半導体装置の製造方法
【課題】トランスファ・モールド法において、ボイドの発生を防止した半導体装置と製造方法を提供する。
【解決手段】以下の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法：（ａ）チップ搭載面２０Ｘと、チップ搭載面に形成された複数の接続部３と、チップ搭載面とは反対側の裏面と、裏面に形成された複数の電極パッド５とを有する基板２０を準備する工程；（ｂ）主面と、主面に形成された複数のボンディングパッド１１と、複数のボンディングパッドと電気的に接続された集積回路と、主面とは反対側の裏面とを有する半導体チップ１０を、基板のチップ搭載面に搭載する工程；（ｃ）（ｂ）工程の後、基板のチップ搭載面および半導体チップを樹脂で封止する工程；ここで、（ｂ）工程の後、かつ、（ｃ）工程の前に、基板のチップ搭載面および半導体チップを、プラズマにより処理する。
【解決手段】以下の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法：（ａ）チップ搭載面２０Ｘと、チップ搭載面に形成された複数の接続部３と、チップ搭載面とは反対側の裏面と、裏面に形成された複数の電極パッド５とを有する基板２０を準備する工程；（ｂ）主面と、主面に形成された複数のボンディングパッド１１と、複数のボンディングパッドと電気的に接続された集積回路と、主面とは反対側の裏面とを有する半導体チップ１０を、基板のチップ搭載面に搭載する工程；（ｃ）（ｂ）工程の後、基板のチップ搭載面および半導体チップを樹脂で封止する工程；ここで、（ｂ）工程の後、かつ、（ｃ）工程の前に、基板のチップ搭載面および半導体チップを、プラズマにより処理する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、トランスファ・モールド法による一括封止方式を採用する半導体装置の製造技術に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、基板の一主面上に実装された複数の半導体チップを１つの樹脂封止体で一括封止し、その後、各半導体チップ毎（各製品毎）に樹脂封止体及び基板を同時に分割して製造する方法が知られている。この製造については、例えば特開平８−１０７１６１号公報（公知文献１）並びに特開２０００−１２５７８号公報（公知文献２）に開示されている。また、公知文献１には一括封止する樹脂封止体をポッティング法によって形成する方法が開示され、公知文献２には一括封止する樹脂封止体をトランスファ・モールド法によって形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１０７１６１号公報
【特許文献２】特開２０００−１２５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者等は、一括封止する樹脂封止体をトランスファ・モールド法によって形成する方法（以下、トランスファ・モールド一括封止方式と呼ぶ）について検討した結果、以下の問題点を見出した。
図２３乃至図２６は、従来の半導体装置の製造において、トランスファ・モールド一括封止方式で樹脂封止体を形成する時の樹脂の流れを示す図（（Ａ）は模式的平面図，（Ｂ）は模式的断面図）である。図２３乃至図２６において、６０は基板、６０Ｘは基板６０の一主面、６１は半導体チップ、６２は成形金型、６２Ａは成形金型６２の上型、６２Ｂは成形金型６２の下型、６３はキャビティ、６４はゲート、６５はランナー、６６はエアベント、６７Ａは樹脂、６７Ｂはボイド、Ｓは樹脂の注入方向である。
【０００５】
トランスファ・モールド一括封止方式は、基板を有するパッケージ構造のＢＧＡ（Ｂall Ｇrid Ａarray）型半導体装置、ＣＳＰ（Ｃhip Ｓize Ｐackage又はＣhip Ｓcale Ｐackage）型半導体装置等の製造に採用されている。この種の半導体装置の製造においては、図２３に示すように、一主面６０Ｘに複数の製品形成領域６０Ａが所定の間隔を置いて行列状に配置された基板６０を用いるため、基板６０に実装された複数の半導体チップ６１も所定の間隔を置いて行列状に配置される。
【０００６】
トランスファ・モールド一括封止方式では、同図に示すように、キャビティ６３、ゲート６４、ランナー６５、カル（図示せず）、ポット（図示せず）及びエアベント６６等を備えた成形金型６２が用いられ、樹脂６７Ａはポットからカル、ランナー６５及びゲート６４を通してキャビティ６３の内部に注入される。
【０００７】
基板６０としては、通常、平面が長方形状のものが用いられるため、これに対応してキャビティ６３の平面形状も長方形状となる。この場合、キャビティ６３の内部の全域にわたって樹脂６７Ａが均一に充填されるように、キャビティ６３の互いに対向する２つの長辺のうちの一方の長辺側にこの一方の長辺に沿って複数のゲート６４が設けられるため、樹脂６７Ａは、キャビティ６３の内部に基板６０の一方の長辺側から他方の長辺側に向かって注入される。
【０００８】
このようにしてキャビティ６３の内部に注入された樹脂６７Ａは、図２３乃至図２５に示すように基板６０の一方の長辺側から他方の長辺側に向かって流れ、図２６に示すようにキャビティ６３の内部に充填される。
【０００９】
ところで、キャビティ６３の内部に注入された樹脂６７Ａは、半導体チップ６１の一主面及び側面に沿って流れる。半導体チップ６１の一主面及び側面に沿って流れる樹脂６７Ａは半導体チップ６１間に流れ込むが、半導体チップ６１の一主面に沿って流れる樹脂６７Ａは半導体チップ６１によって流れを妨げられるため、半導体チップ６１の側面に沿って流れる樹脂６７Ａよりも流速が遅い。このため、半導体チップ６１の一主面に沿って流れる樹脂６７Ａと半導体チップ６１の側面に沿って流れる樹脂６７Ａとが交わる所（図２５参照）でボイド６７Ｂが発生する。このボイド６７Ｂは、樹脂注入過程において樹脂６７Ａの流れによって移動しながら徐々に小さくなるが、樹脂６７Ａの注入方向Ｓに対して半導体チップ６１によって影となる所（図２６参照）にボイド６７Ｃが残存してしまう。トランスファ・モールド法では、樹脂の充填が終了した後、注入時の圧力よりも高い圧力を加えて樹脂中に巻き込まれたボイドを小さくする工程が施されるが、この工程が施されてもボイド６７Ｃは、温度サイクル試験時においてポップコーン現象を起こさない程度のボイドよりもかなり大きいため、半導体装置の歩留まりを低下させる要因となる。
【００１０】
前述の公知文献１（特開平８−１０７１６１号公報）には、未充填部の発生を防ぐ手段として、チクソ性の低いモールド材を使うこと、及び前記の場合において、さらに真空脱泡を併用することが開示されている。しかし、トランスファ・モールド法においては、前記手段を適用する事によって、ボイド発生の問題を解決することはできない。
【００１１】
トランスファ・モールド法を採用する場合には、樹脂の流れはゲートからの注入によってコントロールされるものである。それゆえに、ゲートと対向する位置、樹脂が最後に充填される領域にエアベントを設けることによって、樹脂がキャビティ中に充填されるまでの間、キャビティ中の空気をエアベントから排除することができるものである。
【００１２】
しかし、トランスファ・モールド法においては、樹脂の流れがチクソ性によって支配される程度までチクソ性を低減し、または樹脂の注入速度を低くすると、樹脂の流れの制御が困難となり、樹脂が最後に充填される領域に設けるベきであるエアベントの位置を設定することが実質的に不可能となる。
【００１３】
従って、トランスファ・モールド法においては、樹脂にチクソ性の低い物を採用することによって、樹脂の注入過程の状態を制御し、ボイドの巻き込みを無くすことは事実上不可能である。
【００１４】
また、封止樹脂の硬化収縮による反りを低減し、ダイシング工程を容易にすることを目的とし、または樹脂の熱膨張係数を半導体チップと近い物にし、熱サイクル時に半導体チップにかかる応力を低減することを目的として、大量のフィラー（例えば８０％以上）を封止樹脂に添加した場合には、モールド材としてチクソ性の低い物を採用した場合でも、フィラーの存在によってチクソ性は高くなってしまうため、ボイドの巻き込みを解決する程度の低いチクソ性を得ることはできない。
【００１５】
また、ポッティング法においては、ポッティング後、樹脂硬化の前の状態の半導体装置を、気圧の低い雰囲気中に置くことにより、気泡を樹脂外に排除する真空脱泡という手段を採用することが可能であるが、トランスファ・モールド法においては、樹脂の注入及び硬化はキャビティ内で行なわれるため、真空脱泡法によってボイドを低減させる方法は採用することができない。
【００１６】
このようなことから、トランスファ・モールド法においては、公知文献１に記載されている技術を適用することによってボイドの発生を防ぐことはできないため、ボイド対策として新たな方法を採用する必要がある。
【００１７】
そこで、本発明者等は、図２６に示すように、ボイド６７Ｃが基板６０の一主面に接触して残存していることから、基板６０の一主面に対する樹脂６７Ａの濡れ性に着眼し、本発明を成した。
【００１８】
本発明の目的は、半導体装置の歩留まりの向上を図ることが可能な技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
（１）基板の一主面上に前記一主面の第１辺側から前記第１辺と対向する第２辺側に向かって所定の間隔を置いて実装された複数の半導体チップを、前記基板と共に成形金型のキャビティの内部に配置し、その後、前記キャビティの内部に前記基板の一主面の第１辺側から第２辺側に向かって樹脂を注入して、前記複数の半導体チップを一括封止する樹脂封止体を形成する工程を備え、
更に、前記樹脂封止体を形成する工程の前に、前記基板の一主面に残留する不純物を除去する工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
前記基板の一主面に残留する不純物を除去する工程は、プラズマクリーニング法で行う。
【００２０】
（２）基板の一主面上に前記一主面の第１辺側から前記第１辺と対向する第２辺側に向かって所定の間隔を置いて実装された複数の半導体チップを前記基板と共に成形金型のキャビティの内部に配置し、その後、前記キャビティの内部に前記基板の一主面の第１辺側から第２辺側に向かって樹脂を注入して、前記複数の半導体チップを一括封止する樹脂封止体を形成する工程を備え、
更に、前記樹脂封止体を形成する工程の前に、前記基板の一主面に粗面化処理を施す工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
前記粗面化処理は、プラズマクリーニング法で行う。
【発明の効果】
【００２１】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
本発明によれば、半導体装置の歩留まりの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態１である半導体装置の概略構成を示す図（（Ａ）は樹脂封止体を除去した状態の模式的平面図，（Ｂ）は（Ａ）のａ−ａ線に沿う模式的断面図）である。
【図２】図１（Ｂ）の一部を拡大した模式的断面図である。
【図３】実施形態１である半導体装置の製造に用いられる基板（分割用基板）の模式的平面図である。
【図４】図３の一部を拡大した模式的平面図である。
【図５】図４のｂ−ｂ線に沿う模式的断面図である。
【図６】実施形態１である半導体装置の製造に用いられる成形金型の上型の概略構成を示す模式的平面図である。
【図７】実施形態１である半導体装置の製造に用いられる成形金型の下型の概略構成を示す模式的平面図である。
【図８】実施形態１である半導体装置の製造に用いられる成形金型の概略構成を示す模式的断面図である。
【図９】（Ａ），（Ｂ）は実施形態１である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
【図１０】（Ａ），（Ｂ）は実施形態１である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
【図１１】実施形態１である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
【図１２】実施形態１である半導体装置の製造において、樹脂封止工程を説明するための図（（Ａ）は模式的平面図，（Ｂ）は模式的断面図）である。
【図１３】実施形態１である半導体装置の製造において、樹脂封止工程を説明するための図（（Ａ）は模式的平面図，（Ｂ）は模式的断面図）である。
【図１４】実施形態１である半導体装置の製造において、樹脂封止工程を説明するための図（（Ａ）は模式的平面図，（Ｂ）は模式的断面図）である。
【図１５】実施形態１である半導体装置の製造において、樹脂封止工程を説明するための図（（Ａ）は模式的平面図，（Ｂ）は模式的断面図）である。
【図１６】（Ａ），（Ｂ）は実施形態１である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
【図１７】本発明の実施形態２である半導体装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図１８】（Ａ），（Ｂ）は実施形態２である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
【図１９】（Ａ），（Ｂ）は実施形態２である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
【図２０】本発明の実施形態３である半導体装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図２１】（Ａ），（Ｂ）は実施形態３である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
【図２２】実施形態３である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
【図２３】従来の半導体装置の製造において、樹脂封止工程を説明するための図（（Ａ）は模式的平面図，（Ｂ）は模式的断面図）である。
【図２４】従来の半導体装置の製造において、樹脂封止工程を説明するための図（（Ａ）は模式的平面図，（Ｂ）は模式的断面図）である。
【図２５】従来の半導体装置の製造において、樹脂封止工程を説明するための図（（Ａ）は模式的平面図，（Ｂ）は模式的断面図）である。
【図２６】従来の半導体装置の製造において、樹脂封止工程を説明するための図（（Ａ）は模式的平面図，（Ｂ）は模式的断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００２４】
（実施形態１）
本実施形態では、ＢＧＡ型の半導体装置に本発明を適用した例について説明する。
図１は本発明の実施形態１である半導体装置の概略構成を示す図（（Ａ）は樹脂封止体を除去した状態の模式的平面図，（Ｂ）は（Ａ）のａ−ａ線に沿う模式的断面図）であり、図２は図１（Ｂ）の一部を拡大した模式的断面図である。
図１及び図２に示すように、本実施形態の半導体装置１Ａは、主に、基板（配線基板）２、半導体チップ１０、複数のボンディングワイヤ１３、樹脂封止体１４及び複数の突起状電極１５等を有する構成となっている。半導体チップ１０及び複数のボンディングワイヤ１３は、樹脂封止体１４によって封止されている。
【００２５】
半導体チップ１０は、基板２の互いに対向する一主面（チップ搭載面）２Ｘ及び他の主面（裏面）２Ｙのうちの一主面２Ｘに接着層１２を介在して接着固定されている。半導体チップ１０の平面形状は方形状で形成され、本実施形態においては例えば正方形で形成されている。半導体チップ１０は、例えば、単結晶シリコンからなる半導体基板と、この半導体基板の回路形成面上において絶縁層、配線層の夫々を複数段積み重ねた多層配線層と、この多層配線層を覆うようにして形成された表面保護膜とを有する構成となっている。表面保護膜としては例えばポリイミド樹脂が用いられている。
【００２６】
半導体チップ１０には、集積回路として例えば制御回路が内蔵されている。この制御回路は、主に、半導体基板の回路形成面に形成されたトランジスタ素子及び配線層に形成された配線によって構成されている。
【００２７】
半導体チップ１０の互いに対向する一主面（回路形成面）１０Ｘ及び他の主面（裏面）のうちの一主面１０Ｘには、半導体チップ１０の外周囲の各辺に沿って複数の電極パッド（ボンディングパッド）１１が形成されている。この複数の電極パッド１１の夫々は、半導体チップ１０の多層配線層のうちの最上層の配線層に形成され、制御回路を構成するトランジスタ素子と電気的に接続されている。複数の電極パッド１１の夫々は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）膜又はアルミニウム合金膜等の金属膜で形成されている。
【００２８】
基板２は、詳細に図示していないが、絶縁層、導電層の夫々を順次積み重ねた多層配線構造となっている。各絶縁層は例えばガラス繊維にエポキシ系の樹脂を含浸させたガラスエポキシ基板で形成され、各配線層は例えば銅（Ｃｕ）からなる金属膜で形成されている。基板２の平面形状は方形状で形成され、本実施形態においては例えば正方形で形成されている。
【００２９】
基板２の一主面２Ｘには、その最上層の導電層に形成された配線の一部分からなる複数の接続部（ランド）３が配置されている。また、基板２の一主面２Ｘには、その最上層の導電層に形成された配線を保護する樹脂膜４が形成されている。この樹脂膜４には、接続部３の表面を露出する開口が形成されている。
【００３０】
基板２の裏面２Ｙには、その最下層の導電層に形成された配線の一部分からなる複数の電極パッド（ランド）５が配置されている。また、基板２の裏面２Ｙには、その最下層の導電層に形成された配線を保護する樹脂膜６が形成されている。この樹脂膜６には、電極パッド５の表面を露出する開口が形成されている。樹脂膜４及び６は、例えばエポキシ系の樹脂又はポリイミド系の樹脂で形成されている。
【００３１】
複数の突起状電極１５は、基板２の裏面２Ｙに配置された複数の電極パッド５に夫々固着され、電気的にかつ機械的に接続されている。突起状電極１５は、例えばＰｂ−Ｓｎ組成の半田材からなるボール状バンプで形成されている。
【００３２】
樹脂封止体１４の平面形状は方形状で形成され、本実施形態においては例えば正方形で形成されている。樹脂封止体１４は、低応力化を図る目的として、例えば、フェノール系硬化剤、シリコーンゴム及び多数のフィラー（例えばシリカ）等が添加されたエポキシ系の熱硬化性絶縁樹脂で形成されている。
【００３３】
半導体チップ１０の一主面１０Ｘに配置された複数の電極パッド１１は、ボンディングワイヤ１３を介して基板２の一主面２Ｘに配置された複数の接続部３に夫々電気的に接続されている。ボンディングワイヤ１３としては、例えば金（Ａｕ）ワイヤを用いている。ボンディングワイヤ１３の接続方法としては、例えば、熱圧着に超音波振動を併用したボールボンディング（ネイルヘッドボンディング）法を用いている。
【００３４】
樹脂封止体１４及び基板２の外形サイズはほぼ同一となっており、樹脂封止体１４及び基板２の側面は面一となっている。本実施形態の半導体装置１Ａの製造においては、後で詳細に説明するが、基板の一主面に所定の間隔を置いて実装された複数の半導体チップ１０を樹脂封止体で一括封止し、その後、各半導体チップ１０毎（各製品形成領域毎）に樹脂封止体及び基板を同時に分割して製造する方法が採用されている。
【００３５】
図３は本実施形態の半導体装置１Ａの製造に用いられる基板の模式的平面図であり、図４は図３の一部を拡大した模式的平面図であり、図５は図４のｂ−ｂ線に沿う模式的断面図である。
【００３６】
図３乃至図５に示すように、基板（配線基板）２０の平面形状は方形状で形成され、本実施形態においては例えば長方形で形成されている。基板２０の一主面（チップ搭載面）２０Ｘには、複数の製品形成領域２２が所定の間隔を置いて行列状に配置されている。各製品形成領域２２にはチップ搭載領域２３が配置され、その周囲に複数の接続部３が配置されている。各製品形成領域２２は、樹脂封止体が形成されるモールド領域（樹脂封止体形成領域）２１の中に配置されている。各製品形成領域２２の構成は、基板２と同様の構成となっている。即ち、基板２０の一主面２０Ｘにはその全面にわたって樹脂膜（４）が形成され、一主面２０Ｘと対向する他の主面（裏面）にはその全面にわたって樹脂膜（６）が形成されている。なお、各製品形成領域２２は、基板２０を分割するための分離領域を介して互いに離れた状態で配置されている。
【００３７】
図６は本実施形態の半導体装置１Ａの製造に用いられる成形金型の上型の概略構成を示す模式的平面図であり、図７は前記成形金型の下型の概略構成を示す模式的平面図であり、図８は前記成形金型の概略構成を示す模式的断面図である。
【００３８】
図６乃至図８に示すように、成形金型３０は、キャビティ３１、複数のゲート３２、複数のサブランナー３３、複数のメインランナー３４、複数のカル３５、連結ランナー３６、複数のエアベント３７、複数のポット３８及び基板搭載領域３９等を備えている。３１〜３７の各構成部は上型３０Ａに設けられ、３８〜３９の各構成部は下型３０Ｂに設けられている。キャビティ３１及び基板搭載領域３９の平面形状は基板２０の平面形状に対応する平面形状で形成され、本実施形態においては例えば長方形で形成されている。キャビティ３１は上型３０Ａの合わせ面から深さ方向に窪んでいる。基板搭載領域３９は下型３０Ｂの合わせ面から深さ方向に窪んでいる。
【００３９】
成形金型３０において、樹脂は、ポット３８からカル３５、メインランナー３４、サブランナー３３及びゲート３２を通してキャビティ３１の内部に注入される。複数のゲート３２は、キャビティ３１の内部の全域にわたって樹脂が均一に充填されるように、キャビティ３１の互いに対応する２つの長辺のうちの一方の長辺に沿って配置されている。従って、樹脂はキャビティ３１の内部に、キャビティ３１の一方の長辺側から他方の長辺側に向かって注入される。複数のエアベント３７は、ゲート３２が配置されたキャビティ３１の一方の長辺を除いた３辺に沿って配置されている。
【００４０】
次に、本実施形態の半導体装置１Ａの製造について、図９乃至図１６を用いて説明する。図９、図１０、図１１及び図１６は半導体装置の製造を説明するための模式的断面図であり、図１２乃至図１５はトランスファ・モールド一括方式で樹脂封止体を形成する時の樹脂の流れを示す図（（Ａ）は模式的平面図，（Ｂ）は模式的断面図）である。
【００４１】
まず、図３に示す基板２０を準備する。
次に、基板２０の一主面２０Ｘの各製品形成領域のチップ搭載領域に例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂からなる接着層１２を形成し、その後、各チップ搭載領域に接着層１２を介在して半導体チップ１０を搭載し、その後、熱処理を施して接着層１２を硬化させて、図９（Ａ）に示すように、各チップ搭載領域に半導体チップ１０を接着固定する。この工程において、基板２０は例えば１５０℃程度に加熱されるため、半導体チップ１０の電極パッド１１の表面及び基板２０の接続部３の表面に自然酸化膜が形成される。また、樹脂膜４に含まれていた油脂分及び有機溶媒などの不純物がアウトガスとなって放出され、基板２０の一主面２Ｘ、接続部３の表面及び電極パッド１１の表面等が汚染される。
【００４２】
次に、図９（Ｂ）に示すように、半導体チップ１０の電極パッド１１の表面及び基板２０の接続部３の表面に清浄処理を施して、これらの表面に残留する自然酸化膜や油脂分及び有機溶媒等の不純物を除去する。この清浄処理は、例えば酸素又はアルゴンガスを用いたプラズマクリーニング法で行う。
【００４３】
次に、図１０（Ａ）に示すように、半導体チップ１０の電極パッド１１と基板２０の接続部３とをボンディングワイヤ１３で電気的に接続する。この工程において、半導体チップ１０の電極パッド１１の表面及び基板２０の接続部３の表面に残留する自然酸化膜や油脂分及び有機溶媒等の不純物が前段の清浄工程にて除去されているので、ワイヤボンディング工程の接続信頼性が向上する。また、この工程において、基板２０は例えば１２５℃程度に加熱されるため、樹脂膜４に含まれていた油脂分及び有機溶媒等の不純物がアウトガスとなって放出され、基板２０の一主面２０Ｘ等が汚染される。また、この工程において、基板２０の一主面２０Ｘに複数の半導体チップ１０が実装される。
【００４４】
次に、図１０（Ｂ）に示すように、基板２０の一主面２０Ｘに清浄処理を施して、基板２０の一主面２０Ｘに残留している油脂分及び有機等の不純物を除去する。この清浄処理は、酸素又はアルゴンガスを用いたプラズマクリーニング法で行う。プラズマクリーニング法は、油脂分等の不純物を除去できると共に、基板２０の一主面２０Ｘの表面を粗面化することができる。
【００４５】
次に、図１１に示すように、成形金型３０の上型３０Ａと下型３０Ｂとの間に基板２０を位置決めし、基板２０の一主面２０Ｘ上に実装された複数の半導体チップ１０を基板２０と共に成形金型３０のキャビティ３１の内部に配置する。この時、基板２０は下型３０Ｂに設けられた基板搭載領域３９に搭載される。
【００４６】
次に、ポット３８から、カル３５、メインランナー３４、サブランナー３３及びゲート３２を通してキャビティ３１の内部に例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂を注入して、基板２０の一主面２０Ｘに実装された複数の半導体チップ１０を一括封止する樹脂封止体２４を形成する。
【００４７】
この工程において、図１２に示すように、キャビティ３１の内部の全域にわたって樹脂２４Ａが均一に充填されるように、キャビティ３１の互いに対向する２つの長辺のうちの一方の長辺に沿って複数のゲート３２が設けられているため、樹脂２４Ａは、キャビティ３１の内部に基板２０の一方の長辺側から他方の長辺側に向かって注入される。この時、半導体チップ１０は、互いに対向する２つの辺が樹脂２４Ａの注入方向Ｓに対してほぼ直角に交差する配置となっている。
【００４８】
キャビティ３１の内部に注入された樹脂２４Ａは、図１２乃至図１４に示すように基板２０の一方の長辺側から他方の長辺側に向かって流れ、図１５に示すようにキャビティ３１の内部に充填される。
【００４９】
キャビティ３１の内部に注入された樹脂２４Ａは、半導体チップ１０の一主面１０Ｘ及び側面に沿って流れる。半導体チップ１０の一主面１０Ｘ及び側面に沿って流れる樹脂２４Ａは半導体チップ１０間に流れ込むが、半導体チップ１０の一主面１０Ｘに沿って流れる樹脂２４Ａは半導体チップ１０の側面に沿って流れる樹脂２４Ａよりも流速が遅いため、半導体チップ１０の一主面１０Ｘに沿って流れる樹脂２４Ａと半導体チップ１０の側面に沿って流れる樹脂２４Ａとが交わる所（図１４参照）でボイド２４Ｂが発生する。一方、基板２０の一主面２０Ｘに残留する油脂分等の不純物は前述の清浄工程において除去されており、更に基板２０の一主面２０Ｘは粗面化されているため、基板２０の一主面２０Ｘに対して樹脂２４Ａの濡れ性が向上している。このため、樹脂２４Ａの注入方向Ｓに対して半導体チップ１０によって影となる所に半導体チップ１０の側面に沿って流れる樹脂２４Ａが廻り込み易くなる。従って、半導体チップ１０の一主面１０Ｘに沿って流れる樹脂２４Ａと半導体チップ１０の側面に沿って流れる樹脂２４Ａとが交わる所（図１４参照）で発生したボイド２４Ｂは基板２０の一主面２０Ｘから離間される。このように基板２０の一主面２０Ｘから離間したボイド２４Ｂは、樹脂注入過程において樹脂２４Ａの流れによって移動し易くなるため、図１５に示すように、半導体チップ１０によって影となる所にはボイド２４Ｂは残存しない。基板２０の一主面２０Ｘから離間したボイド２４Ｂは樹脂２４Ａの流れによって移動しながら徐々に小さくなり、温度サイクル試験時においてポップコーン現象を起こさない程度まで小さくなる。
【００５０】
即ち、樹脂封止体２４を形成する工程の前に、基板２０の一主面２０Ｘに清浄処理を施して、基板２０の一主面２０Ｘに残留する油脂分等の不純物を除去することにより、基板２０の一主面２０Ｘに対する樹脂２４Ａの濡れ性が向上し、半導体チップ１０の側面に沿って流れる樹脂２４Ａが樹脂２４Ａの注入方向Ｓに対して半導体チップ１０によって影となる所に廻り込み易くなるため、半導体チップ１０の一主面１０Ｘに沿って流れる樹脂２４Ａと半導体チップ１０の側面に沿って流れる樹脂２４Ａとが交わる個所に発生したボイド２４Ｂは基板２０の一主面２０Ｘから排除される。
【００５１】
また、清浄処理をプラズマクリーニング法で行うことにより、基板２０の一主面２０Ｘに残留する油脂分等の不純物を除去することができると共に、基板２０の一主面２０Ｘの表面が粗面化されるので、基板２０の一主面２０Ｘに対する樹脂２４Ａの濡れ性が更に向上する。樹脂２４Ａの濡れ性は、流動する面に残留する油脂分等の不純物を除去することによって高くなり、また、流動する面を粗くすることによって高くなる。但し、当然ではあるが、粗面化による樹脂の濡れ性の向上には限度がある。
【００５２】
次に、図１６（Ａ）に示すように、基板２０の裏面に配置された電極パッド５の表面上に突起状電極１５を例えばボール供給法で形成し、その後、一括封止した樹脂封止体２４がダイシングシート２５と向かい合う状態でダイシングシート２５に基板２０を接着固定し、その後、図１６（Ｂ）に示すように、ダイシング装置で樹脂封止体２４及び基板２０を各半導体チップ１０毎（各製品形成領域毎）に同時に分割する。この工程により、図１乃至図３に示す半導体装置１Ａがほぼ完成する。
このように、本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
【００５３】
半導体装置１Ａの製造方法において、基板２０の一主面２０Ｘ上に一主面２０Ｘの一方の長辺側からこの一方の長辺と対向する他方の長辺側に向かって所定の間隔を置いて実装された複数の半導体チップ１０を、基板２０と共に成形金型３０のキャビティ３１の内部に配置し、その後、キャビティ３１の内部に基板２０の一主面２０Ｘの一方の長辺側から他方の長辺側に向かって樹脂２４Ａを注入して、複数の半導体チップ１０を一括封止する樹脂封止体２４を形成する工程を備え、更に、樹脂封止体２４を形成する工程の前に、基板２０の一主面２０Ｘに残留する不純物をプラズマクリーニング法にて除去する工程を備える。
【００５４】
これにより、基板２０の一主面２０Ｘに残留していた油脂分及び有機溶媒等の不純物を除去し、基板２０の一主面２０Ｘに樹脂２４Ａとの濡れ性が高い材料をより多く露出させ、または基板２０の一主面２０Ｘに微細な凹凸を有する状態にすることによって、樹脂２４Ａと基板２０の一主面２０Ｘとの濡れ性を高くし、樹脂２４Ａの注入に伴う流れによって、樹脂２４Ａ中のボイドの排除をより促進することができる。この結果、半導体装置１Ａの歩留まりの向上を図ることができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、一主面２０Ｘに樹脂膜４を有する基板２０を用いた例について説明したが、樹脂基板であれば一主面２０Ｘに樹脂膜４を有さなくとも、製造工程における熱処理によって樹脂基板に含まれていた油脂分及び有機溶媒等の不純物がアウトガスとなって放出する。
【００５６】
また、本実施形態では、基板２０としてガラエポ基板を用いた例について説明したが、本発明は基板２０としてＢＴ樹脂からなる基板を用いた場合においても有効である。
【００５７】
また、基板２０として樹脂テープを用いた場合、樹脂封止体の硬化収縮によって反りが激しくなるので、フィラーの添加量を増加しなければならない。このような場合、樹脂の流動性が低下すため、ボイドが発生し易くなる。
【００５８】
（実施形態２）
図１７は本発明の実施形態２である半導体装置の模式的断面図である。
図１７に示すように、本実施形態の半導体装置１Ｂは、基本的に前述の実施形態１と同様の構成となっており、以下の構成が異なっている。
【００５９】
即ち、基板２の一主面２Ｘに接着層１２を介在して半導体チップ１０が接着固定され、半導体チップ１０の一主面１０Ｘに接着層４２を介在して半導体チップ４０が接着固定されている。半導体チップ４０は半導体チップ１０よりも小さい平面サイズで形成されている。半導体チップ４０の一主面に配置された電極パッド４１は、基板２０の一主面２０Ｘに形成された接続部３にボンディングワイヤ４３を介して電気的に接続されている。半導体チップ１０及び４０は樹脂封止体１４によって封止されている。
【００６０】
以下、半導体装置１Ｂの製造について、図１８及び図１９を用いて説明する。図１８及び図１９は半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
【００６１】
まず、基板２０を準備し、その後、基板２０の一主面２０Ｘの各製品形成領域のチップ搭載領域に例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂からなる接着層１２を形成し、その後、チップ搭載領域に接着層１２介在して半導体チップ１０を搭載し、その後、熱処理を施して接着層１２を硬化させて、チップ搭載領域に半導体チップ１０を接着固定する。この工程において、基板２０は例えば１８０℃程度に加熱されるため、半導体チップ１０の電極パッド１１の表面及び基板２０の接続部３の表面に自然酸化膜が形成される。また、樹脂膜４に含まれていた油脂分及び有機溶媒などの不純物がアウトガスとなって放出され、基板２０の一主面、接続部３の表面及び電極パッド１１の表面等が汚染される。
【００６２】
次に、各半導体チップ１０の一主面１０Ｘに例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂からなる接着層４２を形成し、その後、半導体チップ１０の一主面１０Ｘに接着層４２を介在して半導体チップ４０を搭載し、その後、熱処理を施して接着層４２を硬化させて、図１８（Ａ）に示すように、半導体チップ１０に半導体チップ４０を接着固定する。この工程において、基板２０は例えば１８０℃程度に加熱されるため、半導体チップ１０の電極パッド１１の表面及び基板２０の接続部３の表面に自然酸化膜が形成される。また、樹脂膜４に含まれていた油脂分などの不純物がアウトガスとなって放出され、基板２０の一主面、接続部３の表面及び電極パッド１１の表面等が汚染される。
【００６３】
次に、図１８（Ｂ）に示すように、酸素又はアルゴンガスを用いたプラズマクリーニング法にて、半導体チップ１０及び４０の電極パッド（１１，４１）の表面及び基板２０の接続部３の表面に残留している不純物を除去する。
【００６４】
次に、図１９（Ａ）に示すように、半導体チップ１０の電極パッド１１と基板２０の接続部３とをボンディングワイヤ１３で電気的に接続すると共に、半導体チップ４０の電極パッド４１と基板２０の接続部３とをボンディングワイヤ１３で電気的に接続する。この工程において、基板２０は例えば１２５℃程度に加熱されるため、樹脂膜４に含まれていた油脂分などの不純物がアウトガスとなって放出され、基板２０の一主面等が汚染される。
【００６５】
次に、図１９（Ｂ）に示すように、酸素又はアルゴンガスを用いたプラズマクリーニング法にて、基板２０の一主面２０Ｘに残留している不純物を除去する。この工程において、プラズマクリーニング法は、基板２０の一主面２０Ｘを粗面化することができるので、不純物の除去及び基板２０の一主面２０Ｘの粗面化を行うことができる。
【００６６】
次に、前述の実施形態と同様に、成形金型３０の上型３０Ａと下型３０Ｂとの間に基板２０を位置決めし、基板２０の一主面２０Ｘ上に実装された複数の半導体チップ１０と、各半導体チップ１０に夫々積層された複数の半導体チップ４０とを、基板２０と共に成形金型３０のキャビティ３１の内部に配置し、その後、ポット３８から、カル３５、メインランナー３４、サブランナー３３及びゲート３２を通してキャビティ３１の内部に樹脂を注入して、基板２０の一主面２０Ｘに実装された複数の半導体チップ１０及び４０を一括封止する樹脂封止体を形成する。
【００６７】
この後、前述の実施形態１と同様の工程を施すことにより、図１７に示す半導体装置１Ｂが形成される。
本実施形態の半導体装置１Ｂの製造において、基板２０の一主面２０Ｘ上に２つの半導体チップ（１０，４０）が積層されているので、樹脂２４Ａの注入方向Ｓに対して半導体チップ１０及び４０によって影となる部分にボイドが発生し易いが、樹脂封止体を形成する工程の前に、基板２０の一主面２０Ｘにプラズマクリーニング法で清浄処理を施すことにより、前述の実施形態１と同様の効果が得られる。
【００６８】
（実施形態３）
図２０は本発明の実施形態３である半導体装置の模式的断面図である。
図２０に示すように、本実施形態の半導体装置１Ｃは、基本的に前述の実施形態２と同様の構成となっており、以下の構成が異なっている。
【００６９】
即ち、基板２０の一主面２０Ｘに突起状電極５３を介在して半導体チップ５０が実装され、半導体チップ５０の一主面と対向する他の主面（裏面）に接着層１２を介在して半導体チップ１０が接着固定されている。半導体チップ５０はその一主面に配置された電極パッド５０は、基板２０の一主面２０Ｘに配置された電極パッド３Ａに突起状電極５３を介在して電気的に接続されている。半導体チップ５０と基板２０との間には、例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂５２が充填されている。半導体チップ１０の電極パッド１１は、ボンディングワイヤ１３を介して基板２０の接続部３に電気的に接続されている。半導体チップ５０及び１０は樹脂封止体１４によって封止されている。
【００７０】
以下、半導体装置１Ｃの製造について、図２１及び図２２を用いて説明する。図２１及び図２２は半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
【００７１】
まず、基板２０を準備し、その後、基板２０の一主面２０Ｘの各製品形成領域のチップ搭載領域に配置された電極パッド３Ａと半導体チップ５０の一主面に配置された電極パッド５１との間に突起状電極５３を介在した状態で突起状電極５３を溶融して、基板２０の一主面の各製品形成領域に半導体チップ５０を実装する。この工程において、基板２０は例えば２０５℃程度に加熱されるため、基板２０の接続部３の表面に自然酸化膜が形成される。また、樹脂膜４に含まれていた油脂分及び有機溶媒などの不純物がアウトガスとなって放出され、基板２０の一主面、接続部３の表面等が汚染される。
【００７２】
次に、半導体チップ５０と基板２０との間に例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂５２を充填し、その後、熱処理を施して熱硬化性樹脂５２を硬化させる。この工程において、基板２０は例えば１５０℃程度に加熱されるため、基板２０の接続部３の表面に自然酸化膜が形成される。また、樹脂膜４に含まれていた油脂分及び有機溶媒どの不純物がアウトガスとなって放出され、基板２０の一主面、接続部３の表面等が汚染される。
【００７３】
次に、各半導体チップ５０の裏面に例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂からなる接着層１２を形成し、その後、半導体チップ５０の裏面に接着層１２を介在して半導体チップ１０を搭載し、その後、熱処理を施して接着層１２を硬化させて、図２１（Ａ）に示すように、半導体チップ１０に半導体チップ５０を接着固定する。この工程において、基板２０は例えば１８０℃程度に加熱されるため、半導体チップ１０の電極パッド１１の表面及び基板２０の接続部３の表面に自然酸化膜が形成される。また、樹脂膜４に含まれていた油脂分などの不純物がアウトガスとなって放出され、基板２０の一主面、接続部３の表面及び電極パッド１１の表面等が汚染される。
【００７４】
次に、図２１（Ｂ）に示すように、酸素又はアルゴンガスを用いたプラズマクリーニング法にて、半導体チップ１０の電極パッド１１の表面及び基板２０の接続部３の表面に残留している不純物を除去する。
【００７５】
次に、図２２（Ａ）に示すように、半導体チップ１０の電極パッド１１と基板２０の接続部３とをボンディングワイヤ１３で電気的に接続する。この工程において、基板２０は例えば１２５℃程度に加熱されるため、樹脂膜４に含まれていた油脂分などの不純物がアウトガスとなって放出され、基板２０の一主面等が汚染される。
【００７６】
次に、図２２（Ｂ）に示すように、酸素又はアルゴンガスを用いたプラズマクリーニング法にて、基板２０の一主面２０Ｘに残留している不純物を除去する。この工程において、プラズマクリーニング法は、基板２０の一主面２０Ｘを粗面化することができるので、不純物の除去及び基板２０の一主面２０Ｘの粗面化を行うことができる。
【００７７】
次に、前述の実施形態と同様に、成形金型３０の上型３０Ａと下型３０Ｂとの間に基板２０を位置決めし、基板２０の一主面２０Ｘ上に実装された複数の半導体チップ５０と、各半導体チップ５０に夫々積層された複数の半導体チップ１０とを、基板２０と共に成形金型２０のキャビティ３１の内部に配置し、その後、ポット３８から、カル３５、メインランナー３４、サブランナー３３及びゲート３２を通してキャビティ３１の内部に樹脂を注入して、基板２０の一主面２０Ｘに実装された複数の半導体チップ５０及び１０を一括封止する樹脂封止体を形成する。
【００７８】
この後、前述の実施形態１と同様の工程を施すことにより、図２０に示す半導体装置１Ｃが形成される。
本実施形態の半導体装置１Ｃの製造において、基板２０の一主面２０Ｘ上に２つの半導体チップ（５０，１０）が積層されているので、樹脂２４Ａの注入方向Ｓに対して半導体チップ５０及び１０によって影となる部分にボイドが発生し易いが、樹脂封止体を形成する工程の前に、基板２０の一主面２０Ｘにプラズマクリーニング法で洗浄処理を施すことにより、前述の実施形態１と同様の効果が得られる。
【００７９】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前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において種々変更可能であることは勿論である。
例えば、本発明は、ＣＳＰ構造の半導体装置の製造技術に適用することができる。
また、本発明は、基板上に複数の半導体チップを実装したＭＣＭ構造の半導体装置の製造技術に適用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…半導体装置、２，２０…基板、３…接続部、４，６…樹脂膜、５…電極パッド、１０，４０，５０…半導体チップ、１１，４１…電極パッド、１２，４２…接着層、１３…ボンディングワイヤ、１４，２４…樹脂封止体、１５，５３…突起状電極、２１…モールド領域（樹脂封止体形成領域）、２２…製品形成領域、２３…チップ搭載領域、２５…ダイシングシート、３０…成形金型、３１…キャビティ、３２…ゲート、３３…サブランナー、３４…メインランナー、３５…カル、３６…連結ランナー、３７…エアベント、３８…ポット、３９…基板搭載領域、５２…熱硬化性樹脂
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、トランスファ・モールド法による一括封止方式を採用する半導体装置の製造技術に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、基板の一主面上に実装された複数の半導体チップを１つの樹脂封止体で一括封止し、その後、各半導体チップ毎（各製品毎）に樹脂封止体及び基板を同時に分割して製造する方法が知られている。この製造については、例えば特開平８−１０７１６１号公報（公知文献１）並びに特開２０００−１２５７８号公報（公知文献２）に開示されている。また、公知文献１には一括封止する樹脂封止体をポッティング法によって形成する方法が開示され、公知文献２には一括封止する樹脂封止体をトランスファ・モールド法によって形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１０７１６１号公報
【特許文献２】特開２０００−１２５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者等は、一括封止する樹脂封止体をトランスファ・モールド法によって形成する方法（以下、トランスファ・モールド一括封止方式と呼ぶ）について検討した結果、以下の問題点を見出した。
図２３乃至図２６は、従来の半導体装置の製造において、トランスファ・モールド一括封止方式で樹脂封止体を形成する時の樹脂の流れを示す図（（Ａ）は模式的平面図，（Ｂ）は模式的断面図）である。図２３乃至図２６において、６０は基板、６０Ｘは基板６０の一主面、６１は半導体チップ、６２は成形金型、６２Ａは成形金型６２の上型、６２Ｂは成形金型６２の下型、６３はキャビティ、６４はゲート、６５はランナー、６６はエアベント、６７Ａは樹脂、６７Ｂはボイド、Ｓは樹脂の注入方向である。
【０００５】
トランスファ・モールド一括封止方式は、基板を有するパッケージ構造のＢＧＡ（Ｂall Ｇrid Ａarray）型半導体装置、ＣＳＰ（Ｃhip Ｓize Ｐackage又はＣhip Ｓcale Ｐackage）型半導体装置等の製造に採用されている。この種の半導体装置の製造においては、図２３に示すように、一主面６０Ｘに複数の製品形成領域６０Ａが所定の間隔を置いて行列状に配置された基板６０を用いるため、基板６０に実装された複数の半導体チップ６１も所定の間隔を置いて行列状に配置される。
【０００６】
トランスファ・モールド一括封止方式では、同図に示すように、キャビティ６３、ゲート６４、ランナー６５、カル（図示せず）、ポット（図示せず）及びエアベント６６等を備えた成形金型６２が用いられ、樹脂６７Ａはポットからカル、ランナー６５及びゲート６４を通してキャビティ６３の内部に注入される。
【０００７】
基板６０としては、通常、平面が長方形状のものが用いられるため、これに対応してキャビティ６３の平面形状も長方形状となる。この場合、キャビティ６３の内部の全域にわたって樹脂６７Ａが均一に充填されるように、キャビティ６３の互いに対向する２つの長辺のうちの一方の長辺側にこの一方の長辺に沿って複数のゲート６４が設けられるため、樹脂６７Ａは、キャビティ６３の内部に基板６０の一方の長辺側から他方の長辺側に向かって注入される。
【０００８】
このようにしてキャビティ６３の内部に注入された樹脂６７Ａは、図２３乃至図２５に示すように基板６０の一方の長辺側から他方の長辺側に向かって流れ、図２６に示すようにキャビティ６３の内部に充填される。
【０００９】
ところで、キャビティ６３の内部に注入された樹脂６７Ａは、半導体チップ６１の一主面及び側面に沿って流れる。半導体チップ６１の一主面及び側面に沿って流れる樹脂６７Ａは半導体チップ６１間に流れ込むが、半導体チップ６１の一主面に沿って流れる樹脂６７Ａは半導体チップ６１によって流れを妨げられるため、半導体チップ６１の側面に沿って流れる樹脂６７Ａよりも流速が遅い。このため、半導体チップ６１の一主面に沿って流れる樹脂６７Ａと半導体チップ６１の側面に沿って流れる樹脂６７Ａとが交わる所（図２５参照）でボイド６７Ｂが発生する。このボイド６７Ｂは、樹脂注入過程において樹脂６７Ａの流れによって移動しながら徐々に小さくなるが、樹脂６７Ａの注入方向Ｓに対して半導体チップ６１によって影となる所（図２６参照）にボイド６７Ｃが残存してしまう。トランスファ・モールド法では、樹脂の充填が終了した後、注入時の圧力よりも高い圧力を加えて樹脂中に巻き込まれたボイドを小さくする工程が施されるが、この工程が施されてもボイド６７Ｃは、温度サイクル試験時においてポップコーン現象を起こさない程度のボイドよりもかなり大きいため、半導体装置の歩留まりを低下させる要因となる。
【００１０】
前述の公知文献１（特開平８−１０７１６１号公報）には、未充填部の発生を防ぐ手段として、チクソ性の低いモールド材を使うこと、及び前記の場合において、さらに真空脱泡を併用することが開示されている。しかし、トランスファ・モールド法においては、前記手段を適用する事によって、ボイド発生の問題を解決することはできない。
【００１１】
トランスファ・モールド法を採用する場合には、樹脂の流れはゲートからの注入によってコントロールされるものである。それゆえに、ゲートと対向する位置、樹脂が最後に充填される領域にエアベントを設けることによって、樹脂がキャビティ中に充填されるまでの間、キャビティ中の空気をエアベントから排除することができるものである。
【００１２】
しかし、トランスファ・モールド法においては、樹脂の流れがチクソ性によって支配される程度までチクソ性を低減し、または樹脂の注入速度を低くすると、樹脂の流れの制御が困難となり、樹脂が最後に充填される領域に設けるベきであるエアベントの位置を設定することが実質的に不可能となる。
【００１３】
従って、トランスファ・モールド法においては、樹脂にチクソ性の低い物を採用することによって、樹脂の注入過程の状態を制御し、ボイドの巻き込みを無くすことは事実上不可能である。
【００１４】
また、封止樹脂の硬化収縮による反りを低減し、ダイシング工程を容易にすることを目的とし、または樹脂の熱膨張係数を半導体チップと近い物にし、熱サイクル時に半導体チップにかかる応力を低減することを目的として、大量のフィラー（例えば８０％以上）を封止樹脂に添加した場合には、モールド材としてチクソ性の低い物を採用した場合でも、フィラーの存在によってチクソ性は高くなってしまうため、ボイドの巻き込みを解決する程度の低いチクソ性を得ることはできない。
【００１５】
また、ポッティング法においては、ポッティング後、樹脂硬化の前の状態の半導体装置を、気圧の低い雰囲気中に置くことにより、気泡を樹脂外に排除する真空脱泡という手段を採用することが可能であるが、トランスファ・モールド法においては、樹脂の注入及び硬化はキャビティ内で行なわれるため、真空脱泡法によってボイドを低減させる方法は採用することができない。
【００１６】
このようなことから、トランスファ・モールド法においては、公知文献１に記載されている技術を適用することによってボイドの発生を防ぐことはできないため、ボイド対策として新たな方法を採用する必要がある。
【００１７】
そこで、本発明者等は、図２６に示すように、ボイド６７Ｃが基板６０の一主面に接触して残存していることから、基板６０の一主面に対する樹脂６７Ａの濡れ性に着眼し、本発明を成した。
【００１８】
本発明の目的は、半導体装置の歩留まりの向上を図ることが可能な技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
（１）基板の一主面上に前記一主面の第１辺側から前記第１辺と対向する第２辺側に向かって所定の間隔を置いて実装された複数の半導体チップを、前記基板と共に成形金型のキャビティの内部に配置し、その後、前記キャビティの内部に前記基板の一主面の第１辺側から第２辺側に向かって樹脂を注入して、前記複数の半導体チップを一括封止する樹脂封止体を形成する工程を備え、
更に、前記樹脂封止体を形成する工程の前に、前記基板の一主面に残留する不純物を除去する工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
前記基板の一主面に残留する不純物を除去する工程は、プラズマクリーニング法で行う。
【００２０】
（２）基板の一主面上に前記一主面の第１辺側から前記第１辺と対向する第２辺側に向かって所定の間隔を置いて実装された複数の半導体チップを前記基板と共に成形金型のキャビティの内部に配置し、その後、前記キャビティの内部に前記基板の一主面の第１辺側から第２辺側に向かって樹脂を注入して、前記複数の半導体チップを一括封止する樹脂封止体を形成する工程を備え、
更に、前記樹脂封止体を形成する工程の前に、前記基板の一主面に粗面化処理を施す工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
前記粗面化処理は、プラズマクリーニング法で行う。
【発明の効果】
【００２１】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
本発明によれば、半導体装置の歩留まりの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態１である半導体装置の概略構成を示す図（（Ａ）は樹脂封止体を除去した状態の模式的平面図，（Ｂ）は（Ａ）のａ−ａ線に沿う模式的断面図）である。
【図２】図１（Ｂ）の一部を拡大した模式的断面図である。
【図３】実施形態１である半導体装置の製造に用いられる基板（分割用基板）の模式的平面図である。
【図４】図３の一部を拡大した模式的平面図である。
【図５】図４のｂ−ｂ線に沿う模式的断面図である。
【図６】実施形態１である半導体装置の製造に用いられる成形金型の上型の概略構成を示す模式的平面図である。
【図７】実施形態１である半導体装置の製造に用いられる成形金型の下型の概略構成を示す模式的平面図である。
【図８】実施形態１である半導体装置の製造に用いられる成形金型の概略構成を示す模式的断面図である。
【図９】（Ａ），（Ｂ）は実施形態１である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
【図１０】（Ａ），（Ｂ）は実施形態１である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
【図１１】実施形態１である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
【図１２】実施形態１である半導体装置の製造において、樹脂封止工程を説明するための図（（Ａ）は模式的平面図，（Ｂ）は模式的断面図）である。
【図１３】実施形態１である半導体装置の製造において、樹脂封止工程を説明するための図（（Ａ）は模式的平面図，（Ｂ）は模式的断面図）である。
【図１４】実施形態１である半導体装置の製造において、樹脂封止工程を説明するための図（（Ａ）は模式的平面図，（Ｂ）は模式的断面図）である。
【図１５】実施形態１である半導体装置の製造において、樹脂封止工程を説明するための図（（Ａ）は模式的平面図，（Ｂ）は模式的断面図）である。
【図１６】（Ａ），（Ｂ）は実施形態１である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
【図１７】本発明の実施形態２である半導体装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図１８】（Ａ），（Ｂ）は実施形態２である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
【図１９】（Ａ），（Ｂ）は実施形態２である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
【図２０】本発明の実施形態３である半導体装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図２１】（Ａ），（Ｂ）は実施形態３である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
【図２２】実施形態３である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
【図２３】従来の半導体装置の製造において、樹脂封止工程を説明するための図（（Ａ）は模式的平面図，（Ｂ）は模式的断面図）である。
【図２４】従来の半導体装置の製造において、樹脂封止工程を説明するための図（（Ａ）は模式的平面図，（Ｂ）は模式的断面図）である。
【図２５】従来の半導体装置の製造において、樹脂封止工程を説明するための図（（Ａ）は模式的平面図，（Ｂ）は模式的断面図）である。
【図２６】従来の半導体装置の製造において、樹脂封止工程を説明するための図（（Ａ）は模式的平面図，（Ｂ）は模式的断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００２４】
（実施形態１）
本実施形態では、ＢＧＡ型の半導体装置に本発明を適用した例について説明する。
図１は本発明の実施形態１である半導体装置の概略構成を示す図（（Ａ）は樹脂封止体を除去した状態の模式的平面図，（Ｂ）は（Ａ）のａ−ａ線に沿う模式的断面図）であり、図２は図１（Ｂ）の一部を拡大した模式的断面図である。
図１及び図２に示すように、本実施形態の半導体装置１Ａは、主に、基板（配線基板）２、半導体チップ１０、複数のボンディングワイヤ１３、樹脂封止体１４及び複数の突起状電極１５等を有する構成となっている。半導体チップ１０及び複数のボンディングワイヤ１３は、樹脂封止体１４によって封止されている。
【００２５】
半導体チップ１０は、基板２の互いに対向する一主面（チップ搭載面）２Ｘ及び他の主面（裏面）２Ｙのうちの一主面２Ｘに接着層１２を介在して接着固定されている。半導体チップ１０の平面形状は方形状で形成され、本実施形態においては例えば正方形で形成されている。半導体チップ１０は、例えば、単結晶シリコンからなる半導体基板と、この半導体基板の回路形成面上において絶縁層、配線層の夫々を複数段積み重ねた多層配線層と、この多層配線層を覆うようにして形成された表面保護膜とを有する構成となっている。表面保護膜としては例えばポリイミド樹脂が用いられている。
【００２６】
半導体チップ１０には、集積回路として例えば制御回路が内蔵されている。この制御回路は、主に、半導体基板の回路形成面に形成されたトランジスタ素子及び配線層に形成された配線によって構成されている。
【００２７】
半導体チップ１０の互いに対向する一主面（回路形成面）１０Ｘ及び他の主面（裏面）のうちの一主面１０Ｘには、半導体チップ１０の外周囲の各辺に沿って複数の電極パッド（ボンディングパッド）１１が形成されている。この複数の電極パッド１１の夫々は、半導体チップ１０の多層配線層のうちの最上層の配線層に形成され、制御回路を構成するトランジスタ素子と電気的に接続されている。複数の電極パッド１１の夫々は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）膜又はアルミニウム合金膜等の金属膜で形成されている。
【００２８】
基板２は、詳細に図示していないが、絶縁層、導電層の夫々を順次積み重ねた多層配線構造となっている。各絶縁層は例えばガラス繊維にエポキシ系の樹脂を含浸させたガラスエポキシ基板で形成され、各配線層は例えば銅（Ｃｕ）からなる金属膜で形成されている。基板２の平面形状は方形状で形成され、本実施形態においては例えば正方形で形成されている。
【００２９】
基板２の一主面２Ｘには、その最上層の導電層に形成された配線の一部分からなる複数の接続部（ランド）３が配置されている。また、基板２の一主面２Ｘには、その最上層の導電層に形成された配線を保護する樹脂膜４が形成されている。この樹脂膜４には、接続部３の表面を露出する開口が形成されている。
【００３０】
基板２の裏面２Ｙには、その最下層の導電層に形成された配線の一部分からなる複数の電極パッド（ランド）５が配置されている。また、基板２の裏面２Ｙには、その最下層の導電層に形成された配線を保護する樹脂膜６が形成されている。この樹脂膜６には、電極パッド５の表面を露出する開口が形成されている。樹脂膜４及び６は、例えばエポキシ系の樹脂又はポリイミド系の樹脂で形成されている。
【００３１】
複数の突起状電極１５は、基板２の裏面２Ｙに配置された複数の電極パッド５に夫々固着され、電気的にかつ機械的に接続されている。突起状電極１５は、例えばＰｂ−Ｓｎ組成の半田材からなるボール状バンプで形成されている。
【００３２】
樹脂封止体１４の平面形状は方形状で形成され、本実施形態においては例えば正方形で形成されている。樹脂封止体１４は、低応力化を図る目的として、例えば、フェノール系硬化剤、シリコーンゴム及び多数のフィラー（例えばシリカ）等が添加されたエポキシ系の熱硬化性絶縁樹脂で形成されている。
【００３３】
半導体チップ１０の一主面１０Ｘに配置された複数の電極パッド１１は、ボンディングワイヤ１３を介して基板２の一主面２Ｘに配置された複数の接続部３に夫々電気的に接続されている。ボンディングワイヤ１３としては、例えば金（Ａｕ）ワイヤを用いている。ボンディングワイヤ１３の接続方法としては、例えば、熱圧着に超音波振動を併用したボールボンディング（ネイルヘッドボンディング）法を用いている。
【００３４】
樹脂封止体１４及び基板２の外形サイズはほぼ同一となっており、樹脂封止体１４及び基板２の側面は面一となっている。本実施形態の半導体装置１Ａの製造においては、後で詳細に説明するが、基板の一主面に所定の間隔を置いて実装された複数の半導体チップ１０を樹脂封止体で一括封止し、その後、各半導体チップ１０毎（各製品形成領域毎）に樹脂封止体及び基板を同時に分割して製造する方法が採用されている。
【００３５】
図３は本実施形態の半導体装置１Ａの製造に用いられる基板の模式的平面図であり、図４は図３の一部を拡大した模式的平面図であり、図５は図４のｂ−ｂ線に沿う模式的断面図である。
【００３６】
図３乃至図５に示すように、基板（配線基板）２０の平面形状は方形状で形成され、本実施形態においては例えば長方形で形成されている。基板２０の一主面（チップ搭載面）２０Ｘには、複数の製品形成領域２２が所定の間隔を置いて行列状に配置されている。各製品形成領域２２にはチップ搭載領域２３が配置され、その周囲に複数の接続部３が配置されている。各製品形成領域２２は、樹脂封止体が形成されるモールド領域（樹脂封止体形成領域）２１の中に配置されている。各製品形成領域２２の構成は、基板２と同様の構成となっている。即ち、基板２０の一主面２０Ｘにはその全面にわたって樹脂膜（４）が形成され、一主面２０Ｘと対向する他の主面（裏面）にはその全面にわたって樹脂膜（６）が形成されている。なお、各製品形成領域２２は、基板２０を分割するための分離領域を介して互いに離れた状態で配置されている。
【００３７】
図６は本実施形態の半導体装置１Ａの製造に用いられる成形金型の上型の概略構成を示す模式的平面図であり、図７は前記成形金型の下型の概略構成を示す模式的平面図であり、図８は前記成形金型の概略構成を示す模式的断面図である。
【００３８】
図６乃至図８に示すように、成形金型３０は、キャビティ３１、複数のゲート３２、複数のサブランナー３３、複数のメインランナー３４、複数のカル３５、連結ランナー３６、複数のエアベント３７、複数のポット３８及び基板搭載領域３９等を備えている。３１〜３７の各構成部は上型３０Ａに設けられ、３８〜３９の各構成部は下型３０Ｂに設けられている。キャビティ３１及び基板搭載領域３９の平面形状は基板２０の平面形状に対応する平面形状で形成され、本実施形態においては例えば長方形で形成されている。キャビティ３１は上型３０Ａの合わせ面から深さ方向に窪んでいる。基板搭載領域３９は下型３０Ｂの合わせ面から深さ方向に窪んでいる。
【００３９】
成形金型３０において、樹脂は、ポット３８からカル３５、メインランナー３４、サブランナー３３及びゲート３２を通してキャビティ３１の内部に注入される。複数のゲート３２は、キャビティ３１の内部の全域にわたって樹脂が均一に充填されるように、キャビティ３１の互いに対応する２つの長辺のうちの一方の長辺に沿って配置されている。従って、樹脂はキャビティ３１の内部に、キャビティ３１の一方の長辺側から他方の長辺側に向かって注入される。複数のエアベント３７は、ゲート３２が配置されたキャビティ３１の一方の長辺を除いた３辺に沿って配置されている。
【００４０】
次に、本実施形態の半導体装置１Ａの製造について、図９乃至図１６を用いて説明する。図９、図１０、図１１及び図１６は半導体装置の製造を説明するための模式的断面図であり、図１２乃至図１５はトランスファ・モールド一括方式で樹脂封止体を形成する時の樹脂の流れを示す図（（Ａ）は模式的平面図，（Ｂ）は模式的断面図）である。
【００４１】
まず、図３に示す基板２０を準備する。
次に、基板２０の一主面２０Ｘの各製品形成領域のチップ搭載領域に例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂からなる接着層１２を形成し、その後、各チップ搭載領域に接着層１２を介在して半導体チップ１０を搭載し、その後、熱処理を施して接着層１２を硬化させて、図９（Ａ）に示すように、各チップ搭載領域に半導体チップ１０を接着固定する。この工程において、基板２０は例えば１５０℃程度に加熱されるため、半導体チップ１０の電極パッド１１の表面及び基板２０の接続部３の表面に自然酸化膜が形成される。また、樹脂膜４に含まれていた油脂分及び有機溶媒などの不純物がアウトガスとなって放出され、基板２０の一主面２Ｘ、接続部３の表面及び電極パッド１１の表面等が汚染される。
【００４２】
次に、図９（Ｂ）に示すように、半導体チップ１０の電極パッド１１の表面及び基板２０の接続部３の表面に清浄処理を施して、これらの表面に残留する自然酸化膜や油脂分及び有機溶媒等の不純物を除去する。この清浄処理は、例えば酸素又はアルゴンガスを用いたプラズマクリーニング法で行う。
【００４３】
次に、図１０（Ａ）に示すように、半導体チップ１０の電極パッド１１と基板２０の接続部３とをボンディングワイヤ１３で電気的に接続する。この工程において、半導体チップ１０の電極パッド１１の表面及び基板２０の接続部３の表面に残留する自然酸化膜や油脂分及び有機溶媒等の不純物が前段の清浄工程にて除去されているので、ワイヤボンディング工程の接続信頼性が向上する。また、この工程において、基板２０は例えば１２５℃程度に加熱されるため、樹脂膜４に含まれていた油脂分及び有機溶媒等の不純物がアウトガスとなって放出され、基板２０の一主面２０Ｘ等が汚染される。また、この工程において、基板２０の一主面２０Ｘに複数の半導体チップ１０が実装される。
【００４４】
次に、図１０（Ｂ）に示すように、基板２０の一主面２０Ｘに清浄処理を施して、基板２０の一主面２０Ｘに残留している油脂分及び有機等の不純物を除去する。この清浄処理は、酸素又はアルゴンガスを用いたプラズマクリーニング法で行う。プラズマクリーニング法は、油脂分等の不純物を除去できると共に、基板２０の一主面２０Ｘの表面を粗面化することができる。
【００４５】
次に、図１１に示すように、成形金型３０の上型３０Ａと下型３０Ｂとの間に基板２０を位置決めし、基板２０の一主面２０Ｘ上に実装された複数の半導体チップ１０を基板２０と共に成形金型３０のキャビティ３１の内部に配置する。この時、基板２０は下型３０Ｂに設けられた基板搭載領域３９に搭載される。
【００４６】
次に、ポット３８から、カル３５、メインランナー３４、サブランナー３３及びゲート３２を通してキャビティ３１の内部に例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂を注入して、基板２０の一主面２０Ｘに実装された複数の半導体チップ１０を一括封止する樹脂封止体２４を形成する。
【００４７】
この工程において、図１２に示すように、キャビティ３１の内部の全域にわたって樹脂２４Ａが均一に充填されるように、キャビティ３１の互いに対向する２つの長辺のうちの一方の長辺に沿って複数のゲート３２が設けられているため、樹脂２４Ａは、キャビティ３１の内部に基板２０の一方の長辺側から他方の長辺側に向かって注入される。この時、半導体チップ１０は、互いに対向する２つの辺が樹脂２４Ａの注入方向Ｓに対してほぼ直角に交差する配置となっている。
【００４８】
キャビティ３１の内部に注入された樹脂２４Ａは、図１２乃至図１４に示すように基板２０の一方の長辺側から他方の長辺側に向かって流れ、図１５に示すようにキャビティ３１の内部に充填される。
【００４９】
キャビティ３１の内部に注入された樹脂２４Ａは、半導体チップ１０の一主面１０Ｘ及び側面に沿って流れる。半導体チップ１０の一主面１０Ｘ及び側面に沿って流れる樹脂２４Ａは半導体チップ１０間に流れ込むが、半導体チップ１０の一主面１０Ｘに沿って流れる樹脂２４Ａは半導体チップ１０の側面に沿って流れる樹脂２４Ａよりも流速が遅いため、半導体チップ１０の一主面１０Ｘに沿って流れる樹脂２４Ａと半導体チップ１０の側面に沿って流れる樹脂２４Ａとが交わる所（図１４参照）でボイド２４Ｂが発生する。一方、基板２０の一主面２０Ｘに残留する油脂分等の不純物は前述の清浄工程において除去されており、更に基板２０の一主面２０Ｘは粗面化されているため、基板２０の一主面２０Ｘに対して樹脂２４Ａの濡れ性が向上している。このため、樹脂２４Ａの注入方向Ｓに対して半導体チップ１０によって影となる所に半導体チップ１０の側面に沿って流れる樹脂２４Ａが廻り込み易くなる。従って、半導体チップ１０の一主面１０Ｘに沿って流れる樹脂２４Ａと半導体チップ１０の側面に沿って流れる樹脂２４Ａとが交わる所（図１４参照）で発生したボイド２４Ｂは基板２０の一主面２０Ｘから離間される。このように基板２０の一主面２０Ｘから離間したボイド２４Ｂは、樹脂注入過程において樹脂２４Ａの流れによって移動し易くなるため、図１５に示すように、半導体チップ１０によって影となる所にはボイド２４Ｂは残存しない。基板２０の一主面２０Ｘから離間したボイド２４Ｂは樹脂２４Ａの流れによって移動しながら徐々に小さくなり、温度サイクル試験時においてポップコーン現象を起こさない程度まで小さくなる。
【００５０】
即ち、樹脂封止体２４を形成する工程の前に、基板２０の一主面２０Ｘに清浄処理を施して、基板２０の一主面２０Ｘに残留する油脂分等の不純物を除去することにより、基板２０の一主面２０Ｘに対する樹脂２４Ａの濡れ性が向上し、半導体チップ１０の側面に沿って流れる樹脂２４Ａが樹脂２４Ａの注入方向Ｓに対して半導体チップ１０によって影となる所に廻り込み易くなるため、半導体チップ１０の一主面１０Ｘに沿って流れる樹脂２４Ａと半導体チップ１０の側面に沿って流れる樹脂２４Ａとが交わる個所に発生したボイド２４Ｂは基板２０の一主面２０Ｘから排除される。
【００５１】
また、清浄処理をプラズマクリーニング法で行うことにより、基板２０の一主面２０Ｘに残留する油脂分等の不純物を除去することができると共に、基板２０の一主面２０Ｘの表面が粗面化されるので、基板２０の一主面２０Ｘに対する樹脂２４Ａの濡れ性が更に向上する。樹脂２４Ａの濡れ性は、流動する面に残留する油脂分等の不純物を除去することによって高くなり、また、流動する面を粗くすることによって高くなる。但し、当然ではあるが、粗面化による樹脂の濡れ性の向上には限度がある。
【００５２】
次に、図１６（Ａ）に示すように、基板２０の裏面に配置された電極パッド５の表面上に突起状電極１５を例えばボール供給法で形成し、その後、一括封止した樹脂封止体２４がダイシングシート２５と向かい合う状態でダイシングシート２５に基板２０を接着固定し、その後、図１６（Ｂ）に示すように、ダイシング装置で樹脂封止体２４及び基板２０を各半導体チップ１０毎（各製品形成領域毎）に同時に分割する。この工程により、図１乃至図３に示す半導体装置１Ａがほぼ完成する。
このように、本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
【００５３】
半導体装置１Ａの製造方法において、基板２０の一主面２０Ｘ上に一主面２０Ｘの一方の長辺側からこの一方の長辺と対向する他方の長辺側に向かって所定の間隔を置いて実装された複数の半導体チップ１０を、基板２０と共に成形金型３０のキャビティ３１の内部に配置し、その後、キャビティ３１の内部に基板２０の一主面２０Ｘの一方の長辺側から他方の長辺側に向かって樹脂２４Ａを注入して、複数の半導体チップ１０を一括封止する樹脂封止体２４を形成する工程を備え、更に、樹脂封止体２４を形成する工程の前に、基板２０の一主面２０Ｘに残留する不純物をプラズマクリーニング法にて除去する工程を備える。
【００５４】
これにより、基板２０の一主面２０Ｘに残留していた油脂分及び有機溶媒等の不純物を除去し、基板２０の一主面２０Ｘに樹脂２４Ａとの濡れ性が高い材料をより多く露出させ、または基板２０の一主面２０Ｘに微細な凹凸を有する状態にすることによって、樹脂２４Ａと基板２０の一主面２０Ｘとの濡れ性を高くし、樹脂２４Ａの注入に伴う流れによって、樹脂２４Ａ中のボイドの排除をより促進することができる。この結果、半導体装置１Ａの歩留まりの向上を図ることができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、一主面２０Ｘに樹脂膜４を有する基板２０を用いた例について説明したが、樹脂基板であれば一主面２０Ｘに樹脂膜４を有さなくとも、製造工程における熱処理によって樹脂基板に含まれていた油脂分及び有機溶媒等の不純物がアウトガスとなって放出する。
【００５６】
また、本実施形態では、基板２０としてガラエポ基板を用いた例について説明したが、本発明は基板２０としてＢＴ樹脂からなる基板を用いた場合においても有効である。
【００５７】
また、基板２０として樹脂テープを用いた場合、樹脂封止体の硬化収縮によって反りが激しくなるので、フィラーの添加量を増加しなければならない。このような場合、樹脂の流動性が低下すため、ボイドが発生し易くなる。
【００５８】
（実施形態２）
図１７は本発明の実施形態２である半導体装置の模式的断面図である。
図１７に示すように、本実施形態の半導体装置１Ｂは、基本的に前述の実施形態１と同様の構成となっており、以下の構成が異なっている。
【００５９】
即ち、基板２の一主面２Ｘに接着層１２を介在して半導体チップ１０が接着固定され、半導体チップ１０の一主面１０Ｘに接着層４２を介在して半導体チップ４０が接着固定されている。半導体チップ４０は半導体チップ１０よりも小さい平面サイズで形成されている。半導体チップ４０の一主面に配置された電極パッド４１は、基板２０の一主面２０Ｘに形成された接続部３にボンディングワイヤ４３を介して電気的に接続されている。半導体チップ１０及び４０は樹脂封止体１４によって封止されている。
【００６０】
以下、半導体装置１Ｂの製造について、図１８及び図１９を用いて説明する。図１８及び図１９は半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
【００６１】
まず、基板２０を準備し、その後、基板２０の一主面２０Ｘの各製品形成領域のチップ搭載領域に例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂からなる接着層１２を形成し、その後、チップ搭載領域に接着層１２介在して半導体チップ１０を搭載し、その後、熱処理を施して接着層１２を硬化させて、チップ搭載領域に半導体チップ１０を接着固定する。この工程において、基板２０は例えば１８０℃程度に加熱されるため、半導体チップ１０の電極パッド１１の表面及び基板２０の接続部３の表面に自然酸化膜が形成される。また、樹脂膜４に含まれていた油脂分及び有機溶媒などの不純物がアウトガスとなって放出され、基板２０の一主面、接続部３の表面及び電極パッド１１の表面等が汚染される。
【００６２】
次に、各半導体チップ１０の一主面１０Ｘに例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂からなる接着層４２を形成し、その後、半導体チップ１０の一主面１０Ｘに接着層４２を介在して半導体チップ４０を搭載し、その後、熱処理を施して接着層４２を硬化させて、図１８（Ａ）に示すように、半導体チップ１０に半導体チップ４０を接着固定する。この工程において、基板２０は例えば１８０℃程度に加熱されるため、半導体チップ１０の電極パッド１１の表面及び基板２０の接続部３の表面に自然酸化膜が形成される。また、樹脂膜４に含まれていた油脂分などの不純物がアウトガスとなって放出され、基板２０の一主面、接続部３の表面及び電極パッド１１の表面等が汚染される。
【００６３】
次に、図１８（Ｂ）に示すように、酸素又はアルゴンガスを用いたプラズマクリーニング法にて、半導体チップ１０及び４０の電極パッド（１１，４１）の表面及び基板２０の接続部３の表面に残留している不純物を除去する。
【００６４】
次に、図１９（Ａ）に示すように、半導体チップ１０の電極パッド１１と基板２０の接続部３とをボンディングワイヤ１３で電気的に接続すると共に、半導体チップ４０の電極パッド４１と基板２０の接続部３とをボンディングワイヤ１３で電気的に接続する。この工程において、基板２０は例えば１２５℃程度に加熱されるため、樹脂膜４に含まれていた油脂分などの不純物がアウトガスとなって放出され、基板２０の一主面等が汚染される。
【００６５】
次に、図１９（Ｂ）に示すように、酸素又はアルゴンガスを用いたプラズマクリーニング法にて、基板２０の一主面２０Ｘに残留している不純物を除去する。この工程において、プラズマクリーニング法は、基板２０の一主面２０Ｘを粗面化することができるので、不純物の除去及び基板２０の一主面２０Ｘの粗面化を行うことができる。
【００６６】
次に、前述の実施形態と同様に、成形金型３０の上型３０Ａと下型３０Ｂとの間に基板２０を位置決めし、基板２０の一主面２０Ｘ上に実装された複数の半導体チップ１０と、各半導体チップ１０に夫々積層された複数の半導体チップ４０とを、基板２０と共に成形金型３０のキャビティ３１の内部に配置し、その後、ポット３８から、カル３５、メインランナー３４、サブランナー３３及びゲート３２を通してキャビティ３１の内部に樹脂を注入して、基板２０の一主面２０Ｘに実装された複数の半導体チップ１０及び４０を一括封止する樹脂封止体を形成する。
【００６７】
この後、前述の実施形態１と同様の工程を施すことにより、図１７に示す半導体装置１Ｂが形成される。
本実施形態の半導体装置１Ｂの製造において、基板２０の一主面２０Ｘ上に２つの半導体チップ（１０，４０）が積層されているので、樹脂２４Ａの注入方向Ｓに対して半導体チップ１０及び４０によって影となる部分にボイドが発生し易いが、樹脂封止体を形成する工程の前に、基板２０の一主面２０Ｘにプラズマクリーニング法で清浄処理を施すことにより、前述の実施形態１と同様の効果が得られる。
【００６８】
（実施形態３）
図２０は本発明の実施形態３である半導体装置の模式的断面図である。
図２０に示すように、本実施形態の半導体装置１Ｃは、基本的に前述の実施形態２と同様の構成となっており、以下の構成が異なっている。
【００６９】
即ち、基板２０の一主面２０Ｘに突起状電極５３を介在して半導体チップ５０が実装され、半導体チップ５０の一主面と対向する他の主面（裏面）に接着層１２を介在して半導体チップ１０が接着固定されている。半導体チップ５０はその一主面に配置された電極パッド５０は、基板２０の一主面２０Ｘに配置された電極パッド３Ａに突起状電極５３を介在して電気的に接続されている。半導体チップ５０と基板２０との間には、例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂５２が充填されている。半導体チップ１０の電極パッド１１は、ボンディングワイヤ１３を介して基板２０の接続部３に電気的に接続されている。半導体チップ５０及び１０は樹脂封止体１４によって封止されている。
【００７０】
以下、半導体装置１Ｃの製造について、図２１及び図２２を用いて説明する。図２１及び図２２は半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
【００７１】
まず、基板２０を準備し、その後、基板２０の一主面２０Ｘの各製品形成領域のチップ搭載領域に配置された電極パッド３Ａと半導体チップ５０の一主面に配置された電極パッド５１との間に突起状電極５３を介在した状態で突起状電極５３を溶融して、基板２０の一主面の各製品形成領域に半導体チップ５０を実装する。この工程において、基板２０は例えば２０５℃程度に加熱されるため、基板２０の接続部３の表面に自然酸化膜が形成される。また、樹脂膜４に含まれていた油脂分及び有機溶媒などの不純物がアウトガスとなって放出され、基板２０の一主面、接続部３の表面等が汚染される。
【００７２】
次に、半導体チップ５０と基板２０との間に例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂５２を充填し、その後、熱処理を施して熱硬化性樹脂５２を硬化させる。この工程において、基板２０は例えば１５０℃程度に加熱されるため、基板２０の接続部３の表面に自然酸化膜が形成される。また、樹脂膜４に含まれていた油脂分及び有機溶媒どの不純物がアウトガスとなって放出され、基板２０の一主面、接続部３の表面等が汚染される。
【００７３】
次に、各半導体チップ５０の裏面に例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂からなる接着層１２を形成し、その後、半導体チップ５０の裏面に接着層１２を介在して半導体チップ１０を搭載し、その後、熱処理を施して接着層１２を硬化させて、図２１（Ａ）に示すように、半導体チップ１０に半導体チップ５０を接着固定する。この工程において、基板２０は例えば１８０℃程度に加熱されるため、半導体チップ１０の電極パッド１１の表面及び基板２０の接続部３の表面に自然酸化膜が形成される。また、樹脂膜４に含まれていた油脂分などの不純物がアウトガスとなって放出され、基板２０の一主面、接続部３の表面及び電極パッド１１の表面等が汚染される。
【００７４】
次に、図２１（Ｂ）に示すように、酸素又はアルゴンガスを用いたプラズマクリーニング法にて、半導体チップ１０の電極パッド１１の表面及び基板２０の接続部３の表面に残留している不純物を除去する。
【００７５】
次に、図２２（Ａ）に示すように、半導体チップ１０の電極パッド１１と基板２０の接続部３とをボンディングワイヤ１３で電気的に接続する。この工程において、基板２０は例えば１２５℃程度に加熱されるため、樹脂膜４に含まれていた油脂分などの不純物がアウトガスとなって放出され、基板２０の一主面等が汚染される。
【００７６】
次に、図２２（Ｂ）に示すように、酸素又はアルゴンガスを用いたプラズマクリーニング法にて、基板２０の一主面２０Ｘに残留している不純物を除去する。この工程において、プラズマクリーニング法は、基板２０の一主面２０Ｘを粗面化することができるので、不純物の除去及び基板２０の一主面２０Ｘの粗面化を行うことができる。
【００７７】
次に、前述の実施形態と同様に、成形金型３０の上型３０Ａと下型３０Ｂとの間に基板２０を位置決めし、基板２０の一主面２０Ｘ上に実装された複数の半導体チップ５０と、各半導体チップ５０に夫々積層された複数の半導体チップ１０とを、基板２０と共に成形金型２０のキャビティ３１の内部に配置し、その後、ポット３８から、カル３５、メインランナー３４、サブランナー３３及びゲート３２を通してキャビティ３１の内部に樹脂を注入して、基板２０の一主面２０Ｘに実装された複数の半導体チップ５０及び１０を一括封止する樹脂封止体を形成する。
【００７８】
この後、前述の実施形態１と同様の工程を施すことにより、図２０に示す半導体装置１Ｃが形成される。
本実施形態の半導体装置１Ｃの製造において、基板２０の一主面２０Ｘ上に２つの半導体チップ（５０，１０）が積層されているので、樹脂２４Ａの注入方向Ｓに対して半導体チップ５０及び１０によって影となる部分にボイドが発生し易いが、樹脂封止体を形成する工程の前に、基板２０の一主面２０Ｘにプラズマクリーニング法で洗浄処理を施すことにより、前述の実施形態１と同様の効果が得られる。
【００７９】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前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において種々変更可能であることは勿論である。
例えば、本発明は、ＣＳＰ構造の半導体装置の製造技術に適用することができる。
また、本発明は、基板上に複数の半導体チップを実装したＭＣＭ構造の半導体装置の製造技術に適用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…半導体装置、２，２０…基板、３…接続部、４，６…樹脂膜、５…電極パッド、１０，４０，５０…半導体チップ、１１，４１…電極パッド、１２，４２…接着層、１３…ボンディングワイヤ、１４，２４…樹脂封止体、１５，５３…突起状電極、２１…モールド領域（樹脂封止体形成領域）、２２…製品形成領域、２３…チップ搭載領域、２５…ダイシングシート、３０…成形金型、３１…キャビティ、３２…ゲート、３３…サブランナー、３４…メインランナー、３５…カル、３６…連結ランナー、３７…エアベント、３８…ポット、３９…基板搭載領域、５２…熱硬化性樹脂
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法：
（ａ）チップ搭載面と、前記チップ搭載面に形成された複数の接続部と、前記チップ搭載面とは反対側の裏面と、前記裏面に形成された複数の電極パッドとを有する基板を準備する工程；
（ｂ）主面と、前記主面に形成された複数のボンディングパッドと、前記複数のボンディングパッドと電気的に接続された集積回路と、前記主面とは反対側の裏面とを有する半導体チップを、前記基板の前記チップ搭載面に搭載する工程；
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記基板の前記チップ搭載面および前記半導体チップを樹脂で封止する工程；
ここで、
前記（ｂ）工程の後、かつ、前記（ｃ）工程の前に、前記基板の前記チップ搭載面および前記半導体チップを、プラズマにより処理する。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体チップは、さらに、前記集積回路を覆うように前記主面上に形成された保護膜を有していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程では、前記基板を加熱していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｃ）工程で使用する前記樹脂は、複数のフィラーを有していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程の後、かつ、前記（ｃ）工程の前に、前記半導体チップの前記複数のボンディングパッドと前記基板の前記複数の接続部とを、複数のボンディングワイヤを介してそれぞれ電気的に接続し、
前記複数のボンディングワイヤを介して前記半導体チップと前記基板とを電気的に接続した後、かつ、前記基板の前記チップ搭載面および前記半導体チップを樹脂で封止する前に、前記基板の前記チップ搭載面および前記半導体チップを、プラズマにより処理することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置の製造方法において、
前記複数のボンディングワイヤを介して前記半導体チップと前記基板とを電気的に接続する工程では、前記基板を加熱していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
以下の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法：
（ａ）チップ搭載面と、前記チップ搭載面に形成された複数の接続部と、前記チップ搭載面とは反対側の裏面と、前記裏面に形成された複数の電極パッドとを有する基板を準備する工程；
（ｂ）主面と、前記主面に形成された複数のボンディングパッドと、前記複数のボンディングパッドと電気的に接続された集積回路と、前記主面とは反対側の裏面とを有する半導体チップを、前記基板の前記チップ搭載面に搭載する工程；
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記基板の前記チップ搭載面および前記半導体チップを樹脂で封止する工程；
ここで、
前記（ｂ）工程の後、かつ、前記（ｃ）工程の前に、前記基板の前記チップ搭載面および前記半導体チップを、プラズマにより処理する。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体チップは、さらに、前記集積回路を覆うように前記主面上に形成された保護膜を有していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程では、前記基板を加熱していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｃ）工程で使用する前記樹脂は、複数のフィラーを有していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程の後、かつ、前記（ｃ）工程の前に、前記半導体チップの前記複数のボンディングパッドと前記基板の前記複数の接続部とを、複数のボンディングワイヤを介してそれぞれ電気的に接続し、
前記複数のボンディングワイヤを介して前記半導体チップと前記基板とを電気的に接続した後、かつ、前記基板の前記チップ搭載面および前記半導体チップを樹脂で封止する前に、前記基板の前記チップ搭載面および前記半導体チップを、プラズマにより処理することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置の製造方法において、
前記複数のボンディングワイヤを介して前記半導体チップと前記基板とを電気的に接続する工程では、前記基板を加熱していることを特徴とする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８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１１−９７７４（Ｐ２０１１−９７７４Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９８８８２（Ｐ２０１０−１９８８８２）
【出願日】平成２２年９月６日（２０１０．９．６）
【分割の表示】特願２００４−７４４７５（Ｐ２００４−７４４７５）の分割
【原出願日】平成１２年１０月２日（２０００．１０．２）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【出願人】（０００２３３５９４）株式会社ルネサス北日本セミコンダクタ (34)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月６日（２０１０．９．６）
【分割の表示】特願２００４−７４４７５（Ｐ２００４−７４４７５）の分割
【原出願日】平成１２年１０月２日（２０００．１０．２）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【出願人】（０００２３３５９４）株式会社ルネサス北日本セミコンダクタ (34)
【Ｆターム（参考）】
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