(57)【要約】【課題】バンプを介して接合された一対の実装体間の隙間へのアンダーフィル樹脂の適切な充填を行うことができる半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の半導体装置は、ダム３３で囲まれた樹脂溜め領域３６を有する第１の実装体１１と、バンプ２１を介して第１の実装体１１に実装された第２の実装体１２と、第１の実装体１１と第２の実装体１２との間の隙間２０に充填されバンプ２１を覆う絶縁性のアンダーフィル樹脂２２と、を備え、ダム３３は、樹脂溜め領域３６と隙間２０との間を仕切る内側隔壁部３４を有し、内側隔壁部３４の一部は開口されている。【選択図】図１
2010073949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装領域と、前記実装領域より外側に設けられたダムで囲まれた樹脂溜め領域とを同じ主面上に有する第１の実装体と、
バンプを介して前記第１の実装体の前記実装領域に実装された第２の実装体と、
前記第１の実装体と前記第２の実装体との間の隙間に充填され前記バンプを覆う絶縁性のアンダーフィル樹脂と、
を備え、
前記ダムは、前記樹脂溜め領域と前記隙間との間を仕切る隔壁部を有し、前記隔壁部の一部は開口されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記ダムは、前記樹脂溜め領域を囲む部分の他に、前記樹脂溜め領域と対向してない前記隙間の周囲も囲むように設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ダムは、分岐しない連続した線で表される閉じた図形パターンで形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ダムの前記隔壁部の両端から略等距離の中間部が１箇所だけ開口されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
実装領域を有する第１の実装体上に、前記実装領域の外側で樹脂溜め領域を囲み、前記実装領域と対向する位置に開口部を有するダムを形成する工程と、
前記実装領域にバンプを形成する工程と、
前記第１の実装体の前記実装領域上に前記バンプを介して前記第２の実装体を実装する工程と、
前記第１の実装体上の前記樹脂溜め領域にアンダーフィル樹脂を供給する工程と、
前記アンダーフィル樹脂を、前記ダムに設けられた前記開口部を介して、前記第１の実装体と前記第２の実装体との間に移動させる工程と、
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、半導体装置及びその製造方法に関し、特にバンプを介して接合された一対の実装体間の隙間にアンダーフィル樹脂が充填された構造を有する半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
チップどうしや、チップと基板とをバンプを介して接合した構造において、接合信頼性を高める点から、積層されたチップ間またはチップと基板間の隙間にアンダーフィル樹脂を充填することが行われている（例えば特許文献１）。アンダーフィル樹脂は、下側の実装体上に滴下供給され、毛細管現象にて上下の実装体間の隙間へと浸透していく。このとき、毛細管現象による隙間への樹脂浸透量よりも、樹脂供給量の方が上回ってしまうと、供給過剰となった樹脂が上側実装体上に這い上がってしまう不良が生じることがある。
【０００３】
アンダーフィル樹脂が上記隙間に入らず上方に這い上がると、隙間内における樹脂量が不足してしまう。これは、アンダーフィル樹脂の未充填部（ボイド）や、フィレット欠損の原因となる。ボイドがあると後続工程のリフロー時にバンプのはんだが再溶融してバンプどうしがショートする不良、またフィレット欠損部ではその部分を起点にアンダーフィル樹脂が剥離する不良といった、半導体装置の致命不良につながりやすい。さらに、上側の実装体上面側への樹脂這い上がりは、バンプを介した実装体の積層物を真空吸引等でピックアップして他の基板等に実装する際に傾きを発生させ、適正なワイヤボンディングが行えないなどの不良につながる。
【特許文献１】特開２００７−１７３３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、バンプを介して接合された一対の実装体間の隙間へのアンダーフィル樹脂の適切な充填を行うことができる半導体装置及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、実装領域と、前記実装領域より外側に設けられたダムで囲まれた樹脂溜め領域とを同じ主面上に有する第１の実装体と、バンプを介して前記第１の実装体の前記実装領域に実装された第２の実装体と、前記第１の実装体と前記第２の実装体との間の隙間に充填され前記バンプを覆う絶縁性のアンダーフィル樹脂と、を備え、前記ダムは、前記樹脂溜め領域と前記隙間との間を仕切る隔壁部を有し、前記隔壁部の一部は開口されていることを特徴とする半導体装置が提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、実装領域を有する第１の実装体上に、前記実装領域の外側で樹脂溜め領域を囲み、前記実装領域と対向する位置に開口部を有するダムを形成する工程と、前記実装領域にバンプを形成する工程と、前記第１の実装体の前記実装領域上に前記バンプを介して前記第２の実装体を実装する工程と、前記第１の実装体上の前記樹脂溜め領域にアンダーフィル樹脂を供給する工程と、前記アンダーフィル樹脂を、前記ダムに設けられた前記開口部を介して、前記第１の実装体と前記第２の実装体との間に移動させる工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、バンプを介して接合された一対の実装体間の隙間へのアンダーフィル樹脂の適切な充填を行うことができる半導体装置及びその製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
前述したようなアンダーフィル樹脂の這い上がりを回避するために、隙間容積に対応した必要量のアンダーフィル樹脂を一度にまとめて供給するのではなく、アンダーフィル樹脂を複数回に分けて滴下供給することで、樹脂供給量が、隙間への樹脂浸透量を上回ることがないように調整する方法もある。しかし、この方法では製造効率が低い。特に、近年の半導体チップの薄型化によって、少量の樹脂供給量でも上側のチップ上面へと這い上がりやすくなってきている。これを避けるべく１回の樹脂供給量をより少なくし、結果として、必要量の樹脂を小分けして供給する回数が増え、製造効率がより低下する傾向にある。
【０００８】
なお、特許文献１では、基板におけるチップ実装領域と電極パッドとの間にダムを設け、そのダムによって電極パッド側へのアンダーフィル樹脂の流出を堰き止めると共に、ダムとチップ実装領域との間の領域に、チップと基板との間の隙間へのアンダーフィル樹脂の注入を案内するガイド溝を形成した構造が提案されている。しかしながら、このガイド溝は、下側の実装体表面にくぼみとして形成されているため、その部分には回路を形成することができず、回路の設計制約が生じ、これは半導体装置の面積増大につながる可能性がある。
【０００９】
以下、図面を参照し本発明の実施形態について説明する。  
［第１の実施形態］
図１に示す第１の実施形態では、第１の実装体及び第２の実装体として共に半導体チップ（ベアチップ）を例示する。図１（ａ）は両半導体チップ１１、１２及びダム３３の平面レイアウトを示す上面図であり、図１（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を示す。
【００１０】
本実施形態に係る半導体装置は、半導体チップ１１、１２どうしをバンプ２１を介して接合させたＣＯＣ（Chip On Chip）構造を有する。このＣＯＣ構造体は、さらにダイアタッチ材１９を介して基板１５に実装されている。
【００１１】
両半導体チップ１１、１２の平面形状は共に四角形状に形成され。上側の半導体チップ１２の平面サイズよりも下側の半導体チップ１１の平面サイズの方が大きい。半導体チップ１１の回路形成面である主面上には実装領域が形成され、その実装領域に複数のバンプ２１を介して半導体チップ１２が実装されている。複数のバンプ２１は例えばグリッド状に配列されている。
【００１２】
半導体チップ１２は、その回路形成面を半導体チップ１１の主面に対向させた状態で実装されている。バンプ２１は、両半導体チップ１１、１２どうしを固定し、電気的に接続する機能を担う。すなわち、バンプ２１は導電性を有し、半導体チップ１１主面の実装領域に形成された電極パッド及び半導体チップ１２の回路形成面（図において下面）に形成された電極パッドに接合されている。バンプ２１は、例えば、ＳｎＡｇ、ＳｎＣｕ等のはんだ、あるいはＡｕ、Ｃｕ等を含む材料からなる。
【００１３】
両半導体チップ１１、１２の対向面間には、バンプ２１の高さの隙間２０が形成されている。その隙間２０には、絶縁性のアンダーフィル樹脂２２が充填されバンプ２１を覆っている。これにより、バンプ接合部を保護し、高い信頼性が得られる。
【００１４】
半導体チップ１１の主面上において、半導体チップ１２の実装領域より外側には、ダム３３で囲まれた樹脂溜め領域３６が設けられている。ダム３３のさらに外側であって半導体チップ１１の主面の外縁部には、ボンディングパッド３１が形成されている。基板１５において、半導体チップ１１が実装された領域より外側の外縁部にはボンディング端子１６が形成されている。ボンディングパッド３１は半導体チップ１１に形成された半導体集積回路と電気的に接続され、ボンディング端子１６は基板１５に形成された配線回路と電気的に接続され、ボンディングパッド３１とボンディング端子１６との間は導電性のボンディングワイヤ１８で接続されている。
【００１５】
また、基板１５において、半導体チップ１１が実装された面の反対側の裏面には、例えばはんだボールからなる複数の外部接続用端子１７が設けられている。外部接続用端子１７は、基板１５に形成された配線回路と電気的に接続されている。両半導体チップ１１、１２及び基板１５は相互に電気的に接続されている。半導体チップ１１、１２やワイヤボンディング部分を含む基板１５上の要素はすべてモールド樹脂４１で封止され保護されている。
【００１６】
半導体チップ１１及び半導体チップ１２は、図１（ａ）の上面視にて、それぞれ４つの辺（エッジ）を有し、各辺どうしを略平行にした配置関係で接合されている。半導体チップ１１と半導体チップ１２は、上面視におけるそれぞれの中心を一致させておらず、半導体チップ１２は、半導体チップ１１の一辺１１ｂ側にずれて位置している。したがって、辺１１ｂ及び辺１２ｂ間の距離よりも、これと平行な辺１１ａ及び辺１２ａ間の距離の方が大きく、この領域にダム３３で囲まれた樹脂溜め領域３６が設けられている。
【００１７】
ダム３３は、樹脂溜め領域３６を囲む部分の他に、樹脂溜め領域３６が対向している半導体チップ１２の辺１２ａ以外の他の３辺の周囲も囲むように、半導体チップ１１の主面上における半導体チップ１２実装領域の周囲全体にわたって設けられている。
【００１８】
ダム３３において樹脂溜め領域３６を囲む部分は、樹脂溜め領域３６と、半導体チップ１１、１２間の隙間２０との間を仕切るように設けられた内側隔壁部３４と、この内側隔壁部３４よりも外側であって半導体チップ１１の外縁部に形成されたボンディングパッド３１よりは内側に設けられた外側隔壁部３５とを有する。
【００１９】
内側隔壁部３４は、辺１２ａに対して略平行に延在する二重ライン状に設けられ、その最も内側の部分は上記隙間２０の入口に対して離間している。図１（ｂ）に示すように、アンダーフィル樹脂２２の最外縁部に、半導体チップ１２の下面または側面から半導体チップ１１の主面上にかけて末広がり状に広がるフィレット２３が設けられることで、アンダーフィル樹脂２２の強度を高め剥離を抑止できる。したがって、隙間２０の周囲にはフィレット２３が形成できる分のスペースが確保される必要があり、最低限そのスペース分、ダム３３の内側隔壁部３４は隙間２０に対して離間させる。これは内側隔壁部３４だけに限らず、ダム３３において樹脂溜め領域３６を囲む部分以外に設けられて隙間２０を囲む部分３７についても同様に、最低限アンダーフィル樹脂２２のフィレット２３の形成スペース分、隙間２０に対して離間させる。
【００２０】
樹脂溜め領域３６は、一体に形成された外側隔壁部３５及び内側隔壁部３４に囲まれて設けられている。外側隔壁部３５は、樹脂溜め領域３６をこれより外部の領域に対して完全に遮断しているが、内側隔壁部３４は完全には樹脂溜め領域３６を閉じておらず、その一部に開口部４０が形成されている。この開口部４０を通じてのみ、樹脂溜め領域３６に供給されたアンダーフィル樹脂は、半導体チップ１１、１２間の隙間２０へと流出可能となっている。開口部４０は、内側隔壁部３４の両端から略等距離の中間部に１つだけ形成されている。すなわち、開口部４０は、樹脂溜め領域３６と、この樹脂溜め領域３６が対向している辺１２ａ側の隙間２０との間であって、辺１２ａの中央に対応する位置に１つだけ設けられている。
【００２１】
半導体チップ１１の実装領域にバンプ２１を形成し、そのバンプ２１を介して半導体チップ１１と半導体チップ１２とを接合した後、これら両半導体チップ１１、１２間の隙間２０へのアンダーフィル樹脂２２の充填工程が行われる。ダム３３をバンプ２１と同材質で構成する場合には、バンプ形成と同工程にてダム３３も形成することができる。アンダーフィル樹脂２２の充填にあたっては、まず例えばディスペンサを用いて、流動性を有する未硬化状態のアンダーフィル樹脂２２を、樹脂溜め領域３６に滴下供給する。
【００２２】
樹脂溜め領域３６に供給されたアンダーフィル樹脂２２は、開口部４０から隙間２０に向かって流れ出し、毛細管現象により隙間２０へと浸透していき隙間２０に充填される。隙間２０に充填された後、アンダーフィル樹脂２２は、例えば１５０〜１７０℃でキュアされ、硬化する。
アンダーフィル樹脂２２の樹脂溜め領域３６への供給量と隙間２０の容積との関係や、アンダーフィル樹脂２２の粘性、樹脂溜め領域３６と隙間２０との距離などによって、アンダーフィル樹脂２２の一部が樹脂溜め領域３６に残存することもある。その場合、隙間２０に充填され硬化したアンダーフィル樹脂２２と樹脂溜め領域３６に残存した樹脂とがつながった状態になることもあれば、隙間２０に充填されたアンダーフィル樹脂２２と途切れた状態で樹脂溜め領域３６に樹脂が残存することもあり得る。
【００２３】
従来、下側の実装体上に滴下されたアンダーフィル樹脂が、その下側の実装体に形成された電極パッド等へ流れ出すことを堰き止めるためのダムを設けることは行われていたが、上下の実装体間の隙間へと流れ出すアンダーフィル樹脂量を制限または制御できる構造とはなっていなかった。
【００２４】
これに対して本実施形態では、下側の半導体チップ１１上に供給されたアンダーフィル樹脂が隙間２０へと向かう経路を仕切るようにダム３３の内側隔壁部３４を設けることで隙間２０への樹脂の流出を制限し、樹脂溜め領域３６に所定量の樹脂を一旦保持できる構造となっている。
【００２５】
そして、内側隔壁部３４に開口部４０を形成することで、この開口部４０を通じて樹脂溜め領域３６内の樹脂を隙間２０へと流出させることができる。その開口部４０の幅を適切に設定することで、樹脂が毛細管現象で隙間２０に浸透していく速度が遅くても、後続の樹脂を樹脂溜め領域３６にとどめて、隙間２０への浸透量を超える量の樹脂が供給されてしまうのを抑制できる。
【００２６】
この結果、アンダーフィル樹脂２２が上側の半導体チップ１２の上面に這い上がることを回避でき、所定量（隙間２０の容積に対応した必要量）のアンダーフィル樹脂２２を、過不足なく隙間２０に充填させることができる。これにより、アンダーフィル樹脂２２の未充填部（ボイド）やフィレットの欠損を防いで、半導体装置の信頼性を高めることができる。
【００２７】
本実施形態によれば、前述したように、樹脂溜め領域３６から隙間２０への樹脂供給量が制限または制御された構造となっているため、樹脂溜め領域３６に必要量の樹脂を一度に供給しても、隙間２０への浸透量を超えた余剰な樹脂が隙間２０の入口付近に溜まらず半導体チップ１２の上方に這い上がらない。したがって、樹脂を少しずつ複数回に分けて供給する必要はなく、製造効率の向上が図れる。
【００２８】
隙間２０の容積、樹脂溜め領域３６の容積、アンダーフィル樹脂２２の粘度などの条件に応じて開口部４０の幅を適切に設定することで、樹脂供給量の制御が可能である。あるいは、樹脂溜め領域３６内の樹脂に対してエアブローなどで加圧することで、樹脂溜め領域３６から開口部４０を介して隙間２０へと向かって流れ出すアンダーフィル樹脂の流速を上げるなどして、樹脂供給量を制御してもよい。
【００２９】
また、本実施形態では、半導体チップ１２の一辺１２ａの中央に対応する位置に１つだけ設けられた開口部４０から波面状に樹脂が広がって流動していくため、隙間２０内で樹脂の衝突を生じさせるような流動が起きにくく、辺１２ａ側から入り込んだアンダーフィル樹脂２２が隙間２０内の空気を他の３辺側から押し出すように浸透していき、内部にボイドを残さない。
【００３０】
また、開口部４０から流出した樹脂は、大部分は辺１２ａ側の隙間から浸透していくが、一部は辺１２ａ以外の他の３辺側にもまわり込む。ここで、本実施形態では、辺１２ａ側で樹脂溜め領域３６を囲むダム（外側隔壁部３５及び内側隔壁部３４）以外にも、他の３辺の周囲を囲む部分にもダム３７を設けているため、このダム３７より外側の半導体チップ１１主面外縁部に形成されたボンディングパッドや電極パッドへのアンダーフィル樹脂２２の流出を防ぐことができる。
【００３１】
図１（ａ）に示す例では、ダム３３は一重構造であるが、このダム３３の外側にさらに図１（ｃ）に示すようにもう一つダム４３を設けた二重構造にしてもよい。二重のダムで樹脂溜め領域３６及び隙間２０の周囲を囲むことで、半導体チップ１１の主面外縁部側への樹脂流出をより確実に防ぐことができる。スペースの余裕があれば、ダムを３重以上の構造にしてもかまわない。
【００３２】
ダム３３の材料としては、例えば、バンプ２１と同材質のはんだ（ＳｎＡｇ、ＳｎＣｕ等）、あるいはＡｕ、Ｃｕ等を使うことができる。バンプ２１と同材質であれば、ダム３３をバンプ２１と同工程にて形成することができ製造コストの低減が図れる。
【００３３】
例えば、バンプ２１を形成する場合には、半導体チップ１１の実装領域におけるバンプ配置箇所に金属（例えばアルミニウムなど）のパッドを形成し、その上にバリアメタル層となる金属を形成し、その上にバンプ２１をめっきなどで形成する。したがって、半導体チップ１１主面上へのパッド形成時に、ダム３３の下地となるパターンも同時に形成しておけばバンプ２１形成時にダム３３も併せて形成することができる。なお、バンプ２１をめっきで形成した後、例えばＳｎＡｇはんだを用いた場合には融点である２２１℃以上の温度でバンプ２１をリフローする。
【００３４】
その他、樹脂材料でダム３３を形成してもよい。例えば、熱硬化性樹脂をディスペンス法や印刷法で塗布し硬化させる、あるいは、ポリイミド樹脂をリソグラフィ法で形成することで、ダム３３を形成してもよい。
【００３５】
ダムは上面視にて線状のパターンで表される。そして、例えば、バンプと同時にはんだでダムを形成する場合に、ダムのパターンにおいて複数本の線が１箇所でつながっている箇所（分岐点または合流点）があると、前述しためっき後のリフロー時に、分岐点または合流点に溶融したはんだが流動して集まりやすい。
【００３６】
したがって、図１（ａ）に示すダム３３において外枠を構成する部分３５、３７に対して、内側隔壁部３４を１本の線状に分岐または合流させて形成してしまうと、上記部分３５、３７と内側隔壁部３４との３本のラインの合流部（または分岐部）に、上記リフロー時に溶融したはんだが集まりやすくなり、結果として、隙間２０と樹脂溜め領域３６との間を仕切る部分のはんだ量が相対的に少なくなり、その部分の高さが低くなってしまうことが懸念される。内側隔壁部３４の高さが低くなると、樹脂溜め領域３６内の樹脂が内側隔壁部３４を越えて隙間２０に流れ出し、過剰な量の樹脂が隙間入口付近に供給されて這い上がりを起こす、あるいは開口部４０を介して流出した樹脂が内側隔壁部３４を越えて樹脂溜め領域３６に戻ってきてしまい効率が悪くなるといったことが起こり得る。
【００３７】
これに対して、図１（ａ）に示す本実施形態では、ダム３３は、分岐や合流箇所のない連続した線であって、且つ線が途切れたり同じ線を二度以上通らずに一筆書きできる線で表される閉じた図形パターンで形成されている。このように、ダム３３に合流、分岐、交わる部分がないため、上記リフロー時にはんだの流動によるはんだ量の偏りが生じにくく、ダム３３の全長にわたってはんだ量のばらつきを抑え均一にすることができる。この結果、ダム３３（特に内側隔壁部３４）の高さが低くなる箇所を生じさせない。したがって、所望の高さのダムを安定して維持でき、樹脂供給量の制御性や信頼性に優れた構造を提供できる。
【００３８】
図１（ａ）に示すように、ダム３３は、四角い枠の一部に、相対向する２方向から延びる仕切りを途中（開口部４０）まで形成したようなパターン形状を有し、このようなパターンを前述したような一筆書きで実現しようとすると、仕切り部分に相当する内側隔壁部３４が二重になる。結果として、内側隔壁部３４が二重になることで、樹脂溜め領域３６内の樹脂が内側隔壁部３４を越えて隙間２０に流れ出したり、開口部４０を介して流出した樹脂が内側隔壁部３４を越えて樹脂溜め領域３６に戻ってきてしまうといったことの防止効果を高めることができる。特に、チップ面積の関係で樹脂溜め領域３６と隙間２０との間の距離が狭くなり、内側隔壁部３４が隙間２０に対してすぐ近接して位置する構造の場合に、樹脂の内側隔壁部３４の乗り越えを防止するのに、本構造は有効である。
【００３９】
［第２の実施形態］
次に、図２に示す第２の実施形態では、第１の実装体として基板５１を、第２の実装体として半導体チップ（ベアチップ）５２を例示する。図２（ａ）は半導体チップ５２、基板５１及びダム６１の平面レイアウトを示す上面図であり、図２（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図を示す。
【００４０】
本実施形態に係る半導体装置は、半導体チップ５２をバンプ５３を介して基板（インターポーザ）５１に接合させた構造を有する。半導体チップ５２及び基板５１の平面形状は共に四角形状に形成され、半導体チップ５２の平面サイズよりも基板５１の平面サイズの方が大きい。基板５１における配線回路形成面である主面上には実装領域が形成され、その実装領域に複数のバンプ５３を介して半導体チップ５２が実装されている。
【００４１】
半導体チップ５２は、その回路形成面を基板５１の主面に対向させた状態で実装されている。バンプ５３は、半導体チップ５２と基板５１とを固定する機能を担うと共に、それらのそれぞれに形成された回路を電気的に接続する機能も担う。すなわち、バンプ５３は導電性を有し、第１の実施形態と同様、例えば、ＳｎＡｇ、ＳｎＣｕ等のはんだ、あるいはＡｕ、Ｃｕ等を含む材料からなる。
【００４２】
半導体チップ５２と基板５１との対向面間には、バンプ５３の高さの隙間５４が形成されている。その隙間５４には、絶縁性のアンダーフィル樹脂５５が充填されバンプ５３を覆っている。これにより、バンプ接合部を保護し、高い信頼性が得られる。
【００４３】
基板５１において、半導体チップ５２が実装された主面の反対側の裏面には、例えばはんだボールからなる複数の外部接続用端子５７が設けられている。外部接続用端子５７は、基板５１に形成された配線回路と電気的に接続されている。半導体チップ５２と基板５１とは、それぞれに形成された回路がバンプ５３を介して相互に電気的に接続されている。
【００４４】
半導体チップ５２と基板５１は、図２（ａ）の上面視にて、それぞれ４つの辺（エッジ）を有し、各辺どうしを略平行にした配置関係で接合されている。基板５１の主面上において、半導体チップ５２の実装領域より外側には、ダム６１で囲まれた樹脂溜め領域６０が設けられている。
【００４５】
樹脂溜め領域６０は、半導体チップ５２におけるある一つの角（コーナー）を形成する略垂直な関係にある２辺に沿うように設けられている。さらに、ダム６１は、樹脂溜め領域６０を囲む部分の他に、樹脂溜め領域６０が設けられている側のチップ２辺とは反対側の２辺の周囲も囲むように、基板５１上における半導体チップ５２実装領域の周囲全体にわたって設けられている。
【００４６】
ダム６１において樹脂溜め領域６０を囲む部分は、樹脂溜め領域６０と、半導体チップ５２と基板５１間の隙間５４との間を仕切るように設けられた内側隔壁部６２と、この内側隔壁部６２よりも外側であって基板５１の外縁部よりは内側に設けられた外側隔壁部６３とを有する。
【００４７】
本実施形態においても、アンダーフィル樹脂５５の剥離を防ぐために、隙間５４の周囲にフィレット５６が形成される必要があり、ダム６１の内側隔壁部６２は、最低限フィレット５６の形成スペース分、隙間５４に対して離間させる。これは内側隔壁部６２だけに限らず、内側隔壁部６２と共に隙間５４の周囲を囲んでいる部分６４についても同様に、最低限アンダーフィル樹脂５５のフィレット５６の形成スペース分、隙間５４に対して離間させる。
【００４８】
樹脂溜め領域６０は、外側隔壁部６３及び内側隔壁部６２に囲まれて設けられている。外側隔壁部６３は、樹脂溜め領域６０をこれより外部の領域に対して完全に遮断しているが、内側隔壁部６２は完全には樹脂溜め領域６０を閉じておらず、その一部に開口部６５が形成されている。この開口部６５を通じてのみ、樹脂溜め領域６０に供給されたアンダーフィル樹脂は、半導体チップ５２と基板５１との間の隙間５４へと流出可能となっている。
【００４９】
開口部６５は、半導体チップ５２の２辺に沿うように設けられた内側隔壁部６２の両端から略等距離の中間部であって、上記２辺が形成する角部に対向する位置に１つだけ形成されている。
【００５０】
バンプ５３を介して半導体チップ５２と基板５１とを接合した後、これらの間の隙間５４へのアンダーフィル樹脂５５の充填工程が行われる。これは、例えばディスペンサを用いて、流動性を有する未硬化状態のアンダーフィル樹脂５５を、樹脂溜め領域６０に滴下供給する。
【００５１】
樹脂溜め領域６０に供給されたアンダーフィル樹脂５５は、開口部６５から隙間５４に向かって流れ出し、毛細管現象により隙間５４へと浸透していき隙間５４に充填される。隙間５４に充填された後、アンダーフィル樹脂５５は熱硬化される。
【００５２】
本実施形態においても、下側の基板５１上に供給されたアンダーフィル樹脂が隙間５４へと向かう経路を仕切るようにダム６１の内側隔壁部６２を設けることで隙間５４への樹脂の流出を制限し、樹脂溜め領域６０に所定量の樹脂を一旦保持できる構造となっている。そして、内側隔壁部６２に開口部６５を形成することで、この開口部６５を通じて樹脂溜め領域６０内の樹脂を隙間５４へと流出させることができる。その開口部６５の幅を適切に設定することで、樹脂が毛細管現象で隙間５４に浸透していく速度が遅くても、後続の樹脂を樹脂溜め領域６０にとどめて、隙間５４への浸透量を超える量の樹脂が供給されてしまうのを抑制できる。
【００５３】
この結果、アンダーフィル樹脂５５が上側の半導体チップ５２の上面に這い上がることを回避でき、所定量（隙間５４の容積に対応した必要量）のアンダーフィル樹脂５５を、過不足なく隙間５４に充填させることができる。これにより、アンダーフィル樹脂５５の未充填部（ボイド）やフィレットの欠損を防いで、半導体装置の信頼性を高めることができる。
【００５４】
近年、半導体チップの面積が増大する傾向にあり、そのチップと他の実装体との隙間に充填すべきアンダーフィル樹脂量も増える傾向にある。本実施形態では、樹脂溜め領域６０を半導体チップ５２の１辺だけでなく２辺にわたって延在させて設け、大きな樹脂溜め容積を確保しているため、隙間５４に充填すべき樹脂量が多い場合にも、樹脂溜め領域６０への樹脂の供給回数を少なくでき、場合によっては１回だけで済ませることも可能である。これにより、製造効率の向上が図れる。
【００５５】
また、本実施形態においても、ダム６１は半導体チップ５２の周囲すべてを枠状に囲んで、ダム６１の内側領域と外側領域とを完全に遮断しているため、ダム６１より外側の基板５１主面外縁部に電極パッド等が形成されている場合であっても、その部分へのアンダーフィル樹脂５５の流出を防いで高い信頼性が得られる。
【００５６】
図２（ａ）に示す例では、半導体チップ５２のある一つの角部に対向する位置に１つだけ設けられた開口部６５から波面状に樹脂が広がって流動し、隙間５４内で樹脂の衝突を生じさせるような流動が起きにくく、上記角部から入り込んだアンダーフィル樹脂５５が隙間５４内の空気を４辺から押し出すように浸透していき、内部にボイドを残さない。
【００５７】
あるいは、図２（ｃ）に示すように、複数の開口部６５ａ、６５ｂを形成してもよい。この例では、樹脂溜め領域６０が対向しているチップ２辺における各々の１辺の略中央に開口部６５ａと開口部６５ｂが形成されている。アンダーフィル樹脂を充填すべき隙間容積、アンダーフィル樹脂充填部におけるバンプ配列、樹脂溜め領域のパターンレイアウト、樹脂溜め領域の容積（樹脂溜め領域内に溜められる樹脂量）、樹脂の粘度などに応じて、開口部の数、位置、幅を適切に設定することで、樹脂の流動を制御して樹脂の流動起因で発生するボイドの抑制が可能である。
【００５８】
本実施形態においても、ダム６１の材料としては、例えば、バンプ５３と同材質のはんだ（ＳｎＡｇ、ＳｎＣｕ等）、あるいはＡｕ、Ｃｕ等を使うことができる。バンプ５３と同材質であれば、ダム６１をバンプ５３と同工程にて形成することができ製造コストの低減が図れる。その他、樹脂材料でダム６１を形成してもよい。例えば、熱硬化性樹脂をディスペンス法や印刷法で塗布し硬化させる、あるいは、ポリイミド樹脂をリソグラフィ法で形成することでダム６１を形成してもよい。
【００５９】
［第３の実施形態］
次に、図３（ａ）は、第３の実施形態に係る半導体装置における第１の実装体（半導体チップや基板）７１、第２の実装体（半導体チップや基板）７２、ダム７３および樹脂溜め領域７４の平面レイアウトを示す模式図である。
【００６０】
第１の実装体７１及び第２の実装体７２の平面形状は共に四角形状に形成され。上側の第２の実装体７２の平面サイズよりも下側の第１の実装体７１の平面サイズの方が大きい。第１の実装体７１の主面上には実装領域が形成され、その実装領域に、前述した実施形態のように複数のバンプを介して、第２の実装体７２が実装されている。そして、両実装体７１、７２の対向面間にはバンプの高さの隙間が形成され、その隙間には、絶縁性のアンダーフィル樹脂が充填されバンプを覆っている。
【００６１】
下側の第１の実装体７１の主面上において、上側の第２の実装体７２の実装領域より外側には、ダム７３で囲まれた樹脂溜め領域７４が設けられている。第２の実装体７２の１辺と、この１辺に対して略平行な第１の実装体７１の１辺との間の領域に、樹脂溜め領域７４が設けられている。
【００６２】
ダム７３は二重線の四角い枠に設けられ、樹脂溜め領域７４と、両実装体７１、７２間の隙間との間を仕切るように設けられた内側隔壁部７６は上記隙間の入口に対して離間している。ダム７３は、樹脂溜め領域７４の内外を完全には遮断しておらず、内側隔壁部７６に開口部７５が形成されている。この開口部７５を通じてのみ、樹脂溜め領域７４に供給されたアンダーフィル樹脂は、両実装体７１、７２間の隙間へと流出可能となっている。開口部７５は、内側隔壁部７６の両端から略等距離の中間部に１つだけ形成されている。すなわち、開口部７５は、樹脂溜め領域７４と、この樹脂溜め領域７４が対向している辺側の隙間との間であって、その辺の中央に対応する位置に１つだけ設けられている。
【００６３】
樹脂溜め領域７４には、例えばディスペンサを用いて、流動性を有する未硬化状態のアンダーフィル樹脂が滴下供給される。その樹脂溜め領域７４に供給されたアンダーフィル樹脂は、開口部７５から両実装体７１、７２間の隙間に向かって流れ出し、毛細管現象によりその隙間へと浸透していき隙間に充填される。
【００６４】
本実施形態においても、下側の実装体７１上に供給されたアンダーフィル樹脂が実装体７１、７２間の隙間へと向かう経路を仕切るようにダム７３の内側隔壁部７６を設けることで上記隙間への樹脂の流出を制限し、樹脂溜め領域７４に所定量の樹脂を一旦保持できる構造となっている。そして、内側隔壁部７６に開口部７５を形成することで、この開口部７５を通じて樹脂溜め領域７４内の樹脂を実装体間の隙間へと流出させることができる。その開口部７５の幅を適切に設定することで、樹脂が毛細管現象で上記隙間に浸透していく速度が遅くても、後続の樹脂を樹脂溜め領域７４にとどめて、隙間への浸透量を超える量の樹脂が供給されてしまうのを抑制できる。この結果、アンダーフィル樹脂が上側の実装体７２の上面に這い上がることを回避でき、必要量のアンダーフィル樹脂を過不足なく上記隙間に充填させることができる。これにより、アンダーフィル樹脂の未充填部（ボイド）やフィレットの欠損を防いで、半導体装置の信頼性を高めることができる。
【００６５】
また、実装体７２の一辺の中央に対応する位置に１つだけ設けられた開口部７５から波面状に樹脂が広がって流動していくため、上記隙間内で樹脂の衝突を生じさせるような流動が起きにくく、その一辺側から入り込んだアンダーフィル樹脂が隙間内の空気を他の３辺側から押し出すように浸透していき、内部にボイドを残さない。
【００６６】
また、ダム７３は、分岐や合流箇所のない連続した線であって、且つ線が途切れたり同じ線を二度以上通らずに一筆書きできる線で表される閉じた図形パターンで形成されている。このように、ダム７３に合流、分岐、交わる部分がないため、ダム７３をバンプと同じ例えばはんだによって形成しても、リフロー時にはんだの流動によるはんだ量の偏りが生じにくく、ダム７３の全長にわたってはんだ量のばらつきを抑え均一にすることができる。この結果、ダム７３（特に内側隔壁部７６）の高さが低くなる箇所を生じさせない。したがって、所望の高さのダムを安定して維持でき、樹脂供給量の制御性や信頼性に優れた構造を提供できる。
【００６７】
また、図３（ｂ）に示すように、ダム７３の内側隔壁部７６において、開口部７５から両実装体７１、７２間の隙間に向かう部分に、隙間に向かうにしたがってチップ辺中央からチップ辺両端側へと広がるように傾斜したガイド部７７を設けてもよい。このガイド部７７を形成することによって、開口部７５から流出する樹脂の流動方向を制御することができ、樹脂を流動させるべき方向に効率よく供給できる。これにより、不所望の樹脂流動によるボイドの巻き込みを抑制することが可能となる。
【００６８】
［第４の実施形態］
次に、図３（ｃ）は、第４の実施形態に係る半導体装置における第１の実装体（半導体チップや基板）８１、第２の実装体（半導体チップや基板）８２、ダム８３および樹脂溜め領域８８の平面レイアウトを示す模式図である。
【００６９】
第１の実装体８１及び第２の実装体８２の平面形状は共に四角形状に形成され。上側の第２の実装体８２の平面サイズよりも下側の第１の実装体８１の平面サイズの方が大きい。第１の実装体８１の主面上には実装領域が形成され、その実装領域に、前述した実施形態と同様に複数のバンプを介して、第２の実装体８２が実装されている。そして、両実装体８１、８２の対向面間にはバンプの高さの隙間が形成され、その隙間には、絶縁性のアンダーフィル樹脂が充填されバンプを覆っている。
【００７０】
下側の第１の実装体８１の主面上において、上側の第２の実装体８２の実装領域より外側にはダム８３が設けられている。ダム８３は、樹脂溜め領域８８を囲む部分８４と、第２の実装体８２の周囲を囲む部分８７と、これら部分８４、８７間をつなぐ部分８５とを有する。第２の実装体８２は、第１の実装体８１のある１辺側に寄った位置に実装され、樹脂溜め領域８８は、その１辺と略平行に対向する辺側に設けられている。
【００７１】
樹脂溜め領域８８と第２の実装体８２との間には流路８６が設けられている。流路８６は、樹脂溜め領域８８から両実装体８１、８２間の隙間に向けて平行に延びる２本の直線状のダム８５で囲まれており、流路８６の一端は樹脂溜め領域８８に通じ、他端は両実装体８１、８２間の隙間に通じている。
【００７２】
樹脂溜め領域８８に例えばディスペンサを用いて流動性を有する未硬化状態のアンダーフィル樹脂が滴下供給されると、その樹脂は流路８６を通って両実装体８１、８２間の隙間へと向けて流れ出し、毛細管現象によりその隙間へと浸透していき隙間に充填される。
【００７３】
樹脂溜め領域８８に供給されたアンダーフィル樹脂は、流路８６のみを介して、両実装体８１、８２間の隙間へと流出可能となっている。すなわち、下側の実装体８１上に供給されたアンダーフィル樹脂の上記隙間への流出を流路８６によって制限または制御し、樹脂溜め領域８８に所定量の樹脂を一旦保持できる構造となっている。そして、流路８６の幅や長さなどを適切に設定することで、樹脂が毛細管現象で上記隙間に浸透していく速度が遅くても、後続の樹脂を樹脂溜め領域８８にとどめて、隙間への浸透量を超える量の樹脂が供給されてしまうのを抑制できる。この結果、アンダーフィル樹脂が上側の実装体８２の上面に這い上がることを回避でき、必要量のアンダーフィル樹脂を過不足なく上記隙間に充填させることができる。これにより、アンダーフィル樹脂の未充填部（ボイド）やフィレットの欠損を防いで、半導体装置の信頼性を高めることができる。
【００７４】
下側の実装体８１の主面上において、上側の実装体８２の実装領域の近くに樹脂溜め領域８８を設けるのがスペース制約等から難しい場合に、本実施形態の構造は有効である。その他、本構造を採用することで、樹脂溜め領域のレイアウト自由度を高めることができる。
【００７５】
また、ダム８３は、分岐や合流箇所のない連続した線であって、且つ線が途切れたり同じ線を二度以上通らずに一筆書きできる線で表される閉じた図形パターンで形成されている。このように、ダム８３に合流、分岐、交わる部分がないため、ダム８３をバンプと同じ例えばはんだによって形成しても、上記リフローによるはんだの流動によるはんだ量の偏りが生じにくく、ダム８３の全長にわたってはんだ量のばらつきを抑え均一にすることができる。この結果、ダム８３の高さが低くなる箇所を生じさせない。
【００７６】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００７７】
本発明は、バンプを介して一対の実装体が接合されそれらの隙間にアンダーフィル樹脂を充填させた構造を有する半導体装置に適用可能であり、接合対象である実装体の形態としては、前述した実施形態で挙げた半導体チップ（ベアチップ）や基板に限らず、パッケージングされた形態のものであってよい。
【００７８】
また、３つ以上の実装体がバンプを介して接合された構造についても、本発明は適用可能である。例えば、３つの実装体が積層された構造の場合には、下から一層目の実装体と二層目の実装体との間にアンダーフィル樹脂を充填するにあたっては、下側の一層目の実装体の主面上に前述したようなダム及び樹脂溜め領域を設ける。二層目の実装体と三層目の実装体との間にアンダーフィル樹脂を充填するにあたっては、下側の二層目の実装体の主面上に前述したようなダム及び樹脂溜め領域を設ける。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】第１の実施形態に係る半導体装置の模式図。
【図２】第２の実施形態に係る半導体装置の模式図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は第３の実施形態に係る半導体装置の模式上面図であり、（ｃ）は第４の実施形態に係る半導体装置の模式上面図。
【符号の説明】
【００８０】
１１，５１，７１，８１…第１の実装体、１２，５２，７２，８２…第２の実装体、２０，５４…隙間、２１，５３…バンプ、２２，５５…アンダーフィル樹脂、３３，４３，６１，７３，８３…ダム、３４，６２，７６…内側隔壁部、３６，６０，７４，８８…樹脂溜め領域、４０，６５，６５ａ，６５ｂ，７５…開口部
【図１】
2010073949.tif 000003
【図２】
2010073949.tif 000004
【図３】
2010073949.tif 000005