JP2004055729A

JP2004055729A - Method for manufacturing semiconductor module device

Info

Publication number: JP2004055729A
Application number: JP2002209500A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Obinata; 小日向　健一
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】本発明は、複数個の半導体チップの表面と樹脂面との間に窪みがなく、所定の半導体チップ間の電極同士に配線を良好に施すことができる半導体モジュール装置及びその製造方法を得ること。
【解決手段】本発明の一実施形態の半導体モジュール装置１０は、複数個の半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・が所定の配列で、それら半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・の電極面が露出し、それらの電極面と同一面を形成して前記複数個の隣接する半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・間が樹脂１５で埋められていて、所定の半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・間の電極同士が配線され、かつ前記複数個の全ての半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・に背面も樹脂１５で被覆されている構造で構成されている。
【選択図】　　　　図２An object of the present invention is to provide a semiconductor module device and a method of manufacturing the same, in which there is no depression between the surfaces of a plurality of semiconductor chips and a resin surface, and wiring can be favorably provided between electrodes between predetermined semiconductor chips. To get.
In a semiconductor module device according to one embodiment of the present invention, a plurality of semiconductor chips Sa, Sb... Are arranged in a predetermined arrangement, and the electrode surfaces of the semiconductor chips Sa, Sb. The surfaces between the plurality of adjacent semiconductor chips Sa, Sb... Are filled with a resin 15 to form the same surface as the electrode surfaces, and the electrodes between predetermined semiconductor chips Sa, Sb. Are arranged, and the back surface of each of the plurality of semiconductor chips Sa, Sb... Is also covered with a resin 15.
[Selection] Fig. 2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数個の半導体集積回路チップ（以下、「半導体チップ」と記す）を所定の配列で配置し、これら半導体チップ全体を一括してモールド成形して形成される半導体モジュール装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の半導体モジュール装置は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔの略）やメモリーなどの複数個の、または異種の半導体チップを任意に組み合わせ、一つの高機能モジュール装置、いわゆるシステム・イン・パッケージ（ＳＩＰ）として構成し、使用することが可能なものである。このような構造の半導体モジュール装置は、例えば、小型高速高周波の移動体通信機器、超小型コンピュータ、それらの携帯端末などに使用されている。
【０００３】
このような半導体モジュール装置の製造方法としては、或る一定の大きさの固定板（例えば、直径６インチ）上に複数個の、または異種の半導体チップを任意に組み合わせて配置し、そして生産性の観点からその組合せを多数組並べて配置し、それら組毎の半導体チップ間の電極を配線して接続し、樹脂モールドなどにより一体的に樹脂成形し、更に、必要に応じて、その表面を保護膜で被覆し、その後、前記所定の組合せ単位の半導体モジュール装置毎に個片化することにより所望の半導体モジュール装置を得る製造方法を採っている。このような半導体モジュール装置の製造方法は半導体ウエーハー上で高機能デバイスを作製する労力、時間を省略でき、小型、高機能化デバイスを容易に提供することができる。
【０００４】
このような従来技術の半導体モジュール装置の製造方法を、以下、図を参照しながらを説明する。
【０００５】
図３は従来技術の半導体チップ集積装置の前半の製造工程図、図４は図３に示した製造工程図に続く後半の製造工程図、そして図５は従来技術の半導体モジュール装置の製造方法における半導体チップの実装時の好ましくない現象を説明するための断面側面図である。
【０００６】
先ず、図３及び図４を用いて従来技術の半導体モジュール装置の製造方法を説明する。
【０００７】
従来、半導体モジュール装置の製造方法においては、図３の工程（１）に示したように、先ず、予め、半導体チップ位置決め用のマークが印刷されたガラス、シリコンなどの半導体チップを仮固定するための、一定の大きさ、例えば、直径６インチの固定板２１を用意する。この固定板２１の表面は平坦であることが肝要である。
【０００８】
次に、工程（２）に示したように、固定板２１の表面に両面粘着シート２２を貼り付ける。この両面粘着シート２２はポリイミド、ＰＥＴなどの樹脂製シート基材２２ａを挟んで一方の側に粘着剤２２ｂが、他方の側に前記粘着剤２２ｂと異なる性質の粘着剤２２ｃがそれぞれ均一な厚さで層状に塗布されているものでである。固定板２１側の粘着剤２２ｂは、後記するように、複数個の半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・を一括して樹脂モールド成形した後で、固定板２１から固定用樹脂（樹脂プレート）２３（後記）を剥がすためには、双方が剛性のある固体同士であることから、所定の高温で発泡して剥がれるか、或いは紫外線照射で剥がれるような自己剥離型の粘着剤であることが必要である。一方、半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・の配列された樹脂プレート２３側は、固定板２１を剥がした後、シート基材２２ａを手で剥がすことができる通常の粘着剤を使用してよい。
【０００９】
この両面粘着シート２２は両面粘着シート２２越しに固定板２１のマーカを読んで半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・を位置決めできるものでなくてはならない。
【００１０】
次に、工程（３）においては、半導体チップ集積装置を構成する半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・を半導体チップ実装装置Ｂを用いて、固定板２１のマーカを読み取りながら、粘着剤２２ｃ上に所定の配列で載置する。この工程では、半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・をフェイスダウンで通常の接着剤２２ｃに押し付けるようにして仮固定する。
【００１１】
次に、工程（４）に示したように、半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・側から、これらの上に固定用樹脂２３による一括モールド成形を行う。固定用樹脂２３による成形は、固定板２１ごと金型（不図示）に載せ、モールド成形する。印刷による成形法を用いることもある。
【００１２】
また、従来の粘着剤では、成形加圧によってシート基材２２ａと半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・との界面への固定用樹脂２３の侵入の発生や、半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・の粘着剤２２ｃへのめり込みから、成形後の固定用樹脂２３と半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・間の段差が大きくなるなどの問題が起こり、加圧はできるだけ低く抑えることが必要である。
【００１３】
次に、工程（４）で固定用樹脂２３による成形後、工程（５）で、先ず、固定板２１を剥離する。この剥離はオーブンで１３０℃〜１５０℃の温度で５〜１０分程度加熱することで自己剥離型粘着剤２２ｂが発泡し、容易に剥がすことができる。そしてこの後、工程（６）に記したように、残ったシート基材２２ａを固定用樹脂（樹脂プレート）２３から剥離する。
【００１４】
最後に、工程（７）において、半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・の表面側（電極側）面上に残った粘着剤を薬液により除去することにより、複数個の半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・が固定用樹脂（樹脂プレート）２３で一体的に成形された半導体モジュール装置２０が完成する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の半導体モジュール装置の製造方法では、半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・側の粘着剤２２ｃの層の厚さが薄いとタック力不足で樹脂成形時に半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・が剥がれ、また、それが厚いと半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・が粘着剤２２ｃ内にめり込むことから、図５に示したように、それぞれの半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・の下面に存在していた粘着剤２２ｃがそれら半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・の周辺に粘着剤２２ｃの盛り上がり２２ｄが発生し、固定用樹脂（樹脂プレート）２３の成形後に半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・と固定用樹脂（樹脂プレート）２３との面に前記盛り上がり２２ｄが転写された窪み（段差）２４｛図４工程（７）｝が発生してしまう。この窪み２４が大きいと、それぞれの半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・の四辺が崖のようになって、その後、所定の組合せの半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・間の電極に配線を形成し難くい、或いは均一な厚さの配線を形成することができないという課題があった。この窪み２４は少ない程よいが、従来技術では大きいもので１０μｍ程度あり、できれば３μｍ以下にすることが望ましい。
【００１６】
また、樹脂プレート２３の形成時、固定用樹脂２３が半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・と粘着剤２２ｃとの間から入り込む問題があった。これは粘着剤２２ｃのタック力不足によるものと、その他に半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・表面にオーバーコート膜などによる凹凸があった場合、半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・周辺部の高さが相対的に中央部より低くなり、密着性が悪くなる原因となる。半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・表面の凹凸は通常は数μｍ程度であるが、大きいものでは１０μｍ以上の場合もある。
【００１７】
更に、半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・には反りがあるものがあり、粘着剤２２ｃ上に並べた時に半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・中央部にエアー残りが発生するものがある。このエアー残りはその後の工程で真空脱泡した時などに半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・を粘着剤２２ｃから剥がす原因となる。
【００１８】
また、粘着剤２２ｃ自体にはシート基材２２ａを剥がした後、半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・表面に粘着剤成分が残ってしまう問題もあった。
【００１９】
本発明は、以上のように半導体モジュール装置の製造方法における課題を解決しようとするものであって、半導体チップの表面と樹脂面との間に窪みがなく、良好に外部配線を施すことができる半導体モジュール装置の製造方法を得ることを目的とするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
それ故、前記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明の一半導体モジュール装置では、複数個の半導体チップが所定の配列で、それら半導体チップの電極面が露出し、それらの電極面と同一面を形成して前記複数個の隣接する半導体チップ間が樹脂で埋められ、前記複数個の半導体チップの電極間が配線され、かつ前記複数個の全ての半導体チップの背面も樹脂で被覆されている構造で構成されていることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項２に記載の本発明の半導体モジュール装置の製造方法は、シート基材の表面に均一な厚さで自己剥離型粘着剤が塗布され、自己剥離型粘着剤層が形成されているシートを固定板の平坦な表面にラミネートする工程と、前記シート基材の表面に均一な厚さで感光性接着剤を塗布し、感光性接着剤層を形成する工程と、その感光性接着剤層に複数個の半導体チップをフェイスダウンで、そして所定の押圧力の下で押圧し、仮固定する工程と、前記仮固定された状態の少なくとも複数個の半導体チップ間に存在する感光性接着剤層を仮キュアする工程と、その仮キュアされた感光性接着剤層に、前記仮固定された複数個の半導体チップの上方から全面に露光を施す工程と、その露光された感光性接着剤層を薬液により現像処理し、前記少なくとも複数個の半導体チップ下に存在する前記感光性接着剤以外の感光性接着剤を除去する工程と、前記感光性接着剤が除去された状態の前記複数個の半導体チップ全体をそれらの上方から樹脂で加圧成形し、前記複数個の半導体チップを樹脂プレートで固定する工程と、前記複数個の半導体チップが該樹脂プレートで固定された後、加熱して前記自己剥離型粘着剤を発砲させ、前記固定板を剥離する工程と、前記シート基材を剥離する工程と、前記全ての半導体チップの電極面を洗浄する工程と、前記所定の単位の複数個の半導体チップの電極同士に配線を施す工程とを含む製造工程を採っている。
【００２２】
従って、本発明の半導体モジュール装置及びその製造方法によれば、それぞれの半導体チップの表面と樹脂モールド成形面の段差を極力無くすことができ、従ってそれぞれの半導体チップ間を接続するための配線を良好に行うことができ、信頼性が向上する。更に、それぞれの半導体チップとモールド成形樹脂との界面への樹脂の侵入を防ぐことができ、従って半導体チップ周辺のパッド部が樹脂で覆われることが無い。このことから個々の半導体チップ表面の凹凸が大きくても本発明の製造方法によれば、その凹凸を吸収することができ、従って、半導体モジュール装置における半導体チップの組合せにおいて、半導体チップの形状による制限を受けることが無い。また、半導体チップの電極面における感光性接着剤残りによるコンタミネーション（＝Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）の懸念がない。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて、本発明の一実施形態の半導体チップ集積装置の製造方法を説明する。
【００２４】
図１は本発明の一実施形態の半導体チップ集積装置の前半の製造工程図、そして図２は図１に示した後半の製造工程図に続く製造工程図である。
【００２５】
先ず、図１の工程（１）において、予め、半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・の位置決め用のマークが印刷されたガラス、シリコンなどの、所定の大きさの固定板１１を用意する。この固定板１１の表面は平坦であることが肝要である。
【００２６】
この固定板１１の表面に、既存の自己剥離型粘着剤１２が塗布されたシート基材１３をラミネーター（不図示）などを用いて貼り付ける。シート基材１３の基材は、例えば、ポリイミド、ＰＥＴなどで、この固定板１１の表面に印したマーカが読み取れるように、光を透過できることが必要である。また、このシート基材１３の表面は、この後の工程で感光性接着剤１４を均一に塗布できるようにプラズマ処理などを行い、清浄化しておく。
【００２７】
次に、工程（２）に示したように、スピンコート、スクリーン印刷法などを用いてタック性のある感光性接着剤１４を均一に塗布する。塗布厚さは次工程で仮固定する各半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・の凹凸の状態により２０μｍ以上１００μｍ以下の範囲から経済性も加味して選択する。この例では、ポジ型の感光性接着剤を使用する。
【００２８】
次に、工程（３）においては、半導体モジュール装置を構成する半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・を半導体チップ実装装置（不図示）を用いて感光性接着剤１４上に所定の配列で載置する。この工程では、半導体チップＳをフェイスダウンで感光性接着剤１４に押し付けるようにして仮固定する。半導体チップＳは感光性接着剤１４の粘性によってシート基材１３の基材面まで押し付けられて仮固定される。
【００２９】
次の工程（４）では、固定板１１上に複数個の、任意の組数の半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・などを仮固定した後、感光性接着剤１４を固めるために仮キュアを行う。温度は１００℃〜１３０℃程度で１５分前後加熱する。この後、半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・の上方から半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・間に露出している感光性接着剤１４を露光する。当然のことながら半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・の下面の感光性接着剤１４は感光されない。
【００３０】
続く図２の工程（５）で示したように、薬液により感光性接着剤１４の現像処理を行い、半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・の下面以外の感光性接着剤１４を除去する。
【００３１】
続く工程（６）で、感光性接着剤１４を除去した後、半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・側から、これらの上に固定用樹脂１５を用いて全てを一括モールド成形する。固定用樹脂１５による成形は、金型プレスによる加圧成形法、印刷による成形法などがあるが、後者の印刷成形法ではエアー残り、巻き込みなどによるポイドの発生や、厚い半導体モジュール装置を製作し難く、キュア方法、時間などの点においても生産性が劣るという難点があり、本発明では加圧成形法を用いることが好ましい。従って、以下に加圧成形法を用いて樹脂成形した場合について記す。
【００３２】
加圧成形法では固定板１１ごと金型（不図示）に載せ、モールド成形する。液状の固定用樹脂１５を使用した場合には、金型温度は１００℃〜１３０℃程度と低くでき、そして加熱時間は１０分前後と短くできるため、感光性接着剤１４の変質も起こらない。
【００３３】
また、従来の粘着剤では、成形加圧によってシート基材１３と半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・との界面への固定用樹脂１５の侵入の発生や、半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・の粘着剤へのめり込みから、従って成形後の固定用樹脂１５と半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・間の段差が大きくなるなどの問題が起こり、加圧はできるだけ低く抑えることが必要である。
【００３４】
ところが、本発明の製造方法では、半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・とシート基材１３との界面に微小な隙間も発生しないことから固定用樹脂１５の侵入の懸念はなく、従って従来の製造方法よりも成形圧を高く設定することができる。例えば、従来の製造方法における成形加圧は加圧成形装置の制御可能な限り低く押さえたいという要請があったが、本発明の製造方法であると、５０〜７０Ｋｇ／ｍ２　でも問題はない。成形加圧を高くできることにより、固定用樹脂１５の成形内に発生しがちなボイドを抑えることができる。
【００３５】
次に、工程（６）で固定用樹脂１５の成形後、工程（７）で、先ず、固定板１１を剥離する。この剥離はオーブンで１３０℃〜１５０℃の温度で５〜１０分程度加熱することで自己剥離型粘着剤１２が発泡し、容易に剥がすことができる。そしてこの後、残ったシート基材１３を剥離する。
【００３６】
最後に、工程（８）において、半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・の表面側（電極側）面上に残った感光性接着剤１４を薬液により除去し、この後の配線工程（不図示）で、それぞれの半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・の表面に、例えば、フォトレジストを均一に塗布し、半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・の組単位毎の配線パターンマスクを介して露光、現像することによって半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・の表面に露出している電極に所定の配線が施された複数個の半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・が固定用樹脂１５で一体的に成形され、これから前記組単位に個片化することにより、本発明の一実施形態の半導体モジュール装置１０を完成することができる。
【００３７】
詳しくは、本発明の半導体モジュール装置１０の構造は、工程（８）に示したように、複数個の半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・が所定の配列で、それら半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・の電極面が露出し、それぞれの電極面と同一面を形成して前記複数個の隣接する半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・間が固定用樹脂１５で埋められ、かつ前記複数個の全ての半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・の背面も固定用樹脂１５で被覆されている。
【００３８】
固定板１１としては、前記のようなガラス、シリコンを用いるのがよい。このような固定板を使わないでシート状基材を用いた場合は、シート状基材が熱により伸びるおそれがあり、このため半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・の配列の位置がずれてしまう。従って、前記のような固定板１１に貼りつけて成形することで、この伸びを抑えることができる。
【００３９】
直接、固定板１１に自己剥離型粘着剤１２を塗布し、その上に感光性接着剤１４を塗布し、半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・を固定することも考えられるが、自己剥離型粘着剤１２は３０μｍ〜５０μｍと塗布の厚みが厚く、成形時に半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・の自己剥離型粘着剤１２へのめり込みが発生し、半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・と固定用樹脂１５との段差を無くすことができない。
【００４０】
自己剥離型粘着剤１２としては、日東電工（株）製の商品名、「リバアルファ」が好適である。これは、例えば、１５０℃で３分間程度加熱することにより粘着剤内に含有されているカプセルが破壊、発泡して粘着性（密着力）を失うものである。一般に硬いもの同士を貼り合わせた場合、密着力がゼロになっても、剥がすことは困難で、「リバアルファ」のように強制的に自ら剥がれてくれるものが、この場合、非常に有効である。
【００４１】
シート基材１３としては、光透過性のポリイミド、ＰＥＴシートがよい。
【００４２】
感光性接着剤１４としては、一種の感光性レジストであって、僅かであるが接着力があり、感光部が現像でき、最後に半導体チップの表面（電極側）に薄く残った、感光していないレジストを有機溶剤などで洗浄できる薬品である。一例としては、特開平６−１９１３４「感光性樹脂組成物」（タムラ化研株式会社）に開示されている感光性接着剤を用いることができる。この感光性樹脂組成物は、ａ）多官能性エポキシ樹脂のエポキシ基の一部を（メタ）アクリル酸と反応して得られる分子中に不飽和結合を有するエポキシ樹脂と分子中にラジカル反応性不飽和結合を有する有機シリコーン化合物を反応して得られるシリコーン変性エポキシ樹脂に（メタ）アクリル酸を付加し、更に多塩基性酸無水物と付加反応させて得られる物質、ｂ）光重合開始剤、ｃ）反応性希釈剤、ｄ）熱硬化性化合物からなる。
【００４３】
感光性接着剤１４の現像に用いる薬液や残存感光性接着剤の除去に用いる薬液としては、レジストメーカがレジストと対として販売している商品を用いる。ただし、一般的にアセトン、アルコール、ＩＰＡなどの有機溶剤で除去することができる。
【００４４】
固定用樹脂１５としては、半導体チップの封止材として使用される樹脂、例えば、エポキシ樹脂を用いることができる。
【００４５】
以上説明したように、本発明によれば、感光性接着剤１４上に配列する半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・に反りがあっても、それらの半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・の配列時にシート基材１３に押し付けることにより、両者間中のエアーが感光性接着剤１４と一緒に押し出され、半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・と感光性接着剤１４との間にエアーが残ることは無い。
【００４６】
また、感光性接着剤１４は一般に粘着剤２２ｃよりも弾性率が低く、従って、シート基材１３面近くまで半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・が押し付けられる。半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・下面以外の感光性接着剤１４を露光除去し、その上に固定用樹脂（樹脂プレート）１５を成形することにより、半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・と樹脂１５面の段差は最低限度の大きさ、つまり半導体チップ表面上の凹凸程度まで小さくすることができる。
【００４７】
更にまた、半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・とシート基材１３との間が感光性接着剤１４で密封されることにより固定用樹脂１５は入り込まない。
【００４８】
前記の説明では、樹脂封止される部品として半導体チップＳａ、Ｓｂ・・・を採り上げたが、半導体チップの他に、コンデンサなど、他の部品をも、同時に集積してもよいことを付言しておく。
【００４９】
以上により、本発明は半導体モジュール装置の製造方法は本発明の半導体モジュール装置の量産化に大きく寄与するものである。
【００５０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、
１．半導体チップ表面と樹脂面の段差を極力無くすことができ、従って、半導体チップ間の電極を接続するための配線を施す上で、容易となり、また信頼性も向上する
２．半導体チップと樹脂界面への樹脂の侵入を防ぐことができ、従って、半導体チップ周辺のパッド部が樹脂で覆われることが無い
３．前項２に関して、半導体チップ表面の凹凸が大きくても、本発明の製造方法によれば吸収することができ、従って、モジュールにおける半導体チップの組合せにおいて、半導体チップの形状による制限を受けることが無い
４．半導体チップ面の粘着剤の残りによるコンタミの懸念がないなど、数々の優れた効果がえられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の半導体チップ集積装置の前半の製造工程図である。
【図２】図１に示した後半の製造工程図に続く製造工程図である。
【図３】従来技術の半導体チップ集積装置の前半の製造工程図である。
【図４】図３に示した製造工程図に続く後半の製造工程図である。
【図５】従来技術の半導体モジュール装置の製造方法における半導体チップの実装時の好ましくない現象を説明するための断面側面図である。
【符号の説明】
１０…本発明のー実施形態の半導体モジュール装置、１１…固定板、１２…自己剥離型粘着剤、１３…シート基材、１４…感光性接着剤、１５…固定用樹脂（樹脂プレート）、Ｓａ，Ｓｂ…半導体チップ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor module device formed by arranging a plurality of semiconductor integrated circuit chips (hereinafter, referred to as “semiconductor chips”) in a predetermined arrangement, and molding the whole of these semiconductor chips collectively, and manufacturing the same. It is about the method.
[0002]
[Prior art]
A semiconductor module device of this type is, for example, arbitrarily combining a plurality of or different types of semiconductor chips such as a CPU (Central Processing Unit) and a memory, and forms one high-performance module device, a so-called system-in-package ( It can be configured and used as SIP). Semiconductor module devices having such a structure are used, for example, in small high-speed, high-frequency mobile communication devices, ultracompact computers, and their portable terminals.
[0003]
As a method of manufacturing such a semiconductor module device, a plurality of or different semiconductor chips are arbitrarily combined and arranged on a fixed plate (for example, 6 inches in diameter) of a certain size, and the productivity is increased. From the point of view, a large number of combinations are arranged side by side, wiring and connecting the electrodes between the semiconductor chips of each group, integrally molding the resin with resin molding, etc., and further protecting the surface as necessary A manufacturing method is employed in which a desired semiconductor module device is obtained by coating with a film and then singulating the semiconductor module device in the predetermined combination unit. Such a method of manufacturing a semiconductor module device can save labor and time for manufacturing a high-performance device on a semiconductor wafer, and can easily provide a small-size and high-performance device.
[0004]
Hereinafter, a method of manufacturing such a conventional semiconductor module device will be described with reference to the drawings.
[0005]
3 is a manufacturing process diagram of the first half of the conventional semiconductor chip integrated device, FIG. 4 is a manufacturing process diagram of the second half following the manufacturing process diagram shown in FIG. 3, and FIG. FIG. 9 is a cross-sectional side view for describing an undesired phenomenon at the time of mounting a semiconductor chip.
[0006]
First, a conventional method for manufacturing a semiconductor module device will be described with reference to FIGS.
[0007]
Conventionally, in a method of manufacturing a semiconductor module device, as shown in step (1) of FIG. 3, first, a semiconductor chip such as glass or silicon on which a mark for semiconductor chip positioning is printed is temporarily fixed. A fixed plate 21 having a predetermined size, for example, a diameter of 6 inches is prepared. It is important that the surface of the fixing plate 21 be flat.
[0008]
Next, as shown in step (2), the double-sided pressure-sensitive adhesive sheet 22 is attached to the surface of the fixing plate 21. This double-sided pressure-sensitive adhesive sheet 22 has a uniform thickness of a pressure-sensitive adhesive 22b on one side and a pressure-sensitive adhesive 22c of a property different from that of the pressure-sensitive adhesive 22b on the other side, with a sheet base 22a made of a resin such as polyimide or PET interposed therebetween. Is applied in layers. As will be described later, the adhesive 22b on the side of the fixing plate 21 is formed from a plurality of semiconductor chips Sa, Sb... Collectively by resin molding, and then the fixing resin (resin plate) 23 ( In order to peel off (described later), since both are rigid solids, it is necessary that the adhesive be a self-peeling type adhesive that foams and peels off at a predetermined high temperature or peels off by ultraviolet irradiation. . On the other hand, on the side of the resin plate 23 on which the semiconductor chips Sa, Sb,... Are arranged, a normal adhesive that can peel off the sheet base material 22a by hand after peeling off the fixing plate 21 may be used.
[0009]
This double-sided pressure-sensitive adhesive sheet 22 must be capable of reading the marker on the fixing plate 21 through the double-sided pressure-sensitive adhesive sheet 22 and positioning the semiconductor chips Sa, Sb.
[0010]
Next, in step (3), a predetermined number of semiconductor chips Sa, Sb,... Constituting the semiconductor chip integrated device are placed on the adhesive 22c while reading the markers on the fixing plate 21 using the semiconductor chip mounting device B. Place in the array of In this step, the semiconductor chips Sa, Sb,... Are temporarily fixed face down to the normal adhesive 22c.
[0011]
Next, as shown in step (4), collective molding with the fixing resin 23 is performed on the semiconductor chips Sa, Sb,. The molding with the fixing resin 23 is carried out by placing the fixing plate 21 together with a mold (not shown) and molding. A molding method by printing may be used.
[0012]
Further, in the conventional pressure-sensitive adhesive, the fixing resin 23 enters the interface between the sheet substrate 22a and the semiconductor chips Sa, Sb,... Due to molding pressure, and the adhesive of the semiconductor chips Sa, Sb,. There is a problem that the step between the fixing resin 23 after molding and the semiconductor chips Sa, Sb,... Becomes large from the sinking into the agent 22c, and it is necessary to suppress the pressure as low as possible.
[0013]
Next, after molding with the fixing resin 23 in step (4), first, in step (5), the fixing plate 21 is peeled off. The self-peeling pressure-sensitive adhesive 22b is foamed by heating in an oven at a temperature of 130 ° C. to 150 ° C. for about 5 to 10 minutes, and can be easily peeled off. Then, as described in step (6), the remaining sheet base material 22a is peeled off from the fixing resin (resin plate) 23.
[0014]
Finally, in step (7), the adhesive remaining on the surface side (electrode side) of the semiconductor chips Sa, Sb. Are integrally formed with the fixing resin (resin plate) 23 to complete the semiconductor module device 20.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional method of manufacturing a semiconductor module device, when the thickness of the adhesive 22c on the side of the semiconductor chips Sa, Sb... Is small, the tackiness is insufficient, and the semiconductor chips Sa, Sb. Also, if it is thick, the semiconductor chips Sa, Sb... Sink into the adhesive 22c, and therefore exist on the lower surfaces of the respective semiconductor chips Sa, Sb. The adhesive 22c causes a swelling 22d of the adhesive 22c around the semiconductor chips Sa, Sb..., And after the fixing resin (resin plate) 23 is formed, the semiconductor chips Sa, Sb. A depression (step) 24 (step (7) in FIG. 4) in which the swelling 22d is transferred is generated on the surface with the resin plate (23). If this recess 24 is large, the four sides of each semiconductor chip Sa, Sb... Become cliff-like, and thereafter it is difficult to form wiring on the electrodes between the predetermined combination of semiconductor chips Sa, Sb. Or a problem that a wiring having a uniform thickness cannot be formed. The smaller the number of the depressions 24, the better, but it is large in the prior art and about 10 μm, preferably 3 μm or less.
[0016]
Further, when the resin plate 23 is formed, there is a problem that the fixing resin 23 enters from between the semiconductor chips Sa, Sb... And the adhesive 22c. This is due to insufficient tackiness of the adhesive 22c. In addition, when the semiconductor chips Sa, Sb... Have irregularities due to an overcoat film or the like, the height of the peripheral portions of the semiconductor chips Sa, Sb. It is relatively lower than the central portion, which causes poor adhesion. The surface irregularities of the semiconductor chips Sa, Sb... Are usually about several μm, but may be as large as 10 μm or more.
[0017]
Further, some semiconductor chips Sa, Sb... Have warpage, and some have air residue at the center of the semiconductor chips Sa, Sb. This air residue causes the semiconductor chips Sa, Sb... To be peeled off from the adhesive 22c when vacuum degassing is performed in a subsequent step.
[0018]
Further, the adhesive 22c itself has a problem that the adhesive component remains on the surface of the semiconductor chips Sa, Sb... After the sheet base material 22a is peeled off.
[0019]
The present invention is intended to solve the problems in the method of manufacturing a semiconductor module device as described above, and has no dent between the surface of the semiconductor chip and the resin surface, and can provide external wiring satisfactorily. It is an object of the present invention to obtain a method for manufacturing a semiconductor module device.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in order to solve the above problem, in one semiconductor module device of the present invention according to claim 1, a plurality of semiconductor chips are arranged in a predetermined arrangement, and the electrode surfaces of the semiconductor chips are exposed, A surface is formed and the space between the plurality of adjacent semiconductor chips is filled with a resin, the wiring between the electrodes of the plurality of semiconductor chips is wired, and the back surfaces of all the plurality of semiconductor chips are also made of a resin. It is characterized by being constituted by a covered structure.
[0021]
In the method for manufacturing a semiconductor module device according to the present invention, a self-peelable pressure-sensitive adhesive is applied to a surface of a sheet substrate with a uniform thickness, and a self-peelable pressure-sensitive adhesive layer is formed. A step of laminating a sheet on a flat surface of a fixing plate, a step of applying a photosensitive adhesive to the surface of the sheet substrate with a uniform thickness to form a photosensitive adhesive layer, and the photosensitive adhesive Pressing a plurality of semiconductor chips face down on the layer and under a predetermined pressing force to temporarily fix, and a photosensitive adhesive existing between at least the plurality of semiconductor chips in the temporarily fixed state. Temporarily curing the layer, exposing the temporarily cured photosensitive adhesive layer to the entire surface of the plurality of temporarily fixed semiconductor chips from above, and exposing the exposed photosensitive adhesive layer. Is developed with a chemical solution, Removing a photosensitive adhesive other than the photosensitive adhesive present under at least a plurality of semiconductor chips; and removing the entirety of the plurality of semiconductor chips in a state where the photosensitive adhesive is removed above the semiconductor chips. Press-molding with a resin to fix the plurality of semiconductor chips with a resin plate, and after the plurality of semiconductor chips are fixed with the resin plate, heat and fire the self-peeling adhesive. Removing the fixing plate, removing the sheet substrate, cleaning the electrode surfaces of all the semiconductor chips, and wiring the electrodes of the plurality of semiconductor chips in the predetermined unit. And a manufacturing process including the step of performing
[0022]
Therefore, according to the semiconductor module device and the method of manufacturing the same of the present invention, the step between the surface of each semiconductor chip and the resin molding surface can be minimized, and the wiring for connecting each semiconductor chip can be improved. Can be performed more reliably. Further, it is possible to prevent the resin from entering the interface between each semiconductor chip and the molding resin, so that the pad around the semiconductor chip is not covered with the resin. Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, even if the irregularities on the surface of each semiconductor chip are large, the irregularities can be absorbed. I do not receive. Further, there is no concern about contamination due to the remaining photosensitive adhesive on the electrode surface of the semiconductor chip.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor chip integrated device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0024]
FIG. 1 is a manufacturing process diagram of the first half of the semiconductor chip integrated device of one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a manufacturing process diagram following the latter manufacturing process diagram shown in FIG.
[0025]
First, in step (1) of FIG. 1, a fixed plate 11 of a predetermined size, such as glass or silicon, on which marks for positioning the semiconductor chips Sa, Sb. It is important that the surface of the fixing plate 11 be flat.
[0026]
A sheet substrate 13 to which an existing self-peeling adhesive 12 has been applied is attached to the surface of the fixing plate 11 using a laminator (not shown) or the like. The base material of the sheet base material 13 is, for example, polyimide, PET, or the like, and needs to be able to transmit light so that the marker marked on the surface of the fixing plate 11 can be read. The surface of the sheet substrate 13 is cleaned by performing a plasma treatment or the like so that the photosensitive adhesive 14 can be uniformly applied in a subsequent step.
[0027]
Next, as shown in the step (2), the photosensitive adhesive 14 having tackiness is uniformly applied by spin coating, screen printing, or the like. The thickness of the coating is selected from the range of 20 μm or more and 100 μm or less depending on the state of the irregularities of the semiconductor chips Sa, Sb. In this example, a positive photosensitive adhesive is used.
[0028]
Next, in step (3), the semiconductor chips Sa, Sb,... Constituting the semiconductor module device are mounted in a predetermined arrangement on the photosensitive adhesive 14 using a semiconductor chip mounting device (not shown). . In this step, the semiconductor chip S is temporarily fixed by being pressed face down onto the photosensitive adhesive 14. The semiconductor chip S is pressed to the substrate surface of the sheet substrate 13 by the viscosity of the photosensitive adhesive 14 and is temporarily fixed.
[0029]
In the next step (4), after temporarily fixing a plurality of semiconductor chips Sa, Sb... Of an arbitrary number on the fixing plate 11, temporary curing is performed to solidify the photosensitive adhesive. . The heating is performed at a temperature of about 100 ° C. to 130 ° C. for about 15 minutes. Thereafter, the photosensitive adhesive 14 exposed between the semiconductor chips Sa, Sb... Is exposed from above the semiconductor chips Sa, Sb. As a matter of course, the photosensitive adhesive 14 on the lower surface of the semiconductor chips Sa, Sb,.
[0030]
As shown in the subsequent step (5) of FIG. 2, the photosensitive adhesive 14 is developed with a chemical solution to remove the photosensitive adhesive 14 other than the lower surfaces of the semiconductor chips Sa, Sb.
[0031]
In the following step (6), after the photosensitive adhesive 14 is removed, all of the semiconductor chips Sa, Sb,. Molding with the fixing resin 15 includes a pressure molding method using a mold press, a molding method using printing, and the like. In the latter printing molding method, air remains, entrapment and the like occur, and a thick semiconductor module device is manufactured. However, there is a disadvantage that the productivity is inferior in terms of curing method, time and the like, and in the present invention, it is preferable to use a pressure molding method. Therefore, the case where the resin molding is performed using the pressure molding method will be described below.
[0032]
In the pressure molding method, the entire fixing plate 11 is placed on a mold (not shown) and molded. When the liquid fixing resin 15 is used, the mold temperature can be as low as about 100 ° C. to 130 ° C., and the heating time can be as short as about 10 minutes, so that the photosensitive adhesive 14 does not deteriorate.
[0033]
Further, in the conventional pressure-sensitive adhesive, the fixing resin 15 enters the interface between the sheet substrate 13 and the semiconductor chips Sa, Sb,... Due to molding pressure, and the adhesive of the semiconductor chips Sa, Sb,. There is a problem that the step between the fixing resin 15 after molding and the semiconductor chips Sa, Sb,... Becomes large due to the sinking into the agent, and it is necessary to keep the pressure as low as possible.
[0034]
However, in the manufacturing method of the present invention, there is no concern about intrusion of the fixing resin 15 since no minute gap is generated at the interface between the semiconductor chips Sa, Sb. The molding pressure can be set higher than that. For example, there has been a demand that the molding pressure in a conventional production method be controlled as low as possible by a pressure molding apparatus, but with the production method of the present invention, there is no problem even at 50 to 70 kg / m2. Since the molding pressure can be increased, it is possible to suppress voids that are likely to occur in the molding of the fixing resin 15.
[0035]
Next, after molding the fixing resin 15 in the step (6), the fixing plate 11 is first peeled in the step (7). The self-peeling pressure-sensitive adhesive 12 is foamed by heating at 130 ° C. to 150 ° C. for about 5 to 10 minutes in an oven, and can be easily peeled off. Thereafter, the remaining sheet base 13 is peeled off.
[0036]
Finally, in step (8), the photosensitive adhesive 14 remaining on the surface side (electrode side) of the semiconductor chips Sa, Sb... Is removed by a chemical solution, and in a subsequent wiring step (not shown). , For example, by uniformly applying a photoresist to the surface of each of the semiconductor chips Sa, Sb,... And exposing and developing through a wiring pattern mask for each set of the semiconductor chips Sa, Sb,. A plurality of semiconductor chips Sa, Sb... Provided with predetermined wiring on electrodes exposed on the surfaces of the semiconductor chips Sa, Sb. By dividing into individual units, the semiconductor module device 10 according to one embodiment of the present invention can be completed.
[0037]
Specifically, as shown in step (8), the structure of the semiconductor module device 10 of the present invention is such that a plurality of semiconductor chips Sa, Sb... Are arranged in a predetermined arrangement, and the semiconductor chips Sa, Sb. Are exposed, the same surfaces as the respective electrode surfaces are formed, the space between the plurality of adjacent semiconductor chips Sa, Sb,... Is filled with the fixing resin 15, and all of the plurality of semiconductor chips are formed. The back surfaces of the chips Sa, Sb... Are also covered with the fixing resin 15.
[0038]
As the fixing plate 11, glass or silicon as described above is preferably used. When a sheet-like base material is used without using such a fixing plate, the sheet-like base material may be elongated by heat, and thus the arrangement position of the semiconductor chips Sa, Sb,... Therefore, this elongation can be suppressed by sticking and molding to the fixing plate 11 as described above.
[0039]
It is conceivable to apply the self-peeling adhesive 12 directly to the fixing plate 11 and apply the photosensitive adhesive 14 thereon to fix the semiconductor chips Sa, Sb... 12 have a thick coating thickness of 30 μm to 50 μm, and the semiconductor chips Sa, Sb... Sink into the self-peeling adhesive 12 during molding, and the semiconductor chips Sa, Sb. The steps cannot be eliminated.
[0040]
As the self-peeling pressure-sensitive adhesive 12, a brand name “Riba Alpha” manufactured by Nitto Denko Corporation is suitable. This is because, for example, heating at 150 ° C. for about 3 minutes breaks and foams the capsule contained in the pressure-sensitive adhesive and loses the adhesiveness (adhesion). In general, it is difficult to remove hard materials when they adhere to each other, even if the adhesion becomes zero. For example, a material that forcibly peels off itself, such as "Riba Alpha," is very effective in this case. .
[0041]
As the sheet substrate 13, a light-transmitting polyimide or PET sheet is preferable.
[0042]
The photosensitive adhesive 14 is a kind of photosensitive resist, which has a slight but adhesive force, can develop the photosensitive portion, and finally, is thinly exposed on the surface (electrode side) of the semiconductor chip. It is a chemical that can wash unexisting resists with organic solvents. As an example, a photosensitive adhesive disclosed in JP-A-6-19134 “Photosensitive resin composition” (Tamura Kaken Corporation) can be used. This photosensitive resin composition comprises: a) an epoxy resin having an unsaturated bond in a molecule obtained by reacting a part of an epoxy group of a polyfunctional epoxy resin with (meth) acrylic acid; A substance obtained by adding (meth) acrylic acid to a silicone-modified epoxy resin obtained by reacting an organosilicone compound having an unsaturated bond, and further adding and reacting with a polybasic acid anhydride; b) a photopolymerization initiator , C) a reactive diluent and d) a thermosetting compound.
[0043]
As a chemical used for developing the photosensitive adhesive 14 and a chemical used for removing the remaining photosensitive adhesive, a product sold by a resist maker as a pair with the resist is used. However, it can be generally removed with an organic solvent such as acetone, alcohol, and IPA.
[0044]
As the fixing resin 15, a resin used as a sealing material for a semiconductor chip, for example, an epoxy resin can be used.
[0045]
As described above, according to the present invention, even if the semiconductor chips Sa, Sb,... Arranged on the photosensitive adhesive 14 are warped, a sheet is formed when the semiconductor chips Sa, Sb. By pressing against the base material 13, the air between them is extruded together with the photosensitive adhesive 14, so that no air remains between the semiconductor chips Sa, Sb... And the photosensitive adhesive 14.
[0046]
Also, the photosensitive adhesive 14 generally has a lower elastic modulus than the adhesive 22c, so that the semiconductor chips Sa, Sb,... By exposing and removing the photosensitive adhesive 14 other than the lower surface of the semiconductor chips Sa, Sb... And forming a fixing resin (resin plate) 15 thereon, the semiconductor chips Sa, Sb. Can be reduced to the minimum size, that is, to the degree of irregularities on the surface of the semiconductor chip.
[0047]
Furthermore, since the space between the semiconductor chips Sa, Sb... And the sheet base 13 is sealed with the photosensitive adhesive 14, the fixing resin 15 does not enter.
[0048]
In the above description, the semiconductor chips Sa, Sb... Are taken as the parts to be sealed with resin, but it is added that other parts such as a capacitor may be integrated at the same time in addition to the semiconductor chip. Keep it.
[0049]
As described above, according to the present invention, the method of manufacturing a semiconductor module device greatly contributes to mass production of the semiconductor module device of the present invention.
[0050]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention,
1. 1. The step between the semiconductor chip surface and the resin surface can be minimized, so that wiring for connecting electrodes between the semiconductor chips is facilitated and reliability is improved. 2. Intrusion of resin into the interface between the semiconductor chip and the resin can be prevented, so that the pad around the semiconductor chip is not covered with the resin. Regarding the preceding item 2, even if the surface of the semiconductor chip has large irregularities, it can be absorbed by the manufacturing method of the present invention, so that the combination of the semiconductor chips in the module is not restricted by the shape of the semiconductor chip. . Numerous excellent effects can be obtained, such as no fear of contamination due to residual adhesive on the semiconductor chip surface.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a first half of a semiconductor chip integrated device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a manufacturing process diagram following the latter half of the manufacturing process diagram shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing a first half of a manufacturing process of a conventional semiconductor chip integrated device;
FIG. 4 is a manufacturing process diagram of the latter half following the manufacturing process diagram shown in FIG. 3;
FIG. 5 is a cross-sectional side view for describing an undesired phenomenon at the time of mounting a semiconductor chip in a conventional method of manufacturing a semiconductor module device.
[Explanation of symbols]
10 semiconductor module device of the embodiment of the present invention, 11 fixing plate, 12 self-peeling adhesive, 13 sheet base material, 14 photosensitive adhesive, 15 fixing resin (resin plate), Sa , Sb ... Semiconductor chip

Claims

The plurality of semiconductor chips are arranged in a predetermined arrangement, the electrode surfaces of the semiconductor chips are exposed, the same surface as the electrode surface is formed, the space between the plurality of adjacent semiconductor chips is filled with resin, and the plurality of semiconductor chips are filled. A semiconductor module device having a structure in which wiring is performed between electrodes of a semiconductor chip, and the back surfaces of all of the plurality of semiconductor chips are also covered with a resin.

A step of laminating a sheet on which a self-peelable pressure-sensitive adhesive is applied at a uniform thickness to the surface of the sheet substrate, and a sheet on which a self-peelable pressure-sensitive adhesive layer is formed, on a flat surface of a fixing plate;
A step of applying a photosensitive adhesive in a uniform thickness on the surface of the sheet substrate, forming a photosensitive adhesive layer,
Pressing the plurality of semiconductor chips face down on the photosensitive adhesive layer and under a predetermined pressing force, and temporarily fixing the semiconductor chips,
Temporarily curing the photosensitive adhesive layer present between at least a plurality of semiconductor chips in the temporarily fixed state,
Exposing the temporarily cured photosensitive adhesive layer to the entire surface of the plurality of temporarily fixed semiconductor chips from above,
Developing the exposed photosensitive adhesive layer with a chemical solution, removing the photosensitive adhesive other than the photosensitive adhesive present under the at least a plurality of semiconductor chips,
A step of pressure-molding the whole of the plurality of semiconductor chips in a state where the photosensitive adhesive has been removed with a resin from above, and fixing the plurality of semiconductor chips with a resin plate,
After the plurality of semiconductor chips are fixed by the resin plate, heating to cause the self-peeling adhesive to be fired, and a step of peeling the fixing plate,
Peeling the sheet substrate,
Cleaning the electrode surfaces of all the semiconductor chips,
Wiring the electrodes of the plurality of semiconductor chips in the predetermined unit.