられたDAF等の接着部材80によって、配線基板10(配線母基板10a)の一面に接着固定される。同様に、第2の半導体チップ30は、第2の半導体チップ30の他面に設けられたDAF等の接着部材80によって、第1の半導体チップ20の一面に接着固定される。
Next, as shown in FIG. 3B, the
次に、図3(c)に示すように、第2のワイヤ51を用いて、配線基板10(配線母基板10a)の接続パッド13と第2の半導体チップ30の第2の電極パッド31とを電気的に接続する。また、同様に、第1のワイヤ50を用いて、配線基板10(配線母基板10a)の接続パッド13と第1の半導体チップ20の第1の電極パッド21とを電気的に接続する。
Next, as shown in FIG. 3C, the
この際、ワイヤ50、51を用いた結線には、図示しないワイヤボンディング装置を用いることができる。結線は、例えば、超音波熱圧着法を用いたボールボンディングにより行われる。具体的には、溶融によりボールが形成されたワイヤ50、51の先端を電極パッド21、31上に超音波熱圧着し、ワイヤ50、51が所定のループ形状を描くように、ワイヤ50、51の後端を対応する接続パッド13上に超音波熱圧着する。
At this time, a wire bonding apparatus (not shown) can be used for the connection using the
次に、図3(d)に示すように、第1の半導体チップ20や第2の半導体チップ30やシリコン基板40を搭載した配線基板10(配線母基板10a)に、一括モールドを施すことによって、封止樹脂60を形成する。後で説明されるように、この一括モールドには、上型(図示しない)および下型(図示しない)等を備えたトランスファーモールド装置(図示しない)が用いられる。具体的には、この一括モールドは、上型(図示しない)および下型(図示しない)によって形成される空間内に、ダイボンディング工程およびワイヤボンディング工程を経た配線基板10(配線母基板10a)を配置し、前記空間内に熱硬化性のエポキシ樹脂等を流入させることによって行われる。
Next, as shown in FIG. 3 (d), by performing collective molding on the wiring substrate 10 (
次に、図4(a)に示すように、配線基板10(配線母基板10a)の他面側に設けられたランド14にそれぞれ外部端子70を搭載する。この外部端子70の搭載は、例えば、複数のランド14に対応して配列形成された複数の吸着孔(図示しない)を備えた吸着機構(図示しない)を用いて行うことができる。この場合、複数の外部端子70を吸着機構(図示しない)に吸着保持させ、保持された外部端子70にフラックスを転写形成して、ランド14に一括搭載する。その後、リフロー処理により、外部端子70とランド14との間を接続固定する。
Next, as shown in FIG. 4A,
次に、図4(b)に示すように、封止樹脂60にダイシングテープ(図示しない)を貼り付けて支持した状態で、ダイシングブレード(図示しない)を用いて、配線基板10(配線母基板10a)および封止樹脂60をダイシングラインLに沿って切断する。これにより、配線基板10(配線母基板10a)は、製品形成部R毎に個片化され、その後、個片化された配線基板10および封止樹脂60をダイシングテープ(図示しない)からピックアップすることで、図1および図2に示すような半導体装置1が得られる。
Next, as shown in FIG. 4B, in a state where a dicing tape (not shown) is attached to and supported by the sealing
図5は、第1の実施形態による製造方法に用いる配線基板の製品形成部とトランスファーモールド装置(モールド金型)におけるゲートとの関係を示す平面図である。 FIG. 5 is a plan view showing the relationship between the product formation portion of the wiring board used in the manufacturing method according to the first embodiment and the gate in the transfer mold apparatus (mold mold).
配線母基板10aは、図5に示すように、複数の製品形成部Rが形成されている。それぞれの製品形成部Rは、基板ダイシング工程にて切断・分離されることで、図1に示すような配線基板10となる領域である。
As shown in FIG. 5, the
本第1の実施形態では、配線母基板10aのゲート側に形成された複数の製品形成部Rのうち、両端(最端)に配置される2つの製品形成部Rに搭載される積層半導体チップが、それぞれ対応するモールド金型の最端に位置するゲート(最端ゲート)260のほぼ中心に対向して位置するように製品形成部Rが配置されている。
In the first embodiment, among the plurality of product forming portions R formed on the gate side of the
MAP方式ではモールド金型を共通化するため、配線母基板10aは、製品形成部を形成できる領域と樹脂モールド時のゲート位置が決まっており、第1の実施形態では、例えば一つの製品形成部の、ゲートと垂直な辺側のサイズを調整することで、前記両端に配置される2つの製品形成部に搭載される半導体チップの中心が、それぞれ対応するモールド金型の最端に位置するゲート260のほぼ中心に位置するように構成している。
In the MAP method, in order to share a mold die, the
図6は第1の実施形態による製造方法におけるモールド工程を工程順に示す断面図であり、図7はモールド工程を示す平面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the molding process in the manufacturing method according to the first embodiment in the order of processes, and FIG. 7 is a plan view illustrating the molding process.
トランスファーモールド装置100は、図6(a)に示すように、上型200と下型300からなるモールド金型を有している。上型200にはキャビティ250が形成されており、下型300には配線母基板10aを搭載する凹部350が形成されている。
As shown in FIG. 6A, the
前記ワイヤボンディングの完了した配線母基板10aは、図6(b)に示すように、下型300の凹部350にセットされる。そして上型200と下型300で配線母基板10aを型閉めすることで、配線母基板10aの上方に所定の大きさのキャビティやゲート部260が形成される。配線母基板10aの複数の製品形成部Rは、上型200のキャビティ250によって一括的に覆われる。
The
第1の実施形態では、ゲート側の両端に配置される製品形成部Rは、上述したように、モールド金型の最端に位置するゲート260に対応して形成されているため、モールド金型が型閉めされた段階で、両端に配置されている2つの製品形成部Rに搭載された積層半導体チップの中心が、それぞれ対応するモールド金型の最端に位置するゲート260のほぼ中心に位置するようにセットされる。そしてモールド金型の下型300のポットにレジンタブレット360が供給され、レジンタブレット360を加熱溶融する。
In the first embodiment, the product forming portions R arranged at both ends on the gate side are formed corresponding to the
そして、図6(c)に示すように、溶融された樹脂をプランジャー370によりゲート部260からキャビティ250内に注入する。第1の実施形態では、モールド金型の最端に位置するゲート260の注入位置に、それぞれ積層半導体チップが配置されるように構成されているため、前記最端に位置するゲート260から注入される溶融樹脂の流動が積層半導体チップによって分散される。この分散により、図7に示されるように、製品形成領域の外側を流れる樹脂の流量と、製品形成領域内を流れる樹脂の流量をほぼ均等化することができる。これによりゲート260とは反対側のエアベント270側の製品形成部での上段に配置される半導体チップのオーバーハング下の隙間への樹脂の充填性を向上させることができ、オーバーハング下の隙間へのボイドの発生を低減できる。さらにオーバーハング下の隙間へのボイドの発生を低減することで、リフロー時のパッケージクラックの発生を低減でき、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
Then, as shown in FIG. 6C, the molten resin is injected into the
そしてキャビティ250内に樹脂が充填された後、所定の温度、例えば180℃でキュアすることで、樹脂が硬化され、封止体が形成される(図8)。その後、モールド金型から、配線母基板10aを取り出し、所定の温度、例えば180℃でベークすることで封止体が完全に硬化され、図6(d)に示すような、複数の製品形成部を一括的に覆うような封止樹脂層60が形成される。また封止樹脂につながっている、ゲート部とランナー部及びカル部の封止樹脂が除去される。
Then, after the resin is filled into the
図9は、本発明の第2の実施形態による製造方法に用いる配線基板の製品形成領域とモールド金型のゲートとの位置関係を示す平面図である。 FIG. 9 is a plan view showing the positional relationship between the product formation region of the wiring board used in the manufacturing method according to the second embodiment of the present invention and the gate of the mold die.
第2の実施形態においては、ゲート260側の両端に配置される製品形成部はR、第1の実施形態と異なり、モールド金型の最端に位置するゲート260より内側に配置するように構成されている。第2の実施形態では、図9に示すように、両端に配置される製品形成部Rの外側の製品形成領域(モールド領域)に、流動抑制部材、例えばダミーチップ400が配置されている。ダミーチップ400は、例えば回路の形成されていないシリコン基板や不良の半導体チップが用いられる。
In the second embodiment, the product forming portions arranged at both ends on the
第2の実施形態においては、ゲート260側の両端に配置される製品形成部Rの積層半導体チップが、対応する最端のゲート260に対応して配置されていない。しかし、当該製品形成部Rの外側に流動抑制部材としてダミーチップ400を配置したことで、最端のゲート260から注入される封止樹脂の流動が分散され、第1の実施形態と同様に、製品形成領域の外側を流れる封止樹脂の流量と、製品形成領域内を流れる封止樹脂の流量を均等化することができる。これにより第1の実施形態と同様な効果が得られる。配線母基板10a上の空き領域に流動抑制部材を配置するため、モールド金型の共通化を損なうことなく、対応できる。
In the second embodiment, the stacked semiconductor chips of the product forming portion R arranged at both ends on the
尚、第2の実施形態では、配線基板の製品形成部の外側に流動抑制部材を設けて、最端のゲートからキャビティ内に注入される封止樹脂の流動を分散するように構成したが、モールド金型のキャビティの内側面であって、キャビティ内に収容された配線基板の製品形成部の外側に対応する部位に凸部を形成し、最端のゲートから注入される封止樹脂の流動を分散するように構成しても良い。 In the second embodiment, the flow suppressing member is provided outside the product forming portion of the wiring board so as to disperse the flow of the sealing resin injected from the outermost gate into the cavity. The flow of the sealing resin injected from the innermost gate, forming a convex portion on the inner surface of the cavity of the mold and corresponding to the outside of the product forming portion of the wiring board accommodated in the cavity May be configured to be distributed.
図10は、本発明の第3の実施形態による製造方法に用いる配線基板の製品形成部とモールド金型におけるゲートとの位置関係を示す平面図である。 FIG. 10 is a plan view showing the positional relationship between the product forming portion of the wiring board used in the manufacturing method according to the third embodiment of the present invention and the gate in the mold.
第3の実施形態においては、ゲート260側の両端に配置される製品形成部Rは、第2の実施形態と同様、モールド金型の最端に位置するゲート260より内側に配置するように構成されている。第3の実施形態では、図10に示すように、最端に位置するゲート260の前に樹脂流動抑制部材、例えば配線母基板10a上に形成された凸部400’が配置されている。凸部400’は、配線母基板10a上の絶縁膜(図2の12)に形成した凸部やバンプが用いられる。
In the third embodiment, the product forming portions R arranged at both ends on the
第3の実施形態においても、ゲート260側の両端に配置される製品形成部Rの積層半導体チップが、対応する最端のゲート260に対応して配置されていない。しかし、最端のゲート260の注入位置に流動抑制部材として、凸部400’を配置したことで、最端のゲート260から注入される封止樹脂の流動が分散され、第1の実施形態と同様に、製品形成領域の外側を流れる封止樹脂の流量と、製品形成領域内を流れる封止樹脂の流量を均等化することができる。これにより第1の実施形態と同様な効果が得られる。第3の実施形態においても配線母基板上の空き領域に流動抑制部材を配置するため、モールド金型の共通化を損なうことなく、対応できる。
Also in the third embodiment, the stacked semiconductor chips of the product forming portion R arranged at both ends on the
尚、第3の実施形態では、最端のゲートのキャビティへの注入位置に凸部を形成し、最端のゲートからキャビティ内に注入される封止樹脂の流動を分散するように構成したが、最短のゲートの幅を他のゲートの幅よりも狭く構成し、封止樹脂の流動を分散させるように構成しても良い。 In the third embodiment, the convex portion is formed at the injection position of the outermost gate into the cavity, and the flow of the sealing resin injected from the outermost gate into the cavity is dispersed. Alternatively, the shortest gate width may be configured to be narrower than the widths of the other gates to disperse the flow of the sealing resin.
以上、本発明者によってなされた発明を複数の実施形態に基づき説明したが、本発明は上記実施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。例えば、上記実施形態では、2つの半導体チップをクロス積層した半導体装置に適用した場合について説明したが、複数の半導体チップをオーバーハングするように積層配置した半導体装置であれば、このような積層構造の半導体装置に適用しても良い。また一つの半導体チップ又は3つ以上の半導体チップを積層した半導体装置に適用しても良い。さらにメモリチップとロジックチップ等、どのような半導体チップの組合せに適用しても良い。 As mentioned above, although the invention made | formed by this inventor was demonstrated based on several embodiment, this invention is not limited to the said embodiment, It cannot be overemphasized that it can change variously in the range which does not deviate from the summary. . For example, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a semiconductor device in which two semiconductor chips are cross-stacked has been described. However, in the case of a semiconductor device in which a plurality of semiconductor chips are stacked so as to overhang, such a stacked structure You may apply to the semiconductor device of this. Further, the present invention may be applied to a semiconductor device in which one semiconductor chip or three or more semiconductor chips are stacked. Furthermore, the present invention may be applied to any combination of semiconductor chips such as a memory chip and a logic chip.
10 配線基板
11 絶縁基材
12 絶縁膜
13 接続パッド
14 ランド
15 SR開口部
20、30 第1、第2の半導体チップ
21、31 電極パッド
50、51 ワイヤ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記配線基板の前記複数の製品形成部のそれぞれに半導体チップを搭載する工程と、
前記複数の製品形成部を一括的に覆うキャビティと、前記キャビティに連設する複数のゲートを有するモールド金型に前記配線基板を搭載する工程と、
前記複数のゲートから前記キャビティ内に封止樹脂を充填し、前記配線基板の前記複数の製品形成部を一括的に覆う封止樹脂層を形成する工程と、を含み、
前記封止樹脂の充填に際し、前記複数のゲートのうち、最端に位置するゲートから充填される封止樹脂の流動が分散されるように、前記複数のゲートから前記キャビティ内に封止樹脂を充填することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Preparing a wiring board on which a plurality of product forming portions are arranged;
Mounting a semiconductor chip on each of the plurality of product forming portions of the wiring board;
A step of mounting the wiring board on a mold die having a cavity that collectively covers the plurality of product forming portions, and a plurality of gates that are connected to the cavity;
Filling the cavity with the sealing resin from the plurality of gates, and forming a sealing resin layer that collectively covers the plurality of product forming portions of the wiring board,
When filling the sealing resin, the sealing resin is injected from the plurality of gates into the cavity so that the flow of the sealing resin filled from the gate located at the end of the plurality of gates is dispersed. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising filling.
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