专利名称：半导体封装及其制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体封装及其制造方法，特别是涉及把半导体芯片倒装在配线基板和其他半导体芯片的半导体封装及其制造方法。
背景技术：
以半导体封装的小型化和高密度化为目的，是进行把半导体芯片倒装在配线基板的安装方式(所谓的倒装片)。还知道有把多个半导体芯片组装在一个封装内而实现实质上多功能化的半导体封装。这种半导体封装通过半导体芯片的薄型化来防止封装厚度的厚膜化。
把半导体芯片薄型化了的半导体封装的制造如下进行。首先用倒装把分割晶片得到的多个半导体芯片以倒装片安装于形成有配线的基板上的各个位置上。然后在基板与半导体芯片的接合面注入密封树脂并固化后通过把半导体芯片从背面磨削来进行半导体芯片的薄型化。这种顺序另外也可以是如下的顺序，即，在分割半导体芯片前的晶片状态进行薄型化，之后再把该晶片安装在分割成了每个半导体芯片的基板上(参照下述专利文献1)。在上面的完成后，根据需要进行把安装有薄型化半导体芯片的基板分割成安装有半导体芯片的每个部分，相对基板形成向外部取出用的电极，根据半导体封装的形态进一步把基板安装在引线框上并实施引线连接等的工序。
专利文献1特开2002-170918号公报(特别参照图5、图6和段落0043、0045)。
如上所述，制造半导体封装的工序中在基板上安装有了薄型化半导体芯片的状态之后还对基板实施各种工序。但这些工序是以半导体芯片露出在基板上的状态进行的，所以在基板的处理过程中容易出现在薄型化了的半导体芯片的上方角部产生缺口等损伤。这成为引起半导体封装合格品率降低的主要原因。而且在热循环可靠性试验和吸湿后回流试验中，若半导体芯片周边与基板间没用树脂可靠覆盖的话，则剥离在半导体芯片与基板间缓慢进行，最终发生接合部分剥离而断线的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能防止安装在基板上的半导体芯片损伤，而且能谋求提高可靠性和合格品率的半导体封装及其制造方法。
为了达到该目的，本发明的半导体封装设置了树脂，其是覆盖安装在基板上的半导体芯片侧周的状态，特别是该树脂是在把半导体芯片的侧壁完全覆盖的同时，在与该半导体芯片的上面同一高度的面上把该半导体芯片全周以具有厚度(非0的一定数值以上的膜厚)包围的状态设置在基板上。在此所说的上面是在把半导体芯片对基板倒装时相当于背面。
这种半导体封装不仅抑制了半导体芯片背面角部的露出，而且把半导体芯片的背面角部全周用具有厚度的树脂进行可靠保护。由于成为半导体芯片与基板间用具有厚度的树脂包围的状态，所以成为把半导体芯片可靠固定在基板的状态。
本发明半导体封装的制造方法是按下面的顺序进行的。首先把半导体芯片倒装在基板上，把该半导体芯片的侧周壁全周用树脂覆盖。然后在成为在与该半导体芯片的上面(即背面)同一高度的面上把该半导体芯片全周以具有厚度(非0的一定数值以上的膜厚)的所述树脂包围的状态之前，把该半导体芯片和该树脂进行薄型化。
根据这种制造方法，通过调整向基板上供给的树脂状态和半导体芯片与树脂薄型化的程度，则成为在与半导体芯片的背面同一高度的面上把该半导体芯片全周用具有一定厚度以上树脂包围的状态。因此成为半导体芯片的背面角部全周用具有厚度的树脂进行可靠固定或保护了的状态，在进行半导体芯片的薄壁化时和在进行以后的工序中防止对半导体芯片所加的损伤。
如以上所说明，根据本发明的半导体封装，由于通过具有厚度的树脂能可靠保护安装在基板上的半导体芯片的上方角部全周，所以防止薄型化时半导体芯片的损伤，同时防止薄型化了的半导体芯片在薄型化后的工序中被损伤，而且由于能可靠固定半导体芯片与基板，所以能谋求提高半导体封装的可靠性。由于防止了薄型化时半导体芯片的损伤，所以还能把半导体芯片制成更薄，这样能进一步提高可靠性。
根据本发明的半导体封装的制造方法，通过成为用具有厚度的树脂可靠保护安装在基板上的半导体芯片的上方角部全周的状态，来防止薄型化时半导体芯片的损伤，同时防止在以后的工序中对薄型化了的半导体芯片所加的损伤，能谋求提高半导体封装的合格品率。
图1是表示实施例半导体封装结构例的剖面图；图2是图1半导体封装主要部分的平面图；图3是实施例半导体封装的制造工序图(之一)；图4是实施例半导体封装的制造工序图(之二)。
具体实施例方式
下面根据附图详细说明本发明的半导体封装及其制造方法。
<半导体封装>
图1是本发明半导体封装的剖面图，图2是图1所示半导体封装主要部分的平面图。
这些图所示的半导体封装1具备芯片对A，其包括成为基板的大径半导体芯片(以后记作大径芯片)3和倒装(所谓安装倒装片)在该大径芯片3上小径半导体芯片(以后记作小径芯片)5和以覆盖该小径芯片5侧周状态设置的树脂7。
其中大径芯片3是例如由逻辑系统半导体元件形成的半导体芯片，在此设置有省略了图示的多个电极焊盘(省略图示)。通过设置在这些电极焊盘上的凸出片9来谋求与小径芯片5的连接。
小径芯片5是例如由存储系统半导体元件形成的半导体芯片，其比大径芯片3形成得小一圈。在该小径芯片5的表面上设置有多个电极焊盘(省略图示)，通过设置在这些电极焊盘上凸出片9而倒装在大径芯片3上。附图上表示的是在大径芯片3上安装一个小径芯片5的状态，但也可以大径芯片3上安装两个以上的多个小径芯片5。
树脂7填充在小径芯片5与大径芯片3之间，且成为以把小径芯片5的侧壁完全覆盖的状态设置在大径芯片3上方的树脂。在此图2表示了与小径芯片5的背面(上面)5a同一高度的平面图。如该图2和前面的图1所示，特别是在与小径芯片5的背面5a同一高度的面上树脂7成为具有厚度t地把小径芯片5全周包围的状态。该厚度t是非0的有一定数值以上的膜厚，在不影响半导体封装1结构的范围内其最好是尽量大的值，但即使是小的值也有足够的效果。
在大径芯片3上安装有多个小径芯片5时，要把安装在大径芯片3上的小径芯片内的至少一个小径芯片5的侧壁用树脂7以上述那种状态覆盖。
如图所示，该半导体封装1中所述芯片对A是用导电膏(银膏等)以大径芯片3固定的状态安装在引线框的底焊盘11上的。而且设置在从树脂7露出的大径芯片3周边部分上的电极焊盘(省略图示)与引线框的引线13用金属线等的连接线15连接。
相互用凸出片连接的大径芯片3和小径芯片5与引线框的底焊盘11和连接线15一起用密封树脂17树脂密封成一体。
这种结构的半导体封装1中小径芯片5的侧壁成为完全被树脂7覆盖的状态，不仅抑制了小径芯片5背面角部的露出，而且使小径芯片5的背面角部全周通过具有厚度的树脂7被可靠保护。因此，充分薄型化了的小径芯片5在用树脂7可靠保持的同时还被保护，所以在小径芯片与基板间也难于发生剥离，在小径芯片5上难于出现缺口和裂纹等的损伤，确保了半导体封装1的可靠性。
相互倒装的大径芯片3和小径芯片5在例如热循环试验中，是相互向相反一侧翘曲的。因此在小径芯片5的角部的凸出片9上作用有剥离的应力，有时发生凸出片9被剥离而断线的不好情况。但通过把小径芯片5侧面与大径芯片3用树脂7可靠固定而把小径芯片5的翘曲力抑制小，进而还能使小径芯片5与大径芯片3一起翘曲，所以能防止所述不好情况的发生。而且即使对大径芯片3来说把小径芯片5制得十分薄，也能把小径芯片5的翘曲力抑制小，所以能使小径芯片5与大径芯片3一起翘曲，能防止所述不好情况的发生。以上的结果是半导体封装1能得到更高的可靠性。
<半导体封装的制造方法>
下面根据各剖面工序图说明本发明半导体封装的制造方法。在此作为一例用图1和图2说明的半导体封装1的制造方法，在与所述结构部件相同的部件上付与同一符号来进行说明。
首先如图3(1)所示，把在安装面侧形成有半导体元件的由多个大径芯片3部分构成的晶片30作为基板进行准备。然后在该晶片30的各大径芯片3部分的电极焊盘(图示省略)上形成凸出片9。也可以把该晶片30预先背磨(磨削)到某种程度的厚度。
准备由分割其他晶片得到的多个小径芯片5。在该小径芯片5的电极焊盘(图示省略)上设置有凸出片9。凸出片9既可以在分割成芯片状前的晶片状态时就形成，也可以在芯片状态时形成凸出片。而且这些小径芯片5也可以在把该小径芯片5分割前的晶片状态时就预先背磨到某种程度的厚度。
然后在所述晶片30上涂布密封用的树脂7。这时要调整树脂7的粘度和供给量，以便在下个工序把小径芯片5向晶片30上安装时使树脂7达到小径芯片5全周侧壁上足够的高度。但要在后面的用连接线对晶片30的各大径芯片3进行连接时保持使连接线连接的部分从树脂7露出的状态。
然后如图3(2)所示，把小径芯片5安装在晶片30的各大径芯片3部分上，并使各自的电极焊盘(图示省略)通过凸出片9电连接。与此同时用预先供给在晶片30上的树脂7把小径芯片5的侧壁全周覆盖到足够的高度，使该树脂7固化。这样就增强了小径芯片5对晶片30的机械连接(固定)。该安装例如可使用倒装片连接机顺次进行，如图示那样对一个大径芯片3部分安装一个小径芯片5，或也可以对一个大径芯片3部分安装多个小径芯片5。
向晶片30上的树脂7的供给，既可以在通过凸出片9把小径芯片5电连接在了晶片30的各大径芯片3部分上之后进行，也可以在把小径芯片5电连接在大径芯片3部分上的前和后的双方进行。
凸出片9在所述安装前只要设置在晶片30和小径芯片5的至少一方上便可，也可以在安装时向大径芯片3部分与小径芯片5之间供给。
该安装后根据需要，对小径芯片5向大径芯片3部分的安装状态用对大径芯片3部分各电极焊盘(图示省略)进行针测以进行测定评价。
然后如图3(3)所示，在对晶片30的小径芯片5安装面的背面上贴合了形成有粘接层(图示省略)的保护带31的状态下把小径芯片5的背面用背磨装置进行磨削，使晶片30上的各小径芯片5薄型化。这时同时地覆盖小径芯片5周壁的树脂7也同时被磨削而薄膜化，如前面用图2所说明的那样，在与小径芯片5的背面5a同一高度的面上，树脂7成为具有厚度t(非0的一定数值以上的膜厚)地包围小径芯片5全周的状态。该磨削在例如先用精密磨削用微粉粒度360#进行磨削后再用2000#进行磨削。
在小径芯片5的薄型化完成之后把保护带31剥离。把保护带31粘接在晶片30上用的粘接层也可以是UV固化型树脂，这时在把小径芯片5薄型化了之后通过使粘接层UV固化，就能容易地把保护带31从晶片30的背面剥离。
在如上把小径芯片5薄型化了之后，只要需要，也可以如下地进行晶片30的进一步薄型化。
首先如图4(1)所示，在晶片30的小径芯片5安装面上贴合在薄膜材料35上形成有粘接层33的保护带。然后如图4(2)所示，把对用粘接层33覆盖的晶片30的安装面来说的背面一侧用背磨装置磨削，把晶片30薄型化。该磨削与前面用图3(3)说明的小径芯片5的薄型化同样进行便可。最后把粘接层33用UV照射等使其固化后，如图4(3)那样把晶片30贴在切割片39上，把固化了的粘接层33与薄膜材料35一起从晶片30上剥离取下。
然后如图4(4)所示，把贴在切割片39上的晶片30分割构成该晶片30的每个大径芯片3部分。这时使用分割装置，通过沿设定在晶片30上的区域线进行切断动作而从晶片30切出多个大径芯片3。这样在薄型化了的大径芯片3上通过凸出片9倒装比其更薄型化了的小径芯片5，就能得到小径芯片5的侧周用树脂7充分保护了的多组芯片对A。
进行完以上后如图1所示，在引线框的底焊盘11上进行芯片对A的大径芯片3侧的芯片焊接。这时大径芯片3与底焊盘11的接合可以使用一般的接合材料银膏等。
然后，使用线焊接装置把大径芯片3与引线13通过连接线15连接。在进行线焊接之际为了提高大径芯片3的电极焊盘(铝电极)的焊接接合性，也可以对电极焊盘进行紫外线照射或等离子处理。
然后把由底焊盘11和引线13构成的引线框安装在密封用模具中，把在该模具内腔内配置的基板和小径芯片5与底焊盘11和连接线15一起用密封树脂17进行树脂密封。这时以提高芯片对A与密封树脂17的密封性为目的，也可以在树脂密封前对芯片对A进行紫外线照射或等离子照射。
在由密封树脂17进行的树脂密封后，进行除去密封树脂17的树脂飞边和钎焊镀等的外装处理，之后把从密封树脂17延伸出来的引线13部分弯曲加工成规定的形状(例如海鸥展翅状)，半导体封装1就完成了。
根据上述的制造方法，通过用图3(1)和图3(2)说明的向晶片30上供给树脂7的状态和用图3(3)说明的调整小径芯片5与树脂7薄型化的程度，就成为在与小径芯片5的背面同一高度的面上用具有厚度t(非0的一定数值以上的膜厚)的树脂7包围小径芯片5全周的状态。因此在小径芯片5与树脂7的薄型化工序中随着背面角部被树脂7覆盖而其难于破损，而且在小径芯片5薄型化以后的工序中背面角部也难于破损。小径芯片5和大径芯片3被树脂7牢固地固定。这样能谋求提高半导体封装1的合格品率。还能谋求提高可靠性。而且上述的制造方法不用追加制造工序就能实施，所以能抑制制造工序数和制造成本的上升，所以能谋求降低制造成本。
即使把大径芯片3进行薄型化时，也由于如用图3(1)说明的那样，是把小径芯片5安装在薄型化前的大径芯片3上，所以确保安装了小径芯片5状态的大径芯片3的厚度，保持了大径芯片3的强度。因此即使为了对把半导体芯片安装在大径芯片上的状态进行动作确认而对大径芯片1a部分进行针测评价时，也不会产生大径芯片3的破损。
如用图4(2)说明的那样，大径芯片3的薄型化是在把安装在了大径芯片3上的小径芯片5埋入在树脂33内的情况下把大径芯片3的安装面在平坦化了状态下进行的。这样在进行大径芯片3的薄型化时加在大径芯片3背面的磨削压力在面内被平均化，所以防止了由磨削压力不均匀引起的大径芯片3的裂纹。因此能把大径芯片3充分地薄型化。
根据以上所述，能谋求对大径芯片3不给予损伤，能把安装有小径芯片5的大径芯片3从背面充分进行薄型化，把小径芯片5与大径芯片1a倒装得到的芯片对A和使用了该芯片对A的半导体封装30的进一步薄型化，和提高合格品率，削减制造成本。
通过如用图4(1)说明的那样把薄膜材料35先贴合树脂33上，能如用图4(3)说明的那样把树脂33从大径芯片3上容易地剥离取下。
再加上作为半导体封装30的制造所必须的设备，倒装片焊机、芯片焊机、线焊机、传递模制装置等也都是能利用现有既存的设备，所不需要新的设备投资，能把生产成本抑制得便宜。
在也实施大径芯片3的薄膜化时也可以用下面的顺序。即也可以首先如用图3(1)、图3(2)说明的那样把小径芯片5(半导体芯片)安装在晶片30上，进行动作确认后按用图4(1)和其后的图4(2)说明的顺序把晶片30薄型化，然后如用图3(3)说明的那样进行小径芯片5的薄型化。在这种情况下由于也是把小径芯片5安装在进行薄型化之前的晶片30上，且通过把安装在了晶片30上的小径芯片5通过埋入树脂33内而使晶片30的安装面一侧成平坦化状态，再进行晶片30的薄型化，所以能得到与上述实施例同样的效果。只要是上述实施例的顺序，就确保了直到分割晶片30前的晶片30的膜厚，所以能进一步防止晶片30的损伤。
在上述实施例中如用图1说明的那样，对使用引线框的树脂密封型半导体封装1及其制造方法进行了说明，但只要是使用把半导体芯片倒装在分割晶片的芯片上得到的芯片对的话便可，并不限定于这种形态的半导体封装1。例如在使用基板的球栅格阵列封装(BGA封装)和焊盘栅格阵列封装(LGA封装)或气密密封型的半导体封装等任一形态的半导体封装制造时也同样能适用，能得到同样的效果。
权利要求
1.一种半导体封装，具备基板、在所述基板上安装的半导体芯片和以覆盖所述半导体芯片侧周的状态向所述基板上供给的树脂，其特征在于，所述树脂在把所述半导体芯片的侧壁完全覆盖的同时，在与该半导体芯片的上面同一高度的面上把该半导体芯片全周以具有厚度地包围的状态设置在所述基板上。
2.如权利要求1所述的半导体封装，其特征在于，所述基板由半导体芯片构成。
3.如权利要求1所述的半导体封装，其特征在于，所述半导体芯片倒装在所述基板上。
4.如权利要求1所述的半导体封装，其特征在于，所述半导体芯片的厚度比所述基板的厚度薄。
5.一种半导体封装的制造方法，其特征在于，包括覆盖工序，其把半导体芯片倒装在基板上，并把该半导体芯片的侧周壁全周用树脂覆盖；薄型化工序，在成为与所述半导体芯片的上面同一高度的面上把该半导体芯片全周用具有厚度的所述树脂包围的状态之前，从该半导体芯片的背面一侧把该半导体芯片和该树脂进行薄型化。
6.如权利要求5所述的半导体封装的制造方法，其特征在于，所述基板由用分割前的半导体芯片构成的晶片所构成。
全文摘要
本发明提供一种半导体封装及其制造方法，其防止安装在基板上的半导体芯片损伤，这样能来谋求提高可靠性和合格品率。其以把倒装在成为基板的大径芯片(3)上的小径芯片(半导体芯片)(5)的侧周进行覆盖的状态设置树脂(7)，特别是该树脂(7)是以在把小径芯片(5)的侧壁完全覆盖的同时，在与小径芯片(5)的上面同一高度的面上把该小径芯片(5)全周以具有厚度t地包围的状态设置在大径芯片(3)上。
文档编号H01L21/60GK1577820SQ20041005453
公开日2005年2月9日 申请日期2004年7月23日 优先权日2003年7月23日
发明者小林宽隆 申请人:索尼株式会社