(57)【要約】【課題】接続バンプを応力緩和の小さい材料で微細形成したり、更には半導体チップと接合する基板に半導体チップと熱膨張係数差が大きい材料からなるものを用いる場合でも、接続バンプ部分の損壊を抑止する。【解決手段】半導体チップ１上において、電極１１は等ピッチで均一に設けられている。一方、樹脂基板４上において、電極１２は１つおきに樹脂基板４の表面の内側へ向かって偏倚した位置に設けられている。一対の電極１１と電極１２とを接続するハンダバンプ３は、樹脂基板４上で電極１２と共に樹脂基板４の表面の外側へ偏倚し、ハンダバンプ３が傾斜する。一方、一対の電極１１と偏倚電極１２ｃとを接続するハンダバンプ３は、樹脂基板４上で電極１２と共に樹脂基板４の表面の若干内側へ偏倚して傾斜する。【選択図】図４
2010087277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子が集積されてなる半導体チップと、
前記半導体チップと表面同士で対向するように設けられた第１の基板と
を含み、
前記半導体チップと前記第１の基板とは、複数の第１の接続バンプにより電気的に接続されており、
前記第１の接続バンプのうちの少なくとも１つは、前記半導体チップの表面と前記第１の基板の表面とを結ぶ中心軸が、前記半導体チップの表面から前記第１の基板の表面の内側へ向かって傾斜した第１の傾斜バンプとされていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１の接続バンプのうち、所定数おきに前記第１の傾斜バンプが配されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１の接続バンプのうちの少なくとも１つは、前記半導体チップの表面と前記第１の基板の表面とを結ぶ中心軸が、前記半導体チップの表面から前記第１の基板の表面の外側へ向かって傾斜した第２の傾斜バンプとされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２の接続バンプのうち、所定数おきに前記第２の傾斜バンプが配されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
半導体素子が集積された半導体チップの表面に、前記半導体素子と接続されるように複数の第１の電極を形成し、前記第１の電極上に第１の接続バンプを配する工程と、
前記第１の電極と対応するように、第１の基板の表面に複数の第２の電極を形成する工程と、
前記半導体チップと前記第１の基板とを、対応する前記第１の電極と前記第２の電極とが前記第１の接続バンプにより接続されるように接合する工程と
を含み、
前記第２の電極を形成する工程において、前記第２の電極のうちの少なくとも１つの中心部位が、当該第２の電極に対応する前記第１の電極の中心部位に対して、前記第１の基板の表面の内側へ偏倚するように形成し、
前記半導体チップと前記第１の基板とを接合する工程において、前記中心部位が偏倚した前記第２の電極と当該第２の電極に対応する前記第１の電極とを接続する前記第１の接続バンプを、その中心軸が前記半導体チップの表面から前記第１の基板の表面の内側へ向かって傾斜した状態とすることを特徴と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、半導体素子が集積されてなる半導体チップを基板と接続バンプを介して接合してなる半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、半導体チップにおける配線密度の上昇による高集積化に伴い、半導体チップの表面に配される接続バンプ（例えばハンダボール）のサイズは微細化の傾向にある。また、環境問題へ対応すべく、鉛（Ｐｂ）を含有しない、例えばＳｎ系のＰｂフリーハンダの実用化が進んでおり、このようなハンダが接続バンプの材料に汎用されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１８１３０３号公報
【特許文献２】特開平１１−２９７９６５号公報
【特許文献３】特開２００４−１１９５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような、例えばＳｎ系のＰｂフリーハンダを材料とする接続バンプは、従来のハンダを材料とする接続バンプよりも応力緩和が少なく、実装温度が高温となるという特徴を有する。そのため、半導体チップを基板に実装してなる半導体装置では、以下のような問題が生じる。
【０００５】
半導体チップと基板とを接合する接続バンプへの応力集中が大きくなり、接続バンプが微細なほどこの傾向が強い。そのため、大きな応力印加により接続バンプにダメージが発生し、半導体装置が接続バンプ部分で損壊するという問題がある。
【０００６】
また、半導体チップが実装される基板には、高密度配線を低コストで達成できる樹脂基板が使用されることが多くなってきている。樹脂基板は、熱膨張係数が大きいことから、半導体チップを実装する際における接続バンプをリフローさせるための高温印加により、半導体チップとの熱膨張係数差に起因して基板に反りが生じる。この反りの発生により、接続バンプ部分に更に大きな応力の負荷がかかるという問題がある。そのため、接続バンプをリフローさせて半導体チップと基板とを接合した後に、特に半導体チップの最外周部近傍における接続バンプ部分にクラックが発生する等、信頼性への影響が大きい。また、Ｐｂフリーハンダは、弾性率が高く、従来のＰｂハンダと比較して応力緩和能力が低くなり、半導体チップ実装後の繰り返し曲げ試験や落下衝撃試験等において信頼性の著しい低下が見られることが多い。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、接続バンプを応力緩和の小さい材料で微細形成したり、更には半導体チップと接合する基板（第１の基板）に半導体チップと熱膨張係数差が大きい材料からなるものを用いる場合でも、接続バンプ部分の損壊を抑止し、信頼性の高い半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
半導体装置の一態様は、半導体素子が集積されてなる半導体チップと、前記半導体チップと表面同士で対向するように設けられた第１の基板とを含み、前記半導体チップと前記第１の基板とは、複数の第１の接続バンプにより電気的に接続されており、前記第１の接続バンプのうちの少なくとも１つは、前記半導体チップの表面と前記第１の基板の表面とを結ぶ中心軸が、前記半導体チップの表面から前記第１の基板の表面の内側へ向かって傾斜した第１の傾斜バンプとされている。
【０００９】
半導体装置の製造方法の一態様は、半導体素子が集積された半導体チップの表面に、前記半導体素子と接続されるように複数の第１の電極を形成し、前記第１の電極上に第１の接続バンプを配する工程と、前記第１の電極と対応するように、第１の基板の表面に複数の第２の電極を形成する工程と、前記半導体チップと前記第１の基板とを、対応する前記第１の電極と前記第２の電極とが前記第１の接続バンプにより接続されるように接合する工程とを含み、前記第２の電極を形成する工程において、前記第２の電極のうちの少なくとも１つの中心部位が、当該第２の電極に対応する前記第１の電極の中心部位に対して、前記第１の基板の表面の内側へ偏倚するように形成し、前記半導体チップと前記第１の基板とを接合する工程において、前記中心部位が偏倚した前記第２の電極と当該第２の電極に対応する前記第１の電極とを接続する前記第１の接続バンプを、その中心軸が前記半導体チップの表面から前記第１の基板の表面の内側へ向かって傾斜した状態とする。
【発明の効果】
【００１０】
上記の各態様によれば、接続バンプを応力緩和の小さい材料で微細形成したり、更には半導体チップと接合する基板（第１の基板）に半導体チップと熱膨張係数差が大きい材料からなるものを用いる場合でも、接続バンプ部分の損壊を抑止することができ、信頼性の高い半導体装置が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
本実施形態では、先ず接続バンプに大きな応力負荷がかかるメカニズムについて考察した。
図１は、従来の半導体装置の一例を示す断面図である。
この半導体装置は、半導体素子が集積されてなり、表面に電極１１１が形成されてなる半導体チップ１０１と、表面に電極１１２が形成されてなる、例えばセラミックからなる基板１０２とを有している。
半導体素子としては、ＭＯＳトランジスタ、ＣＭＯＳトランジスタや各種半導体メモリ等の種々の素子が形成されている。
【００１３】
図１（ａ）に示すように、対応する一対の電極１１１，１１２が位置整合するように、半導体チップ１０１と基板１０２とを表面同士で対向させ、図１（ｂ）に示すように、一対の電極１１１，１１２間をハンダバンプ１０３で接続する。これにより、半導体チップ１０１と基板１０２とが接合されて半導体装置が構成される。
【００１４】
各ハンダバンプ１０３は、電極１１１，１１２間を中心軸が略垂直となるように接続している。このように各ハンダバンプ１０３が一様に同一状態、ここでは各々が略垂直な中心軸で整列する場合、各ハンダバンプ１０３には同質（略同一方向）の応力が言わば高効率で印加される。即ち、曲げや落下衝撃に対して同一状態の各ハンダバンプ１０３に応力が高効率で集中し、接続バンプ１０３が応力緩和の小さい材料で微細形成したものである場合には殊更に高確率で接続バンプ１０３が損壊すると考えられる。
【００１５】
このことは、基板１０２に半導体チップ１０１と熱膨張係数差が大きい材料からなるもの、例えば樹脂を用いる場合に更に顕著となる。
図２は、樹脂基板を用いた従来の半導体装置の一例を示す断面図である。
この半導体装置は、電極１１１が形成されてなる半導体チップ１０１と、表面に電極１１２が形成されてなり、半導体チップ１０１よりも熱膨張係数の大きい樹脂基板１０４とを有している。
【００１６】
図２（ａ）に示すように、対応する一対の電極１１１，１１２が位置整合するように、半導体チップ１０１と樹脂基板１０４とを表面同士で対向させ、一対の電極１１１，１１２間をハンダバンプ１０３で接続する。ここで、樹脂基板１０４は熱膨張係数が大きいために熱膨張し、これに伴って一対の電極１１１，１１２において電極１１２が電極１１１に対して外方へ位置ずれする。そのため、ハンダバンプ１０３が樹脂基板１０４上で電極１１２に伴って樹脂基板１０４の表面の外側へ偏倚し、ハンダバンプ１０３が傾斜する。この傾斜の度合いは、半導体チップ１０１の周縁に近いハンダバンプ１０３ほど大きくなる。
【００１７】
各ハンダバンプ１０３は、電極１１１，１１２間を中心軸が半導体チップ１０１の表面の中心へ向かう方向に傾斜するように接続している。このように各ハンダバンプ１０３が一様に同一状態、ここでは各々が同一方向に傾斜する中心軸で整列する場合、各ハンダバンプ１０３には同質（略同一方向）の応力が言わば高効率で印加される。しかも同一方向の傾斜により、各ハンダバンプ１０３には図２（ｂ）中で円Ｃ内に示す一方の肩部分に応力が集中する。即ち、曲げや落下衝撃に対して同一状態の各ハンダバンプ１０３の特定部位に応力が高効率で集中し、これにより接続バンプ１０３の損壊が更なる高確率で発生すると考えられる。
【００１８】
本実施形態では、半導体チップと基板とで熱膨張係数にさほどの差異がない場合でも、或いは大きな差異がある場合には特に、上記したハンダバンプ（の特定部位）への応力集中を抑止すべく、接続バンプのうちの少なくとも１つを、半導体チップの表面と基板の表面とを結ぶ中心軸が、半導体チップの表面から基板の表面の内側へ向かって傾斜した傾斜バンプとする。
【００１９】
［第１例］
図３は、第１の実施形態による半導体装置の第１例を示す断面図である。
この半導体装置１０は、半導体素子が集積されてなり、表面に電極１１が形成されてなる半導体チップ１と、表面に電極１２が形成されてなる、例えばセラミックからなる基板２とを有している。
半導体チップ１上において、電極１１は等ピッチで均一に設けられている。一方、基板２上において、電極１２は、基板２の表面の外側へ向かって偏倚した位置に設けられたものと、基板２の表面の内側へ向かって偏倚した位置に設けられたものとが交互に配される。基板２の表面の外側へ位置ずれして配された電極１２を偏倚電極１２ａ、内側へ位置ずれして配された電極１２を偏倚電極１２ｂとする。図３（ａ）に示すように、半導体チップ１と基板２とを表面同士で対向させると、対応する一対の電極１１及び偏倚電極１２ａでは、電極１１の中心部位に対して偏倚電極１２ａの中心部位が基板２の表面の外側へ向かって偏倚した状態となる。一方、対応する一対の電極１１及び偏倚電極１２ｂでは、電極１１の中心部位に対して偏倚電極１２ｂの中心部位が基板２の表面の内側へ向かって偏倚した状態となる。
【００２０】
一対の電極１１と偏倚電極１２ａとが、一対の電極１１と偏倚電極１２ｂとがそれぞれ対応するように、半導体チップ１と基板２とを表面同士で対向させる。そして、図３（ｂ）に示すように、電極１１及び偏倚電極１２ａ間、及び電極１１及び偏倚電極１２ｂ間をハンダバンプ３でそれぞれ接続する。ハンダバンプ３としては、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ又はＳｎ−３ＡｇのＰｂフリーハンダを用いる。なお、Ｓｎ，Ａｇ，Ｃｕの各割合は若干変更されることがある。
【００２１】
接続前にはハンダバンプ３は電極１１上に配されており、各電極１１上のハンダバンプ３が偏倚電極１２ａ又は１２ｂと接続される。このとき、リフロー時におけるハンダバンプ３の有する濡れ性により、ハンダバンプ３は電極１１と位置整合しない偏倚電極１２ａ又は１２ｂ上に適宜接続されることになる。電極１１と偏倚電極１２ａとを接続するハンダバンプ３は、電極１１と偏倚電極１２ａとを結ぶ中心軸が、半導体チップ１の表面から基板２の表面の外側へ向かって傾斜する形状となる。一方、電極１１と偏倚電極１２ｂとを接続するハンダバンプ３は、電極１１と偏倚電極１２ｂとを結ぶ中心軸が、半導体チップ１の表面から基板２の表面の内側へ向かって傾斜する形状となる。前者のハンダバンプ３を傾斜バンプ３ａ、後者のハンダバンプ３を傾斜バンプ３ｂとする。
【００２２】
本例では、傾斜バンプ３ａと傾斜バンプ３ｂとが、垂直方向に対して互いに逆向きの傾斜軸を有している。従って、傾斜バンプ３ａ，３ｂに印加される応力が互いに打ち消し合うように分散される。即ち、傾斜バンプ３ａ，３ｂが互いに支持体として機能することになる。これにより、傾斜バンプ３ａ，３ｂへの応力集中が緩和され、曲げや落下衝撃に対する接続バンプ部分の損壊が抑止される。
【００２３】
［第２例］
図４は、第１の実施形態による半導体装置の第２例を示す断面図である。
この半導体装置２０は、電極１１が形成されてなる半導体チップ１と、表面に電極１２が形成されてなり、半導体チップ１よりも熱膨張係数の大きい樹脂基板４とを有している。
半導体チップ１上において、電極１１は等ピッチで均一に設けられている。一方、樹脂基板４上において、電極１２は所定数、ここでは１つおきに樹脂基板４の表面の内側へ向かって偏倚した位置に設けられている。この位置ずれして配された電極１２を偏倚電極１２ｃとする。図４（ａ）に示すように、半導体チップ１と樹脂基板４とを表面同士で対向させると、対応する一対の電極１１と等ピッチの電極１２とが位置整合するのに対して、対応する一対の電極１１と偏倚電極１２ｃとは位置整合しない。
【００２４】
一対の電極１１と電極１２とが、一対の電極１１と偏倚電極１２ｃとがそれぞれ対応するように、半導体チップ１と基板２とを表面同士で対向させる。そして、図４（ｂ）に示すように、電極１１及び電極１２間、及び電極１１及び偏倚電極１２ｃ間をハンダバンプ３でそれぞれ接続する。ここで、樹脂基板４は熱膨張係数が大きいために熱膨張し、これに伴って一対の電極１１及び電極１２では電極１２が電極１１に対して、一対の電極１１及び偏倚電極１２ｃでは偏倚電極１２ｃが電極１１に対して、それぞれ外方へ位置ずれする。このとき、一対の電極１１と電極１２とを接続するハンダバンプ３は、樹脂基板４上で電極１２と共に樹脂基板４の表面の外側へ偏倚して傾斜する。このハンダバンプ３を傾斜バンプ３ｃとする。傾斜バンプ３ｃは、電極１１と電極１２とを結ぶ中心軸が、半導体チップ１の表面から基板２の表面の外側へ向かって傾斜する形状となる。
【００２５】
一方、即ち、偏倚電極１２ｃは、当初における樹脂基板４の表面の内側への偏倚が樹脂基板４の熱膨張に起因する樹脂基板４の表面の外側への偏倚によって相当量だけ相殺され、結果として内側へ若干偏倚した状態となる。これと共に、一対の電極１１と偏倚電極１２ｃとを接続するハンダバンプ３は、偏倚電極１２ｃと共に樹脂基板４の表面の外側へ偏倚するものの、偏倚電極１２ｃが当初から樹脂基板４の表面の内側へ偏倚しているため、樹脂基板４の表面の内側へ若干偏倚した状態となって傾斜する。このハンダバンプ３を傾斜バンプ３ｄとする。傾斜バンプ３ｃは、電極１１と偏倚電極１２ｃとを結ぶ中心軸が、半導体チップ１の表面から基板２の表面の内側へ向かって若干傾斜する形状となる。
【００２６】
なお、接続前には、ハンダバンプ３は電極１１上に配されており、各電極１１上のハンダバンプ３が電極１２又は偏倚電極１２ｃと接続される。このとき、リフロー時におけるハンダバンプ３の有する濡れ性により、ハンダバンプ３は傾斜バンプ３ｃ，３ｄとして電極１１と位置整合しない電極１２又は偏倚電極１２ｃ上に適宜接続される。
【００２７】
本例では、傾斜バンプ３ｃと傾斜バンプ３ｄとが、垂直方向に対して互いに逆向きの傾斜軸を有している。従って、傾斜バンプ３ｃ，３ｄに印加される応力が互いに打ち消し合うように分散される。即ち、傾斜バンプ３ｃ，３ｄが互いに支持体として機能することになる。これにより、傾斜バンプ３ｃ，３ｄへの応力集中が緩和され、曲げや落下衝撃に対する接続バンプ部分の損壊が抑止される。
【００２８】
また、傾斜バンプ３ｂ又は傾斜バンプ３ｄの傾斜角度を、半導体チップ１の周縁に近づくにつれて大きくなるように、偏倚量が当該周縁に近づくにつれて大きくなるように偏倚電極１２ｂ又は偏倚電極１２ｄを形成するようにしても良い。この構成を採ることにより、当該周縁における局所的に大きな応力を適宜緩和することができる。
【００２９】
具体的に、１５ｍｍ角のサイズで熱膨張係数が３ｐｐｍの半導体チップ１と、４７．５ｍｍ角のサイズで熱膨張係数が１８ｐｐｍの樹脂基板４とを用いて、半導体装置２０を作製した。
半導体チップ１の表面に形成された電極１１上に、約２００μｍの等ピッチでＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕを材料とした直径１００μｍ程度の接続バンプ３を印刷法によって形成した。一方、樹脂基板４では、１つおきの隣接する電極１２との間で約４００μｍの等ピッチとされた電極１２と、隣接する電極１２間で５０μｍ程度だけ中央方向へシフトさせた偏倚電極１２ｃとが形成されており、接続バンプ３を電極１２又は偏倚電極１２ｃに当接し、処理温度が２４５℃ＭＡＸの窒素リフローを施して、半導体チップ１と樹脂基板４とを接合させた。その結果、半導体チップ１の周縁近傍に位置する傾斜バンプ３ｃは、電極１１に対して電極１２の中心部位が３０μｍ程度外側にずれた状態で、電極１１と電極１２とを接続している。一方、この傾斜バンプ３ｃに隣接する傾斜バンプ３ｄは、電極１１に対して偏倚電極１２ｃの中心部位が２０μｍ程度内側にずれた状態で、電極１１と偏倚電極１２ｃとを接続している。
【００３０】
半導体装置２０との比較のために、樹脂基板４に偏倚電極１２ｃを設けず、電極１２が約２００μｍの等ピッチで形成された樹脂基板４を、半導体チップ１と接合して半導体装置を作製した。
半導体装置２０及び比較例の半導体装置について、曲げ試験を行った結果を下記に示す。
曲げ試験は、３点曲げであり、スパン４０ｍｍ、押し込み深さ０．２ｍｍ、繰り返し周波数１Ｈｚで行った。その結果、比較例の半導体装置では、繰り返し曲げ回数が１９０回で導通不良が発生した。これに対して半導体装置２０では、繰り返し曲げ回数が２４０回で導通不良が発生した。このように、半導体装置２０は、比較例の半導体装置に較べて高い信頼性を有することが確認された。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、接続バンプ３を応力緩和の小さい材料で微細形成したり、更には半導体チップ１と接合する基板に半導体チップ１と熱膨張係数差が大きい材料からなる樹脂基板４を用いる場合でも、接続バンプ部分の損壊を抑止することができ、信頼性の高い半導体装置が実現する。
【００３２】
なお、上記した第１例及び第２例では、図３（ｂ）又は図４（ｂ）に相当する半導体チップ１と基板２又は樹脂基板４とが接合された状態において、傾斜バンプ３ａ，３ｂ又は傾斜バンプ３ｃ，３ｄが交互に隣接する構成を採る場合について説明した。しかしながら、これの構成に限定されるものではなく、バンプ配置が全体的に均一（規則的）となれば良い。
【００３３】
図５は、半導体装置１０又は２０における左側部分に相当する接続バンプの配置状態を示す模式図である。図５に示す各斜線は接続バンプの中心軸の傾斜状態を表している。
図５の（１）は、図３（ｂ）又は図４（ｂ）の傾斜状態を示す。これに対して、例えば図５の（２）のように、傾斜バンプ３ａと傾斜バンプ３ｂとの間又は傾斜バンプ３ｃと傾斜バンプ３ｄとの間に、傾斜のない（中心軸が垂直な）接続バンプ３を配するようにしても良い。また、図５の（３）のように、例えば傾斜バンプ３ａ又は傾斜バンプ３ｃの２つおき（又は３つ以上の所定数おき）に傾斜バンプ３ｂ又は傾斜バンプ３ｄを配するようにしても好適である。このようにバンプ配置を調節することにより、きめ細かな応力制御が可能となる。
【００３４】
（第２の実施形態）
本実施形態では、いわゆるＦＣＢＧＡ（Flip Chip Ball Grid Array：ＦＣＢＧＡ）パッケージを有する半導体装置（以下、単にＦＣＢＧＡと呼ぶ。）であって、第１の実施形態による半導体装置１０又は２０（以下の説明では半導体装置２０とする。）が搭載されてなるＦＣＢＧＡを開示する。
【００３５】
図６及び図７は、第２の実施形態によるＦＣＢＧＡを示す断面図である。
このＦＣＢＧＡでは、図６及び図７に示すように、第１の実施形態による半導体装置２０が接続基板４１と接合されて構成される。
【００３６】
図６に示すように、半導体装置２０の樹脂基板４に、表面側と裏面側とを電気的に接続するスルーホール配線３１が形成されており、裏面にはスルーホール配線３１と接続された電極３２が設けられている。各電極３２上には、接続バンプ３と同様の材料からなり、接続バンプ３よりも大きなサイズのハンダバンプ３３がボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）をなすように配設されている。
【００３７】
半導体装置２０において、半導体チップ１と樹脂基板４との間にエポキシ等の樹脂３４が注入（アンダーフィル）され、その後に樹脂３４が硬化されている。樹脂基板４の表面上で半導体チップ１の周囲を囲むようにスペーサ（スティフナー）３５が所定の接着剤により接着されている。半導体チップ１上には、半導体チップ１の裏面（ここでは上面）上に銀ペースト３６が塗布され、スペーサ３５上には所定の接着剤が塗布されて、カバープレート３７が接着固定されている。このカバープレート３７は、例えば銅（Ｃｕ）板からなり、放熱器（ヒートスプレッダ）を兼ねている。
【００３８】
接続基板４１は、例えば樹脂基板４と同様の樹脂からなり、両者の熱膨張率差は小さい（或いは同じ熱膨張率である。）。従って、樹脂基板４と接続基板４１との接続には、第１の実施形態で説明した第１例の構成が適用される。
【００３９】
樹脂基板４の裏面では、電極３２は等ピッチで均一に設けられている。一方、接続基板４１上において、電極４２は、接続基板４１の表面の外側へ向かって偏倚した位置に設けられたものと、接続基板４１の表面の内側へ向かって偏倚した位置に設けられたものとが交互に配される。接続基板４１の表面の外側へ位置ずれして配された電極４２を偏倚電極４２ａ、内側へ位置ずれして配された電極４２を偏倚電極４２ｂとする。図６に示すように、樹脂基板４の裏面と接続基板４１の表面とを対向させると、対応する一対の電極３２及び偏倚電極４２ａでは、電極３２の中心部位に対して偏倚電極４２ａの中心部位が接続基板４１の表面の外側へ向かって偏倚した状態となる。一方、対応する一対の電極３２及び偏倚電極４２ｂでは、電極３２の中心部位に対して偏倚電極４２ｂの中心部位が接続基板４１の表面の内側へ向かって偏倚した状態となる。
【００４０】
一対の電極３２と偏倚電極４２ａとが、一対の電極３２と偏倚電極４２ｂとがそれぞれ対応するように、樹脂基板４の裏面と接続基板４１の表面とを対向させる。そして、図７に示すように、電極３２及び偏倚電極４２ａ間、及び電極３２及び偏倚電極４２ｂ間をハンダバンプ３３でそれぞれ接続する。ハンダバンプ３３としては、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ又はＳｎ−３ＡｇのＰｂフリーハンダを用いる。なお、Ｓｎ，Ａｇ，Ｃｕの各割合は若干変更されることがある。
【００４１】
このとき、リフロー時におけるハンダバンプ３３の有する濡れ性により、ハンダバンプ３３は電極３２と位置整合しない偏倚電極４２ａ又は４２ｂ上に適宜接続されることになる。電極３２と偏倚電極４２ａとを接続するハンダバンプ３３は、電極３２と偏倚電極４２ａとを結ぶ中心軸が、樹脂基板４の裏面から接続基板４１の表面の外側へ向かって傾斜する形状となる。一方、電極３２と偏倚電極４２ｂとを接続するハンダバンプ３３は、電極３２と偏倚電極４２ｂとを結ぶ中心軸が、樹脂基板４の裏面から接続基板４１の表面の内側へ向かって傾斜する形状となる。前者のハンダバンプ３３を傾斜バンプ３３ａ、後者のハンダバンプ３３を傾斜バンプ３３ｂとする。
【００４２】
本実施形態では、ＦＣＢＧＡのうち、半導体装置２０の半導体チップ１と樹脂基板４との接合においては、傾斜バンプ３ｃと傾斜バンプ３ｄとが、垂直方向に対して互いに逆向きの傾斜軸を有している。従って、傾斜バンプ３ｃ，３ｄに印加される応力が互いに打ち消し合うように分散される。即ち、傾斜バンプ３ｃ，３ｄが互いに支持体として機能することになる。これにより、傾斜バンプ３ｃ，３ｄへの応力集中が緩和され、曲げや落下衝撃に対する接続バンプ部分の損壊が抑止される。
更に、ＦＣＢＧＡのうち、樹脂基板４と接続基板４１との接合においては、傾斜バンプ３３ａと傾斜バンプ３３ｂとが、垂直方向に対して互いに逆向きの傾斜軸を有している。従って、傾斜バンプ３３ａ，３３ｂに印加される応力が互いに打ち消し合うように分散される。即ち、傾斜バンプ３３ａ，３３ｂが互いに支持体として機能することになる。これにより、傾斜バンプ３３ａ，３３ｂへの応力集中が緩和され、曲げや落下衝撃に対する接続バンプ部分の損壊が抑止される。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態によれば、ハンダバンプ３３を応力緩和の小さい材料で微細形成したり、更には半導体チップ１と接合する基板に半導体チップ１と熱膨張係数差が大きい材料からなる樹脂基板４を用いるとともに、更に樹脂基板４と熱膨張係数差が小さい材料からなる接続基板４１を用いた場合でも、各々の基板に適応して接続バンプ部分の損壊を抑止することができ、信頼性の高いＦＣＢＧＡが実現する。
【００４４】
なお、本実施形態では、樹脂基板４と接続される基板として、樹脂基板４と熱膨張係数差が小さい材料からなる接続基板４１を用いる場合を例示したが、当該熱膨張係数差が大きい材料からなる基板を用いた場合でも、適用することができる。
例えば、樹脂基板４の熱膨張係数よりも接続基板４１の熱膨張係数の方が大きい場合には、樹脂基板４と接続基板４１との接続には、第１の実施形態で説明した第２例の構成が適用される。
一方、接続基板４１の熱膨張係数よりも樹脂基板４の熱膨張係数の方が大きい場合には、樹脂基板４と接続基板４１との関係を入れ換えて考え、同様に第１の実施形態で説明した第２例の構成が適用される。
【００４５】
以下、諸態様について、付記としてまとめて記載する。
【００４６】
（付記１）半導体素子が集積されてなる半導体チップと、
前記半導体チップと表面同士で対向するように設けられた第１の基板と
を含み、
前記半導体チップと前記第１の基板とは、複数の第１の接続バンプにより電気的に接続されており、
前記第１の接続バンプのうちの少なくとも１つは、前記半導体チップの表面と前記第１の基板の表面とを結ぶ中心軸が、前記半導体チップの表面から前記第１の基板の表面の内側へ向かって傾斜した第１の傾斜バンプとされていることを特徴とする半導体装置。
【００４７】
（付記２）前記第１の接続バンプのうち、所定数おきに前記第１の傾斜バンプが配されていることを特徴とする付記１に記載の半導体装置。
【００４８】
（付記３）前記第１の接続バンプのうちの少なくとも１つは、前記半導体チップの表面と前記第１の基板の表面とを結ぶ中心軸が、前記半導体チップの表面から前記第１の基板の表面の外側へ向かって傾斜した第２の傾斜バンプとされていることを特徴とする付記１又は２に記載の半導体装置。
【００４９】
（付記４）前記第２の接続バンプのうち、所定数おきに前記第２の傾斜バンプが配されていることを特徴とする付記３に記載の半導体装置。
【００５０】
（付記５）前記半導体チップの表面には複数の第１の電極が、前記第１の基板の表面には複数の第２の電極がそれぞれ形成され、前記半導体チップと前記第１の基板とは、対応する前記第１の電極と前記第２の電極とが前記第１の接続バンプにより接続されて接合されており、
前記第２の電極のうちの少なくとも１つの中心部位は、当該第２の電極に対応する前記第１の電極の中心部位に対して、前記第１の基板の表面の内側へ偏倚しており、当該第１及び第２の電極間が前記第１の傾斜バンプにより接続されていることを特徴とする付記１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【００５１】
（付記６）前記第１の基板の裏面と表面で対向するように設けられた第２の基板を更に含み、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、複数の第２の接続バンプにより電気的に接続されており、
前記第１の接続バンプのうちの少なくとも１つは、前記第１の基板の裏面と前記第２の基板の表面とを結ぶ中心軸が、前記第１の基板の裏面から前記第２の基板の表面の内側へ向かって傾斜した第３の傾斜バンプとされていることを特徴とする付記１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【００５２】
（付記７）前記第１の基板の裏面において、所定数おきに前記第３の傾斜バンプが配されていることを特徴とする付記６に記載の半導体装置。
【００５３】
（付記８）前記第２の接続バンプのうちの少なくとも１つは、前記第１の基板の裏面と前記第２の基板の表面とを結ぶ中心軸が、前記第１の基板の裏面から前記第２の基板の表面の外側へ向かって傾斜した第４の傾斜バンプとされていることを特徴とする付記６又は７に記載の半導体装置。
【００５４】
（付記９）前記第１の基板の裏面には複数の第３の電極が、前記第２の基板の表面には複数の第４の電極がそれぞれ形成され、前記第１の基板と前記第２の基板とは、対応する前記第３の電極と前記第４の電極とが前記第２の接続バンプにより接続されて接合されており、
前記第４の電極のうちの少なくとも１つの中心部位は、当該第４の電極に対応する前記第３の電極の中心部位に対して、前記第２の基板の裏面の内側へ偏倚しており、当該第３及び第４の電極間が前記第３の傾斜バンプにより接続されていることを特徴とする付記６〜８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【００５５】
（付記１０）半導体素子が集積された半導体チップの表面に、前記半導体素子と接続されるように複数の第１の電極を形成し、前記第１の電極上に第１の接続バンプを配する工程と、
前記第１の電極と対応するように、第１の基板の表面に複数の第２の電極を形成する工程と、
前記半導体チップと前記第１の基板とを、対応する前記第１の電極と前記第２の電極とが前記第１の接続バンプにより接続されるように接合する工程と
を含み、
前記第２の電極を形成する工程において、前記第２の電極のうちの少なくとも１つの中心部位が、当該第２の電極に対応する前記第１の電極の中心部位に対して、前記第１の基板の表面の内側へ偏倚するように形成し、
前記半導体チップと前記第１の基板とを接合する工程において、前記中心部位が偏倚した前記第２の電極と当該第２の電極に対応する前記第１の電極とを接続する前記第１の接続バンプを、その中心軸が前記半導体チップの表面から前記第１の基板の表面の内側へ向かって傾斜した状態とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００５６】
（付記１１）前記半導体チップと前記第１の基板とは、熱膨張係数の相異なる材料からなることを特徴とする付記１０に記載の半導体装置の製造方法。
【００５７】
（付記１２）前記半導体チップと前記第１の基板とを接合する工程の前に、前記第１の基板の裏面に複数の第３の電極を形成し、前記第３の電極上に第２の接続バンプを配する工程と、
前記第３の電極と対応するように、第２の基板の表面に複数の第４の電極を形成する工程と、
前記半導体チップと前記第１の基板とを接合する工程の後に、前記第１の基板と前記第２の基板とを、対応する前記第３の電極と前記第４の電極とが前記第２の接続バンプにより接続されるように接合する工程と
を含み、
前記第４の電極を形成する工程において、前記第４の電極のうちの少なくとも１つの中心部位が、当該第４の電極に対応する前記第３の電極の中心部位に対して、前記第２の基板の表面の内側へ偏倚するように形成し、
前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する工程において、前記中心部位が偏倚した前記第４の電極と当該第４の電極に対応する前記第３の電極とを接続する前記第２の接続バンプを、その中心軸が前記第１の基板の裏面から前記第２の基板の表面の内側へ向かって傾斜した状態とすることを特徴とする付記１０又は１１に記載の半導体装置の製造方法。
【００５８】
（付記１３）前記第２の基板の表面に、所定数おきに、当該表面の内側へ偏倚する前記第４の電極を形成することを特徴とする付記１２に記載の半導体装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】従来の半導体装置の一例を示す断面図である。
【図２】樹脂基板を用いた従来の半導体装置の一例を示す断面図である。
【図３】第１の実施形態による半導体装置の第１例を示す断面図である。
【図４】第１の実施形態による半導体装置の第２例を示す断面図である。
【図５】第１例又は第２例の半導体装置における接続バンプの配置状態を示す模式図である。
【図６】第２の実施形態によるＦＣＢＧＡを示す断面図である。
【図７】第２の実施形態によるＦＣＢＧＡを示す断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１，１０１  半導体チップ
２，１０２  基板
３，３３，１０３  ハンダバンプ
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３３ａ，３３ｂ  傾斜バンプ
４，１０４  樹脂基板
１０，２０  半導体装置
１１，１２，３２，４２，１１１，１１２  電極
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，４２ａ，４２ｂ  偏倚電極
３１  スルーホール配線
３４  樹脂
３５  スペーサ
３６  銀ペースト
３７  カバープレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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