(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体素子を半導体キャリアに接合したフリップチップ方式の半導体装置において、半導体素子と半導体キャリアとの間の接合不良を防止して実装信頼性を向上させる構造体を提供する。【解決手段】半導体キャリア６の上面に配置された複数の電極部４及び５に対して導電性を有する複数の突起電極２を介して、半導体素子１が電気的に接続されている。半導体キャリアの上面において各電極部４及び５は等間隔で配置されている。半導体素子１と半導体キャリア６との隙間には絶縁性樹脂３が充填されている。尚、半導体素子１は、半導体キャリア６の上面上にフェイスダウンで搭載されていると共に例えば熱硬化性樹脂等の絶縁性樹脂１３によって覆われている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に複数の電極部が配置されている半導体キャリアと、
前記複数の電極部のそれぞれと複数の突起電極を介して電気的に接続されている半導体素子とを備え、
前記複数の電極部は等間隔で配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記複数の電極部は、第１の幅を持つ第１の電極部と、第１の幅よりも大きい第２の幅を持つ第２の電極部とを含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置において、
前記第２の電極部の中心と、前記複数の突起電極のうち当該第２の電極部に接続されている突起電極の中心とは互いに離間していることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項２に記載の半導体装置において、
前記第２の電極部の中心と、前記複数の突起電極のうち当該第２の電極部に接続されている突起電極の中心とは互いに一致していることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
上面に複数の電極部が配置されている半導体キャリアと、
前記複数の電極部のそれぞれと複数の突起電極を介して電気的に接続されている半導体素子とを備え、
前記複数の電極部の配置間隔は、第１の配置間隔と、前記第１の配置間隔よりも大きい第２の配置間隔とを含み、
前記複数の電極部のうち前記第２の配置間隔で隣り合う電極部同士の間に位置する前記半導体キャリアの上面にダミー電極部が配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置において、
前記ダミー電極部を含めて前記複数の電極部は等間隔で配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の半導体装置において、
前記複数の電極部のそれぞれの中心と、前記複数の突起電極のそれぞれの中心とは互いに一致していることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
上面に複数の電極部が配置されている半導体キャリアと、
前記複数の電極部のそれぞれと複数の突起電極を介して電気的に接続されている半導体素子とを備え、
前記複数の電極部のうち少なくとも１つの電極部の下側に位置する前記半導体キャリアの内部に導電パターンが埋め込まれていることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置において、
前記複数の電極部のうち互いに隣り合う少なくとも一対の電極部間の領域の下側に位置する前記半導体キャリアの内部に導電パターンが埋め込まれていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
上面に複数の電極部が配置されている半導体キャリアと、
前記複数の電極部のそれぞれと複数の突起電極を介して電気的に接続されている半導体素子とを備え、
前記複数の電極部のうち互いに隣り合う少なくとも一対の電極部間の領域の下側に位置する前記半導体キャリアの内部に導電パターンが埋め込まれていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体装置において、
前記一対の電極部間の間隔は、前記複数の電極部のうちの他の電極部間の間隔よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記導電パターンは、前記半導体素子の下側に位置する前記半導体キャリアの内部に埋め込まれていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記半導体素子は、前記半導体キャリアの上面上にフェイスダウンで搭載されていると共に樹脂によって覆われていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の半導体装置において、
前記樹脂は熱硬化性樹脂であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記半導体素子と前記半導体キャリアとの隙間に絶縁性樹脂が充填されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記複数の電極部は、互いに異なる少なくとも２種類のピッチで配置されていることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を半導体キャリアにフリップチップ方式で接合した半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯情報機器等の小型、軽量化に伴って、半導体装置の高密度化、小型化、薄型化が要求されている。これらの要求に応えるために、フリップチップ接続を用いた半導体装置が開発されている。
【０００３】
従来の半導体装置では、小型半導体装置を実現するために、例えば特許文献１に開示されているように、半導体素子を封止樹脂を介して半導体キャリアに加熱加圧により装着する方式が用いられている。
【０００４】
図７は従来の半導体装置の構造を示す断面図である。図７に示すように、半導体キャリア１０６の上面に配置された複数の電極部１０４に対して、導電性を有する複数の突起電極１０２を介して半導体素子１０１が電気的に接続されている。半導体素子１０１と半導体キャリア１０６との隙間には絶縁性樹脂１０３が充填されている。半導体キャリア１０６の下面には複数の外部電極１０７が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１９５８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述の従来の半導体装置においては、半導体素子１０１と半導体キャリア１０６との間で接合不良が生じるという問題がある。
【０００７】
前記に鑑み、本発明は、半導体素子を半導体キャリアにフリップチップ方式で接合した半導体装置において、半導体素子と半導体キャリアとの間の接合不良を防止して実装信頼性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するために、前述の従来の半導体装置における半導体素子１０１と半導体キャリア１０６との間で接合不良が生じる原因について本願発明者らが種々の検討を行ったところ、半導体キャリア１０６の上面において電極部１０４の配置ピッチが部分的に大きくなっていることに起因して、図８（ａ）及び（ｂ）に示すような問題が生じることが判明した。
【０００９】
具体的には、まず、図８（ａ）に示すように、半導体素子１０１を半導体キャリア１０６に接合する際には、半導体キャリア１０６をガラス転移温度付近まで昇温させるため、半導体キャリア１０６が軟化し、その結果、半導体素子１０１が沈み込む。一方、電極部１０４同士の間隔が比較的大きくなっている箇所では、半導体キャリア１０６を構成する樹脂（キャリア樹脂）が軟化するために、当該キャリア樹脂が半導体素子１０１からの圧力により押し出されて突起１１１が生成されてしまう。続いて、半導体キャリア１０６の各電極部１０４と半導体素子１０１の各突起電極１０２とを接合した後、図８（ｂ）に示すように、半導体キャリア１０６への圧力を開放して降温させると、半導体素子１０１の沈み込みが解消する。一方、キャリア樹脂の突起１１１が収縮するので、絶縁性樹脂１０３を半導体キャリア１０６側に引っ張る応力が発生し、その結果、半導体素子１０１と絶縁性樹脂１０３との界面に剥離１１２が生じてしまう。これにより、半導体素子１０１と半導体キャリア１０６との間で接合不良が生じてしまう。特に、半導体素子１０１が無機材料からなり、絶縁性樹脂１０３が有機材料からなる場合、半導体素子１０１と絶縁性樹脂１０３との密着性が低下するため、剥離１１２が生じやすくなるので、半導体素子１０１と半導体キャリア１０６との間で接合不良が生じやすくなる。
【００１０】
本発明は、以上の知見に基づきなされたものであって、本発明に係る第１の半導体装置は、上面に複数の電極部が配置されている半導体キャリアと、前記複数の電極部のそれぞれと複数の突起電極を介して電気的に接続されている半導体素子とを備え、前記複数の電極部は等間隔で配置されている。ここで、「等間隔」とは、プロセスばらつき等に起因する若干の寸法誤差等を許容する「実質的な等間隔」を意味する。
【００１１】
本発明に係る第１の半導体装置によると、半導体キャリア上面において各電極部が等間隔で配置されているため、半導体素子を半導体キャリアに加熱加圧により接合する際に、半導体素子から半導体キャリアに加わる圧力を均等に分散させることができるので、電極部間の領域に軟化したキャリア樹脂の突起が生成されにくくなる。従って、半導体キャリアの各電極部と半導体素子の各突起電極とを接合した後に半導体キャリアへの圧力を開放して降温させたときに、キャリア樹脂の突起の収縮に起因して半導体素子と半導体キャリアとの間で接合不良が生じてしまう事態を回避することができるので、実装信頼性を向上させることができる。特に、半導体素子と半導体キャリアとの隙間に絶縁性樹脂が充填されている場合には、キャリア樹脂の突起の収縮に起因して絶縁性樹脂を半導体キャリア側に引っ張る応力が発生してしまう事態を阻止することができるので、半導体素子と絶縁性樹脂との界面に剥離が生じることを防止して実装信頼性を向上させることができる。
【００１２】
本発明に係る第１の半導体装置において、前記複数の電極部は、第１の幅を持つ第１の電極部と、第１の幅よりも大きい第２の幅を持つ第２の電極部とを含んでいてもよい。すなわち、半導体キャリア上面における電極部の配置ピッチが部分的に不均一である場合には、電極部同士の間隔が一定となるように電極部の幅を変えてもよい。また、この場合、前記第２の電極部の中心と、前記複数の突起電極のうち当該第２の電極部に接続されている突起電極の中心とは互いに離間していてもよいし、又は、前記第２の電極部の中心と、前記複数の突起電極のうち当該第２の電極部に接続されている突起電極の中心とは互いに一致していてもよい。具体的には、異なるピッチで複数の電極部が連続して配列されている場合、当該複数の電極部のうち両端に位置する電極部についてはその中心が、対応する突起電極の中心から離間していると共に、その他の電極部についてはその中心が、対応する突起電極の中心と一致していてもよい。
【００１３】
本発明に係る第２の半導体装置は、上面に複数の電極部が配置されている半導体キャリアと、前記複数の電極部のそれぞれと複数の突起電極を介して電気的に接続されている半導体素子とを備え、前記複数の電極部の配置間隔は、第１の配置間隔と、前記第１の配置間隔よりも大きい第２の配置間隔とを含み、前記複数の電極部のうち前記第２の配置間隔で隣り合う電極部同士の間に位置する前記半導体キャリアの上面にダミー電極部が配置されている。
【００１４】
本発明に係る第２の半導体装置によると、半導体キャリア上面において第２の配置間隔（相対的に大きい間隔）で隣り合う電極部同士の間にダミー電極部が配置されているため、半導体素子を半導体キャリアに加熱加圧により接合する際に、電極部間の領域に軟化したキャリア樹脂が突出してくることをダミー電極部によって抑え込むことができる。従って、半導体キャリアの各電極部と半導体素子の各突起電極とを接合した後に半導体キャリアへの圧力を開放して降温させたときに、キャリア樹脂の突起の収縮に起因して半導体素子と半導体キャリアとの間で接合不良が生じてしまう事態を回避することができるので、実装信頼性を向上させることができる。特に、半導体素子と半導体キャリアとの隙間に絶縁性樹脂が充填されている場合には、絶縁性樹脂を半導体キャリア側に引っ張る応力が発生してしまう事態を阻止することができるので、半導体素子と絶縁性樹脂との界面に剥離が生じることを防止して実装信頼性を向上させることができる。
【００１５】
本発明に係る第２の半導体装置において、前記ダミー電極部を含めて前記複数の電極部は等間隔で配置されていてもよい。すなわち、半導体キャリア上面における電極部の配置ピッチが部分的に不均一である場合には、電極部同士の間隔が一定となるようにダミー電極部を配置してもよい。このようにすると、半導体素子を半導体キャリアに加熱加圧により接合する際に、半導体素子から半導体キャリアに加わる圧力を均等に分散させることができるので、電極部間の領域に軟化したキャリア樹脂の突起が生成されにくくなるので、実装信頼性をより一層向上させることができる。
【００１６】
本発明に係る第２の半導体装置において、前記複数の電極部のそれぞれの中心と、前記複数の突起電極のそれぞれの中心とは互いに一致していてもよい。
【００１７】
本発明に係る第３の半導体装置は、上面に複数の電極部が配置されている半導体キャリアと、前記複数の電極部のそれぞれと複数の突起電極を介して電気的に接続されている半導体素子とを備え、前記複数の電極部のうち少なくとも１つの電極部の下側に位置する前記半導体キャリアの内部に導電パターンが埋め込まれている。
【００１８】
本発明に係る第３の半導体装置によると、電極部の下側に位置する半導体キャリアの内部に導電パターンが埋め込まれているため、半導体素子を半導体キャリアに加熱加圧により接合する際に、軟化したキャリア樹脂中に電極部が沈み込むことを導電パターンによって防止することができるので、電極部間の領域に軟化したキャリア樹脂の突起が生成されにくくなる。従って、半導体キャリアの各電極部と半導体素子の各突起電極とを接合した後に半導体キャリアへの圧力を開放して降温させたときに、キャリア樹脂の突起の収縮に起因して半導体素子と半導体キャリアとの間で接合不良が生じてしまう事態を回避することができるので、実装信頼性を向上させることができる。特に、半導体素子と半導体キャリアとの隙間に絶縁性樹脂が充填されている場合には、キャリア樹脂の突起の収縮に起因して絶縁性樹脂を半導体キャリア側に引っ張る応力が発生してしまう事態を阻止することができるので、半導体素子と絶縁性樹脂との界面に剥離が生じることを防止して実装信頼性を向上させることができる。
【００１９】
本発明に係る第３の半導体装置において、前記複数の電極部のうち互いに隣り合う少なくとも一対の電極部間の領域の下側に位置する前記半導体キャリアの内部に導電パターンが埋め込まれていてもよい。このようにすると、電極部間の領域の下側に位置する半導体キャリアの内部に導電パターンが埋め込まれているため、半導体素子を半導体キャリアに加熱加圧により接合する際に、電極部間の領域に軟化したキャリア樹脂が突出してくることを導電パターンによって抑え込むことができるので、実装信頼性をより一層向上させることができる。
【００２０】
本発明に係る第４の半導体装置は、上面に複数の電極部が配置されている半導体キャリアと、前記複数の電極部のそれぞれと複数の突起電極を介して電気的に接続されている半導体素子とを備え、前記複数の電極部のうち互いに隣り合う少なくとも一対の電極部間の領域の下側に位置する前記半導体キャリアの内部に導電パターンが埋め込まれている。
【００２１】
本発明に係る第４の半導体装置によると、電極部間の領域の下側に位置する半導体キャリアの内部に導電パターンが埋め込まれているため、半導体素子を半導体キャリアに加熱加圧により接合する際に、電極部間の領域に軟化したキャリア樹脂が突出してくることを導電パターンによって抑え込むことができる。従って、半導体キャリアの各電極部と半導体素子の各突起電極とを接合した後に半導体キャリアへの圧力を開放して降温させたときに、キャリア樹脂の突起の収縮に起因して半導体素子と半導体キャリアとの間で接合不良が生じてしまう事態を回避することができるので、実装信頼性を向上させることができる。特に、半導体素子と半導体キャリアとの隙間に絶縁性樹脂が充填されている場合には、キャリア樹脂の突起の収縮に起因して絶縁性樹脂を半導体キャリア側に引っ張る応力が発生してしまう事態を阻止することができるので、半導体素子と絶縁性樹脂との界面に剥離が生じることを防止して実装信頼性を向上させることができる。
【００２２】
本発明に係る第４の半導体装置において、前記一対の電極部間の間隔は、前記複数の電極部のうちの他の電極部間の間隔よりも大きくてもよい。このようにすると、キャリア樹脂が突出しやすい広い電極部間領域の下側に導電パターンが埋め込まれているため、キャリア樹脂の突出を効果的に抑制できるので、実装信頼性をより一層向上させることができる。
【００２３】
本発明に係る第３又は第４の半導体装置において、前記導電パターンは、前記半導体素子の下側に位置する前記半導体キャリアの内部に埋め込まれていてもよい。すなわち、導電パターンの埋め込みは、上方からの圧力が大きい半導体素子の下側領域で特に有効である。
【００２４】
本発明に係る第３又は第４の半導体装置において、半導体キャリアの内部に複数層の導電パターンを配置してもよいし、この場合、上層の導電パターンの幅を下層の導電パターンの幅よりも大きくしてもよい。
【００２５】
本発明に係る第１〜第４の半導体装置のいずれかにおいて、前記半導体素子は、前記半導体キャリアの上面上にフェイスダウンで搭載されていると共に樹脂によって覆われていてもよい。すなわち、反り量が大きく、剥離が誘発されやすい樹脂モールドタイプの半導体装置、特に熱硬化性樹脂によりモールドされた半導体装置において、本発明は特に有効である。
【００２６】
本発明に係る第１〜第４の半導体装置のいずれかにおいて、前記半導体素子と前記半導体キャリアとの隙間に絶縁性樹脂が充填されていてもよい。このようにすると、従来技術と比較して、前述の効果が顕著に発揮される。
【００２７】
本発明に係る第１〜第４の半導体装置のいずれかにおいて、前記複数の電極部は、互いに異なる少なくとも２種類のピッチで配置されていてもよい。このようにすると、半導体キャリアの電極部の配置自由度を向上させることができると共に、例えばアナログ回路等におけるＥＳＤ（electrostatic discharge ）保護回路の容量を大きく変化させて、それにより、サージ破壊に対する耐性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によると、半導体素子を半導体キャリアに接合する際におけるキャリア樹脂の突起の生成を防止できるため、その後のキャリア樹脂の突起の収縮に起因する半導体素子と半導体キャリアとの接合不良を防止できるので、実装信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図３】図３は本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図５】図５は本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図７】図７は従来の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図８】図８（ａ）及び（ｂ）は従来の半導体装置における問題点を説明する図である。
【図９】図９は本発明の第１の実施形態の変形例に係る半導体装置の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置、具体的には、半導体素子を半導体キャリアにフリップチップ方式で接合した半導体装置及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００３１】
図１は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面図である。図１に示すように、半導体キャリア６の上面に配置された複数の電極部４及び５に対して、導電性を有する複数の突起電極２を介して半導体素子１が電気的に接続されている。半導体素子１と半導体キャリア６との隙間には絶縁性樹脂３が充填されている。尚、半導体素子１は、半導体キャリア６の上面上にフェイスダウンで搭載されていると共に例えば熱硬化性樹脂等の絶縁性樹脂１３によって覆われている。半導体キャリア６の下面には複数の外部電極７が配置されている。外部電極７としては、例えばはんだボール、はんだ以外の金属からなるボール、又はボール形状をとらないランド若しくはバンプを形成してもよい。
【００３２】
本実施形態の特徴は、半導体キャリア６の上面上において各電極部４及び５が等間隔で配置されていることである。ここで、「電極部の配置間隔」とは、隣り合う電極部同士における互いに対向する端部間の距離を意味し、「電極部の配置ピッチ」とは、隣り合う電極部同士における各中心位置間の距離を意味する。具体的には、電極部４と異なるピッチ（電極部４よりも大きいピッチ）で配置されている電極部５については、その幅を変えることにより（その幅を大きくすることにより）電極部間隔を一定にしている。例えば、設計段階において、電極部４よりも大きいピッチで電極部４と同じ幅を持つ複数の電極部５が連続して配列されている場合、複数の電極部５のうち両端に位置する電極部５ａについては相対的にピッチが大きい側（その他の電極部５ｂと隣り合う側）に幅を拡げると共にその他の電極部５ｂについては両側に幅を拡げることによって、電極部５同士の間隔を電極部４同士の間隔と同等に設定している。この場合、電極部５ａについてはその中心が、対応する突起電極２の中心から離間していると共に、電極部５ｂについてはその中心が、対応する突起電極２の中心と一致している。
【００３３】
本実施形態によると、半導体キャリア６上面において電極部４及び５が等間隔で配置されているため、半導体素子１を半導体キャリア６に加熱加圧により接合する際に、半導体素子１から半導体キャリア６に加わる圧力を均等に分散させることができるので、電極部間の領域に軟化したキャリア樹脂の突起が生成されにくくなる。従って、半導体キャリア６の電極部４及び５と半導体素子１の各突起電極２とを接合した後に半導体キャリア６への圧力を開放して降温させたときに、キャリア樹脂の突起の収縮に起因して絶縁性樹脂３を半導体キャリア６側に引っ張る応力が発生してしまう事態を阻止することができるので、半導体素子１と絶縁性樹脂３との界面に剥離が生じることを防止して実装信頼性を向上させることができる。
【００３４】
尚、本実施形態において、半導体キャリア６の材料としては、半導体素子１を加熱加圧によって接合する際の変形量が小さい材料が望ましい。好ましい材料としては、例えば、多層セラミック基板、ガラス布積層エポキシ基板（ガラエポ基板）、アラミド不織布基板、又はガラス布積層ポリイミド樹脂基板等がある。
【００３５】
また、本実施形態において、加熱加圧方式に適用される突起電極２としては、一般的にはワイヤーボンディング技術を応用したＡｕのスタッドバンプが形成されるが、これに代えて、Ａｕ以外の金属からなるバンプ、又はバンプ以外のボール若しくはランドが形成されてもよい。また、バンプ形成方法としては、メッキ法、印刷方式、又はマイクロボール実装などの他の方式等を用いてもよい。
【００３６】
また、本実施形態において、半導体素子１と半導体キャリア６との隙間に充填されている絶縁性樹脂３としては、例えば樹脂シートを用いてもよい。ここで、樹脂シートは、シリカなどの無機系フィラーを含有していてもよいし、又は無機系フィラーを全く含有していなくてもよい。また、絶縁性樹脂３は、後工程のリフロー工程での高温に耐えうる程度の耐熱性（例えば、２４０℃の温度に１０秒間耐えうる程度の耐熱性）を有することが望ましい。好ましい樹脂シートとしては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、又はポリイミド等がある。
【００３７】
図２（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。尚、図２（ａ）〜（ｄ）において、図１に示す本実施形態の半導体装置と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００３８】
まず、図２（ａ）に示すように、上面に複数の電極部４及び５が等間隔で（ピッチは一定ではない）配置されている半導体キャリア６を準備した後、図２（ｂ）に示すように、半導体キャリア６の上面上に電極部４及び５を覆うように絶縁性樹脂３となる樹脂シートを載置する。
【００３９】
続いて、図２（ｃ）に示すように、半導体キャリア６の上面に配置された複数の電極部４及び５に対して、絶縁性樹脂３となる樹脂シートを突き破るように、導電性を有する複数の突起電極２を介して半導体素子１を電気的に接続する。その後、図２（ｄ）に示すように、半導体キャリア６の上面上にフェイスダウンで搭載された半導体素子１を例えば熱硬化性樹脂等の絶縁性樹脂１３によって覆うと共に、半導体キャリア６の下面に複数の外部電極７を形成する。
【００４０】
尚、本実施形態において、図２（ｃ）に示す工程で各電極部４及び５と各突起電極２とを接続する前に、図２（ｂ）に示す工程で絶縁性樹脂３となる樹脂シートによって電極部４及び５を覆った。しかし、これに代えて、図２（ｂ）に示す工程を省略してもよい。この場合、図２（ｄ）に示す工程で半導体素子１と半導体キャリア６との隙間に絶縁性樹脂１３を充填してもよい。
【００４１】
（第１の実施形態の変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の変形例に係る半導体装置、具体的には、半導体素子を半導体キャリアにフリップチップ方式で接合した半導体装置及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００４２】
図９は本発明の第１の実施形態の変形例に係る半導体装置の構造を示す断面図である。図９に示すように、半導体キャリア２６の上面には、複数の電極部、具体的には、電極部２４と、電極部２４よりも幅が大きい電極部２５とが設けられている。また、半導体素子２１上には、同一幅を持つ複数の電極パッド２２が設けられている。半導体キャリア２６の各電極部２４及び２５は、導電性を有する複数の突起電極２３を介して、半導体素子２１の各電極パッド２２と電気的に接続されている。ここで、半導体素子２１は、半導体キャリア２６の上面上にフェイスダウンで搭載されている。
【００４３】
尚、図示は省略しているが、半導体素子２１は絶縁性樹脂によって覆われていてもよい。また、半導体キャリア２６の下面に複数の外部電極が配置されていてもよい。
【００４４】
本変形例においても、第１の実施形態と同様に、半導体キャリア２６の上面上において各電極部２４及び２５が等間隔で配置されている。ここで、電極部２５とそれと隣り合う電極部２４との配置ピッチは、電極部２４同士の配置ピッチよりも大きい。すなわち、各電極部２４及び２５は、異なる２種類のピッチで配置されている。同様に、半導体素子２１の各電極パッド２２や各突起電極２３も、異なる２種類のピッチで配置されている。
【００４５】
本変形例によると、第１の実施形態と同様の効果に加えて、次のような効果を得ることができる。すなわち、半導体キャリア２６の上面上において複数の電極部２４及び２５が異なるピッチで配置されているため、複数の電極部２４及び２５の配置自由度を向上させることができると共に、例えばアナログ回路等におけるＥＳＤ保護回路の容量を大きく変化させて、それにより、サージ破壊に対する耐性を向上させることができる。
【００４６】
尚、本変形例において、半導体キャリア２６の複数の電極部２４及び２５（つまり半導体素子２１の複数の電極パッド２２や複数の突起電極２３）を異なる２種類のピッチで配置したが、これに代えて、異なる３種類以上のピッチで配置してもよいことは言うまでもない。
【００４７】
また、本変形例において、半導体キャリア２６の材料としては、第１の実施形態の半導体キャリア６と同様の材料を用いてもよい。また、突起電極２３としては、第１の実施形態の突起電極２と同様のバンプ等を形成してもよい。
【００４８】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置、具体的には、半導体素子を半導体キャリアにフリップチップ方式で接合した半導体装置及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００４９】
図３は本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面図である。尚、図３において、図１に示す第１の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００５０】
本実施形態においては、半導体キャリア６の上面に、同一幅を持つ複数の電極部４が配置されている。ここで、複数の電極部４の配置間隔は、相対的に小さい間隔（第１の配置間隔）と、相対的に大きい間隔（第２の配置間隔）とを含む。すなわち、複数の電極部４は、互いに異なる複数のピッチで配置されている。
【００５１】
本実施形態の特徴は、図３に示すように、相対的に大きい間隔（第２の配置間隔）で隣り合う電極部４同士の間に位置する半導体キャリア６の上面に、例えばメタルパターンからなるダミー電極部（突起電極２と接合されていない擬似電極部）８が配置されていることである。すなわち、半導体キャリア６上面における電極部４の配置ピッチが不均一となっている（部分的に大きくなっている）電極部間領域にダミー電極部８を配置することにより、電極部４とダミー電極部８との間隔を、他の電極部４同士の間隔と同等に設定している。ここで、各電極部４の中心と、対応する突起電極２の中心とは互いに一致していてもよい。
【００５２】
本実施形態によると、半導体キャリア６上面において相対的に大きい間隔で隣り合う電極部４同士の間にダミー電極部８が配置されているため、半導体素子１を半導体キャリア６に加熱加圧により接合する際に、電極部４間の領域に軟化したキャリア樹脂が突出してくることをダミー電極部８によって抑え込むことができる。従って、半導体キャリア６の各電極部４と半導体素子１の各突起電極２とを接合した後に半導体キャリア６への圧力を開放して降温させたときに、キャリア樹脂の突起の収縮に起因して絶縁性樹脂３を半導体キャリア６側に引っ張る応力が発生してしまう事態を阻止することができるので、半導体素子１と絶縁性樹脂３との界面に剥離が生じることを防止して実装信頼性を向上させることができる。
【００５３】
特に、本実施形態においては、ダミー電極部８を含めて複数の電極部４は等間隔で配置されているため、半導体素子１を半導体キャリア６に加熱加圧により接合する際に、半導体素子１から半導体キャリア６に加わる圧力を均等に分散させることができるので、電極部間の領域に軟化したキャリア樹脂の突起が生成されにくくなる。但し、ダミー電極部８を含めて複数の電極部４を必ずしも等間隔に配置しなくてもよい。
【００５４】
尚、本実施形態において、電極部４の幅については、電極部４の配置ピッチが部分的に異なっている（大きくなっている）領域でも均一に設定されていることが好ましい。このようにすると、例えば電極部４が信号端子である場合にも、不要な容量が当該電極部４に付加されることがないため、特性インピーダンスが部分的に変動することがないので、良好なシグナル・インテグリティーを得ることができる。但し、各電極部４の幅を必ずしも同一に設定しなくてもよい。
【００５５】
また、本実施形態において、電極部４間に配置されるダミー電極部８を電源属性又はグランド属性に設定することが好ましい。このようにすると、容量の増加を抑制できると共に電気抵抗を低減することができるので、良好なパワー・インテグリティーを得ることができる。
【００５６】
また、本実施形態において、半導体キャリア６の上面上において複数の電極部４が異なるピッチで配置されているため、複数の電極部４の配置自由度を向上させることができると共に、例えばアナログ回路等におけるＥＳＤ保護回路の容量を大きく変化させて、それにより、サージ破壊に対する耐性を向上させることができる。
【００５７】
図４（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。尚、図４（ａ）〜（ｄ）において、図３に示す本実施形態の半導体装置と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００５８】
まず、図４（ａ）に示すように、上面に複数の電極部４及びダミー電極部８が等間隔で配置されている半導体キャリア６を準備した後、図４（ｂ）に示すように、半導体キャリア６の上面上に電極部４及びダミー電極部８を覆うように絶縁性樹脂３となる樹脂シートを載置する。
【００５９】
続いて、図４（ｃ）に示すように、半導体キャリア６の上面に配置された複数の電極部４に対して、絶縁性樹脂３となる樹脂シートを突き破るように、導電性を有する複数の突起電極２を介して半導体素子１を電気的に接続する。その後、図４（ｄ）に示すように、半導体キャリア６の上面上にフェイスダウンで搭載された半導体素子１を例えば熱硬化性樹脂等の絶縁性樹脂１３によって覆うと共に、半導体キャリア６の下面に複数の外部電極７を形成する。
【００６０】
尚、本実施形態において、図４（ｃ）に示す工程で各電極部４と各突起電極２とを接続する前に、図４（ｂ）に示す工程で絶縁性樹脂３となる樹脂シートによって電極部４及びダミー電極部８を覆った。しかし、これに代えて、図４（ｂ）に示す工程を省略してもよい。この場合、図４（ｄ）に示す工程で半導体素子１と半導体キャリア６との隙間に絶縁性樹脂１３を充填してもよい。
【００６１】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置、具体的には、半導体素子を半導体キャリアにフリップチップ方式で接合した半導体装置及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００６２】
図５は本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面図である。尚、図５において、図１に示す第１の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００６３】
本実施形態においては、半導体キャリア６の上面に、同一幅を持つ複数の電極部４が配置されている。ここで、複数の電極部４の配置間隔は、相対的に小さい間隔（第１の配置間隔）と、相対的に大きい間隔（第２の配置間隔）とを含む。すなわち、複数の電極部４は、互いに異なる複数のピッチで配置されている。
【００６４】
第１の実施形態と異なる本実施形態の特徴は、図５に示すように、電極部４の下側に位置する半導体キャリア６の内部に例えばメタルパターンからなる導電パターン９ａ及び９ｂが埋め込まれていると共に、電極部４同士の間の領域の下側に位置する半導体キャリア６の内部に例えばメタルパターンからなる導電パターン１０ａ及び１０ｂが埋め込まれていることである。尚、本実施形態では、導電パターン９ａ及び９ｂ並びに導電パターン１０ａ及び１０ｂは、半導体素子１の下側に位置する半導体キャリア６の内部に埋め込まれている。
【００６５】
本実施形態によると、電極部４の下側に位置する半導体キャリア６の内部に導電パターン９ａ及び９ｂが埋め込まれているため、半導体素子１を半導体キャリア６に加熱加圧により接合する際に、軟化したキャリア樹脂中に電極部４が沈み込むことを導電パターン９ａ及び９ｂによって防止することができるので、電極部４同士の間の領域に軟化したキャリア樹脂の突起が生成されにくくなる。また、電極部４同士の間の領域の下側に位置する半導体キャリア６の内部に導電パターン１０ａ及び１０ｂが埋め込まれているため、半導体素子１を半導体キャリア６に加熱加圧により接合する際に、電極部４同士の間の領域に軟化したキャリア樹脂が突出してくることを導電パターン１０ａ及び１０ｂによって抑え込むことができる。従って、半導体キャリア６の各電極部４と半導体素子１の各突起電極２とを接合した後に半導体キャリア６への圧力を開放して降温させたときに、キャリア樹脂の突起の収縮に起因して絶縁性樹脂３を半導体キャリア６側に引っ張る応力が発生してしまう事態を阻止することができるので、半導体素子１と絶縁性樹脂３との界面に剥離が生じることを防止して実装信頼性を向上させることができる。
【００６６】
尚、本実施形態において、電極部４の下側に位置する導電パターン９ａ及び９ｂについては、半導体キャリア６内部における半導体素子１に近い部分（つまり半導体キャリア６の上部）に埋め込まれていることが好ましい。また、本実施形態のように、電極部４の下側に位置する半導体キャリア６の内部には複数層の導電パターンを埋め込むことが好ましく、この場合、上層（半導体素子１に近い層）の導電パターンの幅（面積）を下層（半導体素子１から遠い層）の導電パターンの幅（面積）よりも大きくすることが好ましい。
【００６７】
また、本実施形態において、電極部４同士の間の領域の下側に位置する導電パターン１０ａ及び１０ｂについても、半導体キャリア６内部における半導体素子１に近い部分（つまり半導体キャリア６の上部）に埋め込まれていることが好ましい。また、本実施形態のように、電極部４同士の間の領域の下側に位置する半導体キャリア６の内部には複数層の導電パターンを埋め込むことが好ましく、この場合、上層（半導体素子１に近い層）の導電パターンの幅（面積）を下層（半導体素子１から遠い層）の導電パターンの幅（面積）よりも大きくすることが好ましい。また、導電パターン１０ａ及び１０ｂの端部が電極部４とオーバーラップしていてもよい。
【００６８】
また、本実施形態において、電極部４の下側に位置する半導体キャリア６の内部に導電パターン９ａ及び９ｂが埋め込まれていると共に、電極部４同士の間の領域の下側に位置する半導体キャリア６の内部に導電パターン１０ａ及び１０ｂが埋め込まれていたが、これに代えて、導電パターン９ａ及び９ｂ又は導電パターン１０ａ及び１０ｂの一方のみを設けてもよい。
【００６９】
また、本実施形態において、全ての電極部４の下側に導電パターン９ａ及び９ｂ（いずれか一方のみでも良い：以下同じ）を配置する必要はなく、少なくとも１つの電極部４の下側に導電パターン９ａ及び９ｂを配置すれば、前述の効果を得ることができる。同様に、全ての電極部４間領域の下側に導電パターン１０ａ及び１０ｂ（いずれか一方のみでも良い：以下同じ）を配置する必要はなく、少なくとも１つの電極部４間領域の下側に導電パターン１０ａ及び１０ｂを配置すれば、前述の効果を得ることができる。この場合、導電パターン１０ａ及び１０ｂを配置する電極部４間領域の間隔が、他の電極部４間領域の間隔よりも大きいと、キャリア樹脂が突出しやすい広い電極部４間領域の下側に導電パターン１０ａ及び１０ｂが埋め込まれているため、キャリア樹脂の突出を効果的に抑制できるので、実装信頼性をより一層向上させることができる。
【００７０】
また、本実施形態において、半導体キャリア６の上面上において複数の電極部４が異なるピッチで配置されているため、複数の電極部４の配置自由度を向上させることができると共に、例えばアナログ回路等におけるＥＳＤ保護回路の容量を大きく変化させて、それにより、サージ破壊に対する耐性を向上させることができる。
【００７１】
図６（ａ）〜（ｄ）は本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。尚、図６（ａ）〜（ｄ）において、図５に示す本実施形態の半導体装置と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００７２】
まず、図６（ａ）に示すように、上面に複数の電極部４が配置されていると共に内部に導電パターン９ａ、９ｂ、１０ａ及び１０ｂが埋め込まれている半導体キャリア６を準備した後、図６（ｂ）に示すように、半導体キャリア６の上面上に電極部４を覆うように絶縁性樹脂３となる樹脂シートを載置する。
【００７３】
続いて、図６（ｃ）に示すように、半導体キャリア６の上面に配置された複数の電極部４に対して、絶縁性樹脂３となる樹脂シートを突き破るように、導電性を有する複数の突起電極２を介して半導体素子１を電気的に接続する。その後、図６（ｄ）に示すように、半導体キャリア６の上面上にフェイスダウンで搭載された半導体素子１を例えば熱硬化性樹脂等の絶縁性樹脂１３によって覆うと共に、半導体キャリア６の下面に複数の外部電極７を形成する。
【００７４】
尚、本実施形態において、図６（ｃ）に示す工程で各電極部４と各突起電極２とを接続する前に、図６（ｂ）に示す工程で絶縁性樹脂３となる樹脂シートによって電極部４を覆った。しかし、これに代えて、図６（ｂ）に示す工程を省略してもよい。この場合、図６（ｄ）に示す工程で半導体素子１と半導体キャリア６との隙間に絶縁性樹脂１３を充填してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明の半導体装置は、半導体素子と半導体キャリアとの間の接合不良を防止して実装信頼性を向上させることができるという効果を奏し、情報通信機器、事務用電子機器、家庭用電子機器、測定装置若しくは組み立てロボットなどの産業用電子機器、医療用電子機器、又は電子玩具などへの適用が有効である。
【符号の説明】
【００７６】
１、２１  半導体素子
２、２３  突起電極
３、１３  絶縁性樹脂
４、５ａ、５ｂ、２４、２５  電極部
６、２６  半導体キャリア
７  外部電極
８  ダミー電極部
９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂ  導電パターン
２２  電極パッド
【図１】
2010153778.tif 000003
【図２】
2010153778.tif 000004
【図３】
2010153778.tif 000005
【図４】
2010153778.tif 000006
【図５】
2010153778.tif 000007
【図６】
2010153778.tif 000008
【図７】
2010153778.tif 000009
【図８】
2010153778.tif 000010
【図９】
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