【手続補正書】
【提出日】平成17年10月14日(2005.10.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】半導体素子をフェースダウンにて回路基板上に実装した半導体装置において、前記半導体素子面の電極端子部に形成したバンプと接続する前記回路基板の電極端子部の少なくとも直下に、加えられた圧力に応じて容易に変形可能な応力緩和層が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】前記応力緩和層が絶縁性を有する樹脂で構成さ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】前記応力緩和層と接する前記回路基板の配線層における、前記回路基板の前記電極端子部の下方に対応する領域には、配線が設けられていないことを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】前記応力緩和層と接する前記回路基板の配線層における、前記回路基板の前記電極端子部の下方に対応する領域には、他の配線とは絶縁された配線が設けられていることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項５】前記応力緩和層と接する前記回路基板の配線層における、前記回路基板の前記電極端子部の下方に対応する領域には、絶縁性を有する板状の金属またはセラミクスが設けられていることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項６】前記応力緩和層の一部又は全てが、導電性接着剤から構成さ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７】前記導電性接着剤から構成された前記応力緩和層は、前記回路基板の前記応力緩和層に接する配線層の配線と電気的に接触していることを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】前記導電性接着剤から構成された前記応力緩和層の前記一部は、前記回路基板の前記応力緩和層に接する配線層の配線と電気的に接触し、残る一部は前記回路基板の配線と電気的に接触していないことを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
【請求項９】前記半導体素子に形成した前記バンプは、前記半導体素子内部の回路素子形成領域直上にも形成さ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１０】前記半導体素子の電極端子は、エリアアレイ状に配列さ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１１】請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、半導体素子に予め導電性材料から成る一様な高さのバンプを形成しておき、前記バンプの頂頭部に所定量の導電性接着剤を塗布した後、フェースダウンにて、前記半導体素子を回路基板上の所定の位置に載置し、その後、前記半導体素子及び前記回路基板の背面より所定の圧力及び温度を加えることにより、前記導電性接着剤を硬化させて前記半導体素子と前記回路基板との電気的接続を得ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、半導体素子に予め導電性材料から成る一様な高さのバンプを形成し、前記バンプの頂頭部に所定量の導電性接着剤を塗布しておき、一方、回路基板上に、前記半導体素子と前記回路基板との電気的接続に関与する前記回路基板の電極端子部にかからない領域に、予め絶縁性を有する樹脂を塗布しておき、前記半導体素子を前記回路基板上の所定の位置にフェースダウンにて載置した後、前記半導体素子及び前記回路基板の背面より所定の圧力及び温度を加えることにより、前記導電性接着剤及び前記絶縁性を有する樹脂を硬化させることにより前記半導体素子と前記回路基板との電気的接続を得ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】前記半導体素子と前記回路基板の隙間部に液状の絶縁樹脂を注入し充填した後、加熱して前記絶縁樹脂を硬化させることを特徴とする請求項１１または１２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、半導体素子に予め導電性材料から成るバンプを形成しておき、一方、回路基板上の前記半導体素子を載置する所定の位置に絶縁性を有する液状絶縁樹脂を塗布しておき、前記半導体素子をフェースダウンにて前記回路基板の所定の位置に載置した後、前記半導体素子及び前記回路基板の背面より所定の圧力及び温度を加えることにより、前記半導体素子に形成した前記バンプと前記回路基板に形成した電極端子を当接させ、その当接によって、前記半導体素子と前記回路基板との電気的接続を得ると共に、前記液状絶縁樹脂を硬化させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、半導体素子には予め導電性材料から成るバンプを形成しておき、一方、回路基板上の前記半導体素子を載置する所定の位置に液状絶縁樹脂中に導電性粒子を分散させた樹脂を塗布しておき、前記半導体素子をフェースダウンにて前記回路基板の所定の位置に載置した後、前記半導体素子及び前記回路基板の背面より所定の圧力及び温度を加えることにより、前記半導体素子に形成した前記バンプと前記回路基板に形成した電極端子を前記導電性粒子を介して当接させ、その当接によって、前記半導体素子と前記回路基板との電気的接続を得ると共に、前記液状絶縁樹脂を硬化させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】前記液状絶縁樹脂は、予めＢステージ硬化させたフィルム状であることを特徴とする請求項１４又は１５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】前記回路基板は、通常のプリント基板を形成する工程と、この回路基板の表面に液状の熱硬化型エポキシ樹脂を均一な膜厚となるように塗布する工程と、これを熱処理して硬化する工程と、レーザーやドリルなどを用いてビアとなる部分に物理的に貫通孔を形成する工程と、金属膜を選択的に着膜形成して表層の配線パターンと導通ビアを形成する工程とを有する回路形成用基板の製造方法によって形成されることを特徴とする請求項１１〜１６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】前記回路基板は、通常のプリント基板を形成する工程と、この回路基板の表面に液状の熱硬化型エポキシ樹脂を均一な膜厚となるように塗布する工程と、これを第１の熱処理を施して半硬化する工程と、フォトリソ技術とエッチング技術を用いてビアとなる部分に化学的に貫通孔を形成する工程と、第２の熱処理を施して完全硬化する工程と、金属膜を選択的に着膜形成して表層の配線パターンと導通ビアを形成する工程とを有する回路形成用基板の製造方法によって形成されることを特徴とする請求項１１〜１６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】前記回路基板は、離型性フィルムを備えた被圧縮性を有する多孔質基材に貫通孔を設ける工程と、前記貫通孔に導電性ペーストを充填する工程と、前記貫通孔に前記導電性ペーストを充填した前記多孔質基材から前記離型性フィルムを剥離する工程と、前記多孔質基材の前記離型性フィルムを剥離した両面に金属箔を重ねる工程と、前記金属箔を重ねた前記多孔質基材を加熱加圧して圧縮する工程とを有する回路形成用基板の製造方法によって形成されることを特徴とする請求項１１〜１６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、上記した半導体装置の実装体の実装方法は、フェースダウンにて実装する際に、上記応力緩和層を加熱して軟化させて変形容易としたことを特徴とする半導体装置の実装方法である。
また、加熱硬化させて半導体素子と回路基板を接着させる接着剤として、予めＢステージ硬化させたフィルム状の液状絶縁樹脂を使用することを特徴とする半導体装置の実装方法である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
まず、ワイヤーボンディング技術等を用いてバンプ１０２を形成した半導体素子１０１を、接続材料として用いるＡＣＦ１０７を間に挟んで、回路基板１０３の基板電極１０４の所定の位置に位置合わせを行ってフェースダウンで搭載する。その後、半導体素子１０１及び回路基板１０３の背面より加圧及び加熱を施し、ＡＣＦ１０７を構成する樹脂成分を溶融、軟化させてバンプ１０２と基板電極１０４間に介在する樹脂を押しのけると同時に、この部分に存在する導電性粒子１０８をこれらで挟み込み、当接する事で導通を得る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
なお、製造方法において半導体素子と回路基板の接続材料については、本実施の形態に記載したＡＣＦ１０７以外に、以下に記載する材料を用いて、実装体を作製しても良い。
(1)  接続材料として、液状樹脂中に導電性粒子を分散させたＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste：異方性導電ペースト）を用いる方法。なお、製造方法については、本実施の形態に記載したのとほぼ同様な方法にて作製することにより実装体を得る。
(2)  接続材料として導電性粒子を含まない絶縁樹脂フィルムを用いる方法。なお、この接続材料を用いて作製した実装体の要部断面図を図２に示し、図中、図１と同一符号は、同一または相当箇所を示し、１０９は絶縁樹脂フィルムを示す。製造方法については、まずワイヤーボンディング技術等を用いてバンプ１０２を形成した半導体素子１０１を、絶縁樹脂フィルム１０９の接続材料を間に挟んで、回路基板１０３の基板電極１０４の所定の位置に位置合わせを行ってフェースダウンで搭載する。その後、半導体素子１０１背面より加圧及び加熱を施し、前記接続材料を構成する樹脂成分を溶融、軟化させてバンプ１０２と基板電極１０４間に介在する樹脂を押しのけて、バンプ１０２と回路基板１０３に形成した基板電極１０４が直接、当接する事により導通を得る。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
この際の加圧量及び加熱温度は、必要な品質を確保するためには、５０ｇｆ／バンプ以上で温度は１８０℃以上が望ましい。また、本実施の形態においてはバンプ先端の径は、φ４０〜８０μｍの範囲にある。この後、加熱し続けて絶縁樹脂フィルム１０９の樹脂を硬化させることで、接続を完了し実装体を得る。
(3)  接続材料として(2)で用いた絶縁樹脂フィルム１０９の代わりに導電性粒子を含まない液状絶縁樹脂を用いる方法。なお、製造方法としては、(2)に記載したのとほぼ同様な製造法にて作製することにより実装体を得る。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
これらの構成により、実施の形態１に記載した通り、実装工程時に外部より加わる圧力は、バンプ１０２、基板電極１０４を通じて応力緩和層１０５に伝達されるが、応力緩和層１０５により吸収されることにより、この反作用によって半導体素子１０１に加わる力は小さくなるので、半導体素子１０１に形成された回路素子機能に不具合が発生する事がなくなり、極めて品質の高い半導体装置を安定して作製することを実現する。特に、エリアアレイ状に電極端子が配列された半導体素子のようにアルミ電極端子直下に回路素子が形成されている場合は、極めて有効な発明である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
また、以上のように構成された半導体装置では、実施の形態１にも記載した通り、実装時の加熱及び加圧により応力緩和層１０５の変形が必要以上に大きく、厚みの減少が著しく大きくなるので、基板電極１０４と第１の下層配線層１０６間の電気的絶縁性能が劣化することにより、品質を損なうため、本実施の形態では図４に示すように基板電極１０４直下領域には、絶縁性を有する板状の金属またはセラミクスを設けた構成とすることにより、上記した品質課題発生の解決を図っている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
ワイヤーボンディング技術等を用いて一様な高さのバンプ１０２を形成した半導体素子１０１の、バンプ１０２の頂頭部のみに、スタンピング法などにより所定量の液状の導電性接着剤１１３を塗布する。その後、回路基板１０３上の所定の位置に位置合わせを行ってフェースダウンで搭載した後、半導体素子１０１及び回路基板１０３背面より加圧及び加熱を施し、導電性接着剤１１３を硬化させてバンプ１０２と基板電極１０４の接着及び接続を完了する。この際、必要な品質確保のための加圧量は、実施の形態１の中で記載したＡＣＦの場合の１／２以下で良い。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
これらの構成により、実施の形態１に記載した通り、実装工程時に外部より加わる圧力は、バンプ１０２、基板電極１０４を通じて応力緩和層１０５に伝達されるが、応力緩和層１０５により吸収されることにより、この反作用によって半導体素子１０１に加わる力は小さくなるので、半導体素子１０１に形成された回路素子機能に不具合が発生する事がなくなり、極めて品質の高い半導体装置を安定して作製することを実現する。特に、エリアアレイ状にアルミ電極端子が配列された半導体素子１０１のようにアルミ電極端子直下に回路素子が形成されている場合は、極めて有効な発明である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
また、本実施の形態においては実装時に必要な加圧量が少なくて済むため、本発明の実施の形態１〜４に記載したような応力緩和層１０５の著しい変形に伴う、電気的絶縁劣化による品質課題が発生しないので、基板電極１０４直下に対する特別な工夫を必要としない。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
（実施の形態６）
図８は本発明の第６の実施の形態を示す半導体装置の要部断面図である。図中、図７と同一符号は、同一または相当箇所を示す。図８において、１１５は仮止め用絶縁樹脂で熱硬化型樹脂である。