半導体装置の製造方法および半導体製造装置
【課題】小型化された半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置の製造工程は、フリップチップ実装体を構成する第１の半導体チップとプリント配線基板（実装基板）の間の間隙に、第１の半導体チップの電極と実装基板の電極の接合部を保護するためのアンダーフィル樹脂を充填する。このとき、アンダーフィル樹脂が間隙に進入する側と反対側のアンダーフィル樹脂の流れを抑制しつつ、アンダーフィル樹脂を充填する。
【解決手段】半導体装置の製造工程は、フリップチップ実装体を構成する第１の半導体チップとプリント配線基板（実装基板）の間の間隙に、第１の半導体チップの電極と実装基板の電極の接合部を保護するためのアンダーフィル樹脂を充填する。このとき、アンダーフィル樹脂が間隙に進入する側と反対側のアンダーフィル樹脂の流れを抑制しつつ、アンダーフィル樹脂を充填する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法および半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高密度実装を目的として、フリップチップ実装の重要性が高まっている。フリップチップ実装技術においては、半導体チップと配線基板、または半導体チップ同士を対向させ、バンプを介して接続させる。このフリップチップ実装を行う際には、電気的にショートすることを抑制しつつ接続部を保護し、信頼性を向上させる事を目的として、接続部にアンダーフィル樹脂を充填する。この充填方法としては、フリップチップ接続された半導体チップ近傍の配線基板上にアンダーフィル樹脂を塗布し、毛細管現象を利用してアンダーフィル樹脂をチップと配線基板間の間隙に浸透させ、充填させる方法が一般にとられている。
【０００３】
たとえば、ニードルを用いてアンダーフィル樹脂を充填する場合、以下の課題があった。
図７（ａ）に示すように、半導体チップ１５近傍へのアンダーフィル樹脂１８を塗布する。この際、ニードル１１を中心に配線基板１７上の半導体チップ１５以外の方向にも、塗布したアンダーフィル樹脂１８が流れ拡がることがあった。このため、アンダーフィル樹脂１８の付着によって不良となる実装部品等を、半導体チップ１５の近傍に配置することが出来なくなり、半導体装置の小型化が困難であった。また、図７（ｂ）に示すように、半導体チップ２２が、半導体チップ１５に隣接して、配線基板１７上にバンプ２３を介して実装されている。このとき、半導体チップ２２までアンダーフィル樹脂１８が流れ達すると、半導体チップ２２と配線基板１７との間隙にアンダーフィル樹脂２１が引き寄せられる。その結果、本来注入すべきフリップチップ実装体（バンプ１６を介して実装された半導体チップ１５）に十分な量のアンダーフィル樹脂１９が供給されずに、アンダーフィル樹脂１９の量が不足する。このため、不良品となるフリップチップ実装体が発生することがあった。
【０００４】
特許文献１には、ニードルの先端に細線が設けられている、樹脂塗布装置が記載されている。同文献によれば、この樹脂塗布装置においては、ニードルの先端が部品間に入らないような場合であっても、アンダーフィル樹脂を細線伝いに実装体に供給することで、アンダーフィル樹脂を部品間に注入可能としている。
しかし、ニードルの先端に細線が設けたとしても、半導体チップ近傍に樹脂を塗布する際に、ニードルを中心に配線基板上でチップ以外の方向にも、塗布したアンダーフィル樹脂が拡がることを防ぐことができない。
【０００５】
特許文献２には、半導体チップと回路実装基板の間隙に樹脂を注入する際に、樹脂注入方向と平行なチップの両側を粘着テープで閉止し、樹脂注入の上流側および下流側に密閉空間を形成する。そして、上流側の密閉空間に圧縮空気を送り込み、下流側の密閉空間から吸引することで、半導体チップと回路実装基板の間隙に樹脂を充填する技術が開示されている。
しかし、特許文献２の技術では、同一実装基板上に複数の半導体チップや電子部品を搭載する場合には適用が困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２７８８９５号公報
【特許文献２】特開２００８−１９２９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のように、特許文献１、２の技術においては、アンダーフィル樹脂の塗布時において、配線基板上で半導体チップ以外の方向に、アンダーフィル樹脂が拡散してしまうという問題があった。このため、実装部品について間隔を拡げて配置する必要があり、半導体装置の小型化が困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、
実装基板と前記実装基板上に実装された半導体チップとの間隙にアンダーフィル樹脂を充填する、半導体製造装置であって、
前記アンダーフィル樹脂を供給するニードルと、
前記ニードルの周りに設けられ、前記間隙と反対方向に前記実装基板上で拡がる前記アンダーフィル樹脂を堰き止め、前記アンダーフィル樹脂を前記間隙に導く、堰き止め手段と、
を備える、半導体製造装置が提供される。
【０００９】
本発明によれば、
実装基板と前記実装基板上に実装された半導体チップとの間隙にアンダーフィル樹脂を充填する工程を含み
前記アンダーフィル樹脂を充填する工程において、前記間隙と反対方向に前記実装基板上で拡がる前記アンダーフィル樹脂を堰き止め、前記アンダーフィル樹脂を前記間隙に導く、半導体装置の製造方法が提供される。
【００１０】
本発明によれば、実装基板と半導体チップとの間隙にアンダーフィル樹脂を充填する際、間隙と反対方向に実装基板上で拡がるアンダーフィル樹脂を堰き止め、アンダーフィル樹脂を当該間隙に導くようにしている。これにより、アンダーフィル樹脂が塗れ拡がることを抑制して、実装基板上に配置する実装部品の間隔を、狭くすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、小型化された半導体装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態における半導体製造装置のノズル部分を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における半導体製造装置のノズル部分を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態における半導体装置の製造手順を示す工程断面図である。
【図４】本発明の実施の形態における半導体装置の製造手順を示す工程断面図である。
【図５】本発明の実施の形態における半導体装置の製造手順を示す工程断面図である。
【図６】本発明の実施の形態における半導体装置の製造手順を示す工程断面図である。
【図７】塗布した樹脂の塗れ拡がりを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
図１は、半導体製造装置のノズル部分を示す。図３は、半導体装置の製造手順の工程断面図を示す。
【００１５】
まず、第１の実施の形態の半導体装置の製造工程の概要について説明する。
本実施の形態の半導体装置の製造工程は、フリップチップ実装体を構成する第１の半導体チップ１５０とプリント配線基板（実装基板１７０）の間の間隙に、第１の半導体チップ１５０の電極と実装基板１７０の電極の接合部を保護するためのアンダーフィル樹脂１９０を充填するものである。
このとき、図３（ｂ）に示すように、当該間隙と反対方向に実装基板１７０上で拡がるアンダーフィル樹脂１８０を堰き止め、アンダーフィル樹脂１８０を当該間隙に導いて、アンダーフィル樹脂１９０を充填する。
【００１６】
次に、本製造工程に用いる、半導体製造装置１００について説明する。
半導体製造装置１００は、アンダーフィル樹脂１９０を注入する、樹脂注入装置である。この半導体製造装置１００は、第１のニードル１１０、第１の堰き止め手段１３０を備える。
【００１７】
半導体製造装置１００においては、図１（ａ）に示すように、第１のニードル１１０先端に、ガイド（第１の堰き止め手段１３０）が設置されている。第１のニードル１１０は、アンダーフィル樹脂１８０を供給する。第１の堰き止め手段１３０は、上下移動方向から見たとき、Ｌ字型である。第１の堰き止め手段１３０は、間隙と反対方向に流れるアンダーフィル樹脂１８０を堰き止め、当該間隙に向かってアンダーフィル樹脂１８０を導く。つまり、第１の堰き止め手段１３０は、アンダーフィル樹脂１８０の拡がりを制限する。第１の堰き止め手段１３０は、ゴムで構成されている。
【００１８】
次に、第１の実施の形態の半導体装置の製造工程について図３を参照して説明する。
本実施の形態の製造工程は次の（ｉ）から（ｉｉｉ）の手順で実施する。
工程（ｉ）実装基板１７０上に、第１の半導体チップ１５０をフリップチップ実装する。
工程（ｉｉ）第１の堰き止め手段１３０を、第１の半導体チップ１５０の近傍に離間して実装基板１７０上に載置する。
工程（ｉｉｉ）第１の堰き止め手段１３０と第１の半導体チップ１５０との離間部からアンダーフィル樹脂１９０を充填する。
【００１９】
以下、各手順について詳述する。
図３（ａ）に示すように、まず、実装基板１７０上に、第１のバンプ１６０を介して第１の半導体チップ１５０を直接接続する（工程（ｉ））。
続いて、Ｌ字型の第１の堰き止め手段１３０の内面２２０が第１の半導体チップ１５０の角部を覆うように、第１のニードル１１０を配置する（工程（ｉｉ））。このとき、内面２２０を構成する２辺が、角部を構成する２辺とそれぞれ略平行となる。
【００２０】
この後、図３（ｂ）に示すように、第１のニードル１１０を第１の半導体チップ１５０の実装方向に下降させて、第１の堰き止め手段１３０の下端と実装基板１７０の上面とを密着させる。この状態で、第１の堰き止め手段１３０の内面２２０と第１の半導体チップ１５０とが近接している離間部に位置している第１のニードル１１０から、実装基板１７０上面にアンダーフィル樹脂１８０を塗布する。そして、第１の半導体チップ１５０と実装基板１７０との間隙に、毛細管現象を利用してアンダーフィル樹脂１９０を浸透させ充填させる（工程（ｉｉｉ））。このとき、第１のニードル１１０の近傍の角部の間隙から、対角位置の角部に向かって、アンダーフィル樹脂１９０が進入する。
【００２１】
ここでは、実装基板１７０上のアンダーフィル樹脂１８０の端部が第１の半導体チップ１５０の角部に沿った状態で、アンダーフィル樹脂１９０が充填される。つまり、アンダーフィル樹脂１８０が内面２２０の形状に沿った状態で、アンダーフィル樹脂１９０が間隙に充填される。
【００２２】
以上のようにして、図３（ｂ）に示すように、当該間隙と反対方向に実装基板１７０上で拡散するアンダーフィル樹脂１８０を堰き止め、アンダーフィル樹脂１８０を当該間隙に導いて、アンダーフィル樹脂１９０が充填される。
【００２３】
さらに、充填が終了した後、実装基板１７０について加熱処理を実施して、アンダーフィル樹脂１９０を硬化させる。加熱処理には、たとえばベーク炉を用いる。最後に、図３（ｂ）に示すＢＧＡボール２００を介して、実装基板１７０をボードへ実装し、半導体装置を完成させる。
【００２４】
本実施の形態の作用効果について説明する。
第１の半導体チップ１５０近傍の実装基板１７０上に、アンダーフィル樹脂１８０を塗布する際、第１のニードル１１０の先端に第１の堰き止め手段１３０を設ける。これにより、第１の堰き止め手段１３０の内面２２０の形状に沿った状態で、アンダーフィル樹脂１８０の端部の流れを堰き止めることができる。つまり、第１の堰き止め手段１３０の内面２２０から裏面側向かって、実装基板１７０上のアンダーフィル樹脂１８０が流れることがない。そして、第１の堰き止め手段１３０が、当該間隙に向かってアンダーフィル樹脂１８０を導くことができる。そのため、間隙と反対方向に実装基板１７０上でアンダーフィル樹脂１８０が拡散することがなくなる。すなわち、意図しない方向へのアンダーフィル樹脂１８０の流出を防ぐことができる。これにより、アンダーフィル樹脂１８０を供給する際に生じる、アンダーフィル樹脂１８０の塗れ拡がりの面積を縮小できる。
【００２５】
上述のとおり、第１の堰き止め手段１３０が、実装基板１７０上を拡散するアンダーフィル樹脂１８０を堰き止めるストッパとして働くため、実装基板１７０上に配置する実装部品の間隔を、狭くすることが可能となる。これにより、電子部品等の実装部品を高密度に実装可能となり、半導体装置の小型化を実現することができる。
【００２６】
また、図３に示すように、第１の半導体チップ１５０の角部からアンダーフィル樹脂１９０を注入するより、ボイド発生の抑制に効果的な場合がある。これにより、第１の半導体チップ１５０と実装基板１７を電気的に接続する第１のバンプ１６０が溶融し、電気的にショートすることを防ぐことと、第１のバンプ１６０と第１の半導体チップ１５０、および第１のバンプ１６０と実装基板１７０の接続部を保護するができる。そして、信頼性に優れた半導体装置の構造を提供することができる。
【００２７】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、同一の実装基板上に、複数の半導体チップを実装する点が異なる以外は、第１の実施の形態と同様である。第２の実施の形態について、図４を参照して説明する。
図４に示すように、実装基板１７０上には、第１のバンプ１６０を介して第１の半導体チップ１５０が実装されており、第２のバンプ１６２を介して第２の半導体チップ１５２が実装されている。第１の半導体チップ１５０と第２の半導体チップ１５２とは隣接して設けられている。
【００２８】
また、第１の半導体チップ１５０の近傍の実装基板１７０上に、第１のニードル１１０に設置された第１の堰き止め手段１３０が載置されている。さらに、第２の半導体チップ１５２の近傍の実装基板１７０上に、第２のニードル１１２に設置された第２の堰き止め手段１３２が載置されている。
【００２９】
図４に示す第１の堰き止め手段１３０は、隣接する第１の半導体チップ１５０と第２の半導体チップ１５２との間に、設けられている。このとき、上述のとおり、内面２２０から裏面に向かって、第１の堰き止め手段１３０を超えて、実装基板１７０上のアンダーフィル樹脂１８０が流れることを抑制することができる。そのため、アンダーフィル樹脂１８０が第２の半導体チップ１５２まで移動することを防止しつつ、第１の半導体チップ１５０のみにアンダーフィル樹脂１９０を充填できる。
【００３０】
また、図４に示す第２の堰き止め手段１３２の内面は、第２の半導体チップ１５２の角部近傍に沿うように、第２のニードル１１２が配置される。これにより、意図しない方向へのアンダーフィル樹脂の流出を防ぎつつ、第２の半導体チップ１５２と実装基板１７０との間隙のみに、アンダーフィル樹脂を導いて充填できる。
【００３１】
これにより、各半導体チップに、それぞれ独立してアンダーフィル樹脂を充填することができる。さらには、各半導体チップに対するアンダーフィル樹脂の充填タイミングを、所望タイミングに設定でき、たとえば同時に充填することもできる。これにより、効率よく半導体装置を作製することができる。
【００３２】
次に、従来技術と対比しつつ本実施の形態の効果についてさらに説明する。
前述のとおり、図７に示すように、本来注入すべきフリップチップ実装体（バンプ１６を介して実装された半導体チップ１５）のアンダーフィル樹脂１９の量が不足し、不良品が発生するという課題があった。
【００３３】
これに対して、本実施の形態では、隣接する第１の半導体チップ１５０と第２の半導体チップ１５２との間に、第１の堰き止め手段１３０を設けている。これにより、上述のとおり、第１の半導体チップ１５０側と反対側に、アンダーフィル樹脂１８０が拡散することを堰き止めつつ、第１の半導体チップ１５０の間隙に、アンダーフィル樹脂１９０を導いて充填できる。このため、本来、アンダーフィル樹脂１９０を注入すべきフリップチップ実装体に十分量のアンダーフィル樹脂１９０を充填することができる。また、アンダーフィル樹脂１８０の塗布を行うタイミングでない隣接のフリップチップ実装体に、アンダーフィル樹脂１８０が引き寄せられることもない。これらにより、不良品が発生する危険性を低減できる。
【００３４】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態においては、第１の堰き止め手段１３４の形状が異なる点以外は、第１の実施の形態と同様である。第３の実施の形態ついて、図２、図５を参照し、第１の実施の形態と異なる点について適宜説明する。
【００３５】
図２に、第１の堰き止め手段１３４を示す。第１の堰き止め手段１３４は、第１のニードル１１０の上下駆動方向から見て、Ｉ字型である。
【００３６】
図５は、図２に示す第１のニードル１１０を用いた半導体装置の製造手順の一部を示す。図５では、第１のニードル１１０中心を第１の半導体チップ１５０中心位置と一致の場所で静止させた状態で塗布を行っている。つまり、アンダーフィル樹脂が供給される第１のニードル１１０の開口部の中心と、第１の半導体チップ１５０の中心線２１０と一致させている。
【００３７】
また、図５に示すように、第１の堰き止め手段１３４の内面２２２は、第１の半導体チップ１５０の一辺に沿うように配置されている。このとき、実装基板１７０上のアンダーフィル樹脂（図示せず）の端部が第１の半導体チップ１５０の一辺に沿った状態で、当該アンダーフィル樹脂が間隙に充填される。つまり、アンダーフィル樹脂の端部が、第１の堰き止め手段１３４の内面２２２に沿った状態で、第１の半導体チップ１５０と実装基板１７０との間隙に充填される。一方、第１のニードル１１０の近傍の辺の間隙から、対面位置の辺に向かって、アンダーフィル樹脂が進入する。
これにより、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
さらに、図６に示すように、複数の半導体チップ（第１の半導体チップ１５０、第２の半導体チップ１５２）が実装基板１７０上に実装されている場合にも、第２の実施形態と同様の効果が得られる。つまり、本実施の形態によれば、アンダーフィル樹脂の塗れ拡がり幅を狭くするができる。また、塗布時点でアンダーフィル樹脂の塗布対象とはしていない隣接のフリップチップ実装体に樹脂が流れ達し、樹脂を引き寄せられる結果、本来、アンダーフィル樹脂を塗布すべきフリップチップ実装体でアンダーフィル樹脂が不足するといった不具合を防ぐことができる。
【００３９】
また、チップの一辺からアンダーフィル樹脂を注入したほうがボイド発生の抑制に効果的な場合がある。
【００４０】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００４１】
第１の堰き止め手段１３０の内面２２０の横幅は、第１のニードル１１０の外径より大きい限りにおいては、特に限定されない。このとき、上記横幅は、第１の半導体チップ１５０の実装方向に対して直交方向における内面２２０の横幅を示す。内面２２０の横幅が、第１のニードル１１０の外径より大きいと、開口部１４０から供給されたアンダーフィル樹脂１８０が第１の堰き止め手段１３０を超えて、反対側に流れることを抑制することができる。
【００４２】
上記横幅は、特に限定されないが、厚すぎると塗布時の動作に支障をきたし、薄すぎるとアンダーフィル樹脂１８０の拡がり方向を制限できない。この観点から、図１（ｂ）に示す第１のニードル１１０中心から端までの横幅の距離を、たとえば０．５ｍｍ〜４．０ｍｍとするのが望ましい。また、同様の観点から、図２（ｂ）に示す第１のニードル１１０においては、第１のニードル１１０中心から端までの横幅の距離を、０．５ｍｍ〜４．０ｍｍとするのが望ましい。このとき、第１のニードル１１０の外径は、０．５ｍｍ以下である。
【００４３】
第１の堰き止め手段１３０を構成する材料は、上述のとおり、ゴムに限定されず、各種の材料を採用することができる。たとえば弾性材料を用いることができる。これにより、実装基板１７０にガイドを押し付けたときに、実装基板１７０の損傷を防止することができる。また、第１のニードル１１０が上下方向動作を行う際に、ガイドの接触面が実装基板１７０表面に押し付けられた際に変形し、ガイド表面と実装基板１７０の間に隙間を生じさせることを防止できる。その結果、ガイドと実装基板１７０の隙間からアンダーフィル樹脂１８０の漏れが発生するといった不具合を防ぐことが可能となる。また、ガイドの表面と実装基板１７０の表面とが完全に水平でなかった場合にも、同様にガイドが変形して、実装基板１７０と密着するため、アンダーフィル樹脂１８０の漏れを防止できる。
【００４４】
本実施の形態においては、図３（ｂ）に示すように、第１の堰き止め手段１３０と実装基板１７０とを密着させているが、この態様に限定されない。たとえば、フィラーを含むアンダーフィル樹脂１８０の粘度が高い場合には、第１の堰き止め手段１３０と実装基板１７０との間をわずかに空けたとしても、第１の堰き止め手段１３０の下端を超えてアンダーフィル樹脂１８０が流れ出すことはない。これにより、アンダーフィル樹脂１８０の漏れを防止するとともに、第１の堰き止め手段１３０の摩耗を抑制することができる。以上から、アンダーフィル樹脂１８０の粘度が高い場合には、アンダーフィル樹脂１８０が漏れない限りにおいて、第１の堰き止め手段１３０と実装基板１７０との間にわずかな隙間があってもよい。他方、フィラーを含まないクリア樹脂のように、アンダーフィル樹脂１８０の粘度が低い場合には、第１の堰き止め手段１３０を実装基板１７０に密着させることが好ましい。
【００４５】
半導体チップの形状は、特に限定されないが、たとえば、平面視において、正方形または長方形等である。
また、堰き止め手段の形状は、上述のＩ字型、Ｌ字型に限定されず、各種の形状を採用することができる。たとえば、堰き止め手段の形状としては、ニードルの上下移動方向から見たとき、コの字型、Ｕ字型または円弧状等の形状とすることができる。このとき、少なくとも堰き止め手段の内面が、このような形状であればよい。
【００４６】
Ｉ字型の場合、堰き止め手段の内面が半導体チップの一辺をカバーできる。Ｌ字型または円弧状等の形状の場合、堰き止め手段の内面が半導体チップの二辺をカバーできる。つまり、半導体チップの角部をカバーできる。さらに、コの字型またはＵ字型等の形状の場合、堰き止め手段の内面が半導体チップの三辺をカバーできる。このとき、コの字型の場合には、各内面の辺が、三辺のいずれかの辺とも略平行になる。
【００４７】
半導体チップの配置パターンとしては、特に限定されてないが、図４に示すようにアレイ状とすることができる。このとき、各半導体チップ同士は、各辺が略平行となるように配置されてもよい。また、複数の半導体チップが実装される場合、半導体のチップサイズは、同一でもよく、異なってもよい。
【００４８】
第１の堰き止め手段１３０および第２の堰き止め手段１３２を、第１の半導体チップ１５０および第２の半導体チップ１５２にそれぞれ配置してもよいが、第１の半導体チップ１５０に、第１の堰き止め手段１３０および第２の堰き止め手段１３２を配置してもよい。つまり、１つの半導体チップに、複数のニードルに設置された堰き止め手段を配置してもよい。このとき、図４に示す第１の堰き止め手段１３０および第２の堰き止め手段１３２は、たとえば第１の半導体チップ１５０の対角位置の角部をカバーするように配置する。これにより、実装基板１７０と第１の半導体チップ１５０との間隙に、アンダーフィル樹脂１９０を２箇所から同時に充填することができる。さらには、効率的に半導体装置を作製することができる。
【００４９】
また、半導体チップのサイズに応じて、第１の堰き止め手段１３０および第２の堰き止め手段１３２においては、対角位置の角部をカバーする配置距離を調節する。これにより、サイズの異なる半導体チップついて連続してアンダーフィル樹脂を充填できる。
【００５０】
なお、四つ堰き止め手段を用いて、半導体チップの全ての角部をカバーしてもよい。
同一の実装基板１７０上において、複数の堰き止め手段を用いる場合、同じ形状の堰き止め手段を用いてもよいが、異なる形状の堰き止め手段を用いてもよい。具体的には、Ｉ字型の第１の堰き止め手段１３４とＬ字型の第１の堰き止め手段１３０とを同時に使用してもよい。
【００５１】
また、半導体製造装置１００は、不図示の制御部をさらに備えてもよい。制御部は、第１のニードル１１０および第２のニードル１１２の配置位置を制御する。つまり、この制御部により、第１のニードル１１０に設置された第１の堰き止め手段１３０の配置位置および第１の堰き止め手段１３０の高さ等が、制御される。たとえば、制御部は、第１の半導体チップ１５０の近傍に離間して第１の堰き止め手段１３０を実装基板１７０上に搭載するとともに、第１の堰き止め手段１３０と実装基板１７０との間からアンダーフィル樹脂１８０が漏れることを防止するように、第１の堰き止め手段１３０の高さを維持する。この状態で、第１の堰き止め手段１３０と第１の半導体チップ１５０との離間部に設けられた第１のニードル１１０が、アンダーフィル樹脂１９０を充填する。
【００５２】
第１のニードル１１０と第１の堰き止め手段１３０とは、特に限定されないが、第１の連結部１２０を介して結合している。また、第２のニードル１１２と第２の堰き止め手段１３２とは、特に限定されないが、第２の連結部１２２を介して結合している。たとえば、第１の連結部１２０または第２の連結部１２２に代えて、接着剤を用いてもよい。
【００５３】
アンダーフィル樹脂１９０は、液体である。また、アンダーフィル樹脂１９０は、フィラーを含む樹脂でもよいし、フィラーを含まないクリア樹脂でもよい。アンダーフィル樹脂１９０としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を用いることができる。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アミン系樹脂、ポリイミド系樹脂等を例示することできる。アンダーフィル樹脂１９０のヤング率および熱膨張係数は適宜調節する。ヤング率を適当な範囲内にすると、第１のバンプ１６０にクラックが発生することを抑制したり、第１の半導体チップ１５０の反りを小さくして剥離を少なくできる。熱膨張係数を適当な範囲内にすると、実装基板１７０の断線の発生を少なくでき、アンダーフィル樹脂１９０の反りを小さくして剥離を少なくできる。
【００５４】
実装基板１７０には、たとえば樹脂基板、セラミックス基板、ガラス基板等の絶縁基板を適用することができる。
【００５５】
なお、フリップチップ実装方法とは、半導体チップと配線基板を電気的に接合する際、半導体チップ表面（回路側）に形成した電極パッドと配線基板上に形成した電極パッドとを、バンプを介して直接接続する実装方法である。また、チップが配線基板にフリップチップ実装された形態の半導体パッケージをフリップチップ実装体という。第１のバンプ１６０としては、たとえば、はんだやＡｕ等のバンプを用いる。
【符号の説明】
【００５６】
１１ ニードル
１５ 半導体チップ
１６ バンプ
１７ 配線基板
１８ アンダーフィル樹脂
１９ アンダーフィル樹脂
２０ ＢＧＡボール
２１ アンダーフィル
２２ 半導体チップ
２３ バンプ
１００ 半導体製造装置
１１０ 第１のニードル
１１２ 第２のニードル
１２０ 第１の連結部
１２２ 第２の連結部
１３０ 第１の堰き止め手段
１３２ 第２の堰き止め手段
１３４ 第１の堰き止め手段
１３６ 第２の堰き止め手段
１４０ 開口部
１５０ 第１の半導体チップ
１５２ 第２の半導体チップ
１６０ 第１のバンプ
１６２ 第２のバンプ
１７０ 実装基板
１８０ アンダーフィル樹脂
１９０ アンダーフィル樹脂
２００ ＢＧＡボール
２１０ 中心線
２２０ 内面
２２２ 内面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法および半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高密度実装を目的として、フリップチップ実装の重要性が高まっている。フリップチップ実装技術においては、半導体チップと配線基板、または半導体チップ同士を対向させ、バンプを介して接続させる。このフリップチップ実装を行う際には、電気的にショートすることを抑制しつつ接続部を保護し、信頼性を向上させる事を目的として、接続部にアンダーフィル樹脂を充填する。この充填方法としては、フリップチップ接続された半導体チップ近傍の配線基板上にアンダーフィル樹脂を塗布し、毛細管現象を利用してアンダーフィル樹脂をチップと配線基板間の間隙に浸透させ、充填させる方法が一般にとられている。
【０００３】
たとえば、ニードルを用いてアンダーフィル樹脂を充填する場合、以下の課題があった。
図７（ａ）に示すように、半導体チップ１５近傍へのアンダーフィル樹脂１８を塗布する。この際、ニードル１１を中心に配線基板１７上の半導体チップ１５以外の方向にも、塗布したアンダーフィル樹脂１８が流れ拡がることがあった。このため、アンダーフィル樹脂１８の付着によって不良となる実装部品等を、半導体チップ１５の近傍に配置することが出来なくなり、半導体装置の小型化が困難であった。また、図７（ｂ）に示すように、半導体チップ２２が、半導体チップ１５に隣接して、配線基板１７上にバンプ２３を介して実装されている。このとき、半導体チップ２２までアンダーフィル樹脂１８が流れ達すると、半導体チップ２２と配線基板１７との間隙にアンダーフィル樹脂２１が引き寄せられる。その結果、本来注入すべきフリップチップ実装体（バンプ１６を介して実装された半導体チップ１５）に十分な量のアンダーフィル樹脂１９が供給されずに、アンダーフィル樹脂１９の量が不足する。このため、不良品となるフリップチップ実装体が発生することがあった。
【０００４】
特許文献１には、ニードルの先端に細線が設けられている、樹脂塗布装置が記載されている。同文献によれば、この樹脂塗布装置においては、ニードルの先端が部品間に入らないような場合であっても、アンダーフィル樹脂を細線伝いに実装体に供給することで、アンダーフィル樹脂を部品間に注入可能としている。
しかし、ニードルの先端に細線が設けたとしても、半導体チップ近傍に樹脂を塗布する際に、ニードルを中心に配線基板上でチップ以外の方向にも、塗布したアンダーフィル樹脂が拡がることを防ぐことができない。
【０００５】
特許文献２には、半導体チップと回路実装基板の間隙に樹脂を注入する際に、樹脂注入方向と平行なチップの両側を粘着テープで閉止し、樹脂注入の上流側および下流側に密閉空間を形成する。そして、上流側の密閉空間に圧縮空気を送り込み、下流側の密閉空間から吸引することで、半導体チップと回路実装基板の間隙に樹脂を充填する技術が開示されている。
しかし、特許文献２の技術では、同一実装基板上に複数の半導体チップや電子部品を搭載する場合には適用が困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２７８８９５号公報
【特許文献２】特開２００８−１９２９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のように、特許文献１、２の技術においては、アンダーフィル樹脂の塗布時において、配線基板上で半導体チップ以外の方向に、アンダーフィル樹脂が拡散してしまうという問題があった。このため、実装部品について間隔を拡げて配置する必要があり、半導体装置の小型化が困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、
実装基板と前記実装基板上に実装された半導体チップとの間隙にアンダーフィル樹脂を充填する、半導体製造装置であって、
前記アンダーフィル樹脂を供給するニードルと、
前記ニードルの周りに設けられ、前記間隙と反対方向に前記実装基板上で拡がる前記アンダーフィル樹脂を堰き止め、前記アンダーフィル樹脂を前記間隙に導く、堰き止め手段と、
を備える、半導体製造装置が提供される。
【０００９】
本発明によれば、
実装基板と前記実装基板上に実装された半導体チップとの間隙にアンダーフィル樹脂を充填する工程を含み
前記アンダーフィル樹脂を充填する工程において、前記間隙と反対方向に前記実装基板上で拡がる前記アンダーフィル樹脂を堰き止め、前記アンダーフィル樹脂を前記間隙に導く、半導体装置の製造方法が提供される。
【００１０】
本発明によれば、実装基板と半導体チップとの間隙にアンダーフィル樹脂を充填する際、間隙と反対方向に実装基板上で拡がるアンダーフィル樹脂を堰き止め、アンダーフィル樹脂を当該間隙に導くようにしている。これにより、アンダーフィル樹脂が塗れ拡がることを抑制して、実装基板上に配置する実装部品の間隔を、狭くすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、小型化された半導体装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態における半導体製造装置のノズル部分を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における半導体製造装置のノズル部分を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態における半導体装置の製造手順を示す工程断面図である。
【図４】本発明の実施の形態における半導体装置の製造手順を示す工程断面図である。
【図５】本発明の実施の形態における半導体装置の製造手順を示す工程断面図である。
【図６】本発明の実施の形態における半導体装置の製造手順を示す工程断面図である。
【図７】塗布した樹脂の塗れ拡がりを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
図１は、半導体製造装置のノズル部分を示す。図３は、半導体装置の製造手順の工程断面図を示す。
【００１５】
まず、第１の実施の形態の半導体装置の製造工程の概要について説明する。
本実施の形態の半導体装置の製造工程は、フリップチップ実装体を構成する第１の半導体チップ１５０とプリント配線基板（実装基板１７０）の間の間隙に、第１の半導体チップ１５０の電極と実装基板１７０の電極の接合部を保護するためのアンダーフィル樹脂１９０を充填するものである。
このとき、図３（ｂ）に示すように、当該間隙と反対方向に実装基板１７０上で拡がるアンダーフィル樹脂１８０を堰き止め、アンダーフィル樹脂１８０を当該間隙に導いて、アンダーフィル樹脂１９０を充填する。
【００１６】
次に、本製造工程に用いる、半導体製造装置１００について説明する。
半導体製造装置１００は、アンダーフィル樹脂１９０を注入する、樹脂注入装置である。この半導体製造装置１００は、第１のニードル１１０、第１の堰き止め手段１３０を備える。
【００１７】
半導体製造装置１００においては、図１（ａ）に示すように、第１のニードル１１０先端に、ガイド（第１の堰き止め手段１３０）が設置されている。第１のニードル１１０は、アンダーフィル樹脂１８０を供給する。第１の堰き止め手段１３０は、上下移動方向から見たとき、Ｌ字型である。第１の堰き止め手段１３０は、間隙と反対方向に流れるアンダーフィル樹脂１８０を堰き止め、当該間隙に向かってアンダーフィル樹脂１８０を導く。つまり、第１の堰き止め手段１３０は、アンダーフィル樹脂１８０の拡がりを制限する。第１の堰き止め手段１３０は、ゴムで構成されている。
【００１８】
次に、第１の実施の形態の半導体装置の製造工程について図３を参照して説明する。
本実施の形態の製造工程は次の（ｉ）から（ｉｉｉ）の手順で実施する。
工程（ｉ）実装基板１７０上に、第１の半導体チップ１５０をフリップチップ実装する。
工程（ｉｉ）第１の堰き止め手段１３０を、第１の半導体チップ１５０の近傍に離間して実装基板１７０上に載置する。
工程（ｉｉｉ）第１の堰き止め手段１３０と第１の半導体チップ１５０との離間部からアンダーフィル樹脂１９０を充填する。
【００１９】
以下、各手順について詳述する。
図３（ａ）に示すように、まず、実装基板１７０上に、第１のバンプ１６０を介して第１の半導体チップ１５０を直接接続する（工程（ｉ））。
続いて、Ｌ字型の第１の堰き止め手段１３０の内面２２０が第１の半導体チップ１５０の角部を覆うように、第１のニードル１１０を配置する（工程（ｉｉ））。このとき、内面２２０を構成する２辺が、角部を構成する２辺とそれぞれ略平行となる。
【００２０】
この後、図３（ｂ）に示すように、第１のニードル１１０を第１の半導体チップ１５０の実装方向に下降させて、第１の堰き止め手段１３０の下端と実装基板１７０の上面とを密着させる。この状態で、第１の堰き止め手段１３０の内面２２０と第１の半導体チップ１５０とが近接している離間部に位置している第１のニードル１１０から、実装基板１７０上面にアンダーフィル樹脂１８０を塗布する。そして、第１の半導体チップ１５０と実装基板１７０との間隙に、毛細管現象を利用してアンダーフィル樹脂１９０を浸透させ充填させる（工程（ｉｉｉ））。このとき、第１のニードル１１０の近傍の角部の間隙から、対角位置の角部に向かって、アンダーフィル樹脂１９０が進入する。
【００２１】
ここでは、実装基板１７０上のアンダーフィル樹脂１８０の端部が第１の半導体チップ１５０の角部に沿った状態で、アンダーフィル樹脂１９０が充填される。つまり、アンダーフィル樹脂１８０が内面２２０の形状に沿った状態で、アンダーフィル樹脂１９０が間隙に充填される。
【００２２】
以上のようにして、図３（ｂ）に示すように、当該間隙と反対方向に実装基板１７０上で拡散するアンダーフィル樹脂１８０を堰き止め、アンダーフィル樹脂１８０を当該間隙に導いて、アンダーフィル樹脂１９０が充填される。
【００２３】
さらに、充填が終了した後、実装基板１７０について加熱処理を実施して、アンダーフィル樹脂１９０を硬化させる。加熱処理には、たとえばベーク炉を用いる。最後に、図３（ｂ）に示すＢＧＡボール２００を介して、実装基板１７０をボードへ実装し、半導体装置を完成させる。
【００２４】
本実施の形態の作用効果について説明する。
第１の半導体チップ１５０近傍の実装基板１７０上に、アンダーフィル樹脂１８０を塗布する際、第１のニードル１１０の先端に第１の堰き止め手段１３０を設ける。これにより、第１の堰き止め手段１３０の内面２２０の形状に沿った状態で、アンダーフィル樹脂１８０の端部の流れを堰き止めることができる。つまり、第１の堰き止め手段１３０の内面２２０から裏面側向かって、実装基板１７０上のアンダーフィル樹脂１８０が流れることがない。そして、第１の堰き止め手段１３０が、当該間隙に向かってアンダーフィル樹脂１８０を導くことができる。そのため、間隙と反対方向に実装基板１７０上でアンダーフィル樹脂１８０が拡散することがなくなる。すなわち、意図しない方向へのアンダーフィル樹脂１８０の流出を防ぐことができる。これにより、アンダーフィル樹脂１８０を供給する際に生じる、アンダーフィル樹脂１８０の塗れ拡がりの面積を縮小できる。
【００２５】
上述のとおり、第１の堰き止め手段１３０が、実装基板１７０上を拡散するアンダーフィル樹脂１８０を堰き止めるストッパとして働くため、実装基板１７０上に配置する実装部品の間隔を、狭くすることが可能となる。これにより、電子部品等の実装部品を高密度に実装可能となり、半導体装置の小型化を実現することができる。
【００２６】
また、図３に示すように、第１の半導体チップ１５０の角部からアンダーフィル樹脂１９０を注入するより、ボイド発生の抑制に効果的な場合がある。これにより、第１の半導体チップ１５０と実装基板１７を電気的に接続する第１のバンプ１６０が溶融し、電気的にショートすることを防ぐことと、第１のバンプ１６０と第１の半導体チップ１５０、および第１のバンプ１６０と実装基板１７０の接続部を保護するができる。そして、信頼性に優れた半導体装置の構造を提供することができる。
【００２７】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、同一の実装基板上に、複数の半導体チップを実装する点が異なる以外は、第１の実施の形態と同様である。第２の実施の形態について、図４を参照して説明する。
図４に示すように、実装基板１７０上には、第１のバンプ１６０を介して第１の半導体チップ１５０が実装されており、第２のバンプ１６２を介して第２の半導体チップ１５２が実装されている。第１の半導体チップ１５０と第２の半導体チップ１５２とは隣接して設けられている。
【００２８】
また、第１の半導体チップ１５０の近傍の実装基板１７０上に、第１のニードル１１０に設置された第１の堰き止め手段１３０が載置されている。さらに、第２の半導体チップ１５２の近傍の実装基板１７０上に、第２のニードル１１２に設置された第２の堰き止め手段１３２が載置されている。
【００２９】
図４に示す第１の堰き止め手段１３０は、隣接する第１の半導体チップ１５０と第２の半導体チップ１５２との間に、設けられている。このとき、上述のとおり、内面２２０から裏面に向かって、第１の堰き止め手段１３０を超えて、実装基板１７０上のアンダーフィル樹脂１８０が流れることを抑制することができる。そのため、アンダーフィル樹脂１８０が第２の半導体チップ１５２まで移動することを防止しつつ、第１の半導体チップ１５０のみにアンダーフィル樹脂１９０を充填できる。
【００３０】
また、図４に示す第２の堰き止め手段１３２の内面は、第２の半導体チップ１５２の角部近傍に沿うように、第２のニードル１１２が配置される。これにより、意図しない方向へのアンダーフィル樹脂の流出を防ぎつつ、第２の半導体チップ１５２と実装基板１７０との間隙のみに、アンダーフィル樹脂を導いて充填できる。
【００３１】
これにより、各半導体チップに、それぞれ独立してアンダーフィル樹脂を充填することができる。さらには、各半導体チップに対するアンダーフィル樹脂の充填タイミングを、所望タイミングに設定でき、たとえば同時に充填することもできる。これにより、効率よく半導体装置を作製することができる。
【００３２】
次に、従来技術と対比しつつ本実施の形態の効果についてさらに説明する。
前述のとおり、図７に示すように、本来注入すべきフリップチップ実装体（バンプ１６を介して実装された半導体チップ１５）のアンダーフィル樹脂１９の量が不足し、不良品が発生するという課題があった。
【００３３】
これに対して、本実施の形態では、隣接する第１の半導体チップ１５０と第２の半導体チップ１５２との間に、第１の堰き止め手段１３０を設けている。これにより、上述のとおり、第１の半導体チップ１５０側と反対側に、アンダーフィル樹脂１８０が拡散することを堰き止めつつ、第１の半導体チップ１５０の間隙に、アンダーフィル樹脂１９０を導いて充填できる。このため、本来、アンダーフィル樹脂１９０を注入すべきフリップチップ実装体に十分量のアンダーフィル樹脂１９０を充填することができる。また、アンダーフィル樹脂１８０の塗布を行うタイミングでない隣接のフリップチップ実装体に、アンダーフィル樹脂１８０が引き寄せられることもない。これらにより、不良品が発生する危険性を低減できる。
【００３４】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態においては、第１の堰き止め手段１３４の形状が異なる点以外は、第１の実施の形態と同様である。第３の実施の形態ついて、図２、図５を参照し、第１の実施の形態と異なる点について適宜説明する。
【００３５】
図２に、第１の堰き止め手段１３４を示す。第１の堰き止め手段１３４は、第１のニードル１１０の上下駆動方向から見て、Ｉ字型である。
【００３６】
図５は、図２に示す第１のニードル１１０を用いた半導体装置の製造手順の一部を示す。図５では、第１のニードル１１０中心を第１の半導体チップ１５０中心位置と一致の場所で静止させた状態で塗布を行っている。つまり、アンダーフィル樹脂が供給される第１のニードル１１０の開口部の中心と、第１の半導体チップ１５０の中心線２１０と一致させている。
【００３７】
また、図５に示すように、第１の堰き止め手段１３４の内面２２２は、第１の半導体チップ１５０の一辺に沿うように配置されている。このとき、実装基板１７０上のアンダーフィル樹脂（図示せず）の端部が第１の半導体チップ１５０の一辺に沿った状態で、当該アンダーフィル樹脂が間隙に充填される。つまり、アンダーフィル樹脂の端部が、第１の堰き止め手段１３４の内面２２２に沿った状態で、第１の半導体チップ１５０と実装基板１７０との間隙に充填される。一方、第１のニードル１１０の近傍の辺の間隙から、対面位置の辺に向かって、アンダーフィル樹脂が進入する。
これにより、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
さらに、図６に示すように、複数の半導体チップ（第１の半導体チップ１５０、第２の半導体チップ１５２）が実装基板１７０上に実装されている場合にも、第２の実施形態と同様の効果が得られる。つまり、本実施の形態によれば、アンダーフィル樹脂の塗れ拡がり幅を狭くするができる。また、塗布時点でアンダーフィル樹脂の塗布対象とはしていない隣接のフリップチップ実装体に樹脂が流れ達し、樹脂を引き寄せられる結果、本来、アンダーフィル樹脂を塗布すべきフリップチップ実装体でアンダーフィル樹脂が不足するといった不具合を防ぐことができる。
【００３９】
また、チップの一辺からアンダーフィル樹脂を注入したほうがボイド発生の抑制に効果的な場合がある。
【００４０】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００４１】
第１の堰き止め手段１３０の内面２２０の横幅は、第１のニードル１１０の外径より大きい限りにおいては、特に限定されない。このとき、上記横幅は、第１の半導体チップ１５０の実装方向に対して直交方向における内面２２０の横幅を示す。内面２２０の横幅が、第１のニードル１１０の外径より大きいと、開口部１４０から供給されたアンダーフィル樹脂１８０が第１の堰き止め手段１３０を超えて、反対側に流れることを抑制することができる。
【００４２】
上記横幅は、特に限定されないが、厚すぎると塗布時の動作に支障をきたし、薄すぎるとアンダーフィル樹脂１８０の拡がり方向を制限できない。この観点から、図１（ｂ）に示す第１のニードル１１０中心から端までの横幅の距離を、たとえば０．５ｍｍ〜４．０ｍｍとするのが望ましい。また、同様の観点から、図２（ｂ）に示す第１のニードル１１０においては、第１のニードル１１０中心から端までの横幅の距離を、０．５ｍｍ〜４．０ｍｍとするのが望ましい。このとき、第１のニードル１１０の外径は、０．５ｍｍ以下である。
【００４３】
第１の堰き止め手段１３０を構成する材料は、上述のとおり、ゴムに限定されず、各種の材料を採用することができる。たとえば弾性材料を用いることができる。これにより、実装基板１７０にガイドを押し付けたときに、実装基板１７０の損傷を防止することができる。また、第１のニードル１１０が上下方向動作を行う際に、ガイドの接触面が実装基板１７０表面に押し付けられた際に変形し、ガイド表面と実装基板１７０の間に隙間を生じさせることを防止できる。その結果、ガイドと実装基板１７０の隙間からアンダーフィル樹脂１８０の漏れが発生するといった不具合を防ぐことが可能となる。また、ガイドの表面と実装基板１７０の表面とが完全に水平でなかった場合にも、同様にガイドが変形して、実装基板１７０と密着するため、アンダーフィル樹脂１８０の漏れを防止できる。
【００４４】
本実施の形態においては、図３（ｂ）に示すように、第１の堰き止め手段１３０と実装基板１７０とを密着させているが、この態様に限定されない。たとえば、フィラーを含むアンダーフィル樹脂１８０の粘度が高い場合には、第１の堰き止め手段１３０と実装基板１７０との間をわずかに空けたとしても、第１の堰き止め手段１３０の下端を超えてアンダーフィル樹脂１８０が流れ出すことはない。これにより、アンダーフィル樹脂１８０の漏れを防止するとともに、第１の堰き止め手段１３０の摩耗を抑制することができる。以上から、アンダーフィル樹脂１８０の粘度が高い場合には、アンダーフィル樹脂１８０が漏れない限りにおいて、第１の堰き止め手段１３０と実装基板１７０との間にわずかな隙間があってもよい。他方、フィラーを含まないクリア樹脂のように、アンダーフィル樹脂１８０の粘度が低い場合には、第１の堰き止め手段１３０を実装基板１７０に密着させることが好ましい。
【００４５】
半導体チップの形状は、特に限定されないが、たとえば、平面視において、正方形または長方形等である。
また、堰き止め手段の形状は、上述のＩ字型、Ｌ字型に限定されず、各種の形状を採用することができる。たとえば、堰き止め手段の形状としては、ニードルの上下移動方向から見たとき、コの字型、Ｕ字型または円弧状等の形状とすることができる。このとき、少なくとも堰き止め手段の内面が、このような形状であればよい。
【００４６】
Ｉ字型の場合、堰き止め手段の内面が半導体チップの一辺をカバーできる。Ｌ字型または円弧状等の形状の場合、堰き止め手段の内面が半導体チップの二辺をカバーできる。つまり、半導体チップの角部をカバーできる。さらに、コの字型またはＵ字型等の形状の場合、堰き止め手段の内面が半導体チップの三辺をカバーできる。このとき、コの字型の場合には、各内面の辺が、三辺のいずれかの辺とも略平行になる。
【００４７】
半導体チップの配置パターンとしては、特に限定されてないが、図４に示すようにアレイ状とすることができる。このとき、各半導体チップ同士は、各辺が略平行となるように配置されてもよい。また、複数の半導体チップが実装される場合、半導体のチップサイズは、同一でもよく、異なってもよい。
【００４８】
第１の堰き止め手段１３０および第２の堰き止め手段１３２を、第１の半導体チップ１５０および第２の半導体チップ１５２にそれぞれ配置してもよいが、第１の半導体チップ１５０に、第１の堰き止め手段１３０および第２の堰き止め手段１３２を配置してもよい。つまり、１つの半導体チップに、複数のニードルに設置された堰き止め手段を配置してもよい。このとき、図４に示す第１の堰き止め手段１３０および第２の堰き止め手段１３２は、たとえば第１の半導体チップ１５０の対角位置の角部をカバーするように配置する。これにより、実装基板１７０と第１の半導体チップ１５０との間隙に、アンダーフィル樹脂１９０を２箇所から同時に充填することができる。さらには、効率的に半導体装置を作製することができる。
【００４９】
また、半導体チップのサイズに応じて、第１の堰き止め手段１３０および第２の堰き止め手段１３２においては、対角位置の角部をカバーする配置距離を調節する。これにより、サイズの異なる半導体チップついて連続してアンダーフィル樹脂を充填できる。
【００５０】
なお、四つ堰き止め手段を用いて、半導体チップの全ての角部をカバーしてもよい。
同一の実装基板１７０上において、複数の堰き止め手段を用いる場合、同じ形状の堰き止め手段を用いてもよいが、異なる形状の堰き止め手段を用いてもよい。具体的には、Ｉ字型の第１の堰き止め手段１３４とＬ字型の第１の堰き止め手段１３０とを同時に使用してもよい。
【００５１】
また、半導体製造装置１００は、不図示の制御部をさらに備えてもよい。制御部は、第１のニードル１１０および第２のニードル１１２の配置位置を制御する。つまり、この制御部により、第１のニードル１１０に設置された第１の堰き止め手段１３０の配置位置および第１の堰き止め手段１３０の高さ等が、制御される。たとえば、制御部は、第１の半導体チップ１５０の近傍に離間して第１の堰き止め手段１３０を実装基板１７０上に搭載するとともに、第１の堰き止め手段１３０と実装基板１７０との間からアンダーフィル樹脂１８０が漏れることを防止するように、第１の堰き止め手段１３０の高さを維持する。この状態で、第１の堰き止め手段１３０と第１の半導体チップ１５０との離間部に設けられた第１のニードル１１０が、アンダーフィル樹脂１９０を充填する。
【００５２】
第１のニードル１１０と第１の堰き止め手段１３０とは、特に限定されないが、第１の連結部１２０を介して結合している。また、第２のニードル１１２と第２の堰き止め手段１３２とは、特に限定されないが、第２の連結部１２２を介して結合している。たとえば、第１の連結部１２０または第２の連結部１２２に代えて、接着剤を用いてもよい。
【００５３】
アンダーフィル樹脂１９０は、液体である。また、アンダーフィル樹脂１９０は、フィラーを含む樹脂でもよいし、フィラーを含まないクリア樹脂でもよい。アンダーフィル樹脂１９０としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を用いることができる。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アミン系樹脂、ポリイミド系樹脂等を例示することできる。アンダーフィル樹脂１９０のヤング率および熱膨張係数は適宜調節する。ヤング率を適当な範囲内にすると、第１のバンプ１６０にクラックが発生することを抑制したり、第１の半導体チップ１５０の反りを小さくして剥離を少なくできる。熱膨張係数を適当な範囲内にすると、実装基板１７０の断線の発生を少なくでき、アンダーフィル樹脂１９０の反りを小さくして剥離を少なくできる。
【００５４】
実装基板１７０には、たとえば樹脂基板、セラミックス基板、ガラス基板等の絶縁基板を適用することができる。
【００５５】
なお、フリップチップ実装方法とは、半導体チップと配線基板を電気的に接合する際、半導体チップ表面（回路側）に形成した電極パッドと配線基板上に形成した電極パッドとを、バンプを介して直接接続する実装方法である。また、チップが配線基板にフリップチップ実装された形態の半導体パッケージをフリップチップ実装体という。第１のバンプ１６０としては、たとえば、はんだやＡｕ等のバンプを用いる。
【符号の説明】
【００５６】
１１ ニードル
１５ 半導体チップ
１６ バンプ
１７ 配線基板
１８ アンダーフィル樹脂
１９ アンダーフィル樹脂
２０ ＢＧＡボール
２１ アンダーフィル
２２ 半導体チップ
２３ バンプ
１００ 半導体製造装置
１１０ 第１のニードル
１１２ 第２のニードル
１２０ 第１の連結部
１２２ 第２の連結部
１３０ 第１の堰き止め手段
１３２ 第２の堰き止め手段
１３４ 第１の堰き止め手段
１３６ 第２の堰き止め手段
１４０ 開口部
１５０ 第１の半導体チップ
１５２ 第２の半導体チップ
１６０ 第１のバンプ
１６２ 第２のバンプ
１７０ 実装基板
１８０ アンダーフィル樹脂
１９０ アンダーフィル樹脂
２００ ＢＧＡボール
２１０ 中心線
２２０ 内面
２２２ 内面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装基板と前記実装基板上に実装された半導体チップとの間隙にアンダーフィル樹脂を充填する、半導体製造装置であって、
前記アンダーフィル樹脂を供給するニードルと、
前記ニードルの周りに設けられ、前記間隙と反対方向に前記実装基板上で拡がる前記アンダーフィル樹脂を堰き止め、前記アンダーフィル樹脂を前記間隙に導く、堰き止め手段と、
を備える、半導体製造装置。
【請求項２】
前記堰き止め手段の内面は、前記半導体チップの少なくとも一辺に沿う、請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記堰き止め手段の内面は、前記半導体チップの少なくとも角部を覆う、請求項１または２に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記半導体チップの実装方向に対して直交方向における前記堰き止め手段の内面の横幅は、前記ニードルの外径より大きい、請求項１から３のいずれかに記載の半導体製造装置。
【請求項５】
同一の前記実装基板上に、複数の前記半導体チップとして、第１の半導体チップおよび第２の半導体が実装され、前記実装基板と前記第１の半導体チップとの間隙および前記実装基板と前記第２の半導体チップとの間隙にアンダーフィル樹脂を充填する半導体製造装置において、
複数の前記堰き止め手段として、第１の堰き止め手段および第２の堰き止め手段と、
複数の前記ニードルとして、第１のニードルおよび第２のニードルと、
前記第１のニードルおよび前記第２のニードルの配置位置を制御する、制御部と、をさらに備え、
前記制御部が、前記第１の半導体チップの近傍の前記実装基板上に、前記第１のニードルに設置された前記第１の堰き止め手段を載置するとともに、前記第２の半導体チップの近傍の前記実装基板上に、前記第２のニードルに設置された前記第２の堰き止め手段を載置するように構成される、請求項１から４のいずれかに記載の半導体製造装置。
【請求項６】
複数の前記堰き止め手段として、第１の堰き止め手段および第２の堰き止め手段と、
複数の前記ニードルとして、第１のニードルおよび第２のニードルと、
前記第１のニードルおよび前記第２のニードルの配置位置を制御する、制御部と、をさらに備え、
前記制御部が、１つの前記半導体チップに、前記第１のニードルに設置された前記第１の堰き止め手段を載置するとともに、前記第２のニードルに設置された前記第２の堰き止め手段を載置するように構成される、請求項１から４のいずれかに記載の半導体製造装置。
【請求項７】
実装基板と前記実装基板上に実装された半導体チップとの間隙にアンダーフィル樹脂を充填する工程を含み
前記アンダーフィル樹脂を充填する工程において、前記間隙と反対方向に前記実装基板上で拡がる前記アンダーフィル樹脂を堰き止め、前記アンダーフィル樹脂を前記間隙に導く、半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記アンダーフィル樹脂を充填する工程は、前記半導体チップの近傍に離間して堰き止め手段を前記実装基板上に載置する工程と、
前記堰き止め手段と前記半導体チップとの離間部から前記アンダーフィル樹脂を充填する工程と、を含み、
前記堰き止め手段により、前記間隙と反対方向に前記実装基板上で拡がる前記アンダーフィル樹脂を堰き止め、前記アンダーフィル樹脂を前記間隙に導く、請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記アンダーフィル樹脂を充填する工程において、前記アンダーフィル樹脂の端部が前記半導体チップの少なくとも一辺に沿った状態で、前記アンダーフィル樹脂を充填する、請求項７または８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記アンダーフィル樹脂を充填する工程において、前記アンダーフィル樹脂の端部が前記半導体チップの少なくとも角部に沿った状態で、前記アンダーフィル樹脂を充填する、請求項７から９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
同一の前記実装基板上に、複数の前記半導体チップとして、第１の半導体チップおよび第２の半導体チップが実装され、前記実装基板と前記第１の半導体チップとの間隙および前記実装基板と前記第２の半導体チップとの間隙にアンダーフィル樹脂を充填する半導体製造装置の製造方法において、
前記実装基板と前記第１の半導体チップとの間隙および前記実装基板と前記第２の半導体チップとの間隙に、前記アンダーフィル樹脂を充填する、請求項７から１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記実装基板と前記半導体チップとの前記間隙に、前記アンダーフィル樹脂を複数箇所から同時に充填する、請求項７から１１のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
実装基板と前記実装基板上に実装された半導体チップとの間隙にアンダーフィル樹脂を充填する、半導体製造装置であって、
前記アンダーフィル樹脂を供給するニードルと、
前記ニードルの周りに設けられ、前記間隙と反対方向に前記実装基板上で拡がる前記アンダーフィル樹脂を堰き止め、前記アンダーフィル樹脂を前記間隙に導く、堰き止め手段と、
を備える、半導体製造装置。
【請求項２】
前記堰き止め手段の内面は、前記半導体チップの少なくとも一辺に沿う、請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記堰き止め手段の内面は、前記半導体チップの少なくとも角部を覆う、請求項１または２に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記半導体チップの実装方向に対して直交方向における前記堰き止め手段の内面の横幅は、前記ニードルの外径より大きい、請求項１から３のいずれかに記載の半導体製造装置。
【請求項５】
同一の前記実装基板上に、複数の前記半導体チップとして、第１の半導体チップおよび第２の半導体が実装され、前記実装基板と前記第１の半導体チップとの間隙および前記実装基板と前記第２の半導体チップとの間隙にアンダーフィル樹脂を充填する半導体製造装置において、
複数の前記堰き止め手段として、第１の堰き止め手段および第２の堰き止め手段と、
複数の前記ニードルとして、第１のニードルおよび第２のニードルと、
前記第１のニードルおよび前記第２のニードルの配置位置を制御する、制御部と、をさらに備え、
前記制御部が、前記第１の半導体チップの近傍の前記実装基板上に、前記第１のニードルに設置された前記第１の堰き止め手段を載置するとともに、前記第２の半導体チップの近傍の前記実装基板上に、前記第２のニードルに設置された前記第２の堰き止め手段を載置するように構成される、請求項１から４のいずれかに記載の半導体製造装置。
【請求項６】
複数の前記堰き止め手段として、第１の堰き止め手段および第２の堰き止め手段と、
複数の前記ニードルとして、第１のニードルおよび第２のニードルと、
前記第１のニードルおよび前記第２のニードルの配置位置を制御する、制御部と、をさらに備え、
前記制御部が、１つの前記半導体チップに、前記第１のニードルに設置された前記第１の堰き止め手段を載置するとともに、前記第２のニードルに設置された前記第２の堰き止め手段を載置するように構成される、請求項１から４のいずれかに記載の半導体製造装置。
【請求項７】
実装基板と前記実装基板上に実装された半導体チップとの間隙にアンダーフィル樹脂を充填する工程を含み
前記アンダーフィル樹脂を充填する工程において、前記間隙と反対方向に前記実装基板上で拡がる前記アンダーフィル樹脂を堰き止め、前記アンダーフィル樹脂を前記間隙に導く、半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記アンダーフィル樹脂を充填する工程は、前記半導体チップの近傍に離間して堰き止め手段を前記実装基板上に載置する工程と、
前記堰き止め手段と前記半導体チップとの離間部から前記アンダーフィル樹脂を充填する工程と、を含み、
前記堰き止め手段により、前記間隙と反対方向に前記実装基板上で拡がる前記アンダーフィル樹脂を堰き止め、前記アンダーフィル樹脂を前記間隙に導く、請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記アンダーフィル樹脂を充填する工程において、前記アンダーフィル樹脂の端部が前記半導体チップの少なくとも一辺に沿った状態で、前記アンダーフィル樹脂を充填する、請求項７または８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記アンダーフィル樹脂を充填する工程において、前記アンダーフィル樹脂の端部が前記半導体チップの少なくとも角部に沿った状態で、前記アンダーフィル樹脂を充填する、請求項７から９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
同一の前記実装基板上に、複数の前記半導体チップとして、第１の半導体チップおよび第２の半導体チップが実装され、前記実装基板と前記第１の半導体チップとの間隙および前記実装基板と前記第２の半導体チップとの間隙にアンダーフィル樹脂を充填する半導体製造装置の製造方法において、
前記実装基板と前記第１の半導体チップとの間隙および前記実装基板と前記第２の半導体チップとの間隙に、前記アンダーフィル樹脂を充填する、請求項７から１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記実装基板と前記半導体チップとの前記間隙に、前記アンダーフィル樹脂を複数箇所から同時に充填する、請求項７から１１のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２９４７１（Ｐ２０１１−２９４７１Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７５０１９（Ｐ２００９−１７５０１９）
【出願日】平成２１年７月２８日（２００９．７．２８）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２８日（２００９．７．２８）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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