(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランドを含む配線が形成された配線基板を形成する工程と、
前記配線基板の前記ランドが形成された箇所以外の位置に、バンプを有する半導体チップを支持するための支持用封止樹脂を形成する工程と、
前記半導体チップと前記配線基板とを前記支持用封止樹脂を介して加熱押圧することにより、前記バンプと前記ランドとを金属接合した金属接合部を形成する金属接合部形成工程とからなる半導体装置の製造方法において、
前記金属接合部形成工程は、前記半導体チップと前記配線基板とを前記支持用封止樹脂を介して加熱押圧することにより、前記バンプと前記ランドとを金属接合した金属接合部を形成した後に、前記支持用封止樹脂が前記金属接合部の周辺に流れ込み、前記金属接合部を封止すると同時に、前記半導体チップの側面の一部を封止する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、前記封止樹脂の代わりに接着性シートを用いた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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置及び製造方法及び電子装置に関し、ＴＡＢ等の基板に直接半導体チップをフリップボンディング（ＦＣ接合）する半導体装置及び製造方法及び電子装置に適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の半導体装置の構成を説明するための図であり、図８（ａ）は上方から見た平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）に示すＡ−Ａ線で切った断面図である。
【０００３】
従来の半導体装置は、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、中心の一列にバンプ１５を有する半導体チップ１０を基板（ＴＡＢテープ）３０のランド２０上にＦＣ接合して、樹脂４４で封止し、外部接続端子用ランド２５上に外部接続端子であるはんだボール端子５０を設けた構成をとる。
【０００４】
次に、上記従来の半導体装置の製造方法について説明する。図９は、従来の半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【０００５】
従来の半導体装置は、まず、図９（ａ）に示すように、ランド２０と外部接続端子用ランド２５を含む配線を形成したＴＡＢテープ３０上に液状の樹脂（Ｂ−ステージ樹脂）４４を塗布またはポッティングしたものと、バンプ１５を形成した半導体チップ１０とを用意し、図９（ｂ）に示すように、半導体チップ１０を裏返してＴＡＢテープ３０の樹脂４４に加熱押圧し、半導体チップ１０のバンプ１５とＴＡＢテープ３０のランド２０とを電気的に接合し、樹脂４４で封止し、外部接続端子用ランド２５上に外部接続端子であるはんだボール端子５０を形成する。また、上述の液状の樹脂の代わりにフィルム状樹脂を貼り付ける場合がある。
【０００６】
このとき、半導体チップ１０のバンプ１５がＴＡＢテープ３０上樹脂４４の層を突き破り、ランド２０上の樹脂４４を押し除けることによってバンプ１５とランド２０は電気的に接合される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、ＴＡＢテープ３０上に設けられる樹脂４４は液状のものを用いているが、ＴＡＢテープ３０の外に流れ出さないようにある程度の粘性があるものが必要になる。
【０００８】
このため、樹脂４４上から押圧して半導体チップ１０のＴＡＢテープ３０へ接合する従来の方法では、樹脂４４を突き破れずに接合できないということが生じ、接合の信頼性が低くなるという問題点があった。
【０００９】
特に、センタランドの半導体チップ１０のように、中心の一列のバンプ１５で半導体チップ１０を支持するようになるものでは、不安定であるために接合時及び接合後の平坦性を保つことが困難であり、接合の信頼性がより低いものとなり、なかなか実現できないの現状である。
【００１０】
また、フリップチップ接合後にアンダフィル封止する方法においても、同様に半導体チップの平坦度を保つことができないという問題点があった。
【００１１】
本発明の目的は、上記問題点を解決するために成されたものであり、半導体チップの平坦度を保ちつつ、半導体チップと基板との電気的接続の信頼性を向上することが可能な技術を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００１９】
ランドを含む配線が形成された配線基板を形成する工程と、 前記配線基板の前記ランドが形成された箇所以外の位置に、バンプを有する半導体チップを支持するための支持用封止樹脂を形成する工程と、前記半導体チップと前記配線基板とを前記支持用封止樹脂を介して加熱押圧することにより、前記バンプと前記ランドとを金属接合した金属接合部を形成する金属接合部形成工程とからなる半導体装置の製造方法において、前記金属接合部形成工程は、前記半導体チップと前記配線基板とを前記支持用封止樹脂を介して加熱押圧することにより、前記バンプと前記ランドとを金属接合した金属接合部を形成した後に、前記支持用封止樹脂が前記金属接合部の周辺に流れ込み、前記金属接合部を封止すると同時に、前記半導体チップの側面の一部を封止する。
【００２３】
上述した手段によれば、半導体チップのバンプと配線基板のランドの接合部分周辺以外に樹脂を設けて、その樹脂で半導体チップを支持固着してバンプとランドを接合することにより、接合時及び接合後の平坦性を保つことが可能になり、且つ接合部分の電気的接続の信頼性が向上する。
【００２４】
また、バンプとランドの接合後に樹脂を流し込んで接合部分周辺を封止することにより、半導体チップと基板との電気的接続の信頼性を向上することが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる一実施形態の参考例である半導体装置を図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態の参考例である半導体装置の構成を説明するための図であり、図１（ａ）は上から見た平面図、図１（ｂ）は半導体チップを取り除いた図、図１（ｃ）は図１（ａ）に示すＡ−Ａ線で切った断面図である。
【００２６】
図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、本実施形態の参考例である半導体装置１００は、センターランド型半導体装置であり、バンプ（例えば、金バンプ）１５が形成された半導体チップ１０と、半導体チップ１０と接続するためのランド２０と外部接続端子（ボール端子）５０を接続するための外部接続端子用ランド２５とを含む配線が形成された配線基板（リジットまたはフレキシブル）３０と、その配線基板３０上のランド２０部分を除く箇所に設けられ、接続時に半導体チップを平坦に保つように支持する支持用封止樹脂４０と、その支持用封止樹脂間のバンプ１５とランド２０との接合部分を封止する接合部分用封止樹脂４１と、外部接続端子用ランド２５上に設けられたはんだボール端子５０とから構成される。
【００２７】
本実施形態の参考例である半導体装置１００では、樹脂封止のために支持用封止樹脂４０と接合部分用封止樹脂４１の２種類（異なる粘度）の封止樹脂を用いる。これらの封止樹脂は、例えば、硬化剤配合の熱硬化性液状エポキシ樹脂、アクリルニトリル配合の変成エポキシ樹脂など、あるいはメチルピロリドン溶剤希釈のポリイミドワニス（ポリアミック酸無水物）などの液状樹脂を用いる。
【００２８】
支持用封止樹脂４０は、基板３０と半導体チップ１０との接続時に、半導体チップ１０を平坦に保持するためのものであり、樹脂が流れでないように粘度が高い樹脂を用いる。例えば、基準値となる１０Ｐａ・Ｓ以上の粘度の樹脂を用いる。
【００２９】
本実施形態の参考例では、この支持用封止樹脂４０は、ランド２０の列に対して対称な位置に、所定の厚さ（少なくともバンプ１５の高さより大きい値）と幅（少なくともランド２０部分まで達しない値）で設ける。なお、支持用封止樹脂４０の代わりに接着性シートやエラストマ等を用いても構わない。
【００３０】
このように、バンプ１５の接続部分には封止樹脂を設けていないので、バンプ１５とランド２０との接続の信頼性は向上する。また、バンプ１５の高さのばらつきや、突き破れないときに生じていた従来の問題点（平坦性の損失）も防止できる。これにより、センターランド型などの押圧接着時にチップの平坦を保てにくい半導体チップでも平坦に支持できる。
【００３１】
なお、この支持用封止樹脂４０の形状は、これに限るものではないが、後述する接合部分用封止樹脂４１が流れ込みやすくなる形状であることが望ましい。例えば、図２に示すように、半導体チップ１０の４角に設け、残りを接合部分用封止樹脂で封止するようにしてもよい。
【００３２】
接合部分用封止樹脂４１は、それぞれのバンプ１５とランド２０との接合部分の間に樹脂が回折しやすいように粘度が低い樹脂を用いる。例えば、基準値となる１０Ｐａ・Ｓ以下の粘度の樹脂を用いる。これによって、接合部分のボイドの発生を防止可能である。
【００３３】
なお、本実施形態の参考例では、支持用封止樹脂と接合部分用封止樹脂に粘度が異なる封止樹脂を用いた場合を示したが、互いの粘度の中間粘度を有する封止樹脂を用いることにより、支持用封止樹脂及び接合部分用封止樹脂に同一の封止樹脂を用いても構わない。また、粘度も上述した値に限定されるものではない。
【００３４】
次に、本実施形態の参考例である半導体装置１００の製造方法について説明する。図３は、本実施形態の参考例である半導体装置１００の製造方法を説明するための図であり、説明し易いように断面図で示してある。
【００３５】
本実施形態の参考例である半導体装置１００の製造方法は、図３（ａ）に示すように、まず、リジットまたはフレキシブル基材にランド２０と外部接続端子用ランド２５とを含む配線が形成された配線基板３０を形成する。なお、ランド２０は半導体チップとの接合のために、金または錫めっき等が施される場合がある。
【００３６】
次に、図３（ｂ）に示すように、ランド２０の周辺以外の配線基板上にランド２０の両サイドを囲むように支持用封止樹脂４０を塗布する。塗布する各支持用封止樹脂４０の厚さは少なくともバンプ１５の高さより厚くし、幅は少なくともランド２０部分まで達しない幅にする。
【００３７】
次に、図３（ｃ）に示すように、バンプ（金バンプ、半田バンプ等）１５を形成した半導体チップ１０を用意し、バンプ１５とランド２０を位置合わせして半導体チップ１０と配線基板３０を加熱押圧してバンプ１５とランド２０を金属接合（例えば、金金接合、金錫接合、はんだ接合）する。
【００３８】
半導体チップ１０と配線基板３０が加熱押圧されるときに、支持用封止樹脂４０により半導体チップ１０の平坦性を保ったまま押圧されるので、バンプ１５とランド２０の接続の信頼性が向上する。そして、押圧されることにより支持用封止樹脂４０の一部分は半導体チップ１０の側面の一部を封止するように流れ出し、半導体チップ１０と配線基板３０を固着する。
【００３９】
次に、図３（ｄ）に示すように、半導体チップ１０、配線基板３０、支持用封止樹脂によって形成された２つの開口のいずれか一方または両方から、バンプ１５とランド２０との接続部分周辺に接合部分用封止樹脂４１を流し込み、接合部分を封止する。このとき、一方の開口から接合部分用封止樹脂４０を流し込み、他の開口部で空気を吸い込ませることで各接合部分間の樹脂の回折をスムーズにさせるため、ボイドの発生も抑えることが可能であり、同時に樹脂封止する時間を短縮可能である。
【００４０】
最後に、図３（ｅ）に示すように、外部接続端子用ランド２５上にはんだを塗布し、リフローしてはんだボール端子５０を形成する。
【００４１】
このように、半導体チップのバンプと配線基板のランドの接合部分周辺以外に樹脂を設けて、その樹脂で半導体チップを支持固着してバンプとランドを接合し、その接合後に樹脂を流し込んで接合部分周辺を封止することにより、従来のセンタランド型半導体装置では困難だったバンプとランドの接合時及び接合後の平坦性を保つことが可能になり、接合部分の電気的接続の信頼性が向上する。
【００４２】
また、バンプとランドの接合時には、接合部分付近に樹脂を設けないため、従来のように樹脂封止と同時に行われることはないので、突き破れずに接合できないということもなくなる。
【００４３】
したがって、これらのことから半導体チップと基板との電気的接続の信頼性を向上することが可能となる。
【００４４】
なお、支持用封止樹脂４０に粘度が低いものを用い、図３（ｂ）に示す支持用封止樹脂４０の厚さをさらに厚くすることで、図４（ａ）に示すように、支持用封止樹脂４０がバンプとランドの接合部分にも回り込むようになり、図４（ｂ）に示すように、接合部分をも封止する。このようにすると、接合部分用封止樹脂を用いなくても半導体チップと配線基板を封止できる。
【００４５】
この場合も、接続時には接合部分に樹脂がなく、パンプとランドの接合がなされてから封止されるので、従来のようにバンプとランドの接合が同時になされることはないので、半導体チップと基板との電気的接続の信頼性を向上することが可能となる。
【００４６】
（実施例１）：複数列のパットを有する半導体装置
図５は、実施例１の半導体装置１００ａの構成を説明するための図であり、図５（ａ）は上から見た平面図、図５（ｂ）は半導体チップを取り除いた図、図５（ｃ）は図５（ａ）に示すＢ−Ｂ線で切った断面図である。
【００４７】
本実施例１の半導体装置１００ａは、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、２列のランドを有する半導体装置であり、バンプ１５が形成された半導体チップ１０と接続するための２列のランド２０と５列の外部接続端子用ランド２５とを含む配線が形成された配線基板（リジットまたはフレキシブル）３０と、その配線基板３０上のランド２０部分を除く箇所に設けられ、接続時に半導体チップを平坦に保つように支持する３枚の接着性シート４５と、３枚の各接着性シート４５間のバンプ１５とランド２０との接続部分を封止する接合部分用封止樹脂４１と、外部接続端子用ランド２５上に設けられたはんだボール端子５０とから構成される。
【００４８】
なお、本実施形態と同様に、接着性シート４５の代わりに支持用封止樹脂４０を用いても構わない。
【００４９】
図５に示す本実施例１の半導体装置１００ａでは、３枚の接着性シート４５は例えば、エポキシ樹脂系、シリコン樹脂系等のシートであり、ランド２０部分周辺を空けるように設けられる。例えば、ランド２０の列に対して等間隔に平行に設ける。また、接着性シート４５の代わりにエラストマシートを用いても構わない。
【００５０】
接合部分用封止樹脂４１は、実施形態と同様に、それぞれのバンプ１５とランド２０との接合部分の間に樹脂が回り込みやすいように粘度が低い樹脂を用いる。
【００５１】
次に、本実施例１の半導体装置１００ａの製造方法について説明する。図６は、本実施例１の半導体装置１００ａの製造方法を説明するための図であり、説明し易いように断面図で示してある。
【００５２】
本実施例１の半導体装置１００ａの製造方法は、図６（ａ）に示すように、まず、リジットまたはフレキシブル基材に２列のランド２０を含む配線が形成された配線基板３０を形成する。なお、ランド２０は半導体チップとの接合のために、金または錫めっき等が施される場合がある。
【００５３】
次に、図６（ｂ）に示すように、各ランド２０の周辺以外の配線基板上にランド２０の両サイドを囲むように支持用封止樹脂４０を塗布またはポッティングする。接着性シート４５を貼り付ける。各接着性シート４５の厚さは少なくともバンプ１５の高さより厚くし、幅は少なくともランド２０部分まで達しない幅にする。
【００５４】
次に、図６（ｃ）に示すように、バンプ（金バンプ、半田バンプ等）１５を形成した半導体チップ１０を用意し、バンプ１５とランド２０を位置合わせして半導体チップ１０と配線基板３０を加熱押圧してバンプ１５とランド２０を金属接合（例えば、金金接合、金錫接合、はんだ接合）する。
【００５５】
半導体チップ１０と配線基板３０が加熱押圧されるときに、接着性シート４５により半導体チップ１０の平坦性を保ったまま押圧されるので、バンプ１５とランド２０の接続の信頼性が向上する。そして、押圧されることにより接着性シート４５の一部分は半導体チップ１０の側面の一部を埋め込むように封止し、半導体チップ１０と配線基板３０を固着する。
【００５６】
次に、図６（ｄ）に示すように、バンプ１５とランド２０との接続部分周辺に接合部分用封止樹脂４１を流し込み、接合部分を封止する。
【００５７】
最後に、図６（ｅ）に示すように、外部接続端子用ランド２５上にはんだを塗布し、リフローしてはんだボール端子５０を形成する。
【００５８】
このように、半導体チップのバンプと配線基板のランドの接合部分周辺以外に接着性シートを設けて、その接着性シートで半導体チップを支持固着してバンプとランドを接合することにより、接合時及び接合後の平坦性を保つことが可能になり、接合部分の電気的接続の信頼性が向上する。
【００５９】
また、バンプとランドの接合後に樹脂を流し込んで接合部分周辺を封止することにより、半導体チップと基板との電気的接続の信頼性を向上することが可能となる。
【００６０】
（実施例２）：電子装置
上述した実施形態または実施例１の半導体装置１００，１００ａを搭載した電子装置について説明する。本実施例２では、電子装置としてメモリモジュールを取り挙げて説明する。
【００６１】
図７は、本実施例２のメモリモジュールの構成を説明するための図であり、図７（ａ）は上から見た平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）に示すＸ−Ｘ線で切った断面図である。
【００６２】
図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、本実施例２のメモリモジュール２００は、配線２２０が形成されたマザーボード２１０上に、実施形態または実施例１の半導体装置１００，１００ａが搭載された構成をとる。
【００６３】
このように、電気的接続において信頼性のある実施形態または実施例１の半導体装置１００，１００ａを搭載することによってメモリモジュール（電子装置）の動作の信頼性を向上できる。
【００６４】
なお、本実施例２では、電子装置としてメモリモジュールを取り挙げたが、これに限定されるものではなく、例えば、携帯電話、ページャ、ＧＰＳ端末、電子手帳、電子辞書、または電子翻訳機等の各種電子装置にも適応可能である。
【００６５】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００６６】
【発明の効果】
本発明において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００６７】
本発明は、金属接合部形成工程が、半導体チップと配線基板とを支持用封止樹脂を介して加熱押圧することにより、バンプとランドとを金属接合した金属接合部を形成した後に、支持用封止樹脂が金属接合部の周辺に流れ込み、金属接合部を封止すると同時に、半導体チップの側面の一部を封止する工程を含むことから、支持用封止樹脂を用いることによりバンプとランドとの接続信頼性を確保することができるとともに、金属接合部形成工程において樹脂封止を行うことができる。
【００６８】
また、バンプとランドの接合時には、接合部分付近に樹脂を設けないので、従来のように突き破れずに接合できないということもなくなり、半導体チップと基板との電気的接続の信頼性を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態の参考例にかかる半導体装置の構成を説明するための図である。
【図２】  本実施形態の参考例である支持用封止樹脂の他の形状例を説明するための図である。
【図３】  本実施形態の参考例である半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図４】  本実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図５】  本実施形態の参考例である半導体装置の構成を説明するための図である。
【図６】  本実施形態の参考例である半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図７】  本実施形態の参考例であるメモリモジュールの構成を説明するための図である。
【図８】  従来の半導体装置の構成を説明するための図である。
【図９】  従来の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１０  半導体チップ
１５  バンプ
２０  ランド
２５  外部接続端子用ランド
３０  配線基板
４０  支持用封止樹脂
４１  接合部分用封止樹脂
４５  封止樹脂
５０  はんだボール端子
１００，１００ａ  半導体装置
２００  メモリモジュール
２１０  マザーボード
２２０  配線
【図１】
0003714127.tif 000002
【図２】
0003714127.tif 000003
【図３】
0003714127.tif 000004
【図４】
0003714127.tif 000005
【図５】
0003714127.tif 000006
【図６】
0003714127.tif 000007
【図７】
0003714127.tif 000008
【図８】
0003714127.tif 000009
【図９】
0003714127.tif 000010