JPH10242208A - 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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JPH10242208A
JPH10242208A JP9040252A JP4025297A JPH10242208A JP H10242208 A JPH10242208 A JP H10242208A JP 9040252 A JP9040252 A JP 9040252A JP 4025297 A JP4025297 A JP 4025297A JP H10242208 A JPH10242208 A JP H10242208A
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manufacturing
thermosetting
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Yoshimi Egawa
良実 江川
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 接続信頼性を向上することができ、製造時間
の短縮を図ることのできる半導体装置の製造方法を提供
する。 【解決手段】 半導体装置の製造方法は、半導体チップ
１とインターポーザ（基板）３の間にシート状の熱硬化
前アンダーフィル樹脂９を挟み込んで熱を加え、熱硬化
前アンダーフィル樹脂９を溶かして熱硬化させ、熱硬化
後のアンダーフィル樹脂８により半導体チップ１及びイ
ンターポーザ（基板）３を封止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップを搭
載する半導体装置の製造方法に係り、詳細には、例えば
ＣＳＰパッケージ（Chip Size(Scale) Package）構造を
有する半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置のパッケージの小型化と接続
端子数の増加により接続端子間隔が狭くなり、従来の半
田付けによる技術では困難になりつつある。そこで、裸
の半導体装置を回路基板に直付けして実装面積の小型化
と効率的使用を図ろうとする方法が考えられている。例
えば、このような装置として特開平７−１０６３５７号
公報に開示されたものがある。
【０００３】従来のこの種の半導体装置は、半導体チッ
プをインターポーザ（基板）上に接続し、外部環境から
半導体チップを保護するために半導体チップとインター
ポーザとの隙間に液状樹脂を充填後、熱硬化（キュア）
を行って樹脂封止をしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のＣＳＰパッケージ構造の製造方法にあって
は、液状樹脂を充填する場合、半導体チップとインター
ポーザとの隙間が小さい（１００μｍ）ため内部に大き
いボイドや未充填が発生してしまうという問題点があっ
た。
【０００５】また、液状樹脂を充填後、熱硬化を行って
樹脂封止するため、上記ボイド等の発生を避けるために
は液状樹脂をゆっくり充填しなければならず、また液状
樹脂の熱硬化に多大な時間がかかるという問題点があっ
た。
【０００６】このように、ボイドや未充填が発生するこ
とによる接続信頼性の低下、液状樹脂を充填・硬化のた
めの製造時間の増大という問題点があった。
【０００７】本発明は、接続信頼性を向上することがで
き、製造時間の短縮を図ることのできる半導体装置の製
造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
の製造方法は、半導体装置を基板表面に設けた接続端子
に接続するとともに、半導体装置を基板上に接合する半
導体装置の製造方法であって、まず、基板上にシート状
の硬化性樹脂を載置し、半導体装置を、硬化性樹脂を挟
み込むようにして接続端子に接合すると同時に、硬化性
樹脂により半導体装置を基板上に樹脂封止することを特
徴とする。
【０００９】本発明に係る半導体装置の製造方法は、半
導体装置を基板表面に設けた接続端子に接続するととも
に、半導体装置を基板上に接合する半導体装置の製造方
法であって、まず、基板上にシート状の熱硬化性樹脂を
載置し、半導体装置を、熱硬化性樹脂を挟み込むように
して接続端子に接合し、熱硬化性樹脂を加熱硬化して半
導体装置を基板上に樹脂封止することを特徴とする。
【００１０】上記硬化性樹脂は、接続端子の厚みに対応
したシート厚に形成されたものであってもよく、また、
上記硬化性樹脂は、接続端子の端子位置に、樹脂封止時
の樹脂量を調整するニゲ穴を設けたものであってもよ
い。
【００１１】上記硬化性樹脂は、外周部に、樹脂封止時
の樹脂の流れ出しを防止するガードリングを設けたもの
であってもよく、また、上記硬化性樹脂は、位置合わせ
用の凹部を備え、凹部と対向する基板表面に、該凹部と
の間で位置決めを行う凸部を設けたものであってもよ
い。
【００１２】上記硬化性樹脂は、熱硬化性アンダーフィ
ル樹脂であってもよく、また、上記硬化性樹脂は、ＵＶ
硬化型の硬化性樹脂であってもよく、さらに、上記硬化
性樹脂は、固形状の硬化性樹脂であってもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明に係る半導体装置の製造方
法は、半導体装置として半導体チップを接続するＣＳＰ
パッケージの半導体装置に適用することができる。
【００１４】図１及び図２は本発明の第１の実施形態に
係る半導体装置の製造方法のＣＳＰパッケージ構造を示
した図であり、図１はその完成品断面、図２はその製造
方法を示す断面図である。
【００１５】図１において、１は半導体チップ（半導体
装置）、２は半導体チップと基板とを電気的に接続する
内部接続端子、３は多層基板からなるインターポーザ
（基板）、４は多層基板に開孔されたヴィアホール、５
はヴィアホール４に充填されたメタルプラグ、６はメタ
ルプラグ５等を電気的に接続する上層配線、７は半田ボ
ールからなる外部端子、８は熱硬化後のアンダーフィル
樹脂（硬化性樹脂、熱硬化性樹脂）である。また、半導
体チップ１、内部接続端子２及びインターポーザ３の厚
みは、それぞれ３５０μｍ、１００μｍ及び４００μｍ
である。
【００１６】すなわち、本半導体装置は、半導体チップ
１の下面１ａとインターポーザ（基板）３が導電性の内
部接続端子２で接続されるとともに、半導体チップ１の
下面１ａとインターポーザ（基板）３の隙間は熱硬化性
アンダーフィル樹脂８で封止され、インターポーザ（基
板）３の下面には外部端子（半田ボール）７が配置され
た構造となっている。
【００１７】特に、本半導体装置は、インターポーザ
（基板）３上に、内部接続端子２の厚み（１００μｍ）
に対応した板厚１００μｍ程度のシート状の熱硬化前ア
ンダーフィル樹脂９（図２）を上記内部接続端子２が配
置されない部分に載置し、その上に半導体チップ１を圧
着し、熱硬化させた構成となっている。
【００１８】上記熱硬化前アンダーフィル樹脂９は、半
導体チップ１及び内部接続端子２の形状、及び内部接続
端子２の厚みに合わせてあらかじめ用意したシート状の
熱硬化樹脂であり、熱硬化前には固形又は半固形状態に
ある。したがって、インターポーザ（基板）３上に、容
易にシート状の熱硬化前アンダーフィル樹脂９を搭載す
ることができる。
【００１９】また、上記熱硬化前アンダーフィル樹脂９
は、熱硬化（１００〜２００℃）により完全かつ強固に
固形化して熱硬化後アンダーフィル樹脂８となり、半導
体チップ１及びインターポーザ（基板）３とを接着・封
止する。
【００２０】以下、上述のように構成されたＣＳＰパッ
ケージ構造の製造方法を説明する。図２は上記ＣＳＰパ
ッケージ構造の製造方法を説明するための図である。
【００２１】まず、半導体チップ１の入出力端子に内部
接続端子２を取り付ける。この内部接続端子２として
は、例えば金バンプ、金スタッドバンプ又は半田バンプ
がある。また、内部接続端子２とインターポーザ（基
板）３を接続する方法として、導電性接着剤（例えば、
銅ペースト、銀ペースト等）、Ａｕ−Ａｕ接合又は半田
接合があり従来公知の方法が適用できる。
【００２２】そして、内部接続端子２が取り付けられた
インターポーザ（基板）３と半導体チップ１とを接合さ
せる際、あらかじめその間にシート状の熱硬化前アンダ
ーフィル樹脂９を挟み込む。具体的には、熱硬化前アン
ダーフィル樹脂９は、半導体チップ１及び内部接続端子
２の形状、及び内部接続端子２の厚みに合わせて形成さ
れたシート状の熱硬化樹脂であるから、図２に示すよう
に、内部接続端子２が取り付けられたインターポーザ
（基板）３上に精度よく載置することができる。この状
態で、半導体チップ１を内部接続端子２及び熱硬化前ア
ンダーフィル樹脂９上に載せ、位置決めした後圧着させ
る。
【００２３】その後、この半導体装置に熱（１００〜２
００℃）を加え、熱硬化前アンダーフィル樹脂９を溶か
して熱硬化させ、熱硬化後のアンダーフィル樹脂８によ
り半導体チップ１及びインターポーザ（基板）３を封止
する。
【００２４】以上説明したように、第１の実施形態に係
る半導体装置の製造方法は、半導体チップ１とインター
ポーザ（基板）３の間にシート状の熱硬化前アンダーフ
ィル樹脂９を挟み込んで熱を加え、熱硬化前アンダーフ
ィル樹脂９を溶かして熱硬化させ、熱硬化後のアンダー
フィル樹脂８により半導体チップ１及びインターポーザ
（基板）３を封止するようにしたので、従来ディスペン
ス工程で発生していた未充填や内部ボイドの発生を完全
に防止することができる。
【００２５】また、従来例のように液状樹脂を充填する
ものでは液状樹脂をゆっくり充填しなければならず、そ
の後液状樹脂を熱硬化させるために２〜３時間という多
大な時間を要していたが、本実施形態では熱硬化前アン
ダーフィル樹脂９を熱硬化させる時間はわずか数１０秒
で済むため大幅な製造時間の短縮を図ることが可能にな
る。
【００２６】図３は本発明の第２の実施形態に係る半導
体装置のＣＳＰパッケージ構造を示す図である。なお、
本実施形態に係る半導体装置の説明にあたり前記図１及
び図２の半導体装置と同一構成部分には同一符号を付し
ている。
【００２７】図３（ａ）（ｂ）において、１は半導体チ
ップ、２は半導体チップと基板とを電気的に接続する内
部接続端子、３は多層基板からなるインターポーザ（基
板）、４は多層基板に開孔されたヴィアホール、５はメ
タルプラグ、６は上層配線、７は外部端子（半田ボー
ル）、１０は熱硬化前アンダーフィル樹脂である。
【００２８】上記熱硬化前アンダーフィル樹脂１０は、
内部接続端子２の厚み（高さ）に対応したシート状の熱
硬化樹脂であり、熱硬化前アンダーフィル樹脂１０は、
図３（ｂ）に示すように内部接続端子２の位置に端子形
状に相似したニゲ穴１０ａを設けた構成となっている。
また、上記熱硬化前アンダーフィル樹脂１０は、熱硬化
（１００〜２００℃）により完全かつ強固に固形化して
熱硬化後アンダーフィル樹脂となり、半導体チップ１及
びインターポーザ（基板）３とを接着・封止することが
できる。
【００２９】以下、上述のように構成されたＣＳＰパッ
ケージ構造の製造方法を説明する。まず、半導体チップ
１の入出力端子に内部接続端子２を取り付ける。
【００３０】そして、内部接続端子２が取り付けられた
インターポーザ（基板）３上に、内部接続端子２形状に
対応したニゲ穴１０ａを有する熱硬化前アンダーフィル
樹脂１０（図３（ｂ）参照）を載置する。このニゲ穴１
０ａは、内部接続端子２の端子形状及び配置位置に対応
して形成されているが、内部接続端子２の大きさよりも
所定の余裕をもって形成されている。これにより、熱硬
化前アンダーフィル樹脂１０の搭載が容易になるととも
に、封止樹脂の過不足が生じた時に、このニゲ穴１０ａ
部分に樹脂が逃げる又は該ニゲ穴１０ａ部分が広がるこ
とになって樹脂の量が調整され、半導体チップ１とイン
ターポーザ（基板）３とを適切に圧着させることが可能
になる。
【００３１】その後、この半導体装置に熱（１００〜２
００℃）を加え、熱硬化前アンダーフィル樹脂１０を溶
かして熱硬化させ、熱硬化後のアンダーフィル樹脂８に
より半導体チップ１及びインターポーザ（基板）３を封
止する。
【００３２】以上説明したように、第２の実施形態に係
る半導体装置の製造方法は、熱硬化前アンダーフィル樹
脂１０にの内部接続端子２の位置にニゲ穴１０ａを設け
ているので、樹脂量の微調整が可能になり、封止の過不
足を防ぐことができる。
【００３３】図４は本発明の第３の実施形態に係る半導
体装置のＣＳＰパッケージ構造を示す図である。なお、
本実施形態に係る半導体装置の説明にあたり前記図３の
半導体装置と同一構成部分には同一符号を付している。
【００３４】図４（ａ）（ｂ）において、１は半導体チ
ップ、２は半導体チップと基板とを電気的に接続する内
部接続端子、３は多層基板からなるインターポーザ（基
板）、４は多層基板に開孔されたヴィアホール、５はメ
タルプラグ、６は上層配線、７は外部端子（半田ボー
ル）、１１は熱硬化前アンダーフィル樹脂、１２は樹脂
の流れ出しを防止するガードリングである。
【００３５】上記熱硬化前アンダーフィル樹脂１１は、
内部接続端子２の厚み（高さ）に対応したシート状の熱
硬化樹脂であり、熱硬化前アンダーフィル樹脂１１は、
図４（ｂ）に示すように内部接続端子２の位置に端子形
状に相似したニゲ穴１１ａを設けた構成となっている。
【００３６】上記ガードリング１２は、熱硬化前アンダ
ーフィル樹脂１１を熱により溶かした際の樹脂もれを防
止するガードリングであり、ポリイミドテープ、ガラス
等の絶縁体あるいは３００℃程度まで使用可能な金属等
からなり、熱硬化前アンダーフィル樹脂１１の外周を取
り囲むように形成されている。
【００３７】以下、上述のように構成されたＣＳＰパッ
ケージ構造の製造方法を説明する。まず、半導体チップ
１の入出力端子に内部接続端子２を取り付ける。
【００３８】そして、内部接続端子２が取り付けられた
インターポーザ（基板）３上に、内部接続端子２形状に
対応したニゲ穴１１ａを有する熱硬化前アンダーフィル
樹脂１１（図４（ｂ）参照）を載置する。このニゲ穴１
１ａは、前記図３の熱硬化前アンダーフィル樹脂１０と
同様に、内部接続端子２の端子形状及び配置位置に対応
して形成されており、内部接続端子２の大きさよりも所
定の余裕をもって形成されている。また、この熱硬化前
アンダーフィル樹脂１１の外周には、ガードリング１２
が設けられている。
【００３９】その後、この半導体装置に熱（１００〜２
００℃）を加え、熱硬化前アンダーフィル樹脂１１を溶
かして熱硬化させ、熱硬化後のアンダーフィル樹脂８に
より半導体チップ１及びインターポーザ（基板）３を封
止する。このとき、熱硬化前アンダーフィル樹脂１１に
ガードリング１２が設けているので、熱硬化前アンダー
フィル樹脂１１を溶かした際に、樹脂がインターポーザ
（基板）３上に流れ出すことを防止することができる。
また、このガードリング１２は、組立て後取り除くこと
が可能である。
【００４０】以上説明したように、第３の実施形態に係
る半導体装置の製造方法は、熱硬化前アンダーフィル樹
脂１１の外周に、ガードリング１２を設けているので、
樹脂が溶けた際の流れ出しを防ぐ効果を得ることができ
る。
【００４１】図５は本発明の第４の実施形態に係る半導
体装置のＣＳＰパッケージ構造を示す図である。なお、
本実施形態に係る半導体装置の説明にあたり前記図４の
半導体装置と同一構成部分には同一符号を付している。
【００４２】図５において、１は半導体チップ、２は半
導体チップと基板とを電気的に接続する内部接続端子、
３は多層基板からなるインターポーザ（基板）、４は多
層基板に開孔されたヴィアホール、５はメタルプラグ、
６は上層配線、７は外部端子（半田ボール）、１３は熱
硬化前アンダーフィル樹脂、１２は樹脂の流れ出しを防
止するガードリングである。
【００４３】上記熱硬化前アンダーフィル樹脂１３は、
内部接続端子２の厚み（高さ）に対応したシート状の熱
硬化樹脂であり、熱硬化前アンダーフィル樹脂１３は、
内部接続端子２の位置に端子形状に相似したニゲ穴１３
ａが開孔されるとともに、位置合わせ用の凹部１３ｂが
形成されている。
【００４４】また、上記凹部１３ｂと対向するインター
ポーザ（基板）３上には、凹部１３ｂに嵌まって凹部１
３ｂとの間で位置決めを行うための凸状の突起１４（凸
部）が設けられている。
【００４５】以下、上述のように構成されたＣＳＰパッ
ケージ構造の製造方法を説明する。まず、半導体チップ
１の入出力端子に内部接続端子２を取り付ける。
【００４６】そして、熱硬化前アンダーフィル樹脂１３
に形成された位置合わせ用の凹部１３ｂとインターポー
ザ（基板）３上に形成された凸状の突起１４により位置
決めを行いながら、内部接続端子２が取り付けられたイ
ンターポーザ（基板）３上に、熱硬化前アンダーフィル
樹脂１３を載置する。
【００４７】位置決めにより正確に熱硬化前アンダーフ
ィル樹脂１３が搭載されると、この半導体装置に熱（１
００〜２００℃）を加え、熱硬化前アンダーフィル樹脂
１３を溶かして熱硬化させ、熱硬化後のアンダーフィル
樹脂８により半導体チップ１及びインターポーザ（基
板）３を封止する。また、第３の実施形態と同様に、熱
硬化前アンダーフィル樹脂１３の周囲にはガードリング
１２が設置されているので、熱硬化前アンダーフィル樹
脂１３を溶かした際に、樹脂がインターポーザ（基板）
３上に流れ出すことを防止することができる。
【００４８】以上説明したように、第４の実施形態に係
る半導体装置の製造方法は、熱硬化前アンダーフィル樹
脂１３に、位置合わせ用の凹部１３ｂを形成し、凹部１
３ｂと対向するインターポーザ（基板）３上には、凹部
１３ｂとの間で位置決めを行うための凸状の突起１４を
設けているので、熱硬化前アンダーフィル樹脂１３を搭
載する際の位置合わせ精度を向上させることができる。
【００４９】なお、上記各実施形態では、硬化性樹脂と
して、熱硬化性アンダーフィル樹脂を用いているが、シ
ート状の硬化性樹脂であればどのような樹脂でもよい。
すなわち、半導体装置を基板上に接合する際、挟み込む
ことが可能な硬化性樹脂であればよく、どのような種類
のものでもよい。さらに、熱硬化性樹脂には限定され
ず、例えばＵＶ硬化型樹脂でもよい。
【００５０】また、上記各実施形態では、半導体チップ
を接合する基板に、多層基板からなるインターポーザ
（基板）を用いているが、勿論、多層基板には限定され
ず、例えば両面プリント基板でも同様の方法で実装が可
能である。
【００５１】また、上記各実施形態では、半導体装置と
して、ＣＳＰパッケージ（Chip Size(Scale) Package）
に適用した例を説明したが、半導体装置を基板上に接合
する実装方法であればどのような装置でもよい。また、
半導体装置や端子の形状、種類はどのようなものにも適
用できることは言うまでもない。
【００５２】さらに、上記各実施形態に係る半導体装置
の製造方法において、その製造プロセス、チップ基板や
他の半導体素子パッケージの種類、接続端子等の個数、
パッケージ周囲の配置状態等は上記各実施形態に限定さ
れない。
【００５３】
【発明の効果】本発明に係る半導体装置の製造方法で
は、まず、前記基板上にシート状の硬化性樹脂を載置
し、半導体装置を熱硬化性樹脂を挟み込むようにして接
続端子に接合すると同時に、熱硬化性樹脂により半導体
装置を基板上に樹脂封止するようにしたので、未充填や
内部ボイドの発生を完全に防止することができ、大幅な
製造時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した第１の実施形態に係る半導体
装置の製造方法のＣＳＰパッケージ構造を示す完成品断
面図である。
【図２】上記半導体装置の製造方法のＣＳＰパッケージ
構造を示す断面図である。
【図３】本発明を適用した第２の実施形態に係る半導体
装置の製造方法のＣＳＰパッケージ構造を示す断面図で
ある。
【図４】本発明を適用した第３の実施形態に係る半導体
装置の製造方法のＣＳＰパッケージ構造を示す断面図で
ある。
【図５】本発明を適用した第４の実施形態に係る半導体
装置の製造方法のＣＳＰパッケージ構造を示す断面図で
ある。
【符号の説明】
１ 半導体チップ（半導体装置）、２ 内部接続端子、
３ インターポーザ（基板）、４ ヴィアホール、５
メタルプラグ、６ 上層配線、７ 外部端子、８ 熱硬
化後のアンダーフィル樹脂、９，１０，１１，１３ 熱
硬化前アンダーフィル樹脂、１０ａ，１１ａ ニゲ穴、
１２ ガードリング、１３ｂ 凹部、１４ 突起（凸
部）

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体装置を基板表面に設けた接続端子
    に接続するとともに、前記半導体装置を前記基板上に接
    合する半導体装置の製造方法であって、 まず、前記基板上にシート状の硬化性樹脂を載置し、 前記半導体装置を、前記硬化性樹脂を挟み込むようにし
    て前記接続端子に接合すると同時に、前記硬化性樹脂に
    より前記半導体装置を前記基板上に樹脂封止することを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項２】 半導体装置を基板表面に設けた接続端子
    に接続するとともに、前記半導体装置を前記基板上に接
    合する半導体装置の製造方法であって、 まず、前記基板上にシート状の熱硬化性樹脂を載置し、 前記半導体装置を、前記熱硬化性樹脂を挟み込むように
    して前記接続端子に接合し、 前記熱硬化性樹脂を加熱硬化して前記半導体装置を前記
    基板上に樹脂封止することを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  3. 【請求項３】 前記硬化性樹脂は、前記接続端子の厚み
    に対応したシート厚に形成されたことを特徴とする請求
    項１又は２の何れかに記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記硬化性樹脂は、前記接続端子の端子
    位置に、樹脂封止時の樹脂量を調整するニゲ穴を設けた
    ことを特徴とする請求項１、２又は３の何れかに記載の
    半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記硬化性樹脂は、外周部に、樹脂封止
    時の樹脂の流れ出しを防止するガードリングを設けたこ
    とを特徴とする請求項１、２、３又は４の何れかに記載
    の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記硬化性樹脂は、位置合わせ用の凹部
    を備え、 前記凹部と対向する基板表面に、該凹部との間で位置決
    めを行う凸部を設けたことを特徴とする請求項１、２、
    ３、４又は５の何れかに記載の半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項７】 前記硬化性樹脂は、熱硬化性アンダーフ
    ィル樹脂であることを特徴とする請求項１、２、３、
    ４、５又は６の何れかに記載の半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項８】 前記硬化性樹脂は、ＵＶ硬化型の硬化性
    樹脂であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５
    又は６の何れかに記載の半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項９】 前記硬化性樹脂は、固形状の硬化性樹脂
    であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、
    ６、７又は８の何れかに記載の半導体装置の製造方法。
JP04025297A 1997-02-25 1997-02-25 半導体装置の製造方法 Expired - Lifetime JP3604248B2 (ja)

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JP04025297A JP3604248B2 (ja) 1997-02-25 1997-02-25 半導体装置の製造方法
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