(57)【要約】【課題】  信頼性の高い半導体装置を提供する。【解決手段】  半導体装置は、配線パターン１２を有する配線基板１０と、パッド２２が形成された面が配線基板１０と対向するように配線基板１０に搭載された半導体チップ２０と、半導体チップ２０とオーバーラップする領域内で配線パターン１２を部分的に覆う第１の樹脂層３０と、半導体チップ２０と第１の樹脂層３０との間に設けられた第２の樹脂層４０とを含む。パッド２２は、配線パターン１２における第１の樹脂層３０からの露出部と対向して電気的に接続されてなる。配線基板１０は、半導体チップ２０よりも線膨張係数が大きく、かつ、弾性率が低い。第１の樹脂層は、第２の樹脂層よりも線膨張係数が大きく、かつ、弾性率が低い。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンを有する配線基板と、
複数のパッドを有し、前記パッドが形成された面が前記配線基板と対向するように前記配線基板に搭載された半導体チップと、
前記半導体チップとオーバーラップする領域内で、前記配線パターンを部分的に覆う第１の樹脂層と、
前記半導体チップと前記第１の樹脂層との間に設けられた第２の樹脂層と、
を含み、
前記パッドは、前記配線パターンにおける前記第１の樹脂層からの露出部と対向して電気的に接続されてなり、
前記配線基板は、前記半導体チップよりも線膨張係数が大きく、かつ、弾性率が低く、
前記第１の樹脂層は、前記第２の樹脂層よりも線膨張係数が大きく、かつ、弾性率が低い半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、
前記配線パターンにおける前記第１の樹脂層に覆われた被覆部は、前記露出部よりも、樹脂との密着性が高い半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の半導体装置において、
前記配線基板における前記半導体チップが搭載された面とは反対側の面に設けられた第３の樹脂層をさらに含む半導体装置。
【請求項４】
請求項３記載の半導体装置において、
前記第３の樹脂層は、前記第１の樹脂層と同じ材料で形成されてなる半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板と半導体チップとを、樹脂層を介して固着することが知られている。この場合に、樹脂層によって、配線基板と半導体チップとの剥離を防止することができれば、半導体装置の信頼性を高めることができる。
【０００３】
本発明の目的は、信頼性の高い半導体装置を提供することにある。
【特許文献１】特開平１０−２３３４６３号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（１）本発明に係る半導体装置は、配線パターンを有する配線基板と、
複数のパッドを有し、前記パッドが形成された面が前記配線基板と対向するように前記配線基板に搭載された半導体チップと、
前記半導体チップとオーバーラップする領域内で、前記配線パターンを部分的に覆う第１の樹脂層と、
前記半導体チップと前記第１の樹脂層との間に設けられた第２の樹脂層と、
を含み、
前記パッドは、前記配線パターンにおける前記第１の樹脂層からの露出部と対向して電気的に接続されてなり、
前記配線基板は、前記半導体チップよりも線膨張係数が大きく、かつ、弾性率が低く、
前記第１の樹脂層は、前記第２の樹脂層よりも線膨張係数が大きく、かつ、弾性率が低い。本発明によれば、配線基板と半導体チップとの間には、線膨張係数及び弾性率の異なる二種類の樹脂層が配置される。そのため、配線基板と半導体チップとの剥離が起こりにくい、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
（２）この半導体装置において、
前記配線パターンにおける前記第１の樹脂層に覆われた被覆部は、前記露出部よりも、樹脂との密着性が高くてもよい。これによれば、第１の樹脂層が、配線基板と剥離しにくくなる。そのため、さらに信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
（３）この半導体装置において、
前記配線基板における前記半導体チップが搭載された面とは反対側の面に設けられた第３の樹脂層をさらに含んでもよい。
（４）この半導体装置において、
前記第３の樹脂層は、前記第１の樹脂層と同じ材料で形成されていてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。図１は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置について説明するための図である。なお、図１は、半導体装置１の断面図である。
【０００６】
本実施の形態に係る半導体装置は、図１に示すように、配線基板１０を含む。配線基板１０の材料や構造は特に限定されず、既に公知となっているいずれかの基板を利用してもよい。配線基板１０は、フレキシブル基板であってもよく、リジッド基板であってもよい。あるいは、配線基板１０は、テープ基板であってもよい。配線基板１０は、積層型の基板であってもよく、あるいは、単層の基板であってもよい。また、配線基板１０の外形も特に限定されるものではない。ただし、本実施の形態に係る半導体装置では、配線基板１０は、後述する半導体チップ２０よりも線膨張係数が大きく、かつ、弾性率が低くなっている。配線基板１０は、図１に示すように、配線パターン１２を有する。配線パターン１２は、配線基板１０の一方の面のみに設けられていてもよい。あるいは、配線パターン１２は、配線基板１０の両面に設けられていてもよい（図１参照）。このとき、配線基板１０のそれぞれの面に設けられた配線パターン１２は、電気的に接続されていてもよい。配線基板１０が多層基板である場合、配線パターン１２は、配線基板１０の層間に形成されていてもよい（図示せず）。配線パターン１２の構造や材料は、特に限定されない。例えば、配線パターン１２は、単層の導電パターンであってもよい。あるいは、配線パターン１２は、複数層からなる導電パターンであってもよい。このとき、配線パターン１２は、銅によって形成された層を有していてもよい。
【０００７】
本実施の形態に係る半導体装置は、図１に示すように、複数のパッド２２を有する半導体チップ２０を含む。半導体チップ２０は、集積回路２１を有してもよい（図１参照）。集積回路２１の構成は特に限定されないが、例えば、トランジスタ等の能動素子や、抵抗、コイル、コンデンサ等の受動素子を含んでいてもよい。パッド２２は、集積回路２１と電気的に接続されていてもよい。あるいは、集積回路２１と電気的に接続されていないパッドを含めて、パッド２２と称してもよい。パッド２２は、半導体チップ２０の端部のみに形成されていてもよい。例えば、パッド２２は、半導体チップ２０の４辺に沿って配列されていてもよいし、２辺に沿って配列されていてもよい。あるいは、パッド２２は、エリアアレイ状に配置されていてもよい。パッド２２の構造や材料は特に限定されない。例えば、パッド２２は、銅やアルミニウム、あるいは金によって薄く平らに形成されていてもよい。半導体チップ２０は、図１に示すように、パッド２２が形成された面が配線基板１０と対向するように、配線基板１０に搭載されてなる。パッド２２は、配線パターン１２と対向して電気的に接続されている。詳しくは、パッド２２は、配線パターン１２における第１の樹脂層３０（後述）からの露出部と対向して電気的に接続されている。配線パターン１２とパッド２２とは、図１に示すように、導電部材２４を介して電気的に接続されていてもよい。なお、半導体チップ２０は、配線基板１０よりも、線膨張係数が小さく、かつ、弾性率が高い。言い換えると、配線基板１０は、半導体チップ２０よりも線膨張係数が大きく、かつ、弾性率が低くなっている。
【０００８】
本実施の形態に係る半導体装置は、図１に示すように、第１及び第２の樹脂層３０，４０を有する。第１の樹脂層３０は、第２の樹脂層４０よりも線膨張係数が大きく、かつ、弾性率が低い。第１の樹脂層３０は、半導体チップ２０とオーバーラップする領域内で、配線パターン１２を部分的に覆うように形成されてなる。このとき、第１の樹脂層３０は、配線基板１０上に設けられていてもよい。すなわち、第１の樹脂層３０は、配線基板１０の表面に部分的に接触していてもよい。第１の樹脂層３０は、配線パターン１２における半導体チップ２０のパッド２２との電気的な接続に利用される部分を避けて形成されていてもよい。第１の樹脂層３０は、図１に示すように、配線基板１０における半導体チップ２０が搭載される領域の外側に至るように形成されていてもよい。あるいは、第１の樹脂層３０は、配線基板１０における半導体チップ２０のパッド２２が形成された領域とオーバーラップする領域内のみに設けられていてもよい（図示せず）。第１の樹脂層３０の平面形状は特に限定されない。例えば、第１の樹脂層３０は、配線パターン１２に沿って配線パターン１２を覆うように形成されていてもよい。あるいは、第１の樹脂層３０の平面形状は、配線基板１０における半導体チップ２０を搭載するための領域の対角線方向に延びる形状をなしていてもよい。第１の樹脂層３０を形成する方法は特に限定されず、例えば、配線パターン１２をすべて覆うように樹脂層を形成した後、部分的に除去することで、設計通りの形状に第１の樹脂層３０を形成してもよい。本実施の形態に係る半導体装置では、第２の樹脂層４０は、半導体チップ２０と第１の樹脂層３０との間に設けられてなる。第２の樹脂層４０は、図１に示すように、第１の樹脂層３０が形成された領域内に形成されていてもよい。あるいは、第２の樹脂層４０は、第１の樹脂層３０の外側に至るように設けられていてもよい（図示せず）。また、第２の樹脂層４０は、半導体チップ２０の外側に至るように設けられていてもよい（図１参照）。第２の樹脂層４０は、配線基板１０における第１の樹脂層３０からの露出部を覆うように設けられていてもよい。このとき、第２の樹脂層４０は、配線基板１０における第１の樹脂層３０からの露出部と接触するように形成してもよい。また、第２の樹脂層４０は、配線パターン１２における第１の樹脂層３０からの露出部を覆うように設けられていてもよい。第２の樹脂層４０を形成する方法は特に限定されない。例えば、配線基板１０上（第１の樹脂層３０上）に、樹脂材料４２を設ける（図２（Ａ）参照）。樹脂材料４２は、ペースト状で設けてもよく、シート状で設けてもよい。そして、図２（Ａ）に示すように、配線基板１０上に半導体チップ２０を配置する。このとき、半導体チップ２０のパッド２２には、バンプ２５が形成されていてもよい（図１（Ａ）参照）。その後、図２（Ｂ）に示すように、半導体チップ２０を、樹脂材料４２を押し広げながら配線基板１０に搭載する。そして、配線パターン１２とパッド２２とを電気的に接続させた後に樹脂材料４２を硬化させることで、第２の樹脂層４０を形成してもよい。これにより、配線パターン１２とパッド２２とを電気的に接続し、配線基板１０と半導体チップ２０とを固着することができる。配線パターン１２とパッド２２との電気的な接続は、はんだ接合以外の方法で実現してもよい。例えば、配線パターン１２とバンプ２５とを合金接合させて導電部材２４を形成することで実現してもよい（図２（Ｂ）参照）。あるいは、配線パターン１２とバンプ２５との間に導電性微粒子を介在させて、配線パターン１２とパッド２２とを電気的に接続してもよい（図示せず）。
【０００９】
上述したように、本実施の形態に係る半導体装置では、配線基板１０と半導体チップ２０との間には、第１及び第２の樹脂層３０，４０が設けられてなる。言い換えると、配線基板１０と半導体チップ２０とは、第１及び第２の樹脂層３０，４０によって固着されている。先に説明したとおり、本実施の形態に係る半導体装置では、第１の樹脂層３０は、第２の樹脂層４０よりも線膨張係数が大きく、かつ、弾性率が低い。そして、配線基板１０は、半導体チップ２０よりも線膨張係数が大きく、かつ、弾性率が低い。そのため、配線基板１０と第１の樹脂層３０とを接触させた場合、配線基板１０と第２の樹脂層４０とを接触させた場合に比べ、界面で応力が発生しにくくなる。また、半導体チップ２０と第２の樹脂層４０とを接触させた場合、半導体チップ２０と第１の樹脂層３０とを接触させた場合に比べ、界面で応力が発生しにくくなる。そして、第１及び第２の樹脂層３０，４０は、ともに樹脂で形成されるため、第１及び第２の樹脂層３０，４０間では剥離が発生しにくい。本実施の形態に係る半導体装置では、先に述べたように、配線基板１０（配線パターン１２）上に第１の樹脂層３０が設けられ、半導体チップ２０と第１の樹脂層３０との間には第２の樹脂層４０が配置される。そのため、配線基板１０と半導体チップ２０とが剥離しにくい、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【００１０】
なお、本実施の形態に係る半導体装置では、配線パターン１２における第１の樹脂層３０に覆われた被覆部は、第１の樹脂層３０からの露出部よりも、樹脂との密着性が高くなっていてもよい。これにより、配線基板１０と第１の樹脂層３０との間の剥離が起こりにくくなるため、さらに信頼性の高い半導体装置を提供することができる。配線パターン１２を、樹脂との密着性が異なる部分を有するように形成する方法は特に限定されない。例えば、銅によって配線パターン１２を形成し、その表面を粗面加工する。その後、第１の樹脂層３０を形成することで、第１の樹脂層３０と配線パターン１２との密着性を高めることができる。また、第１の樹脂層３０を形成した後にめっき処理を行えば、配線パターン１２における第１の樹脂層３０からの露出部を、他の導電部材と電気的な接続に適した構造にすることができる。すなわち、第１の樹脂層３０と半導体チップ２０のパッド２２との電気的な接続信頼性を高めることができる。そのため、配線基板１０と半導体チップ２０との剥離が起こりにくく、かつ、電気的な信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【００１１】
本実施の形態に係る半導体装置は、図１に示すように、第３の樹脂層５０をさらに含んでいてもよい。第３の樹脂層５０は、配線基板１０における半導体チップ２０が搭載された面とは反対側の面に設けられている。これにより、配線基板１０の両面に樹脂層が形成されるため、配線基板１０の両面のそれぞれにかかる力の差が小さくなる。そのため、配線基板１０の反りやゆがみ、たわみが発生しにくい、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。このとき、第３の樹脂層５０は、第１の樹脂層３０と同じ材料（同じ樹脂）で形成されていてもよい。これによれば、配線基板１０の両面のそれぞれにかかる力の差がさらに小さくなるため、さらに信頼性の高い半導体装置を提供することができる。なお、配線パターン１２が、配線基板１０の半導体チップ２０が搭載された面とは反対側の面に形成されている場合、第３の樹脂層５０は、配線パターン１２を部分的に覆うように形成されていてもよい。
【００１２】
本実施の形態に係る半導体装置は、図１に示すように、第２の半導体チップ６０をさらに含んでいてもよい。第２の半導体チップ６０は、配線基板１０に搭載されていてもよい。第２の半導体チップ６０は、配線基板１０における半導体チップ２０が搭載された面とは反対側の面に搭載されていてもよい。このとき、第３の樹脂層５０と第２の半導体チップ６０との間には第４の樹脂層５５が設けられていてもよい（図１参照）。第４の樹脂層５５は、第３の樹脂層５０よりも線膨張係数が小さく、かつ、弾性率が高くてもよい。これにより、第２の半導体チップ６０の剥離を防止することができる。なお、第４の樹脂層５５は、第２の樹脂層と同じ材料で形成されていてもよい。ただし、本実施の形態に係る半導体装置は、第２の半導体チップ６０及び第４の樹脂層５５を含まない構造をなしていてもよい。
【００１３】
本実施の形態に係る半導体装置は、外部端子７０をさらに含んでいてもよい。外部端子７０は、配線基板１０における半導体チップ２０が搭載された面とは反対側の面に設けられていてもよい。外部端子７０は、配線パターン１２と電気的に接続されるように設けられていてもよい。外部端子７０は、例えば半田で形成されていてもよい。外部端子７０を有することで、回路基板等に実装することが容易な半導体装置を提供することができる。
【００１４】
本実施の形態に係る半導体装置は、以上に説明した構成をなしていてもよい。そして、図３には、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置１が実装された回路基板１０００を示す。また、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器として、図４にはノート型パーソナルコンピュータ２０００を、図５には携帯電話３０００を、それぞれ示す。
【００１５】
（変形例）
以下、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る半導体装置について説明する。なお、本変形例に係る半導体装置では、既に説明した内容を可能な限り適用するものとする。また、図６は、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る半導体装置２の断面図である。
【００１６】
本実施の形態に係る半導体装置では、図６に示すように、配線基板１０は、電気的接続部１４を有する。電気的接続部１４は、配線パターン１２の一部であってもよい。電気的接続部１４は、配線基板１０の半導体チップ２０が搭載される面に設けられてなる。また、電気的接続部１４は、半導体チップ２０とオーバーラップする領域の外側に配置されてなる。そして、電気的接続部１４は、図６に示すように、第１の樹脂層３０から露出してなる。言い換えると、本実施の形態に係る半導体装置では、第１の樹脂層３０は、電気的接続部１４を避けて形成されてなる。
【００１７】
本変形例に係る半導体装置は、図６に示すように、第３の半導体チップ８０を有する。第３の半導体チップ８０は、パッド８２を有してもよい。図６に示すように、第３の半導体チップ８０は、パッド８２が形成された面とは反対側の面が半導体チップ２０と対向するように、半導体チップ２０上に設けられていてもよい。第３の半導体チップ８０は、絶縁層８４を介して半導体チップ２０に固着されていてもよい。
【００１８】
本変形例に係る半導体装置は、図６に示すように、ワイヤ８５を有する。第３の半導体チップ８０のパッド８２と、配線基板１０上の電気的接続部１４とは、ワイヤ８５によって電気的に接続される。ワイヤ８５を設ける方法は特に限定されず、既に公知となっているいずれかの方法を適用してもよい。また、ワイヤ８５の材料についても特に限定されず、例えば金ワイヤを利用してもよい。
【００１９】
本変形例に係る半導体装置は、図６に示すように、樹脂部９０を有する。樹脂部９０によって、第１及び第３の半導体チップ２０，８０及びワイヤ８５が封止されていてもよい。これにより、ワイヤ８５の腐食やワイヤ８５同士の接触が発生しにくい、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。樹脂部９０を形成する方法は特に限定されず、既に公知となっているいずれかの方法を適用してもよい。また、樹脂部９０を設ける範囲や、樹脂部９０の材料についても、特に限定されるものではない。
【００２０】
本変形例に係る半導体装置は、図６に示すように、第２の半導体チップ６０を有していてもよい。ただし、本実施の形態に係る半導体装置は、第２の半導体チップ６０を有しない構造をなしていてもよい（図示せず）。
【００２１】
最後に、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置について説明するための図である。
【図２】図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。
【図３】図３は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置が実装された回路基板を示す図である。
【図４】図４は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。
【図５】図５は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。
【図６】図６は、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る半導体装置について説明するための図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  配線基板、  １２  配線パターン、  ２０  半導体チップ、  ２２  パッド、  ２４  導電部材、  ３０  第１の樹脂層、  ４０  第２の樹脂層、  ５０  第３の樹脂層、  ５５  第４の樹脂層、  ６０  第２の半導体チップ、  ７０  外部端子
【図１】
2006060128.tif 000003
【図２】
2006060128.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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