JP4011781B2 - 半導体ウェーハの樹脂被覆方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、半田バンプ（突起電極）等が装着された半導体ウェーハのバンプ装着面を樹脂で被覆する半導体ウェーハの樹脂被覆方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば、チップサイズパッケージ（ＣＳＰ）等における半導体チップのバンプ装着面を樹脂で被覆することによって柔らかくて損傷し易いバンプを保護・補強することが行われているが、このチップに対する樹脂被覆は半導体ウェーハの段階（ウェーハレベル）で行われている。
例えば、図５（１）・図５（２）に示す樹脂被覆用金型を用いて、まず、前記した半導体ウェーハのバンプ装着面を樹脂被覆して樹脂被覆ウェーハを形成し、次に、前記樹脂被覆ウェーハを切断分離して多数の樹脂被覆チップを形成することが行われている。
【０００３】
即ち、図５（１）・図５（２）に示す金型には、上型８１と、下型８２とが対向配置して設けられると共に、前記上型８１の型面にはバンプ露出用のフィルム８３が張設されるように構成され、前記下型８２には、前記バンプ８８が装着された半導体ウェーハ８４を供給セットする樹脂被覆用のキャビティ８５と、前記キャビティ８５を含む嵌合孔８６と、前記嵌合孔８６内を上下摺動する前記キャビティ８５の底面を含む底面部材８７とが設けられて構成されている。
従って、図５（１）に示すように、まず、前記上型８１の型面に前記フィルム８３を張設すると共に、前記キャビティ８５内に前記半導体ウェーハ８４をそのバンプ装着面を上面側にした状態で供給セットし且つ前記バンプ装着面上に所要量の樹脂材料８９を供給し、前記上下両型８１・８２を型締めすると共に、前記キャビティ８５内の樹脂材料８９を加熱溶融化する。
次に、図５（２）に示すように、前記キャビティにおいて、前記底面部材８７に前記半導体ウェーハ８４を載置した状態で前記底面部材８７を上動することにより、前記フィルム８３に前記バンプ８８の先端部を当接させる。
このとき、少なくとも前記ウェーハ８４のバンプ装着面が樹脂で被覆されることになるので、前記キャビティ８５内で形成される樹脂被覆ウェーハ９０の樹脂被覆面（バンプ装着面）において、前記バンプ８８におけるフィルム８３と当接した部分（バンプ先端部）が樹脂表面に露出することになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した嵌合孔と底面部材との隙間（摺動部）に溶融樹脂材料が浸入して硬化することにより、前記隙間に樹脂ばり（硬化物）が発生して前記底面部材に摺動不良が発生し易い。
従って、前記隙間に発生する樹脂ばりを頻繁に除去しなければならず、前記樹脂被覆ウェーハの生産性が低下すると云う弊害がある。
また、前記摺動不良の発生によって、前記底面部材で前記キャビティ内の樹脂に充分な樹脂圧を加えることができなくなるので、前記フィルムに前記バンプを当接することができず、前記バンプが樹脂内に完全に埋没して前記バンプが外部接続用としての機能を果たさなくなる等、高品質性・高信頼性の樹脂被覆ウェーハ（樹脂被覆チップ）を得ることができないと云う弊害がある。
【０００５】
そこで、本発明は、樹脂被覆ウェーハの生産性を向上させることができる半導体ウェーハの樹脂被覆方法を提供することを目的とするものである。
また、本発明は、高品質性・高信頼性の樹脂被覆ウェーハを得ることができる半導体ウェーハの樹脂被覆方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記技術的課題を解決するための本発明に係る半導体ウェーハの樹脂被覆方法は、バンプを装着した半導体ウェーハのバンプ装着面を樹脂で被覆する樹脂被覆用金型の一方の型面に設けた樹脂被覆用金型キャビティの底面の所定位置に前記半導体ウェーハを、前記バンプ装着面を前記金型キャビティ底面とは反対側にした状態で、載置供給する半導体ウェーハの供給工程と、前記金型の他方の型面にバンプ露出用フィルムを張設するフィルムの張設工程と、前記半導体ウェーハの供給工程時に、前記金型キャビティ底面に前記ウェーハを吸着・固定する半導体ウェーハの吸着・固定工程と、前記フィルムの張設工程時に、前記金型の他方の型面に前記フィルムを吸着・固定するフィルムの吸着・固定工程と、前記金型キャビティ内に樹脂材料を所要量供給する樹脂材料の供給工程と、前記金型を型締めする金型の型締工程と、前記金型の型締工程時に、少なくとも前記金型キャビティ内を 真空引きして所定の真空状態にする工程と、前記金型の型締工程時に、前記金型の一方の型に設けた環状凸部と前記金型の他方の型に設けた環状凹部と前記環状凹部に設けた吸引排出機構とからなる固定部材において、前記環状凸部と前記環状凹部とを嵌合し且つ前記環状凹部内から前記吸引排出機構で強制的に空気等を吸引排出して前記フィルムを前記凹部内に引き込み伸張する工程と、前記金型キャビティ内で前記樹脂材料を加熱溶融化する樹脂材料の加熱溶融化工程と、前記金型の他方の型面に設けた押圧部材で前記フィルムを前記金型キャビティ方向に押圧する押圧部材による押圧工程と、前記押圧部材による押圧工程時に、前記金型キャビティ内で前記バンプ先端部に前記フィルムを当接するフィルムの当接工程と、前記押圧部材による押圧工程時に、前記フィルムを介して前記金型キャビティ内の樹脂を加圧することによって前記した半導体ウェーハのバンプ装着面を樹脂で被覆する半導体ウェーハの樹脂被覆成形工程と、前記金型を型開きして前記金型キャビティ内から前記バンプ装着面を樹脂で被覆した樹脂被覆半導体ウェーハを離型する樹脂被覆ウェーハの離型工程とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、前記した技術的課題を解決するための本発明に係る半導体ウェーハの樹脂被覆方法は、前記した樹脂被覆用金型に複数個の固定部材を設けると共に、前記金型の型締工程時に、前記した複数個の固定部材における環状凹部内から任意且つ適宜に前記吸引排出機構で強制的に空気等を吸引排出する工程を行うことを特徴とする。
【０００８】
また、前記した技術的課題を解決するための本発明に係る半導体ウェーハの樹脂被覆方法は、前記した金型の型締工程時に、金型キャビティの外周囲における型面に設けた係止部材にてフィルムを係止する工程を行うことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
即ち、半導体ウェーハの樹脂被覆用金型（上下両型）を用いて、まず、前記した下型キャビティ内の所定位置に前記半導体ウェーハをそのバンプ装着面を上面にして供給し、且つ、前記バンプ装着面上に樹脂材料を所要量供給すると共に、前記両型を型締めすることにより、少なくとも前記キャビティを含む外気遮断範囲から真空引きして少なくとも前記したキャビティ内を所定の真空状態にすると共に、前記樹脂材料を加熱溶融化し、次に、前記上型面張設フィルム７を前記バンプ先端部に当接すると共に、前記キャビティ内で前記半導体ウェーハのバンプ装着面を樹脂で被覆して樹脂被覆ウェーハを形成する。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明を実施例図に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
即ち、図例に示す金型は、固定上型１と、該固定上型１に対向配置した可動下型２とから構成されている。
また、前記下型２の型面にはバンプ突起電極３が装着された半導体ウェーハ４を前記バンプ装着面を上面（型面側）にした状態で供給セットする樹脂被覆用キャビティ５が設けられて構成されると共に、前記キャビティ５の底面の所定位置に載置供給されたウェーハ４のバンプ装着面上に、例えば、粉末状或いは顆粒状の樹脂材料６を所要量供給することができるように構成されている。
また、前記上型１の型面にはバンプ露出用のフィルム７（離型フィルム）が張設されると共に、該上型１には、前記下型キャビティ５の下型面形状に対応した押圧面（上型面）を備えた押圧部材８と、前記押圧部材８を上下動する上下動機構９とが設けられている。
従って、前記上下動機構９で前記押圧部材８を下動させることによって、前記バンプ３の先端部に前記フィルム７に当接させることができるように構成されると共に、前記キャビティ５内の樹脂を前記フィルム７を介して所定の樹脂圧で加圧することができるように構成されている。
また、前記キャビティ５の外周囲（下型面）には、前記フィルム７を型面に係止して固定する係止部材１０（環状突起）が設けられると共に、前記両型の型締時１・２に、前記フィルム７を前記両型面間に挟持固定して下型キャビティ面に張設することができるように構成されている。
また、図示はしていないが、前記金型には樹脂成形温度にまで加熱する加熱手段が設けられて構成されると共に、前記キャビティ５内に供給された樹脂材料６を加熱溶融化することができるように構成されている。
【００１２】
また、図例に示すように、前記金型キャビティ５の底面には前記金型キャビティ５底面に前記半導体ウェーハ４を吸着固定する半導体ウェーハの吸着固定手段（例えば、所要数の吸着孔）３１が設けられて構成されている。
従って、前記した半導体ウェーハ４を前記金型キャビティ５内に載置供給するとき、前記金型キャビティ５底面の吸引孔３１から真空引きすることにより、前記半導体ウェーハ４を前記金型キャビティ５底面の所定位置に吸着・固定することができる。
【００１３】
また、図例に示すように、前記した下型面におけるキャビティ５の外周囲に設けられた係止部材１０の外周囲に対応する上下両型面の所定位置には、前記両型１・２の型締時に、前記フィルム７を挟持して前記両型面間に固定する前記フィルムの固定部材が設けられると共に、前記した固定部材は、下型面に設けられた環状凸部３２と、上型面に設けられた前記下型環状凸部３２に対応する環状凹部３３（周溝）と、前記凹部３３に設けられた吸引排出機構３５とから構成されている。
従って、前記上型環状凹部３３内から前記吸引排出機構３５で強制的に空気等を吸引排出することによって前記上型面に前記フィルム７を吸着固定することができるように構成されている。
また、前記両型１・２の型締時に、前記した固定部材の環状凸部３２と環状凹部３３を嵌合し且つ前記上型環状凹部３３内から前記吸引排出機構３５で強制的に空気等を吸引排出して前記フィルム７を前記凹部３３内に引き込み伸張することにより、前記フィルム７のしわを伸ばして除去することができるように構成されている。
また、前記したフィルムの固定部材（前記した凹部３３と凸部３２との組み合わせ）を、単数個或いは複数個設ける構成を採用することができる。
【００１４】
また、前記した金型には、少なくとも金型キャビティ５を含む成形部を外気遮断状態に設定して構成した少なくとも前記成形部を含む外気遮断範囲３４から真空引きする真空引き機構（図示なし)が設けられると共に、前記外気遮断範囲３５から前記真空引き機構で真空引きして少なくとも前記キャビティ５を含む成形部を所定の真空状態にすることができるように構成されている。
【００１５】
即ち、まず、前記上型１の型面に前記フィルム７を張設すると共に、前記上型１の環状凹部３３内から前記吸引排出機構３５で強制的に空気等を吸引排出することにより、前記フィルム７を前記上型面に効率良く吸着・固定することができる。
次に、前記下型キャビティ５内における底面の所定位置に前記半導体ウェーハ４を前記バンプ３の装着面を上面にした状態で供給セットし、且つ、前記バンプ装着面上に前記樹脂材料６を所要量供給する。
このとき、前記吸着固定手段３１にて前記半導体ウェーハ４を前記キャビティ５底面に効率良く吸着・固定することができる。
次に、前記下型２を上動して前記両型面間を所要の間隔で保持する中間型締めを行うと共に、少なくとも前記キャビティ５を含む成形部を外気遮断状態にして外気遮断範囲３４を形成し、前記外気遮断範囲３４から前記真空引き機構で真空引きすることにより、少なくともキャビティ５内（前記外気遮断範囲３４）を所定の真空状態にする。
次に、前記下型２を上動して前記両型面を接合する前記金型の完全型締めを行うと共に、前記固定部材の凸部と凹部とを嵌合する。
このとき、前記係止部材１０で前記フィルム７は前記両型面間に係止され、且つ、前記フィルム７は前記凹部３３内に引き込まれて前記フィルム７は伸張することになるので、前記フィルム７のしわを伸ばして効率良く除去することができる。
次に、前記キャビティ５内に供給された樹脂材料６を加熱溶融化する。
また、次に、前記上下動機構９で前記した押圧部材８（の押圧面）を（前記キャビティ５内における下型面の下方位置方向に）下動して前記フィルム７を前記キャビティ５内に押圧伸張させることによって、前記フィルム７を前記バンプ３の先端部に当接すると共に、前記押圧部材８で前記キャビティ５内の樹脂を前記フィルム７を介して所定の樹脂圧で加圧する。
このとき、前記フィルム７で少なくとも前記バンプ３の先端部を樹脂と接触しない状態に構成することができる。
また、このとき、前記フィルム７に発生するフィルムのしわを伸張して除去することができると共に、前記キャビティ５内を前記フィルム７でシールすることによって前記キャビティ５内に樹脂を密封することができる。
硬化に必要な所要時間の経過後、前記両型１・２を型開きすると共に、前記両型間に樹脂被覆ウェーハ１２を前記フィルム７に付着した状態で離型することができる。
即ち、前記ウェーハ４に装着されたバンプ３の先端部を樹脂１１の表面に露出した状態で前記樹脂被覆ウェーハ１２を形成することができるので、従来例に示すような弊害をなくして、樹脂被覆ウェーハの生産性を向上させることができると共に、高品質性・高信頼性の樹脂被覆ウェーハを得ることができる。
また、少なくとも前記したキャビティ５を含む成形部を所定の真空状態にして樹脂被覆することができるので、前記半導体ウェーハ４のバンプ３装着面を被覆する樹脂１１に発生する気泡（ボイド）及び欠損部を効率良く防止することができる。
【００１６】
また、前記した実施例において、前記固定部材（前記した凹部３３と凸部３２と吸引排出機構３５）を複数個設けた構成の場合、前記した両型の型締時に、前記凹部３２内から、略同時的に、或いは、各別に、或いは、外側の凹部３２から順次に、或いは、任意に且つ適宜に、強制的に吸引排出して前記凹部３２内に前記フィルム７を引き込み伸張して前記フィルム７のしわを伸ばす構成を採用することができる。
【００１７】
また、前記した実施例の中間型締時において、前記下型２を継続して上動させる構成を採用することができる。
【００１８】
なお、図４（１）・図４（２）に示す樹脂被覆ウェーハ１２は、図４（２）に示すチップ１３毎に切断分離され、図４（３）に示す樹脂被覆チップ１４が形成されると共に、前記した樹脂被覆チップ１４の樹脂１１の表面に露出したバンプ３の先端部を、例えば、基板等と電気的に接続することができるように構成されている。
【００１９】
また、前記した実施例においては、金型に単数個のキャビティを設ける構成を例示したが、金型に複数個のキャビティを設ける構成を採用してもよい。
【００２０】
また、前記した実施例では、粉末状或いは顆粒状樹脂材料を用いる構成を例示したが、例えば、樹脂タブレット等の種々の形状の樹脂材料を用いることができる。
また、前記した実施例では、熱硬化性樹脂材料を用いる構成を例示したが、例えば、熱可塑性樹脂材料等を採用することができる。
【００２１】
本発明は、上述した各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意に且つ適宜に変更・選択して採用できるものである。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、樹脂被覆ウェーハの生産性を向上させることができる半導体ウェーハの樹脂被覆方法を提供することができると云った優れた効果を奏するものである。
【００２３】
また、本発明によれば、高品質性・高信頼性の樹脂被覆ウェーハを得ることができる半導体ウェーハの樹脂被覆方法を提供することができると云う優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（１）・図１（２）は本発明に係る半導体ウェーハの樹脂被覆金型を概略的に示す概略縦断面図であって、図１（１）は半導体ウェーハとフィルムとの供給状態を示し、図１（２）は前記した半導体ウェーハの吸着・固定状態を示している。
【図２】 図２（１）・図２（２）は本発明に係る半導体ウェーハの樹脂被覆金型を概略的に示す概略縦断面図であって、図２（１）は、樹脂材料の供給状態を示し、図２（２）は前記して金型に形成した外気遮断範囲から真空引きした状態を示している。
【図３】 図３（１）・図３（２）は本発明に係る半導体ウェーハの樹脂被覆金型を概略的に示す概略縦断面図であって、図３（１）は半導体ウェーハのバンプ先端部にフィルムを当接した状態を示し、図３（２）は金型を型開きして樹脂被覆ウェーハを離型した状態を示している。
【図４】 図４（１）は樹脂被覆ウェーハを概略的に示す一部切欠概略側面図であり、図４（２）は図４（１）に示す樹脂被覆ウェーハの概略底面図であり、図４（３）は前記樹脂被覆ウェーハを切断分離して形成した樹脂被覆チップを概略的に示す概略縦断面図である。
【図５】 図５（１）・図５（２）は従来の樹脂被覆金型を概略的に示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
１ 固定上型
２ 可動下型
３ バンプ
４ 半導体ウェーハ
５ キャビティ
６ 樹脂材料
７ フィルム
８ 押圧部材
９ 上下動機構
１０ 係止部材
１１ 樹脂
１２ 樹脂被覆ウェーハ
１３ チップ
１４ 樹脂被覆チップ
３１ 半導体ウェーハの吸着固定手段
３２ 環状凸部
３３ 環状凹部
３４ 外気遮断範囲
３５ 吸引排出機構

Claims (3)

1. バンプを装着した半導体ウェーハのバンプ装着面を樹脂で被覆する樹脂被覆用金型の一方の型面に設けた樹脂被覆用金型キャビティの底面の所定位置に前記半導体ウェーハを、前記バンプ装着面を前記金型キャビティ底面とは反対側にした状態で、載置供給する半導体ウェーハの供給工程と、
   前記金型の他方の型面にバンプ露出用フィルムを張設するフィルムの張設工程と、
   前記半導体ウェーハの供給工程時に、前記金型キャビティ底面に前記ウェーハを吸着・固定する半導体ウェーハの吸着・固定工程と、
   前記フィルムの張設工程時に、前記金型の他方の型面に前記フィルムを吸着・固定するフィルムの吸着・固定工程と、
   前記金型キャビティ内に樹脂材料を所要量供給する樹脂材料の供給工程と、
   前記金型を型締めする金型の型締工程と、
   前記金型の型締工程時に、少なくとも前記金型キャビティ内を真空引きして所定の真空状態にする工程と、
   前記金型の型締工程時に、前記金型の一方の型に設けた環状凸部と前記金型の他方の型に設けた環状凹部と前記環状凹部に設けた吸引排出機構とからなる固定部材において、前記環状凸部と前記環状凹部とを嵌合し且つ前記環状凹部内から前記吸引排出機構で強制的に空気等を吸引排出して前記フィルムを前記凹部内に引き込み伸張する工程と、
   前記金型キャビティ内で前記樹脂材料を加熱溶融化する樹脂材料の加熱溶融化工程と、
   前記金型の他方の型面に設けた押圧部材で前記フィルムを前記金型キャビティ方向に押圧する押圧部材による押圧工程と、
   前記押圧部材による押圧工程時に、前記金型キャビティ内で前記バンプ先端部に前記フィルムを当接するフィルムの当接工程と、
   前記押圧部材による押圧工程時に、前記フィルムを介して前記金型キャビティ内の樹脂を加圧することによって前記した半導体ウェーハのバンプ装着面を樹脂で被覆する半導体ウェーハの樹脂被覆成形工程と、
   前記金型を型開きして前記金型キャビティ内から前記バンプ装着面を樹脂で被覆した樹脂被覆半導体ウェーハを離型する樹脂被覆ウェーハの離型工程とを備えたことを特徴とする半導体ウェーハの樹脂被覆方法。
2. 樹脂被覆用金型に複数個の固定部材を設けると共に、前記金型の型締工程時に、前記した複数個の固定部材における環状凹部内から任意且つ適宜に前記吸引排出機構で強制的に空気等を吸引排出する工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハの樹脂被覆方法。
3. 金型の型締工程時に、金型キャビティの外周囲における型面に設けた係止部材にてフィルムを係止する工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハの樹脂被覆方法。

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