TWI379388B - - Google Patents

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TWI379388B
TWI379388B TW095141817A TW95141817A TWI379388B TW I379388 B TWI379388 B TW I379388B TW 095141817 A TW095141817 A TW 095141817A TW 95141817 A TW95141817 A TW 95141817A TW I379388 B TWI379388 B TW I379388B
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semiconductor wafer
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substrate
wafer
semiconductor device
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TW095141817A
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TW200735307A (en
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Tomoshi Ohde
Fujio Kanayama
Mitsuru Adachi
Tetsunori Niimi
Hidetoshi Kusano
Yuji Nishitani
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Sony Corp
Sony Computer Entertainment Inc
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Description

1379388 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種藉由漆44只± 徑猎由在封树脂將安裝於基板之半導體 晶片予以密封之半導體裝置及其製造方法。 【先前技街】 近年來，隨著電腦、行動電話、PDA(Pe靡aiDighai Assistance，個人數位助理）等電子機器的小型化、高功能 化问速化，亦要求搭載有此種適用於電子機器之IC(積 體電路）LSI(大型積體電路)等半導體晶片之半導體裝置 更為小型化、高速化及高密度。半導體裝置之小型化、高 速化及高密度會導致消耗電力的增加，且每單位體積的發 熱量亦有增加的傾向。因此，為了確保半導體裝置的動作 穩疋性，提升半導體裝置之散熱性的技術乃不可或缺。 以往，作為半導體晶片的安裝結構，已知有在將形成有 半導體日日片之電極的面以面朝向（face down)的狀態下，使 用焊錫凸塊（solder bump)進行覆晶chip)安裝之結構。 以達成經覆晶安裝之半導體裝置的散熱之技術而言，係例 如有專利文獻1之圖8所示，經由導熱介質材料（Thermal
Interface Material: TIM)將散射片（heat spreader)搭載於半 導體晶片之背面，俾藉此將半導體晶片所產生的熱加以散 熱。 [專利文獻1]日本特開2001-257288號公報 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 116019.doc 1379388 I知在經覆晶安裝之半導體裝置中，經由TIM將散熱片 #搭載於半導體之背面時，會有因為在的膜厚產生不 均’使得半導體晶片之背面與散熱器（heat sink)等之距離 在面内…、法保持固定之情形。因此，會有半導體晶片之散 熱性因為場所而有所不同的現象產生。其結果，會有在半 ，㈣晶片的背面產生溫度不均，而有損於半導體晶片之動 作穩定性的情形。 φ 本發明係有鏗於上述課題而研創者’其目的在提供-種 能使經覆晶安裝之半導體晶片的散熱性提升之半導體裝 置。 [解決問題之手段] 本發明之-態樣係為半導體裝置^此半導體裝置之特徵 為包3 .基板，半導體晶片，其係以表面面朝下之狀態安 裝於前述基板；及密封樹脂層，其係密封半導體晶片，·前
述半導體晶片之背面從密封樹脂露出，且相對於密封樹脂 層之上面為凸部。 藉由此態樣， 流入半導體晶片 背面的平滑性。 熱片等接合於半 面與散熱器等之 晶片到散熱器等 體晶片之背面的 動作穩定性。 由於在形成密封樹脂層時熔融的密封樹脂 之背面受到抑制，因此保有半導體晶片之 其結果，經由導熱介質材料將散熱器、散 導體晶片之背面a夺，可將半導體晶片之背 距離在面内保持為固定。藉此，從半導體 的熱移動就會均勻地產生，因而抑制半導 溫度局部性變高，進而提升半導體晶片的 116019.doc 1379388 在上述半導體裝置中，亦可在半導體晶片周圍之前述密 封樹脂層的上面形成溝。藉此，經由TIM將散熱片等接合 於半導體晶片之背面之際，藉由對散熱片等施加特定的壓 力，即可將半導體晶片之背面與散熱片等之間所流出之多 餘的TIM儲留於溝，以阻止多餘的TIM流出至不希望的部 . 分。 • 此外，在上述半導體裝置中，亦可在密封樹脂層的上面 _ 言史置階差。半導體晶片附近之密封樹脂層的上面亦可較其 周緣。卩分的抵封樹脂層的上面高。 本發明之另一態樣係為半導體裝置之製造方法。此半導 體裝置之製造方法係具備：將使表面面朝下之半導體晶片 覆晶安裝於設有布線圖案之基板的步驟；在將與半導體晶 片之背面接觸之面相對於樹脂成型面為凹部的上模及搭載 有基板的下模予以按壓的狀態下，將密封樹脂充填於上模 與基板之間所形成之空間之步驟。在此半導體裝置之製造 • 方法中’亦可具備將填底膠（underfill)樹脂充填於經覆晶 安裝之半導體晶片與基板之間。此外，在此半導體裝置之 製造方法中，亦可具備藉由離型膜（release服）將上模予 … A覆層之步驟。此外’在充填密封樹脂的步驟中，亦可將 α有溝成里邛的上模使用於晶片接觸面附近的樹脂成型 面。藉此，將溝形成於半導體晶片附近的密封樹脂層。 本發明之另一態樣係為半導體裝置。此半導體裝置之特 :!為包含：基板；半導體晶片’其係以表面面朝下之狀態 安裝於基板；密封樹脂層，其係密封半導體晶片；前述半 116019.doc ⑸9388 » 導體晶片之背面從密封樹脂露出，於半導體晶片附近、卜 封樹脂層設有底部較半導體晶片之背面低的溝。 的密 藉由此態樣，在經由導熱介質材料將散熱器、散熱片 接合於半導體晶片之背面時，使多餘的導熱介質材料流入 溝’藉此即可使多餘的導熱介質材料滯留於溝。复处入 八V.O果 5 可將半導體晶片之背面與散熱器等之距離在面内保持為固 定。藉此，從半導體晶片到散熱器等的熱移動就會均勻= 產生，因而抑制半導體晶片之背面的溫度局部性變高，進 而提昇半導體晶片的動作穩定性。此外，藉由將：餘的 TIM儲留於溝，俾阻止多餘的TIM流出至不希望的部分。 在此態樣之半導體裝置中’半導體晶片之背面相對於密 封樹脂層的上面亦可為凹部。此外，密封樹脂層的上面與 半導體晶片的背面的高度亦可相等。 此外’在此態樣之半導體裝置中，亦可形成有溝之區域 以外的密封樹脂層之上面設置階差。此外，半導體晶片附 近的密封樹脂層之上面亦可較其周緣部分之密封樹脂層之 上面尚。藉由設置與未設有階差時之半導體裝置之翹曲量 對應之階差，料易受料導體裝置之Μ的影響，因此
可將半導體晶片之背面與散熱器等之距離保持為固定。 本發明之再一態樣係為半導體裝置之製造方法。此半導 體裝置之製造方法之特徵為包含：將使表面面朝下之半導 體晶片覆晶安裝於設有布線圖案之基板的步驟；在將具有 與半導體晶 >；之背面接觸之晶片接觸面及位於該晶片接觸 面周圍而用以將密封樹脂層成型之樹脂成型面的上模及搭 I16019.doc 13/9388 載有基板的下舒以按壓的狀態下，將密_脂_於上 棋與基板之間所形成之空間之步驟；在充填前心㈣ 的步驟中，㈣有溝成”的域使詩“_面附2 的樹脂成型面。在此半導體裝置之製造方法中，…八 將填底膠樹脂充填於經覆晶安裝之半導體晶片與基板二 的步驟。此外，在此半導體裝置之製造方法中，亦可包： 藉由離型膜將上模予以覆層之步驟。 在此半導體裝置之製造方法之充填密封樹脂的步驟中， 使用晶片接觸面之高度位於除了溝成型部外之樹脂成型面 的主要表面之㊅度與溝成型部上面之高度之間的上模。此 外，在充填密封樹脂的步驟中，以可使用晶片接觸面之高 度與除了溝成型部外之樹脂成型面之主要表面之高度相等 的上模。 本發明之又-態樣係為半導體裝置之製造方法^此半導 體裝置之製造方法之特徵為包含：將使表面面朝下之半導 #體晶片覆晶安裝於設有布線圖案之基板的步驟；及在將且 有樹脂成型面之上模及可使設於前述上模之貫通孔朝開模 閉模方向㈣的可動模及搭載有基板的下模予以按屋的狀 態下充填密纣樹月旨的步驟，·前述可動模具有：與半導體晶 片之背面接觸的晶片接觸面；設於晶片接觸面外側附近之 溝成型用的溝成型部；及設於溝成型部外側附近的階差形 成部》在此半導體裝置之製造方法中，亦可包含將填底膠 樹脂充填於經覆晶安裝之半導體晶片與基板之間的步驟。 此外，在此半導體裝置之制；、土 罝之製造方法中，亦可具備藉由離型 116019.doc -10· 1379388 膜將上模予以覆層之步驟。 另外，將上述各要素加以適當組合 利申請之專利所保護之發明之範圍。 [發明之效果] 亦可包含於本案專
依據本發明，可使經由覆晶安裝之半導體晶片之半導體 裝置的散熱性提升。【實施方式】
以下參照圖式說明本發明之實施形態。 (實施形態1)
圖1(A)係表示實施形態1之半導體裝置1〇之概略構成之 立體圖。圖1(B)係表示圖1(A)之A_A_線上之剖面結構之剖 面圖。半導體裝置10係包含：基板20、將表面以面朝下之 狀態覆晶安裝於基板20之半導體晶片30、以及用以密封半導 體晶片30周圍之密封樹脂層4〇。本實施形態之半導體裝置j 〇 係具有將複數個焊球50以陣列狀方式配設於基板2〇之背面的 球柵陣列（BGA: Ball Grid Array)型的半導體封裝結構。 本實施形態之基板20係具有將層間絕緣膜與布線層交替 疊層之多層布線結構。圖2係更詳細表示基板2〇之結構之 剖面圖。複敫個布線層22係隔著層間絕緣膜24而疊層。於 布線層22係使用有例如銅。在不同層的布線層22間，係藉 由設於層間絕緣膜24之介層窗插塞（ViapiUg)26電性連接。 在基板2〇之背面之布線層22a的周圍，形成有由耐熱性優 異之樹脂材枓構成之阻焊（solder resist)膜28，且對基板20 進行焊接之際，塗層有最下層的層間絕緣膜24a，俾使銲 116019.doc 1379388 錫等不附著在必要的部位以外。此外，於基板2〇的背面， 係以陣列狀配設有複數個供焊球50接合的球連接（ball land)部29。在各球連接部29的表面係覆層有有機表面保護 塗層材料（OSP)21。此外，在安裝電容器6〇的電極部分， 係形成有由錫（Sn)、銀（Ag)、銅（Cu)或該等合金構成之電 極墊23。另一方面，在位於供半導體晶片安裝之一側之基 板20的表面’係以陣列狀配設有複數個由電解電鍍所形成 之錄（Ni)、鉛（Pd)、金（Au)或該等合金構成之電極墊25， 且於各電極墊25上設有由錫、鉛或該等合金構成之匸斗 (Controlled Collapse Chip Connection，倒裝晶片連接）凸 塊（bump) 27 ° 如此’本實施形態之基板20係藉由作成無芯（c〇re_Less) 式而可達成例如6層結構為300 μιη左右的薄型化。藉由將 基板20薄化，使布線電阻降低，因而可達成半導體裂置1〇 之動作速度的高速化。 回到圖1(A)及圖1(B)，在設於基板20之背面的各球連接 部29，係分別接合有焊球50。此外，在設於基板2〇之背面 的電極墊23係安裝有電容器60。 在基板20之背面’係以面朝下的狀態覆晶安裝有lsi等 之半導體晶片30。更具體而言’係焊接有作為半導體晶片 30之外部電極的銲錫凸塊32及基板20之C4凸塊27。半導體 晶片30與基板20之間的間隙，係藉由填底膠70來充填。藉 由在半導體晶片30與布線基板20之間設置填底膠7〇，可以 抑制C4凸塊27因為溫度循環時之熱膨脹導致布線基板2〇與 116019.doc •12· 1379388 半導體晶片30間之間距變動所承受的應力β 在半導體晶片30的周圍係形成有用以密封半導體晶片3〇 之密封樹脂層40。在本實施形態中，係使半導體晶片3〇的 背面露出’且相對於岔封樹脂層4〇的上面為凸部。另外， 在本實施形態中’係使半導體晶片3 0的側面全部由密封樹 脂層40所密封，且使與半導體晶片3〇鄰接之區域的密封樹 脂層40之上面的高度與半導體晶片3〇之背面的高度相等。 藉此’半導體晶片30之側面的密封狀態獲得提升，使半導 體晶片30更確實受到保護。惟在半導體晶片3〇之側面上端 部不須由密封樹脂層40密封之情形下，亦可不使半導體晶 片30之側面上端部露出。 藉此，由於在密封樹脂層40成型時熔融的密封樹脂流入 半導體晶片3 0之背面受到抑制，因此保有半導體晶片3 〇之 背面的平滑性。其結果，經由ΤΙΜ將散熱器、散熱片等接 合於半導體晶片30之背面時，可將半導體晶片3〇之背面與 政熱器專之距離在面内保持為固定。藉此，從半導體晶片 30到散熱器等的熱移動就會均句地產生，因而抑制半導體 晶片3 0之背面的溫度局部性變高，進而提升半導體晶片3 〇 的動作穩定性。 另外’密封樹脂層40係以將基板20覆層直到比配設成陣 列狀之複數個焊球50中位於最外部位置的焊球5〇更外側為 佳。藉此，基板20的強度即因為密封樹脂層4〇提升，而抑 制基板20的翹曲。如此，由於密封樹脂層4〇發揮作為基板 20之補強材料的功能’因此基板2〇即使更進一步薄型化’ 116019.doc 13 1379388 仍能確保半導體裝置10整體的強度。 電容器60係連接於半導體晶片30正下方之基板20的背 面。藉此，可縮短從半導體晶片3〇到電容器60的布線路 控’達成布線電阻的降低。另外，電容器6〇的設置場所， 並不以半導體晶片30正下方之基板2〇的背面為限。例如， •只要是在可將布線路徑充分縮短的範圍内，則亦可設於離 • 開半導體晶片30正下方之基板20的背面。或是只要是在可 φ 將布線路徑充分縮短的範圍内，則亦可將電容器60設置於 基板20的表面，且藉由密封樹脂層4〇將電容器6〇予以密 封。 (半導體裝置之製造方法） 圖3係概略表示實施形態丨之半導體裝置之製造方法之流 程圖。首先，形成具有多層布線結構之基板（sl〇)，在此 基板上文裝半導體晶片（S20)。接著，藉由密封樹脂將半 導體晶片予以密封（S3 0)。最後，將焊球、電容器等安裝 φ 於基板的背面（S40)。 以下進一步詳述基板的形成方法、半導體晶片之安裝方 法及密封樹脂的形成方法。 (1.基板的形成方法） 圖4至圖8係表示實施形態i之半導體裝置1〇之基板2〇之 形成方法的步驟剖面圖。 首先’如圖4(A)及圖4(B)所示，在銅基板1〇〇上塗佈抗 蝕（resist)膜102，且藉由雷射光的照射圖案化為具有特定 開口的形狀。 116019.doc 1379388 接著，如圖4(C)所示，以抗蝕膜1〇2為掩膜，藉由電解 電鍍將鎳（Ni)、鉛（Pd)、金（Au)或該等合金等構成的電極 墊25形成於銅基板1〇〇上。 接著，如圖5(A)所示，將抗蝕膜ι〇2去除之後，如圖 5(B)所示，於銅基板100上形成層間絕緣膜24。 . 接著，如圖5(C)所示，藉由雷射光將層間絕緣膜24之特 定的區域加以去除以形成導通孔（via hole) 112。如此，由 ^ 於本發明實施形態之半導體裝置1〇係藉由雷射加工形成各 導通孔112，因此相較於鑽孔（drill)加工之情形，可降低製 造成本。 接著’如圖6(A)所示’於層間絕緣膜24之表面上、導通 孔112之側壁及底部，藉由無電解電鍍形成由銅構成的晶 種（seed)層120。晶種層120係於後述之銅的電解電鍍時， 供銅成長用的核。 接著’如圖6(B)所示’於晶種層120上塗佈抗蝕膜122， ^ 且藉由雷射光的照射圖案化為具有特定開口的形狀。 接著，如圖6(C)所示，以抗蝕臈122為掩膜，藉由電解 電鍍將鋼植入導通孔112以形成介層窗插塞26，同時在層 間絕緣膜24上形成布線層22。藉由介層窗插塞26電性連接 不同層間的布線層22。 接著’如圖6(D)所示’將抗蝕臈122去除之後，藉由餘 刻將存在於抗蝕膜122下方之晶種層12〇去除，同時將布線 層22之最表面去除’藉此以淨化布線層22的表面。 重複以上所說明之圖4至圖6所示製程，藉此可建構如圖 116019.doc -15- 7(A)所示之多層布線結構。 :接著如圖了⑻所不，以抗银膜（未圖示）為掩膜，以使 最表面的布線層22露出之方式，將阻焊膜28形成於層間絕 緣膜24上。 ^ 接著’如圖7(C)所示’將銅基板10G去除，同時將有機 表面保4塗層材料（〇SP)21覆層在供接合bga球的球連接 部29的表面。 接著’如圖8⑷所示，將覆晶安裝用的C4凸塊27焊接於 電極墊25上，同時藉由焊接將錫（Sn)、銀（Ag)、銅$…或 該等合金構成之電極墊23形成於用以安裝電容器的電極部 接著，如圖8(B)所示，藉由沖壓加工等將C4凸塊27予以 平坦化》 藉由以上的步驟’形成本實施形態中所使用的基板2〇。 另外，圖8(B)係與圖2所示基板2〇呈上下相反。 藉此，例如層間絕緣膜為6層結構時，即可將基板的厚 度薄型化至300 μπι左右。此外，在通孔（via)形成中，由於 係使用雷射加工，因此可抑制製造成本。 (2.半導體晶片之安裝方法） 圖9係表示實施形態i之半導體裝置丨〇之半導體晶片3〇之 安裝方法的步驟剖面圖。 首先，如圖9(A)所示’在將設有半導體晶片3〇之外部電 極端子的表面以面朝下的狀態下，將各銲錫凸塊32以及與 該等銲錫凸塊32對應之C4凸塊27加以焊接，藉此覆晶安裝 116019.doc -16· 1379388 半導體晶片30。 接者’如圖9(B)所示，將填底膠7〇充填於半導體晶片3〇 與基板20之間。 藉由以上步驟，在以填底膠7〇將銲錫接合部所產生的應 力予以分散的狀態下，將半導體晶片3〇覆晶安裝於基板 20 〇 (3.密封樹脂形成方法） 圖10及圖11係表示實施形態丨之半導體裝置1〇之密封樹 脂層40之形成方法的步驟圖。 首先說明此樹脂形成方法中所使用之上模2〇〇a及下模 210的構成。上模200a係具備構成熔融之密封樹脂之流通 路的流道（nmner) 202。流道202係具有對於將上模2〇〇3與 下模210進行合模時所形成之模穴（cavity) 220的開口部。 上模200a的成型面係包含：樹脂成型時與半導體晶片3〇之 彦面接觸的晶片接觸面207、及位於晶片接觸面207周圍， 用以將密封樹脂層40進行成型的樹脂成型面2〇6。在本實 施形態中，晶片接觸面207係相對於樹脂成型面2〇6為凹 部。於樹脂成型時藉由晶片接觸面207與半導體晶片30之 背面接觸’俾阻止樹脂成型時密封樹脂的流入。此外，在 上模200a係設有與泵（pump)等之吸引機構連通的吸引孔 2〇4。另外，所謂上模的凸部係指將成型面朝上狀態下的 凹凸關係。 另一方面，下模21 0係具有使柱塞（piunger) 212以可往復 運動方式形成之坩鍋（pot) 214。 116019.doc 使用此種上模200a及下模210，如圖10(A)所示，將安裝 有半導體晶片30之基板2〇搭載於下模210。此外，將離型 膜230設置於上模200a與下模210之間。 接著’如圖10(B)所示，將經密封樹脂予以固形化之樹 脂片（tablet) 240投入於坩鍋214之中。此外，藉由使吸引 機構動作，將離型膜230與上模200a之間的空氣予以排 放，以使離型膜230密接於上模200a。 接著，如圖10(C)所示，在將上模200a與下模210合模的 狀態下夾緊。 接著，如圖11(A)所示，在將樹脂片240加熱使之熔融的 狀態下，藉由將柱塞212壓入坩鍋214，將液體狀的声封樹 脂241導入於模穴220内。藉由密封樹脂241將上模200a與 基板20之間所形成之空間予以充填之後，進行一定時間的 加熱處理，藉此以使密封樹脂241固化。 接著，如圖11(B)所示’將上模200a與下模210分離，取 出形成有密封樹脂層40的基板20。 依據以上所說明的密封樹脂形成方法，於半導體晶片3 〇 的周圍即形成用以密封半導體晶片30之密封樹脂層40，且 使半導體晶片30的背面露出’相對於密封樹脂層4〇的上面 成為凸部。 此外’藉由使用離型膜230，不必使密封樹脂241與模穴 220之内面等接觸’即可使密封樹脂層4〇成型。因此，不 須清潔上模200a，而可達成生產性的提升、製造成本的降 低等。 116019.doc -18- 1379388 (實施形態2)
圖12(A)係表示實施形態2之半導體裝置ΐ()&之❹结 構。在實施形態2之半導體裝置1〇a之說明中，係適當賓略 與實施形態1之半導體裝置1G相同的構成，僅就與實施形 態1之半導體裝置H)不同的構成進行說明。在本實施形態 之半導體裝置1Ga中，係於半導體晶片3()附近之密封樹脂 層40形成溝4卜藉此，經由TIM將散熱片等接合於半導體 晶片30之背面之際，藉由對散熱片等施加特定的壓力，即 可將半導體晶片30之背面與散熱片等之間所流出之多餘的 的部 片30 TIM儲留於溝41，而可阻止多餘的TIM流出至不希望 分。另外，溝41亦可不以串接的狀態形成於半導體晶 之周圍，例如，沿著半導體晶片3〇之各邊設置*個溝41亦 無妨。 實施形態2之半導體裝置1〇a之製造方法，係與實施形態 1相同。惟在實施形態2之半導體裝置1〇a之製造方法中’ # 係在圖10及圖11所示之密封樹脂形成過程中，使用與實施 形態1不同形狀的上模2〇〇b。 圖12(B)係表示實施形態2之半導體襞置1〇&之密封樹脂 •方法所使用之上模2〇〇b及下模21〇之形狀。在使用於實施 形態2之半導體裝置1〇a之樹脂成型之上模2〇〇b，係於晶片 接觸面207附近之樹脂成型面206設有溝成型部208。藉由 此溝成型部208 ’於半導體晶片3〇附近之密封樹脂層4〇形 成溝41。 (實施形態3) 116019.doc 1379388 圖13(A)係表示實施形態3之半導體裝置丨丨之概略構成立 體圖。此外’圖13(B)係表示圖13(A)之A-A'線上之剖面結 構之剖面圖。在實施形態3之半導體裝置丨丨之說明中，係 適當省略與實施形態1之半導體裝置10相同之構成，僅就 與實施形態1之半導體裝置1〇不同之構成進行說明。 .半導體裝置11係使覆晶安裝於基板20之半導體晶片3〇的 . 背面相對於密封樹脂層40之上面為凹部。再者，於半導體 晶片30周圍之密封樹脂層40設有底部較半導體晶片3〇之背 面低的溝300。 藉此，經由TIM將散熱器、散熱片等接合於半導體晶片 30之背面時，使多餘的TIM流入溝3〇〇，即可使多餘的tim 滯留於溝300。其結果，可將半導體晶片3〇之背面與散熱 器等之距離在面内保持為固定。藉此，從半導體晶片3〇到 散熱器等的熱移動就會均勻地產生，因而抑制半導體晶片 3〇之背面的溫度局部性變高，進而提升半導體晶片儿的動 • 作穩定性。此外，藉由將多餘的TIM儲留於溝，俾阻止多 餘的TIM流出至不希望的部分。 ‘實施形態3之半導體裝置U之製造方法，係與實施形態1 相同。惟在實施形態3之半導體裝置U之製造方法中，係 在圖10及圖11所示之密封樹脂形成過程中，使用與實施形 態1不同形狀的上模2〇〇。 圖14係表示實施形態3之半導體裝置丨丨之密封樹脂之成 型方法中所使用之上模200c及下模210之形狀。本實施形 態之上模20〇c之成型面係包含：樹脂成型時與半導體晶片 116019.doc •20- 30之背面接觸的晶片接觸面260、及位於晶片接觸面260周 圍，用以將密封樹脂層40進行成型的樹脂成型面261。在 使用於實施形態3之半導體裝置11之樹脂成型之上模200c 係於晶片接觸面260附近之樹脂成型面26 1設有溝成型部 264。藉由此溝成型部264 ’於半導體晶片30附近之密封樹 脂層40形成溝300。此外，上模200c之晶片接觸面260係位 於除溝成型部264外之樹脂成型面261之主要表面262與溝 成型部264之上面之間。 藉由使用此種上模200c，即可使如圖13(B)所示之半導 體裝置11的密封樹脂層40成型。 (實施形態4) 圖15係表示實施形態4之半導體裝置之剖面結構之剖面 圖。在實施形態4之半導體裝置12之說明中，係適當省略 與實施形態3之半導體裝置11相同之構成，僅就與實施形 態3之半導體裝置丨丨不同之構成進行說明。 在半導體裝置12之密封樹脂層40之上面係設有階差，使 半導體晶片3 0附近的密封樹脂層40之上面302較其周緣部 分之密封樹脂層之上面3〇4高。此階差的高度以及上面302 與上面304之長度的比，係依據未設有階差時之半導體裝 置12之紐曲量而予以適當地最佳化。藉由設置與未設有階 差時之半導體裝置之翹曲量對應之階差，即不易受到半導 體裝置之翹曲的影響，因此可將半導體晶片之背面與散熱 器等之距離保持為固定。 例如’以基板2〇、密封樹脂層40等之線膨脹係數、楊氏 116019.doc 1379388 係數（Young's modulus)等特性作為參數，藉由模擬來預測 未於密封樹脂層4〇設有階差時之半導體裝置的赵曲量之 後，即可設計不使翹曲產生所需的階差。 此外’以未於密封樹脂層40設有階差之半導體裝置為試 作品實際進行製作’並實際測量半導體裝置之想曲量之 - 後，即可設計不使翹曲產生所需的階差。 -實施形態4之半導體裝置12之製造方法係與實施形態3相 鲁 同。惟在實施形態4之半導體裝置12之製造方法中，係使 用與圖14不同形狀之上模200d。 圖16係表示實施形態4之半導體裝置12之密封樹脂之成 型方法中所使用之上模200d及下模210。 如圖16(A)所示，本實施形態之上模2〇〇d係具備用以取 出置入可動模400之貫通孔402。可動模4〇〇係可朝開模閉 模方向移動，具備與半導體晶片30之背面接觸的晶片接觸 面410。可動模400係在晶片接觸面41〇與半導體晶片3〇之 • 背面接觸的狀態下，以特定的壓力而可將半導體晶片30對 下模210按壓。更詳而言之，可動模4〇〇之晶片接觸面41〇 係與半導體晶片30之周緣部份的背面接觸。由晶片接觸面 4 1 〇所包圍的區域係相對於晶片接觸面4丨〇為凹部，其係為 不與半導體晶片30之背面接觸的晶片非接觸面42〇。藉由 在晶片非接觸面420與半導體晶片3〇之間設置空間，即可 不爻到半導體晶片30之翹曲的影響，而使晶片接觸面 與半導體晶片30之背面確實地接觸。晶片接觸面41〇的外 側附近設有潜成型用的溝成型部43〇。再者，溝成型部43〇 116019.doc •22· 1379388 的外側附近具有階差形成部440 〇另外，階差形成部440係 設計成在較晶片接觸面410低且將上模200d與下模210進行 合模的狀態下，使藉由階差形成部44〇成型之密封樹脂層 40的厚度’比藉由上模2〇〇d之樹脂成型面450成型之密封 樹脂層40的厚度大。 • 使用此種上模200d及可動模400，如圖16(B)所示，藉由 • 將上模20〇d與下模210合模’且將可動模4〇〇按壓於半導體 _ 晶片30的背面，半導體晶片30之背面與階差形成部440之 間的距離Η即由可動模4〇〇的形狀所限定而保持固定。由 此’藉由依據基板20的翹曲量改變可動模4〇〇的形狀，即 可於密封樹脂層40的上面設置所希望高度的階差。此外， 由於不須對上模2〇〇d本身實施設計變更，僅改變可動模 400的形狀，而可於密封樹脂層4〇的上面形成所希望高度 的階差，因此可抑制半導體裝置12的製造成本。 本發明並不以上述各實施形態為限，根據該產業業者的 • 知識均可作各種設計變更等之變形，經此種變形之實施形 態亦包含於未發明之範圍。 例如，在上述各實施形態中，基板20雖具有無芯的多層 布線結構，然而本發明之技術思想亦可應用於有芯的多層 布線基板。 此外’實施形態4所說明之密封樹脂的形成方法係可應 用於實施形態1至3。 一 此外，如圖⑷及圖17(B)所示之變形例所示在實施 形態1之半導體裝置10及實施形態2之半導體裝置i〇a中， 116019.doc •23· 1379388 亦可於封裝樹脂㈣之上面設置階差，並將半導體晶片3〇 附近之封裝樹脂層4〇之上面設成較其周緣部分之封裝 樹脂層的上面304高。
此外，在實施形態3及4中，半導體晶片之背面相對於設 於周圍之封裝樹脂層的上面雖為凹部然而並不以此為 限。例如，如圖18(A)及圖剛所示之變形例，即使是半 導體晶片之背面的高度與設於周圍之封裝樹脂層之上面的 :度：等之情形，亦可藉由在半導體晶片周圍設置溝，在 散熱器等接合時使溝滯留多餘的TIM，即可將半導體晶片 之背面與散熱器等的距離在面内保持為固定。 此外，在上述的各實施形態中，雖係採用bga型的半導 體封裝，然而並不以此為限，例如，亦可採用具備接腳狀 引線端子的PGA (Pin Grid Array，接腳栅格陣列）型之半導 體封裝，或電極配設成陣列狀的LGA (Land㈣八叫， 基板柵格陣列）型之半導體封裝。 此外’各實施形態之半導體裝置之製造方法，並不以使 用上述的㈣膜之方法為限，如，即使藉由不使用離型 膜之公知的轉移模製(transfer m〇ld)法亦可製造各實施形 態之半導體裝置。 [產業上之可利用性] 依據本發明’可使經由將半導體a 卞守媸日日片覆晶安裝之半導體 裝置之散熱性提升。 【圖式簡單說明】 圖 1(A)係表示實施形態1之半導體裝 置之概略構成之立 116019.doc -24· 。圖WB)係表示圖1(A)之A-A’線上之剖面構造之剖面 圖。 ®係更詳細表示實施形態1之基板之構造之剖面圖。 圖3係概略表示實施形態1之半導體裝置之製造方法之流 程圖。 机 Q (A)至（〇係表示實施形態1之半導體裝置之基板之形 成方法之步驟剖面圖。 圖5(A)至（C)係表示實施形態1之半導體裝置之基板之形 成方法之步驟剖面圖。 圖6(A)至（D)係表示實施形態1之半導體裝置孓基板之形 成方法之步驟剖面圖。 圖7(A)至（C)係表示實施形態1之半導體裝置之基板之形 成方法之步驟剖面圖。 圖8(A)至（B)係表示實施形態1之半導體裝置之基板之形 成方法之步驟剖面圖。 圖9(A)至（B)係表示實施形態1之半導體裝置之半導體晶 片之安裝方法之步驟剖面圖。 圖10(A)至（C)係表示實施形態1之半導體裝置之密封樹 脂層之形成方法之步驟圖。 圖11(A)至（B)係表示實施形態1之半導體裝置之密封樹 脂層之形成方法之步驟圖。 圖12(A)至（B)係表示實施形態2之半導體裝置之剖面結 構之剖面圖。 圖1 3 (A)係表示實施形態3之半導體裝置之概略構成之立 H6019.doc -25- 1379388 體圖。圖13(B)係表示圖12(八）之Α·Α，線上之剖面結構之剖 面圖。 圖14係表示實施形態3之半導體裝置之密封樹脂之成型 方法中所使用之上模及下模之形狀圖。 圖15係表示實施形態4之半導體裝置之剖面結構之剖面 圖。 圖16(A)、（Β)係表示實施形態4之半導體裝置之密封樹 脂之成型方法中所使用之上模及下模。 圖17(Α)係表示實施形態半導體裝置之變形例之剖面 圖。圖17(B)係表示實施形態2之半導體裝置之變形例之剖 面圖。 圖18(A)係表示實施形態3之半導體裝置之變形例之剖面 圖。圖18(B)係表示實施形態4之半導體裝置之變形例之剖 面圖。 【主要元件符號說明】 10 20 30 40 50 半導體裝置 基板 半導體晶片 密封樹脂層 焊球 116019.doc -26 ·

Claims (1)

  1. 第095141817號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(101年8月）
    十、申請專利範B: !· 一種半導體裝置，其特徵為包含： 基板； 半導體晶片’其係以表面面朝下後之狀態安裝於前述 基板；及 模樹脂層’其係密封前述半導體晶片； 前述半導體晶片之背面從前述模樹脂露出，且於前述 半導體晶片附近的前述模樹脂層設有底部較前述半導體 晶片之背面低的溝； 前述半導體晶片之背面相對於前述模樹脂層之上面為 凹部。 2. —種半導體裝置，其特徵為包含： 基板； 半導體晶片，其係以表面面朝下後之狀態安裝於前述 基板；及 模樹脂層，其係密封前述半導體晶片； 前述半導體晶片之背面從前述模樹脂露出，且於前述 半導體晶片附近的前述模樹脂層設有底部較前述半導體 晶片之背面低的溝； 前述模樹脂層之上面與前述半導體晶片之背面的高度 相等。 3·如請求項丨或2之半導體裝置，其中於形成有前述溝之區 域以外之前述模樹脂層的上面設有階差。 4.如請求項3之半導體裝置，其中前述半導體晶片附近之 前述模樹脂層之上面較其周緣部分之前述模樹脂層的上 116019-1010801.doc 面高。 5. -種半導體裝置之製造方法，其特徵為包含： 將表面面朝下後之半導體晶片覆晶安裝於設有布線圖 案之基板的步驟；及 在將具有與前述半導體晶片之背面接觸之晶片接觸面 與位於該晶片接觸面周圍而用以將模樹脂層成型之樹脂 成型面的上模及搭載有前述基板的下模予以按壓的狀態 下’將模樹脂充填於前述上模與前述基板之間所形成之 空間之步驟； 在充填前述模樹脂的步驟中， 使用晶片接觸面附近的樹脂成型面設有溝成型部的上 模，且係 使用晶片接觸面之高度位於溝成型部以外之樹脂成型 面的主要表面之高度與溝成型部上面之高度之間的上 模。 6·種半導體裝置之製造方法，其特徵為包含： 將表面面朝下後之半導體晶片覆晶安裝於設有布線圖 案之基板的步驟；及 在將具有與前述半導體晶片之背面接觸之晶片接觸面 與位於該晶片接觸面周圍而用以將模樹脂層成型之樹脂 成型面的上模及搭載有前述基板的下模予以按壓的狀態 下，將模樹脂充填於前述上模與前述基板之間所形成之 空間之步驟； 在充填前述模樹脂的步驟中， 使用晶片接觸面附近的樹脂成型面設有溝成型部的上 116019-1010801.doc 模，且係 使用晶片接館而+ A * 同又與溝成型部以外之樹脂成型面 之主要表面之高度相等的上模。 7, 一種半導體褒置之製造方法，其特徵為包含·· .面面朝下後之半導體晶片覆晶安裝於設有布線圖 案之基板的步驟；及
    ♦，將具有樹脂成型面之上模、及可使設於前述上模之 貫通孔朝開模閉模方向移動的可動模與搭載有基板的下 模予以按壓的狀態下充填模樹脂的步驟； 前述可動模具有：與前述半導體晶片之背面接觸的晶 片接觸面；設於前述晶片接觸面之外側附近之溝成型用 的溝成型部；及設於溝成型部之外側附近的階差形成 部。 116019-1010801.doc
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