(57)【要約】【課題】半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】接合面を有し、接合面には複数の半田付け部が設けられかつ絶縁層が被覆され、絶縁層には前記複数の半田付け部を露出するための開口が形成された基板と、基板上に結合されたチップであって、本体、複数のバンプ及び自己粘着性保護層を含み、自己粘着性保護層がチップ表面上に形成され前記複数のバンプを自己粘着性保護層から露出させ、かつ突出させているチップと、を備え、当該自己粘着性保護層は、感光性接着剤、熱硬化性接着剤及び誘電体材料からなり、チップは、自己粘着性保護層と基板との結合により複数のバンプが複数の半田付け部に電気的に接続され、開口の少なくとも一端を露出できるため、ディスペンス作業を別途行うことなくチップと基板とを結合することができ、製造工程や製造コストを大幅に低減させることができる利点を有している。【選択図】図２Ｊ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の製造方法において、
チップと基板が提供され、
前記チップは、
第１の表面及びそれに対向する第２の表面を有する本体と、
前記第１の表面上に形成された複数のバンプと、
前記第１の表面上に形成され、前記複数のバンプが露出され、かつ突出されている自己粘着性保護層と、を備え、
前記自己粘着性保護層は、感光性接着剤、熱硬化性接着剤及び誘電体材料からなり、
前記基板は接合面を有し、前記接合面には複数の半田付け部が設けられかつ絶縁層が被覆され、前記絶縁層には前記複数の半田付け部を露出させるための開口が形成され、
前記チップ及び前記基板を圧着することにより、前記チップが前記自己粘着性保護層によって前記基板に結合され、前記バンプが前記基板の前記半田付け部に電気的に接続され、かつ前記開口の少なくとも一端が露出されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記自己粘着性保護層の一部が前記開口の上側壁に延在されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記チップと前記基板とが圧着された後、前記開口の一端より粘着剤が注入されることにより、前記粘着剤が前記チップと前記基板との間の開口に分布され、前記複数のバンプと半田付け部とを被覆することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記絶縁層上に前記チップを被覆する封止材が形成されることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記感光性接着剤は、硬化された感光性接着剤であり、前記誘電体材料は、ポリイミド、二酸化シリコン、窒化シリコンの何れか一つ又はそれらの組み合わせからなることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記圧着方法は、光照射圧着、熱圧着又はサーモソニックボンディングであることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記バンプは、アルミニウム、銅、チタン、錫、鉛、金、ビスマス、亜鉛、ニッケル、ジルコニウム、マグネシウム、インジウム、アンチモン、テルルの何れか一つ又はそれらの組み合わせからなることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記熱硬化性接着剤は、硬化された熱硬化性接着剤であることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
半導体装置であって、
接合面を有し、前記接合面には複数の半田付け部が設けられかつ絶縁層が被覆され、前記絶縁層には前記複数の半田付け部を露出させるための開口が形成された基板と、
第１の表面及びそれに対向する第２の表面を有する本体と、前記第１の表面上に形成された複数のバンプと、前記第１の表面上に形成され、前記複数のバンプが露出され、かつ突出されている自己粘着性保護層と、を含むチップと、を備え、
前記自己粘着性保護層は、感光性接着剤、熱硬化性接着剤及び誘電体材料からなり、かつ前記チップは、前記自己粘着性保護層と前記基板とが結合されることにより、前記複数のバンプが前記複数の半田付け部に電気的に接続され、前記開口の少なくとも一端が露出されることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
前記絶縁層に形成された開口に形成され、前記複数のバンプ及び半田付け部を被覆するための粘着剤をさらに備えていることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記自己粘着性保護層の一部が前記開口の上側壁に延在されていることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記絶縁層上に形成され、前記チップを被覆する封止材をさらに備えていることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記感光性接着剤は、硬化された感光性接着剤であり、前記誘電体材料は、ポリイミド、二酸化シリコン、窒化シリコンの何れか一つ又はそれらの組み合わせからなることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置とその製造方法に関し、特にフリップチップ方式の半導体装置とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体工業ではフリップチップ（ｆｌｉｐ  ｃｈｉｐ）実装により薄型化、微小化を要する電子機器が製作されている。フリップチップ実装とは、チップにおいてパッド（ｐａｄ）を有する面をバンプ（ｂｕｍｐ）により基板の対応パッドに電気的に接続し、さらにチップを封止材により被覆することである。
【０００３】
従来のフリップチップ実装工程を図１Ａ〜図１Ｄに示す。
【０００４】
図１Ａに示すように、基板１はその接合面１０に複数のパッド１１を有し、チップ２はその第１の表面２０に複数のバンプ２２を有している。
【０００５】
図１Ｂに示すように、チップ２の第１の表面２０を基板１の接合面１０に対向させ、前記複数のバンプ２２のそれぞれを前記複数のパッド１１に電気的に接続させる。
【０００６】
前記複数のバンプ２２とそれに対応する前記複数のパッド１１との電気的接続が完了した後、アンダーフィル（ｕｎｄｅｒｆｉｌｌ）作業を行う。図１Ｃに示すように、充填材料２３を基板１の接合面１０とチップ２の第１の表面２０との間に注入することにより、基板１とチップ２との間、前記複数のバンプ２２の周囲の間隙に充填材料２３が充填される。
【０００７】
図１Ｄに示すように、封止材２４をモールドパッケージ（ｍｏｌｄ  ｐａｃｋａｇｅ）工程により基板１の接合面１０とチップ２の第２の表面２１に形成することでチップ２を被覆する。
【０００８】
上述のように、フリップチップ方式による実装構造では、主にチップ２をバンプ２２により基板１の電気的接続パッド１１に直接電気的に接続させることにより、実装構造が好ましい電気的接続品質を有しているが、この製造方法では、チップと基板との結合のために、アンダーフィル工程を行う必要があるため、フリップチップ実装の製造方法が繁雑となり、製造工程の効率に影響を及ぼすことがあった。
【０００９】
このように、実装構造の製造工程の簡素化や製造工程コストの低減が重要な課題となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明は、自己粘着性保護層を有するチップ及び対応開口を有する基板を利用して半導体装置を製造する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この方法ではチップが提供され、チップは、第１の表面及びそれに対向する第２の表面を有する本体と、第１の表面上に形成された複数のバンプと、第１の表面上に形成され、前記複数のバンプが露出され、かつ突出されている自己粘着性保護層と、を備え、自己粘着性保護層は、感光性接着剤、熱硬化性接着剤及び誘電体材料などからなってよいが、それらに限定されるものではない。
【００１２】
又、この方法では基板が提供され、基板は接合面を有し、接合面には複数の半田付け部が設けられかつ絶縁層が被覆され、絶縁層には前記複数の半田付け部を露出させるための開口が形成され、開口がチップに合わせた寸法で設けられ、チップが開口の所定の箇所に被覆された場合、チップの自己粘着性保護層が開口を完全に被覆しておらず、開口の少なくとも一端又は両端が露出される。
【００１３】
さらにチップ及び基板を光照射圧着、熱圧着又はサーモソニックボンディングにより圧着させることにより、チップが自己粘着性保護層によって基板に結合され、チップの前記複数のバンプが基板の前記複数の半田付け部のそれぞれに電気的に接続される。前記光照射圧着、熱圧着又はサーモソニックボンディングにより自己粘着性保護層の感光性接着剤を完全硬化（ｃ−ｓｔａｇｅ）させたり、自己粘着性保護層の熱硬化性接着剤を完全硬化（ｃ−ｓｔａｇｅ）の接着剤にしたり、自己粘着性保護層全体を完全硬化（ｃ−ｓｔａｇｅ）させたりする。自己粘着性保護層材料が開口に充填していない場合は、必要に応じてディスペンスを行い、毛細管現象を利用して開口に粘着剤を充填させることによりチップと基板との間の結合強度を増加しバンプを保護する。
【００１４】
上述した方法によれば、本発明ではさらに基板と、チップと接着剤とを備えた半導体装置が提供され、基板は接合面を有し、接合面には複数の半田付け部が設けられかつ絶縁層が被覆され、絶縁層には前記複数の半田付け部を露出させるための開口が形成され、チップは、第１の表面及びそれに対向する第２の表面を有する本体と、第１の表面上に形成された複数のバンプと、第１の表面上に形成され、前記複数のバンプが露出され、かつ突出されている自己粘着性保護層と、を備え、自己粘着性保護層は、感光性接着剤、熱硬化性接着剤及び誘電体材料からなり、かつチップは、自己粘着性保護層と基板との結合により前記複数のバンプが前記複数の半田付け部に電気的に接続され、開口の少なくとも一端が露出される。
【００１５】
具体的な実施例において、本発明に係る半導体装置は、絶縁層に形成された開口に形成され、前記複数のバンプ及び半田付け部を被覆するための粘着剤をさらに備えている。
【発明の効果】
【００１６】
従って、本発明によれば、チップと基板とを自己粘着性保護層で結合させることにより、例えば実装工程におけるチップと基板との結合工程を大幅に簡素化するとともに、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】従来のフリップチップ実装工程を模式的に示した図である。
【図１Ｂ】従来のフリップチップ実装工程を模式的に示した図である。
【図１Ｃ】従来のフリップチップ実装工程を模式的に示した図である。
【図１Ｄ】従来のフリップチップ実装工程を模式的に示した図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態に係る半導体製造方法の工程を模式的に示した図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態に係る半導体製造方法の工程を模式的に示した図である。
【図２Ｃ】基板の平面図である。
【図２Ｄ】本発明の実施形態に係る半導体製造方法の工程を模式的に示した図である。
【図２Ｅ】本発明の実施形態に係る半導体製造方法の工程を模式的に示した図である。
【図２Ｆ】本発明の実施形態に係る半導体製造方法の工程を模式的に示した図である。
【図２Ｇ】本発明の実施形態に係る半導体製造方法の工程を模式的に示した図である。
【図２Ｈ】本発明の実施形態に係る半導体製造方法の工程を模式的に示した図である。
【図２Ｉ】本発明の実施形態に係る半導体製造方法の工程を模式的に示した図である。
【図２Ｊ】本実施形態に係る半導体製造方法に基づいて得られた半導体装置を示した図である。
【図３】本発明の実施形態に係る半導体製造方法に基づく他の半導体装置を示した図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態に係るその他の構造の基板の断面を示した図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態に係るその他の構造の基板の断面を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
下記において特定の具体的な実施例により本発明の実施形態を説明する。本明細書に記載の内容は、この技術分野に精通した者なら簡単に本発明のその他の利点や効果が理解できる。本発明は、その他の異なる実施例によっても施行や応用を加えることが可能であり、本明細書に記載の内容も異なる観点や応用に基づき、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な修飾や変更が可能であり、そうした修飾や変更は本発明の特許請求範囲に入るものである。
【００１９】
以下の実施例は、本発明の観点をさらに詳しく説明する。ただし、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２０】
図２Ａないし図２Ｉは、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。
【００２１】
図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、回路のレイアウトが完成したチップ４及び基板３が提供される。
【００２２】
図２Ａに示すように、チップ４は、第１の表面４０及び第２の表面４１を有する本体４５を備え、第１の表面４０に複数のパッド４３が設けられ、パッド４３のそれぞれにバンプ４２が形成され、かつ第１の表面４０に自己粘着性保護層４４が形成されており、自己粘着性保護層４４が形成される際には、パッド４３を露出させるための孔が予め形成されることにより、前記複数のバンプ４２が第１の表面上に形成され、自己粘着性保護層４４から突出される。
【００２３】
さらに図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、基板３は、接合面３０を有し、接合面３０には複数の半田付け部３１が設けられ絶縁層３２が被覆され、絶縁層３２には前記複数の半田付け部３１を露出させるための開口３２０が形成されている。開口３２０の設置の目的は、チップ４と基板３とを電気的に接続させるためだけではなく、自己粘着性保護層４４及び後工程でディスペンスする粘着剤６’を収容するためでもある。従って、通常、開口３２０の寸法をチップ４の寸法より大きくすることにより、チップ４と基板３とが結合された後、開口３２０の少なくとも一端が露出される。例えば、開口３２０の長さはチップ４の側辺の長さより大きいが、好ましくは、開口３２０は、図２Ｈに示すように、チップ４が基板３に接合された後、開口３２０の両端が露出されるようにする。
【００２４】
チップ４と基板３とを電気的に接続するための前記複数のバンプ４２は、アルミニウム、銅、チタン、錫、鉛、金、ビスマス、亜鉛、ニッケル、ジルコニウム、マグネシウム、インジウム、アンチモン、テルルの何れか一つ又はそれらの組み合わせからなる。
【００２５】
具体的な実施例において、チップの自己粘着性保護層は、感光性接着剤、熱硬化性接着剤及び誘電体材料などからなってよいが、それらに限定されるものではない。感光性接着剤は、フォトリソグラフィ工程に適用されるフォトレジスト材料であり、例えば紫外線波長を吸収可能なポリアクリル酸エステル系のフォトレジスト又はその他の光硬化性のフォトレジスト材料であってよい。また、自己粘着性保護層は、感光性接着剤を有しているため、フォトリソグラフィ工程により孔を形成して当該孔の箇所にバンプを形成するのに適用され、フォトリソグラフィ工程が完了した後、当該感光性接着剤は半硬化状態となる。熱硬化性接着剤は、エポキシ樹脂又はその他の熱架橋可能でかつ感光性接着剤との適合性を有する材料を含み、誘電体材料は、ポリイミド、二酸化シリコン、窒化シリコンの何れか一つ又はそれらの組み合わせからなる。同様に、感光性接着剤の性質によっては、必要に応じて熱硬化性接着剤を半硬化状態にしてもよい。
【００２６】
図２Ｄに示すように、チップ４を基板３上に搭載し、かつチップ４のバンプ４２を基板３の前記複数の半田付け部３１に対向させている。図２Ｄでは、チップ４の自己粘着性保護層４４が基板３の絶縁層３２に接触し、前記複数のバンプ４２がそれに対応する前記複数の半田付け部３１に接触しておらず、又、図２Ｅでは、前記複数のバンプ４２の一部がそれに対応する半田付け部３１に接触し、自己粘着性保護層４４が絶縁層３２に接触していないが、通常は、図２Ｆに示すように、チップと基板とが結合される前に、前記複数のバンプ４２が自己粘着性保護層４４より突出する高さを予め制御することにより、チップ４が基板３上に搭載された際、前記複数のバンプ４２がそれに対応する半田付け部３１に接触し、かつ自己粘着性保護層４４も絶縁層３２に接触する。
【００２７】
また、圧着前の状態が図２Ｄ、２Ｅ又は２Ｆのいずれであるかに係らず、光照射圧着、熱圧着及びサーモソニックボンディングのいずれかによりチップ４と基板３とを圧着することにより、感光性接着剤を完全硬化させ、又は熱硬化性接着剤を完全硬化させ、若しくは自己粘着性保護層４４の全体を完全硬化させ、基板３上に強固に接合することで、前記複数のバンプ４２と前記複数の半田付け部３１とを電気的に接続することができる。もちろん、硬化ステップは圧着と同時に行われてよく、または圧着後に接着剤を硬化させてもよい。また、自己粘着性保護層４４の誘電体材料は、チップ４又は基板３との適合性を有する材料から選択されるものであるため、自己粘着性保護層４４とチップ４又は基板３との結合強度をある程度向上させることができる。
【００２８】
本明細書に記載の「半硬化状態」とは、材料又は接着剤の反応率が８０％〜１００％に達していないことを意味する。好ましくは、反応率は３５％〜８０％である。反応率とは、例えば、化合物における３５％〜８０％の架橋可能な官能基が架橋反応することによって、材料又は接着剤に粘着性が生じることを意味する。従って、例えば、「感光性接着剤が半硬化状態にある」とは、当該感光性接着剤に含まれた架橋可能な官能基の３５％〜８０％が架橋反応したことを意味する。本明細書に記載の「完全硬化状態」とは、材料又は接着剤の反応率が８０％〜１００％に、好ましくは９０％〜１００％に達していることを意味する。
【００２９】
図２Ｇに概略を示すように、圧着の後、自己粘着性保護層４４が基板３の絶縁層３２に接着され、かつ開口３２０の一部に充填されるが、開口３２０を完全には充填していない。即ち、自己粘着性保護層４４の一部が開口３２０の上側壁に延在されている。
【００３０】
そして、図２Ｈに示すように、ディスペンスを行うことでチップ４と基板３との結合強度を増加させ、バンプ４２及び前記複数の半田付け部３１を保護する。図２Ｉに示すように、チップ４と基板３とが圧着された後、粘着剤６’を開口３２０の一端より開口３２０にディスペンスし、粘着剤６’を毛細管作用によりチップ４と基板３との間に分布させることで開口３２０を完全に充填する。
【００３１】
図２Ｊに示すように、絶縁層に形成された開口に粘着剤が形成され、複数のバンプ及び半田付け部を被覆した後、モールドパッケージ作業を行って、絶縁層上に封止材７が形成され、チップを被覆する。
【００３２】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、必要に応じてディスペンス工程を省略してもよく、例えば図３に示す実施例の場合、圧着工程において自己粘着性保護層４４を開口３２０に充填させているため、その後のディスペンス工程を行うことなく、モールドパッケージを直接行うことができる。ディスペンスを行う必要はないが、自己粘着性保護層４４が開口３２０に充填される過程で例えば気泡等の不具合により力学的接続に影響を及ぼすことを回避するために、本実施例の開口３２０がチップ４により被覆された際、開口３２０の両端が依然として外部に露出されたままとなり、ガスが開口３２０より排出される。さらに、自己粘着性保護層４４の感光性接着剤や熱硬化性接着剤、又は感光性接着剤及び熱硬化性接着剤のそれぞれが半硬化状態にされているため、好ましい粘着性を有し、基板３の接合面３０に対して粗面化を別途に行う必要がなく、製造工程をさらに簡素化することができる。
【００３３】
さらに、好ましくは、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、基板３上において絶縁層３２に形成された開口３２０の側面が斜面又は階段構造を有することによって、圧着の際に粘着剤６’（図示せず）がバンプ４２及び半田付け部３１を被覆するようにする。
【００３４】
上述した製法は、ダブルデータレートダイナミックランダムアクセスメモリ（Ｄｏｕｂｌｅ  Ｄａｔａ  Ｒａｔｅ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ，ＤＤＲ  ＤＲＡＭ）、特にＤＤＲＩＩＩ及びＤＤＲＩＶの製造に適用されうる。
【００３５】
上述のように、本実施形態発明によれば、感光性接着剤、熱硬化性接着剤及び誘電体材料からなる自己粘着性保護層を有するチップを利用することにより、チップを基板上に粘着させるとともに、チップと基板をバンプにより電気的に接続させ、必要に応じてディスペンスを行ってチップと基板との間を埋めることで、開口を充填することができるため、大面積のアンダーフィルプロセスを別途に行うことによりチップを粘着固定する必要がない。従って、従来のフリップチップ方式による実装工程に比して、本発明は大量生産かつより経済性のある製造工程に適用できるため、基板との結合工程を大幅に簡素化させるとともに、製造コストを低減させることができる。
【００３６】
上述の実施形態は本発明の趣旨および効果・機能を例示的に説明するものであり、本発明は、これらによって限定されるものではない。本発明に係る実質的な技術内容は、特許請求の範囲に定義される。本発明は、この技術分野に精通した者により本発明の要旨を逸脱しない範囲で色々な修飾や変更を施すことが可能であり、そうした修飾や変更は本発明の特許請求範囲に入るものである。
【符号の説明】
【００３７】
１，３  基板、１０，３０  接合面、１１，４３  パッド、２，４  チップ、２０，４０  第１の表面、２１，４１  第２の表面、２２，４２  バンプ、２３  充填材料、２４，７  封止材、３１  半田付け部、３２  絶縁層、３２０  開口、４４  自己粘着性保護層、６，６’  粘着剤。
【図１Ａ】
2010147460.tif 000003
【図１Ｂ】
2010147460.tif 000004
【図１Ｃ】
2010147460.tif 000005
【図１Ｄ】
2010147460.tif 000006
【図２Ａ】
2010147460.tif 000007
【図２Ｂ】
2010147460.tif 000008
【図２Ｃ】
2010147460.tif 000009
【図２Ｄ】
2010147460.tif 000010
【図２Ｅ】
2010147460.tif 000011
【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
2010147460.tif 000013
【図２Ｈ】
2010147460.tif 000014
【図２Ｉ】
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【図２Ｊ】
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【図３】
2010147460.tif 000017
【図４Ａ】
2010147460.tif 000018
【図４Ｂ】
2010147460.tif 000019