JP3216637B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11Manufacturing methods

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  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
  • Screen Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、柱状電極を有す
る半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えばCSP(Chip Size Package)と呼
ばれる半導体装置を製造する場合、一例として、まず図
8に示すように、ウエハ状態のシリコン基板(半導体基
板)1上に複数の柱状電極2が形成されたものを印刷テ
ーブル3の上面に位置決めして載置する。次に、シリコ
ン基板1の上面に印刷マスク4を位置合わせして載置す
る。印刷マスク4は、厚さが柱状電極2の高さよりもや
や厚いマスク本体4aにシリコン基板1の平面サイズよ
りもやや小さい円形状の開口部4bが形成されたものか
らなっている。
【0003】次に、図9に示すように、側面短冊形状の
スキージ5で液状封止樹脂を印刷マスク4の開口部4b
内に印刷し、封止膜6を形成する。この状態では、柱状
電極2の上面は封止膜6によって覆われている。次に、
封止膜6の上面側を適宜に研磨あるいはエッチングする
ことにより、図10に示すように、柱状電極2の上面を
露出させる。次に、図11に示すように、柱状電極2の
上面に半田ボール7を形成する。次に、ダイシング工程
を経ると、個々の半導体装置が得られる。
【0004】次に、図12は以上のようにして得られた
半導体装置10を回路基板11上に搭載した状態の一部
の断面図を示したものである。この場合、半導体装置1
0は、半田ボール7が回路基板11の上面の所定の箇所
に形成された接続端子12に接合されていることによ
り、回路基板11上に搭載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のこの
ような半導体装置10では、封止膜6の厚さが柱状電極
2の高さと同じとなるので、柱状電極2が揺れ動きにく
く、この結果、回路基板11上に搭載した後における温
度サイクルテストにおいて、シリコン基板1と回路基板
11との間の熱膨張係数差に起因して発生する応力を柱
状電極2で吸収することができず、ひいては柱状電極2
と半田ボール7との界面にクラックが発生することがあ
るという問題があった。この発明の課題は、柱状電極で
応力を吸収することができるようにすることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
半導体基板上に形成された複数の柱状電極間の前記半導
体基板上に、先端部がほぼV字状のスキージをほぼ垂直
な状態で往復動させるスクリーン印刷により、その先端
部を前記柱状電極間に押し込んで封止膜を前記柱状電極
間で陥没するように形成するものである。請求項5記載
の発明は、半導体基板上に形成された複数の柱状電極間
の前記半導体基板上に、先端部が先鋭な2つのスキージ
を、往動時には先行する復動用スキージを上昇させた状
態で後行する往動用スキージで印刷し、復動時には先行
する往動用スキージを上昇させた状態で後行する復動用
スキージで印刷するスクリーン印刷により、封止膜を前
記柱状電極間で陥没するように形成するものである。
の発明によれば、先鋭なスキージの先端部を柱状電極間
に押し込んで封止膜を柱状電極間で陥没するように形成
しているので、柱状電極を揺れ動き易くすることがで
き、ひいては柱状電極で応力を吸収することができる。
この場合、先鋭なスキージを垂直な状態で往復動させる
スクリーン印刷により封止膜を形成しているので、スキ
ージの先端部の柱状電極間への押し込み量を調整するこ
とにより、封止膜の厚さを容易に制御することができ
る。
【0007】
【発明の実施の形態】図1〜図3はそれぞれこの発明の
一実施形態における半導体装置の各製造工程を示したも
のである。そこで、これらの図を順に参照して、この実
施形態における半導体装置の製造方法について説明す
る。まず、図1に示すように、ウエハ状態のシリコン基
板(半導体基板)11上に高さ100〜300μmの複
数の柱状電極12が形成されたものを印刷テーブル13
の上面に位置決めして載置する。次に、シリコン基板1
1の上面に印刷マスク14を位置合わせして載置する。
印刷マスク14は、厚さが柱状電極12の高さよりも薄
いマスク本体14aにシリコン基板11の平面サイズよ
りもやや小さい円形状の開口部14bが形成されたもの
からなっている。
【0008】次に、図2に示すように、先端部が側面ほ
ぼV字状のスキージ15で液状封止樹脂を印刷マスク1
4の開口部14b内に印刷し、封止膜16を形成する。
この場合、液状封止樹脂の粘度は千cPS(センチポア
ズ)〜約30万cPS程度とし、また、スキージ15は
ミノウレタン(ウレタン系ゴム)によって形成され、そ
の先端部の角度は60°程度が好ましいが、55°〜8
0°程度としても何ら問題はない。また、スキージ15
の硬度はJIS規定の55゜〜80゜であり、印刷に際
しては、スキージ15はほぼ垂直な状態で往復動され、
その先端部が柱状電極12間に押し込まれることによ
り、封止膜16は、その厚さが柱状電極12の高さより
も薄くなり、柱状電極12間で陥没するように形成され
る。なお、柱状電極12の上面に封止膜16が形成され
た場合には、柱状電極12上及びその近傍の封止膜16
を適宜に研磨あるいはエッチングして、柱状電極12の
上面を露出させる。次に、図3に示すように、柱状電極
12の上面に半田ボール17を形成する。次に、ダイシ
ング工程を経ると、個々の半導体装置が得られる。
【0009】次に、図4は以上のようにして得られた半
導体装置20を回路基板21上に搭載した状態の一部の
断面図を示したものである。この場合、半導体装置20
は、半田ボール17が回路基板21の上面の所定の箇所
に設けられた接続端子22に接合されていることによ
り、回路基板21上に搭載されている。
【0010】ところで、以上のようにして得られた半導
体装置10では、封止膜16を柱状電極12間で陥没す
るように形成しているので、柱状電極12を揺れ動き易
くすることができる。この結果、半導体装置10を回路
基板21上に搭載した後における温度サイクルテストに
おいて、シリコン基板11と回路基板21との間の熱膨
張係数差に起因して発生する応力を柱状電極12で吸収
することができ、ひいては柱状電極12と半田ボール1
7との界面にクラックが発生しにくいようにすることが
できる。
【0011】ここで、スキージ15の押し込み量(m
m)と封止膜16の厚さ(mm)との関係を調べたとこ
ろ、図5に示す結果が得られた。この場合、スキージ1
5の押し込み量とは、高さ110μm程度の柱状電極1
2の上面を基準として、スキージ15の先端部を柱状電
極12間に押し込んだ量のことである。また、封止膜1
6の厚さとは、柱状電極12間において最も陥没したと
ころにおける厚さのことである。図5から明らかなよう
に、封止膜16の厚さはスキージ15の押し込み量に反
比例している。したがって、スキージ15の先端部の柱
状電極12間への押し込み量を調整することにより、封
止膜16の厚さを容易に制御することができる。
【0012】また、スキージ15を比較的柔らかいミノ
ウレタンによって形成し、その先端部を側面ほぼV字状
としているので、スキージ15を垂直な状態で柱状電極
12間に押し込みながら往復動させても、柱状電極12
にダメージをほとんど与えることがないようにすること
ができる。
【0013】次に、封止膜16の形成方法の他の例につ
いて、図6を参照して説明する。まず、図6(A)に示
すように、所定の間隔をおいて配置された2つのスキー
ジ15a、15bを有するスクリーン印刷機を用意す
る。この場合、左側のスキージ15aは往動用であり、
右側のスキージ15bは復動用である。そして、両スキ
ージ15a、15bを左方向移動限位置に位置させ、且
つ、往動用スキージ15aを下降させて印刷マスク14
の上面に接触させ、また復動用スキージ15bを上昇位
置に位置させる。この場合、往動用スキージ15aの下
降量は、予め設定されたスキージ押し込み量に対応した
ものである。
【0014】そして、両スキージ15a、15b間にお
ける印刷マスク14の上面に液状封止樹脂16aを供給
し、両スキージ15a、15bを右方向に移動させ、図
6(B)に示すように、往動用スキージ15aによって
印刷マスク14の開口部14b内に液状封止樹脂16a
を印刷する。そして、両スキージ15a、15bが左方
向移動限位置に位置した後に、図6(C)に示すよう
に、復動用スキージ15bを下降させて印刷マスク14
の上面に接触させる。この場合も、復動用スキージ15
bの下降量は、予め設定されたスキージ押し込み量に対
応したものである。
【0015】次に、両スキージ15a、15bを左方向
にやや移動させ、図6(D)に示すように、復動用スキ
ージ15bがシリコン基板11上に位置する状態となっ
た時点で、往動用スキージ15aを上昇させる。そし
て、両スキージ15a、15bをさらに左方向に移動さ
せ、図6(E)に示すように、復動用スキージ15bに
よって印刷マスク14の開口部14b内に液状封止樹脂
16aを印刷する。かくして、液状封止樹脂16aの印
刷工程が終了する。
【0016】ここで、図6(C)に示すように、復動用
スキージ15bを下降させて印刷マスク14の上面に接
触させ、図6(D)に示すように、復動用スキージ15
bがシリコン基板11上に位置する状態となった時点
で、換言すれば、復動用スキージ15bがマスク14の
上面に接触しながら左方向に移動を開始し、シリコン基
板11の端縁よりも内側に位置する状態となった時点
で、往動用スキージ15aを上昇させている理由につい
て説明する。図6(B)に示す状態において、まず往動
用スキージ15aを上昇させ、次いで復動用スキージ1
5bを下降させて印刷マスク14の上面に接触させた場
合には、復動用スキージ15bの印刷マスク14の上面
への接触力により、印刷マスク14が浮き上がり、すで
に印刷された液状封止樹脂16aが印刷マスク14の下
面側に回り込み、連続印刷が不可能となることがある。
そこで、このようなことを回避するためである。
【0017】なお、硬化後の封止膜の粘度は50万〜1
50万cPSと高い方が望ましいが、液状封止樹脂16
aの粘度がこのように高い場合には、スキージによる印
刷時、液状封止樹脂が波打つように形成された、膜厚が
一様とならない。そこで、このような場合には、印刷前
に予め液状封止樹脂を加熱しておくか、あるいは、シリ
コン基板11を加温しておくことにより、液状封止樹脂
の粘度を適当な値、例えば、数万〜数十万cPSに下げ
た状態で印刷するようにすればよい。
【0018】また、上記実施形態において、柱状電極1
2は、シリコン基板11上に直接形成した図となってい
るが、この発明に記載した封止膜の形成方法は、シリコ
ン基板11上に絶縁膜を介して配線を形成し、該配線上
に柱状電極を形成することによりシリコン基板11上に
柱状電極をマトリクス状に配列した半導体装置に極めて
好適に適用し得るものである。
【0019】さらに、図6に示す場合には、両スキージ
15a、15bとして先端部が側面ほぼV字状のものを
用いているが、これに限定されるものではない。例え
ば、図7に示すように、往動用スキージ15aとして先
端部の左側面が垂直面で右側面が傾斜面となったものを
用い、復動用スキージ15bとして先端部の右側面が垂
直面で左側面が傾斜面となったものを用いるようにして
もよい。図7において、シリコン基板11の上面に対し
てスキージ15a、15bを垂直に維持した状態で、往
動印刷及び復動印刷を行うが、スキージ15a、15b
をシリコン基板11の上面に対する垂直線に対してその
先端部が均等となる角度に傾斜して往動印刷及び復動印
刷を行うようにしてもよい。
【0020】以上説明したように、この発明によれば、
先鋭なスキージの先端部を柱状電極間に押し込んで封止
膜を柱状電極間で陥没するように形成しているので、柱
状電極を揺れ動き易くすることができ、ひいては柱状電
極で応力を吸収することができる。この場合、先鋭なス
キージを垂直な状態で往復動させるスクリーン印刷によ
り封止膜を形成しているので、スキージの先端部の柱状
電極間への押し込み量を調整することにより、封止膜の
厚さを容易に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態における半導体装置を製
造する場合の当初の製造工程の断面図。
【図2】図1に続く製造工程の断面図。
【図3】図2に続く製造工程の断面図。
【図4】図3に示すような半導体装置を回路基板上に搭
載した状態の断面図。
【図5】スキージの押し込み量と封止膜の厚さとの関係
を説明するために示す図。
【図6】(A)〜(E)はそれぞれ封止膜の形成方法の
他の例を説明するために示す断面図。
【図7】スキージの他の例を説明するために示す断面
図。
【図8】従来の半導体装置を製造する場合の当初の製造
工程の断面図。
【図9】図8に続く製造工程の断面図。
【図10】図9に続く製造工程の断面図。
【図11】図10に続く製造工程の断面図。
【図12】図11に示すような半導体装置を回路基板上
に搭載した状態の断面図。
【符号の説明】
11 シリコン基板 12 柱状電極 13 印刷テーブル 14 印刷マスク 15 スキージ 16 封止膜 17 半田ボール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 23/12 H01L 21/60 H01L 21/56 H01L 23/28

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に形成された複数の柱状電
    極間の前記半導体基板上に、先端部がほぼV字状のスキ
    ージをほぼ垂直な状態で往復動させるスクリーン印刷に
    より、その先端部を前記柱状電極間に押し込んで封止膜
    を前記柱状電極間で陥没するように形成することを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の発明において、前記スキ
    ージは先端の角度が55゜〜80゜のゴムであることを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の発明において、
    前記スキージは硬度55゜〜80゜程度であることを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の発明に
    おいて、前記スキージはウレタン系ゴムによって形成さ
    れていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 半導体基板上に形成された複数の柱状電
    極間の前記半導体基板上に、先端部が先鋭な2つのスキ
    ージを、往動時に先行する復動用スキージを上昇させ
    た状態で後行する往動用スキージで印刷し、復動時に
    先行する往動用スキージを上昇させた状態で後行する復
    動用スキージで印刷するスクリーン印刷により、封止膜
    を前記柱状電極間で陥没するように形成することを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の発明において、前記スク
    リーン印刷は、前記半導体基板上に該半導体基板の周辺
    部を覆うマスクを載置して行い、前記往動用スキージに
    よる印刷は、前記往動用スキージが、前記マスクの周辺
    部で、前記半導体基板の端縁から外れない位置で終了す
    ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項6記載の発明において、前記往動
    用スキージは往動時の印刷が終了した後も前記マスクの
    上面に接触しており、前記復動用スキージが前記半導体
    基板の端縁から内側に移動してきた時点で、前記マスク
    の上面から上昇することを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
  8. 【請求項8】 請求項記載の発明において、前記スキ
    ージは先端の角度が55゜〜80゜のゴムであることを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 請求項記載の発明において、前記スキ
    ージは硬度55゜〜80゜程度であることを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  10. 【請求項10】 請求項9記載の発明において、前記ス
    キージはウレタン系ゴムによって形成されていることを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
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TW089101623A TW479303B (en) 1999-02-03 2000-01-31 Methods for packaging semiconductor device having bump electrodes
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