(57)【要約】【課題】半導体装置の信頼性を向上する。【解決手段】表面に電極パッド７が形成された半導体チップ６と、半導体チップ６の裏面側が表面側に配置された、配線９を有する配線基板８と、半導体チップ６の電極パッド７と配線基板８の配線９とを電気的に接続するワイヤ１２と、配線基板８の裏面に配置され、ワイヤ１２及び配線９を介して電極パッド７に電気的に接続される外部端子１７と、半導体チップ６の裏面の全域と配線基板８の表面との間に跨る部分と、半導体チップ６の裏面以外の少なくとも１つの外周面に隣接する部分とに連続する中空部１４を形成するように、半導体チップ６を配線基板８の表面側に固定する封止部１３と、を備える。配線基板８は、中空部１４に連通された貫通孔１５を有する。【選択図】図２
2010245337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に電極パッドが形成された半導体チップと、
前記半導体チップの他面側が一面側に配置された、配線を有する配線基板と、
前記半導体チップの前記電極パッドと前記配線基板の前記配線とを電気的に接続する接続部材と、
前記配線基板の他面に配置され、前記接続部材及び前記配線を介して前記電極パッドに電気的に接続される外部端子と、
前記半導体チップの前記他面の全域と前記配線基板の前記一面との間に跨る部分と、前記半導体チップの前記他面以外の少なくとも１つの外周面に隣接する部分とに連続する中空部を形成するように、前記半導体チップを前記配線基板の前記一面側に固定する固定部材と、を備え、
前記配線基板は、前記中空部に連通された貫通孔を有する、半導体装置。
【請求項２】
前記中空部は、前記半導体チップの外周面の全域に亘って形成されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記貫通孔は、前記配線基板の前記一面の略中央領域に配置されている、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記配線基板は少なくとも２つの前記貫通孔を有し、
前記２つの貫通孔が、四角形状の前記半導体チップの対向する一対の角部近傍にそれぞれ配置されている、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記貫通孔には、通気性を有する多孔質部材が設けられている、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記中空部は、前記固定部材との境界面が曲面で形成されている、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
一面に配置された複数の電極パッドを有する半導体チップと、
前記半導体チップの他面側に配置され、一面が前記半導体チップの該他面に対して離間して対向する配線基板と、
前記配線基板を貫通して設けられた貫通孔と、
前記配線基板の前記一面に、前記複数の電極パッドに対応して配置された複数の接続部と、
前記配線基板の他面に配置された複数の外部端子と、
前記接続部と、該接続部に対応する前記外部端子とをそれぞれ電気的に接続する導電手段と、
前記電極パッドと、該電極パッドに対応する前記接続部とをそれぞれ電気的に接続する接続部材と、
前記半導体チップの前記他面の全域と前記配線基板の前記一面との間に跨る部分と、前記半導体チップの前記他面以外の少なくとも１つの外周面に隣接する部分とに連続すると共に、前記貫通孔を介して前記配線基板の前記他面まで連続する中空部を形成するように、前記半導体チップを前記配線基板の前記一面側に固定する固定部材と、を備え、
前記半導体チップ及び前記配線基板の一方に生じた応力歪が、前記半導体チップの前記他面及び前記他面以外の少なくとも１つの外周面を介して他方に伝達されることを防ぐように構成されている、半導体装置。
【請求項８】
前記中空部は、前記半導体チップの外周面の全域に亘って形成されている、請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
一面に設けられた半導体チップ搭載部と、前記半導体チップ搭載部の領域内に設けられた貫通孔と、他面に設けられたランド部と、前記ランド部に電気的に接続された配線と、を有する配線基板の前記半導体チップ搭載部に、
一面に配置された電極パッドを有する半導体チップの他面を、接着部材で接着固定する工程と、
前記半導体チップの前記電極パッドと前記配線とを、接続部材を介して電気的に接続する工程と、
前記半導体チップの前記他面以外の少なくとも１つの外周面を被覆部材で覆う工程と、
前記被覆部材で覆われた前記半導体チップを前記配線基板の前記一面側に固定するように固定部材を形成する工程と、
前記固定部材の形成後、前記配線基板に前記半導体チップを接着固定している前記接着部材及び前記被覆部材を、前記貫通孔を通して前記配線基板の外部に除去することによって、前記半導体チップの前記他面の全域と前記配線基板の前記一面との間に跨る部分と、前記半導体チップの前記他面以外の少なくとも１つの外周面に隣接する部分とに連続する中空部を形成する工程と、
前記配線基板の前記ランド部に外部端子を形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記中空部を形成する工程では、前記接着部材及び前記被覆部材を溶融または気化させる、請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記被覆部材で覆う工程では、前記半導体チップの前記他面以外の外周面の全域を前記被覆部材で覆う、請求項９または１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記接着部材として、少なくとも１６０℃までの温度で所定の接着力を保ち、かつ、２００℃以上の温度で溶融または気化する材料を用いる、請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記被覆部材は、前記接着部材と同一材料からなる、請求項９ないし１２のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
一面に配置された複数の電極パッドを有する半導体チップを準備する工程と、
一面に設けられた半導体チップ搭載部及び複数の接続部と、前記半導体チップ搭載部の領域内に設けられた貫通孔と、他面に設けられた複数のランド部と、対応する前記ランド部と前記接続部とを電気的に接続する配線と、を有する配線基板を準備する工程と、
前記配線基板の前記半導体チップ搭載部に、前記半導体チップの他面を接着部材で接着固定する工程と、
前記半導体チップの前記電極パッドと、該電極パッドに対応する前記配線基板の前記接続部とを、接続部材を介して電気的に接続する工程と、
前記接続部材を介して前記配線基板と電気的に接続された前記半導体チップの前記他面以外の外周面の全域を前記接着部材で覆う工程と、
前記接着部材で覆われた前記半導体チップと前記接続部材とを覆うように前記配線基板の前記一面側に封止部を形成する工程と、
前記封止部の形成後、前記配線基板に前記半導体チップを接着固定している前記接着部材を加熱することによって、前記半導体チップの前記他面の全域と前記配線基板の前記一面との間に跨る部分と、前記半導体チップの前記他面以外の外周面の全域に隣接する部分とに連続する中空部を形成する工程と、
導電性を有するボールを前記配線基板の前記ランド部に搭載し、複数の外部端子を形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップが基板上に搭載されて構成される半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＢＧＡ（Ball Grid Array）構造の半導体装置としては、例えば特許文献１に記載された構成が知られている。このＢＧＡ構造の半導体装置は、配線基板を有している。配線基板の一面には、所定の回路が形成され、複数の電極パッドが形成された半導体チップが搭載されている。また、配線基板の他面には、半導体チップ上の電極パッドに対応して、複数の外部端子が格子状に配置されている。そして、半導体チップ上の電極パッドと、電極パッドに対応する外部端子とは、配線基板の配線等を介して電気的に接続されている。配線基板の一面上には、少なくとも半導体チップ、及び半導体チップと配線基板との電気的接続部を覆うように封止部が形成されている。
【０００３】
このような従来のＢＧＡ構造の半導体装置は、例えばＭＡＰ（Mold Array Process）方式を用いて、配線基板上に配置された複数の半導体チップが一括して封止されて製造される。
【０００４】
従来のＢＧＡ構造の半導体装置は、配線基板上に、半導体チップがＤＡＦ（Die Attach Film）や接着材等を用いて接着固定されている。そして、半導体装置は、リフロー工程において、配線基板の外部端子を構成するボールが溶融され、実装基板に接合されて実装されている。半導体装置は、半導体チップや配線基板などの熱膨張係数が異なる複数種類の材料が接着固定されて構成されているので、半導体装置の温度上昇に伴って、半導体装置全体に反りが発生してしまう。その結果、実装基板に接合された外部端子に応力が加わってしまう。この応力によって、外部端子の破断や、実装基板から外部端子が剥離する等の現象が起こる。このため、半導体装置と実装基板との電気的な接続状態が損なわれて、半導体装置の信頼性が低下してしまうおそれがある。
【０００５】
この対策として、例えば特許文献２には、半導体チップと配線基板との間で生じる応力を緩和するために、半導体チップと配線基板との間に弾性部材（エラストマ）を介在させる構造が提案されている。
【０００６】
また、特許文献３には、半導体装置にパッケージクラックが生じるのを防ぐための構造が開示されている。この半導体装置は、配線及び貫通孔が形成されたボンディングシートを有する基板に、ダイボンドフィルムを介して半導体チップが搭載され、ダイボンドフィルムとボンディングシートとの間に、貫通孔とつながった空隙が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−０４４２２９号公報
【特許文献２】特開平１１−０８７４１４号公報
【特許文献３】特開平１０−１８９８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の特許文献２に記載の構成で用いられる、弾性部材としてのエラストマは、非常に高価な材料であり、半導体装置の製造コストの増加を招いてしまう問題がある。
【０００９】
また、上述の特許文献３に記載の構成では、半導体チップが基板上に直接固着されているので、半導体チップと基板との熱膨張係数の差に起因する応力が発生してしまう。このため、この構成は、上述したように、外部端子である半田ボールの破損を招き、半導体装置の信頼性が低下するおそれがある。
【００１０】
また、特許文献３に記載の構成では、半導体チップの裏面全面にダイボンドフィルムが設けられている。このため、ダイボンドフィルムと半導体チップとの間にボイドが発生した場合には、半田ボールのリフロー工程を行ったときにパッケージクラックが発生するおそれがある。さらに、この構成では、ダイボンドフィルムを用いているので、半導体装置の製造コストの増加につながるおそれがある。
【００１１】
また、特許文献３に記載の構成では、基板を構成するボンディングシート上に積層された配線金属だけに半導体チップが接合されている。このため、この構成では、リフロー工程における熱履歴、または温度サイクルによって、配線金属に集中して応力が加わるので、配線金属が断線するおそれもある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上述した課題を解決しようとするものである。
【００１３】
本発明の半導体装置の一態様によれば、一面に電極パッドが形成された半導体チップと、半導体チップの他面側が一面側に配置された、配線を有する配線基板と、半導体チップの電極パッドと配線基板の配線とを電気的に接続する接続部材と、配線基板の他面に配置され、接続部材及び配線を介して電極パッドに電気的に接続される外部端子と、を備える。また、半導体装置は、半導体チップの他面の全域と配線基板の一面との間に跨る部分と、半導体チップの他面以外の少なくとも１つの外周面に隣接する部分とに連続する中空部を形成するように、半導体チップを配線基板の一面側に固定する固定部材を備える。また、配線基板は、中空部に連通された貫通孔を有する。
【００１４】
以上のように構成した本発明に係る半導体装置は、半導体チップの他面の全域と配線基板の一面との間に跨る部分と、半導体チップの他面以外の少なくとも１つの外周面に隣接する部分とに連続する中空部が設けられたことで、半導体チップの他面の全域と配線基板の一面との接着部分が無くなり、かつ、半導体チップの他面以外の外周面と固定部材との接着面積が減らされる。このため、半導体チップの他面と配線基板の一面との間で応力が生じることがなく、固定部材を介して半導体チップの外周面と配線基板の一面との間で生じる応力、及び半導体チップと固定部材との間で生じる応力が緩和される。その結果、半導体装置は、半導体チップ、配線基板、固定部材の間で熱膨張係数が異なることに起因する、ソリの発生が抑えられる。また、中空部に、配線基板の貫通孔が連通されているので、リフロー時或いは半導体装置の実装時に、半導体装置の温度上昇によって中空部内の空気が膨張した場合であっても、貫通孔を通して、膨張した空気を配線基板の外部に逃がすことが可能になる。このため、中空部内の空気の膨張によって半導体装置にパッケージクラックが発生するのが抑えられる。これらによって、半導体装置の信頼性が向上する。なお、本発明において、一面とは、いずれか１つの面を指し、他面とは、一面以外の他の面を指している。
【発明の効果】
【００１５】
上述したように本発明によれば、半導体装置の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施例の半導体装置を配線基板の裏面側から示す平面図である。
【図２】第１の実施例の半導体装置を示す断面図である。
【図３】第１の実施例の半導体装置が実装基板上に実装された状態を示す断面図である。
【図４】第１の実施例の半導体装置の製造工程を説明するための平面図である。
【図５】第１の実施例の半導体装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図６】第１の実施例の半導体装置の製造方法におけるワイヤボンディング工程を示す平面図である。
【図７】第１の実施例の半導体装置の製造方法における樹脂封止工程を示す平面図である。
【図８】第１の実施例の半導体装置の他の構成を示す断面図である。
【図９】第２の実施例の半導体装置を配線基板の裏面側から示す平面図である。
【図１０】第２の実施例の半導体装置を示す断面図である。
【図１１】第２実施例の半導体装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図１２】第３の実施例の半導体装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
（第１の実施例）
図１は、第１の実施例の半導体装置を配線基板の裏面側から示す平面図である。図２は、第１の実施例の半導体装置を示す断面図である。第１の実施例の半導体装置は、例えばＢＧＡ構造の半導体装置である。
【００１９】
図１及び図２に示すように、第１の実施例の半導体装置１は、略四角形の板状に形成された半導体チップ６を有している。半導体チップ６の一面としての一方の主面（以下、表面と称する）には、所定の回路が形成されている。また、半導体チップ６の、例えば表面側の外周部には、複数の電極パッド７が形成されている。また、図示しないが、電極パッド７を除く、半導体チップ６の表面上には、絶縁性を有する保護膜が形成されており、保護膜によって半導体チップ６の回路形成面が保護されている。
【００２０】
また、半導体チップ６の他面としての他方の主面（以下、裏面と称する）側の下方には、導電手段としての所定の配線９が形成された配線基板８が配置されている。配線基板８としては、略四角形の板状に形成された、例えばガラスエポキシ等の絶縁材料からなるラミネート基板が用いられている。配線基板８は、一面としての一方の主面（以下、表面と称する）に半導体チップ搭載部８ａが形成されている。この半導体チップ搭載部８ａの外周領域には、配線基板８に搭載される半導体チップ６の電極パッド７に対応する、接続部としての複数の接続パッド１０が形成されている。配線基板８の他面としての他方の主面（以下、裏面と称する）には、複数のランド部１１が形成されている。
【００２１】
半導体チップ６の電極パッド７と、電極パッド７に対応する配線基板８の接続パッド１０とは、例えばＡｕ等の導電性材料からなる接続部材としてのワイヤ１２を介して接続されている。これにより、半導体チップ６の電極パッド７と、電極パッド７に対応するランド部１１とが、配線基板８の配線９を介して電気的に接続されている。
【００２２】
配線基板８の表面上には、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる固定部材としての封止部１３が形成されている。封止部１３は、少なくとも半導体チップ６の表面と、配線基板８と半導体チップ６とを電気的に接続するワイヤ１２とをそれぞれ覆うように形成されている。
【００２３】
また、半導体チップ６の裏面の全域と配線基板８の表面との間に跨る部分と、半導体チップ６の裏面以外の外周面の全域に隣接する部分とに連続する中空部１４が設けられている。言い換えれば、半導体チップ６は、中空部１４内に、複数のワイヤ１２によって吊り下げられて支持されている。
【００２４】
したがって、配線基板８の表面は、中空部１４を間に挟んで、半導体チップ６の裏面に対して離間して対向されている。この中空部１４は、半導体チップ６と配線基板８との間で生じる応力を緩和するための応力緩和層の役割を果たしている。
【００２５】
すなわち、中空部１４は、図２に示すように、半導体チップ６の裏面に隣接する部分の、この裏面に平行な方向の大きさが、半導体チップ６の裏面の面積以上の大きさに形成されている。この構成によれば、中空部１４によって半導体チップ６の裏面の全域と配線基板８の表面とが離間されるので、例えば実装時のリフロー工程等で半導体装置１の温度が上昇したときに、半導体チップ６の裏面と配線基板８の表面との間で生じる応力を解消することができる。
【００２６】
加えて、中空部１４は、半導体チップ２の裏面から、半導体チップ６の外周面の全域に隣接する部分まで連続して形成されており、１つの空間を構成している。このため、実装時に半導体装置１の温度が上昇したときに、封止部１３を介して半導体チップ６の裏面以外の外周面と配線基板８の表面との間で生じる応力、及び半導体チップ６と封止部１３との間で生じる応力を緩和する効果が得られる。
【００２７】
要するに、半導体装置１は、半導体チップ６全体を覆う中空部１４を有することで、半導体チップ６及び配線基板８の一方に生じた応力が、半導体チップ６の裏面、及び半導体チップ６の裏面以外の外周面の全域を介して他方に伝達されることを実効的に防ぐように構成されている。
【００２８】
また、中空部１４は、封止部１３との境界面が曲面で形成されており、封止部１３の内面に角部が形成されていない。このため、封止部１３の内面の角部に応力が集中することを避けることができ、半導体装置１の信頼性が更に向上されている。
【００２９】
さらに、配線基板８の半導体チップ搭載部８ａの領域内には、貫通孔１５が形成されている。貫通孔１５は、例えば半導体チップ搭載部８ａの中央領域の１ヶ所に設けられ、中空部１４と連通されている。言い換えれば、中空部１４は、貫通孔１５を介して配線基板８の裏面まで連続するように形成されている。このように中空部１４に貫通孔１５が連通されていることによって、半導体装置１の温度が上昇し、中空部１４内の空気が膨張した場合であっても、中空部１４内の空気が貫通孔１５から外部に円滑に排出される。このため、半導体装置１にパッケージクラックが生じることを防止できる。
【００３０】
なお、貫通孔１５は、中空部１４と連通されるように構成されていれば良く、配線基板８の他の位置に設けられていても良い。また、複数の貫通孔１５が設けられる構成にされても良い。また、貫通孔１５は、孔径の大きさや、開口部等の形状が、必要に応じてどのように構成されても良い。ただし、貫通孔１５から中空部１４内へ異物が入るおそれがあるので、貫通孔１５は、開口面積が比較的小さい構成や、深さ方向の途中で屈曲された構成の方が、中空部１４内への異物の侵入を抑える効果が得られる。
【００３１】
さらに、配線基板８の裏面側には、複数のランド部１１が格子状に配列されているので、貫通孔１５は、配線基板８の中央領域、例えば半導体チップ搭載部８ａの中心部に配置される構成の方が、配線９の引き回しの妨げにならず、配線基板８に多数の接続パッド１０を配置する上で有利になる。
【００３２】
また、配線基板８のランド部１１には、複数の外部端子１７が形成されている。外部端子１７は、例えば半田等の導電性材料からなるボールを、フラックスを介してランド部１１に搭載し、ボール付けリフローを行うことでボールが溶融され、ボールによってランド部１１に外部端子１７が形成される。
【００３３】
また、図１に示すように、配線基板８の表面には、接着部材１８が、中空部１４内における貫通孔１５を除く領域に設けられている。接着部材１８としては、例えば１６０℃程度までの温度で所定の接着力が保たれており、２００℃以上の温度で気化する材料が用いられている。接着部材１８としては、例えば、所望の特性が得られるようにエポキシ系樹脂を配合した環状オレフィン系樹脂からなるフィルム材が用いられている。封止部１３の形成後に接着部材１８を２００℃以上に加熱することで、接着部材１８が貫通孔１５から配線基板８の外部に除去されることによって中空部１４が形成される。
【００３４】
以上のように構成された半導体装置１は、実装時のリフロー工程で外部端子１７が溶融され、図３に示すように、複数の外部端子１７が、実装基板１９の複数のランド部２０にそれぞれ接続されて実装される。実装基板１９としては、例えばマザーボードやモジュール構成基板が用いられている。
【００３５】
このように、本実施例の半導体装置は、表面（一面）に電極パッド７が形成された半導体チップ６と、半導体チップ６の裏面（他面）側が一面（表面）側に配置された、配線９を有する配線基板８と、半導体チップ６の電極パッド７と配線基板８の配線９とを電気的に接続するワイヤ１２（接続部材）と、配線基板８の裏面（他面）に配置され、ワイヤ１２（接続部材）及び配線９を介して電極パッド７に電気的に接続される外部端子１７と、半導体チップ６の裏面（他面）の全域と配線基板８の表面（一面）との間に跨る部分と、半導体チップ６の裏面（他面）以外の少なくとも１つの外周面に隣接する部分とに連続する中空部１４を形成するように、半導体チップ６を配線基板８の表面（一面）側に固定する封止部１３（固定部材）と、を備える。また、配線基板８は、中空部１４に連通された貫通孔１５を有する。
【００３６】
この構成によって、半導体チップ６の裏面の全域と配線基板８の表面との接着面積が無くなり、かつ、半導体チップ６の裏面以外の外周面と封止部１３との接着面積が減らされる。このため、半導体チップ６の裏面と配線基板８の表面との間で応力が生じることがなく、封止部１３を介して半導体チップ６の外周面と配線基板８の表面との間で生じる応力、及び半導体チップ６と封止部１３との間で生じる応力が緩和される。その結果、半導体装置１は、半導体チップ６、配線基板８、及び封止部１３の熱膨張係数の差異によって、半導体装置１にソリが発生するのを抑制できる。
【００３７】
また、中空部１４には、配線基板８の貫通孔１５が連通されて構成されている。このため、ボール付けリフロー工程や実装時のリフロー工程で半導体装置１の温度上昇に伴って中空部１４内の空気が膨張した場合には、膨張した空気を貫通孔１５から配線基板８の外部に逃がすことができる。したがって、中空部１４内の空気の膨張によって半導体装置１にパッケージクラックが発生するのを抑制できる。
【００３８】
以上の構成によって、半導体装置１の信頼性を向上することができる。また、本実施例は、エラストマのような高価な材料を用いていないので、比較的安価に、半導体チップ６と配線基板８との間で生じる応力を緩和することができる。
【００３９】
また、本実施例では、中空部１４と封止部１３との境界面が曲面で形成されているので、封止部１３の内面の角部に応力が集中することが避けられる。このため、本実施例の半導体装置１によれば、信頼性を更に向上することができる。
【００４０】
半導体チップ６として、特にＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）を用いた場合には、上述したように中空部１４によって、半導体チップ６に負荷される応力が低減されるので、リフレッシュの劣化が発生するのを抑えることができ、リフレッシュ特性を向上することができる。なお、本実施例は、例えばセンサ部を有する半導体装置や、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）等の、可動部を有する半導体チップに適用されても良い。
【００４１】
（第１の実施例の半導体装置の製造方法）
図４は、第１の実施例の半導体装置の製造方法を説明するための平面図である。図５(ａ)〜図５（ｆ）は、第１の実施例の半導体装置の製造工程を説明するための断面図である。以下、第１の実施例の半導体装置の製造方法について、図面を参照して説明する。
【００４２】
まず、半導体装置の製造方法で用いられる半導体ウエハとしては、例えば単結晶引き上げ法によって形成されたシリコンのインゴットをスライスして得られる円盤状の基板の表面に、拡散等の工程を経て、所望の回路及び電極パッド７が形成されたものを準備する。
【００４３】
半導体ウエハは、図示しないが、ダイシング工程に移行される。ダイシング工程では、紫外線（ＵＶ）を照射することで粘着力が低下する特性を有する粘着材が設けられたＵＶテープに貼着固定される。この状態で、半導体ウエハは、高速回転するダイシングブレードによって、隣接する半導体チップ６間に位置するダイシングエリアが回転研削され、切断される。切断後、ＵＶテープにＵＶを照射し、ＵＶテープの粘着力が弱まった状態でＵＶテープの下方から半導体チップ６を突き上げて、ＵＶテープから半導体チップ６を剥離させ、半導体チップ６を拾い上げる。これにより、表面に複数の電極パッド７が形成された半導体チップ６が得られる。
【００４４】
また、本実施例に用いられる配線基板８は、ＭＡＰ方式で処理されるものであり、単位パターンが以下の通り構成される。
【００４５】
配線基板８の単位パターンの構成、すなわち半導体装置１を構成する１つの配線基板８は、例えば略四角形をなしている。図１に示したように、配線基板８の表面の略中央領域には、半導体チップ搭載部８ａが形成されている。半導体チップ搭載部８ａの外周部には、複数の接続パッド１０が配置されている。接続パッド１０は、配線基板８に搭載される半導体チップ６の電極パッド７に対応して形成されている。また、配線基板８の裏面には、半導体チップ６の電極パッド７に対応し、接続パッド１０と配線９を介して電気的に接続された複数のランド部１１が配置されている。ランド部１１は、例えば所定の間隔で格子状に配置されている。また、配線基板８の半導体チップ搭載部８ａの略中央には、表面から裏面に貫通する貫通孔１５が設けられている。
【００４６】
特に限定するものではないが、図４に示す基板の構成では、配線基板８の単位パターンが、６行１２列であるマトリクス状に配置されている。したがって、図４に示すように、基板には、１つの単位パターンを有する製品形成領域２１が複数配列されている。複数の製品形成領域２１が配列された基板の外周側には、所定の幅をもって枠部２２が形成されている。枠部２２には、複数のガイド孔２３が設けられており、ガイド孔２３によって基板の搬送や位置決めが可能に構成されている。各単位パターンである各配線基板８の境界には、ダイシングライン２４が設けられている。そして、図４に示すように構成された基板が準備される。
【００４７】
図５（ａ）に示すように、配線基板８の半導体チップ搭載部８ａには、例えば所望の特性が得られるようにエポキシ系樹脂を配合した環状オレフィン系樹脂材料やＰＥＧ（ポリエチレングリコール）等からなる接着部材１８が設けられる。接着部材１８としては、例えば１６０℃程度までの温度において所定の接着力が保たれ、かつ、２００℃以上の温度で気化する、非導電性材料が用いられている。また、接着部材１８は、貫通孔１５を塞ぐように半導体チップ搭載部８ａに配置されても良い。接着部材１８は、半導体チップ６の裏面の面積よりも大きい面積をなすように構成されている。これにより、後述する工程において接着部材１８が気化した場合に、半導体チップ６の裏面の全域が、配線基板８の表面から離間するように構成できる。なお、接着部材１８は、配線基板８の表面に設けられる構成ではなく、半導体チップ６の裏面に設けられる構成にされても良い。
【００４８】
接着部材１８が設けられた配線基板８は、ダイボンディング工程に移行される。ダイボンディング工程では、配線基板８にマトリクス状に配置された複数の半導体チップ搭載部８ａの領域に、半導体チップ６がそれぞれ搭載される。半導体チップ６は、半導体チップ搭載部８ａに設けられた接着部材１８に、図５（ａ）に示すように、半導体チップ６の裏面を接着することで、配線基板８の表面上に搭載される。このとき、貫通孔１５の、配線基板８の表面側の開口部は、接着部材１８と半導体チップ６の裏面によって塞がれるように構成されている。
【００４９】
続いて、半導体チップ６が搭載された配線基板８は、ワイヤボンディング工程に移行される。ワイヤボンディング工程では、図５（ａ）に示すように、配線基板８上に搭載された半導体チップ６の電極パッド７と、半導体チップ６が搭載された配線基板８の外周部分に設けられた電極パッド７とを、例えばＡｕ等の導電性材料からなるワイヤ１２を用いて電気的に接続する。これにより、半導体チップ６の電極パッド７と、電極パッド７に対応するランド部１１とが、ワイヤ１２及び配線基板８の配線９を介して、電気的に接続される。ワイヤボンディングは、図示しないワイヤボンディング装置を用いることで、溶融されて一端にボールが形成されたワイヤ１２を、半導体チップ６の電極パッド７上に超音波熱圧着することで接続する。その後、所定のループ形状を描くようにワイヤ１２を引き回し、電極パッド７に対応する接続パッド１０上に、ワイヤ１２の他端を超音波熱圧着することで接続する。ワイヤ１２の他端の接続後、ワイヤ１２の余った部分を切断する。
【００５０】
このように、半導体チップ６が有する複数の電極パッド７の全てと、配線基板８が有する複数の接続パッド１０の全てとのワイヤボンディングが完了することで、図５（ａ）及び図６に示すように構成される。なお、ワイヤボンディングを行うときの温度は、例えば１５０℃程度であるので、接着部材１８は、ワイヤボンディング工程において所定の接着力が保たれている。このため、接着部材１８によって半導体チップ６が確実に保持され、ワイヤボンディング処理を良好に行うことができる。
【００５１】
ワイヤボンディングが完了した配線基板８には、図５（ｂ）に示すように、配線基板８の半導体チップ搭載部８ａに搭載された半導体チップ６上に、被覆部材としての上述した接着部材１８をポッティングする。これによって、半導体チップ６の裏面以外の外周面の全域が接着部材１８で覆われる。本実施例では、被覆部材として上述した接着部材１８が用いられており、半導体チップ６を配線基板８の表面に接着固定する接着部材１８を利用することで製造工程の簡素化が図られている。なお、被覆部材としては、必要に応じて、接着部材１８と異なる樹脂材料が用いられても良く、例えば接着性を有していない樹脂材料が用いられても良い。
【００５２】
次に、接着部材１８によって半導体チップ６の外周面の全域が覆われた配線基板８は、樹脂封止工程に移行される。樹脂封止工程では、マトリクス状に配列された複数の製品形成領域２１を、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂によって一括的に封止することで、図５（ｃ）及び図７に示すように、配線基板８の表面上に、少なくとも半導体チップ６を覆う接着部材１８、及びワイヤ１２を覆うように封止部１３が形成される。このような樹脂封止工程では、例えば図示しないトランスファモールド装置が有する、上型と下型からなる成形金型を用いて、配線基板８を型締めし、上型と下型によって構成されたキャビティ内に、成形金型のゲートからエポキシ樹脂を圧入し、エポキシ樹脂を熱硬化させることで封止部１３を形成する。このとき、配線基板８に設けられた貫通孔１５の、配線基板８の表面側の開口部は、図５（ｂ）に示すように、接着部材１８と半導体チップ６の裏面とによって塞がれており、封止部１３を形成するエポキシ樹脂が貫通孔１５内に流れ込まないように構成している。
【００５３】
続いて、封止部１３が形成された配線基板８は、中空部形成工程に移行される。中空部形成工程では、封止部１３が形成された配線基板８を、２００℃以上の温度に加熱し、図５（ｄ）に示すように、接着部材１８を気化させて、接着部材１８を貫通孔１５から配線基板８の外部に排出させる。なお、本実施例では、中空部形成工程が設けられているが、封止部１３が形成された配線基板８を２００℃以上に加熱する中空部形成工程が、後述するボール付けリフロー工程が中空部形成工程を兼ねるように設定されても良い。
【００５４】
このように接着部材１８を、貫通孔１５を通して排出させることによって、半導体チップ６の裏面と配線基板８の表面との間、及び半導体チップ６の外周面である表面と側面に亘って連続する中空部１４が形成される。この中空部１４が、半導体チップ６の外周面と配線基板８の表面との間で応力緩和層としての役割を果たす。
【００５５】
上述のように、中空部１４は、半導体チップ６の裏面に平行な方向の大きさが、半導体チップ６の裏面の面積以上に構成されることで、半導体チップ６の裏面の全域と配線基板８の表面とが完全に離間される。このように中空部１４を構成することによって、半導体チップ６の裏面と配線基板８の表面との間で応力が生じるのを解消することが可能になる。
【００５６】
また、中空部１４が、半導体チップ６の周囲、つまり外周面の全域を覆うように構成されることで、半導体チップ６の外周面と封止部１３とが完全に離間される。このように中空部１４を構成することによって、半導体チップ６の外周面と配線基板８の表面との間、及び半導体チップ６の外周面と封止部１３との間で応力が生じるのを確実に防ぐことが可能になる。
【００５７】
本実施例では、接着部材１８として、所定の温度で気化する材料を用いることで、接着部材１８の全てが貫通孔１５を通して配線基板８の外部に排出されて、中空部１４内に接着部材１８が残らないように構成されたが、接着部材１８として所定の温度で溶融する材料が用いられても良く、上述と同様の中空部１４を形成することができる。また、接着部材として、所定の温度で熱収縮する材料が用いられても良く、熱収縮された接着部材１８が例えば半導体チップ６の外周面側に残るように構成されても良い。
【００５８】
また、中空部１４には、配線基板８の表面から裏面に貫通する貫通孔１５が連通されている。このため、半導体装置１が温度上昇したときであっても、中空部１４内で膨張した空気が、貫通孔１５から配線基板８の外部に円滑に排出されるので、半導体装置１にパッケージクラックが発生するのを抑制できる。
【００５９】
次に、半導体チップ６との間に中空部１４が形成された配線基板８は、ボールマウント工程に移行される。ボールマウント工程では、図５（ｅ）に示すように、配線基板８の裏面に格子状に配置された複数のランド部１１上に、導電性を有するボールを搭載することで、ボールによって外部端子１７を形成する。ボールマウント工程では、配線基板８上のランド部１１の配置に合わせて複数の吸着孔が形成された図示しない吸着機構を用いて、例えば半田等からなるボールを吸着孔に保持する。そして、吸着機構の吸着孔に保持されたボールにフラックスを転写形成し、ボールを配線基板８上の複数のランド部１１上に一括して搭載する。ボール搭載後、ボール付けリフロー工程を行うことで外部端子１７が形成される。
【００６０】
続いて、外部端子１７が形成された配線基板８は、基板ダイシング工程に移行される。基板ダイシング工程では、図５（ｆ）に示すようにダイシングライン２４に沿って切断、分離される。基板ダイシング工程では、配線基板８の封止部１３をダイシングテープ２５に接着し、ダイシングテープ２５によって配線基板８を支持する。配線基板８をダイシングブレード２６によって縦横にダイシングライン２４に沿って切断することで、配線基板８を個片化する。本実施例では、フルカットダイシングによって切断されているが、個片化された各半導体装置１は、ダイシングテープ２５に支持されている。ダイシング終了後、個片化された各半導体装置１をダイシングテープ２５から拾い上げることで、図２に示したような半導体装置１が得られる。なお、ＭＡＰ方式を用いて一括して封止された配線基板８を、ダイシングすることによって切断、分離しているので、配線基板８の側面と封止部１３の側面とが同一平面になるように形成され、良好な六面体の構造が得られる。
【００６１】
以上のように本実施例の製造方法は、表面（一面）に配置された複数の電極パッド７を有する半導体チップを準備する工程と、配線９と、表面（一面）に設けられた半導体チップ搭載部８ａと、半導体チップ搭載部８ａの領域内に設けられた貫通孔１５と、裏面（他面）に設けられた複数のランド部１１とを有する配線基板８を準備する工程と、を有する。また、本実施例の製造方法は、配線基板８の半導体チップ搭載部８ａに、半導体チップ６の他面を、接着部材１８で接着固定する工程と、半導体チップ６の電極パッド７と配線９とを、ワイヤ１２（接続部材）を介して電気的に接続する工程と、接着部材１８（被覆部材）で覆われた半導体チップ６を配線基板８の表面（一面）側に固定するように封止部１３（固定部材）を形成する工程と、を有する。また、本実施例の製造方法は、封止部１３（固定部材）の形成後、配線基板８に半導体チップ６を接着固定している接着部材１８を、貫通孔１５を通して配線基板８の外部に除去することによって、半導体チップ６の裏面（他面）の全域と配線基板８の表面（一面）との間に跨る部分と、半導体チップ６の裏面（他面）以外の少なくとも１つの外周面に隣接する部分とに連続する中空部１４を形成する工程と、配線基板８のランド部１１に外部端子１７を形成する工程と、を有する。これらの各工程によって、半導体チップ６の裏面（他面）の全域と配線基板８の表面（一面）との間に跨る部分から、半導体チップ６の他面（裏面）以外の少なくとも１つの外周面に隣接する部分まで延ばされた中空部１４を有する半導体装置１が得られる。
【００６２】
本実施例の製造方法によれば、エラストマのような比較的高価な弾性材料を用いずに、中空部１４によって半導体チップ６または配線基板８に生じる応力を緩和することで、信頼性を向上することが可能な半導体装置１を比較的安価に製造できる。
【００６３】
また、半導体装置１は、中空部形成工程後に、図８に示すように、貫通孔１５内に多孔質部材３１が配置されても良い。この構成によれば、貫通孔１５から中空部１４内に異物が外部から入るのを防止するように構成されても良い。また、図示しないが、中空部１４内へ異物が入るのを防ぐために、貫通孔１５の、配線基板８の裏面側の開口部に、通気性を有するシート部材が設けられる構成が採られても良い。
【００６４】
また、上述した実施例では、半導体チップ６の裏面の全域に接着部材１８が設けられたが、接着部材１８が、配線基板８の半導体チップ搭載部８ａの外周部に沿って、つまり半導体チップ６の裏面の外周部に沿った矩形枠状に形成されても良い。また、貫通孔１５は、中空部１４に連通されていれば良く、配線基板８の中央以外の位置、例えば配線９が存在しない位置に自由に配置することが可能である。
【００６５】
次に、他の実施例について図面を参照して説明する。なお、他の実施例において、第１の実施例と同一の構成部材には、第１の実施形態と同一符号を付して説明を省略する。
【００６６】
（第２の実施例）
図９、図１０及び図１１を参照して、第２の実施例について説明する。図９は、第２の実施例の半導体装置の構造を示す断面図であり、図１０は、第２の実施例の半導体装置を配線基板の裏面側から示す平面図である。図１１は、第２の実施例の半導体装置の製造工程を説明するための断面図である。
【００６７】
第２の実施例の半導体装置２は、図９に示すように、２つの貫通孔１５ａ，１５ｂが、配線基板８の所定の位置に設けられている点を除いて、第１の実施例とほぼ同様に構成されている。第２の実施例の半導体装置２の構成及びその製造方法について説明する。
【００６８】
図９及び図１０に示すように、配線基板８の、半導体チップ搭載部８ａの領域内に、２つの貫通孔１５ａ，１５ｂを形成することで、図１１に示すように、２つの貫通孔１５ａ，１５ｂの一方の貫通孔１５ａからエア供給装置３２を用いて例えばエアや不活性ガスを注入することで、中空部１４内で気化した接着部材１８を、他方の貫通孔１５ｂから配線基板８の外部に効率良く排出させることができる。貫通孔１５ａ，１５ｂの位置は、半導体チップ搭載部８ａの領域内における他の位置に形成されても良い。しかし、四角形状の半導体チップ６に対応する四角形状の半導体チップ搭載部８ａの領域の対向する一対の角部近傍の位置、例えば対角線上の位置にそれぞれ設けられる構成が望ましい。この構成によれば、貫通孔１５ａ，１５ｂの一方から他方に中空部１４内の気体を円滑に移動させることが可能になり、気化した接着部材１８を配線基板８の外部に効率良く排出することができる。また、気化または溶融させた接着部材１８を貫通孔１５から配線基板８の外部に排出する場合には、貫通孔１５の個数が多い方が排出し易くなる効果が得られる。
【００６９】
また、貫通孔は、深さ方向の途中で屈曲させて形成したり、配線基板８の厚み方向に対して傾斜させて形成されたりしても良く、気化または溶融させた接着部材１８を中空部１４から外部に円滑に排出すると共に、中空部１４に外部から異物が入るのを防ぐことが可能になる。
【００７０】
（第３の実施例）
次に、図１２を参照して、第３の実施例について説明する。図１２は、第３の実施例の半導体装置の構造を示す断面図である。
【００７１】
上述した実施例では、配線基板８上に１つの半導体チップ６を搭載する構成について説明したが、第３の実施例の半導体装置３は、図１２に示すように、
２つの半導体チップが重ねて配置された点を除いて、上述の実施例とほぼ同様に構成されている。第３の実施例の半導体装置３の構成について説明する。
【００７２】
図１２に示すように、本実施例は、配線基板８上にワイヤ１２によって吊り下げられて支持された半導体チップ６ａの上に、他の半導体チップ６ｂが搭載されて構成されたＭＣＰ（Multi Chip Package）に適用されても良い。この構成では、他の半導体チップ６ｂは、中空部１４で覆われた半導体チップ６ａの表面の上に、ＤＡＦ３３を介して設けられており、配線基板８の接続パッド１０にワイヤ１２を介して電気的に接続されている。
【００７３】
以上、本発明について、実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは勿論である。例えば、本実施例では、半導体チップ６の表面の外周領域に、複数の電極パッド７が設けられた構成について説明したが、例えば半導体チップの表面の中央領域に電極パッドが設けられたセンターパッド等の、電極パッドの配置が異なる構成の半導体チップに適用することも可能である。また、本実施例では、ＢＧＡ構造の半導体装置に適用した場合について説明したが、ＬＧＡ（Land Grid Array）構造の半導体装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１  半導体装置
６  半導体チップ
７  電極パッド
８  配線基板
９  配線
１０  接続パッド（接続部）
１２  ワイヤ（接続部材）
１３  封止部（固定部材）
１４  中空部
１５  貫通孔
１７  外部端子
１８  接着部材（被覆部材）
【図１】
2010245337.tif 000003
【図２】
2010245337.tif 000004
【図３】
2010245337.tif 000005
【図４】
2010245337.tif 000006
【図５】
2010245337.tif 000007
【図６】
2010245337.tif 000008
【図７】
2010245337.tif 000009
【図８】
2010245337.tif 000010
【図９】
2010245337.tif 000011
【図１０】
2010245337.tif 000012
【図１１】
2010245337.tif 000013
【図１２】
2010245337.tif 000014