(57)【要約】【課題】バンプ頭頂部の湾曲に起因するチップ搭載位置ずれを防止することができる半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】半導体チップ１が回路基板５上にフェースダウンで搭載され、前記半導体チップ１と前記回路基板５との間隙に封止材料となる樹脂シート７が介在する構造の半導体装置であって、前記半導体チップ１上に、前記半導体チップ１上に形成されたバンプ３の全高よりも高い支柱４を複数個形成することにより、バンプ３が形成された直後の半導体チップ１の移送時におけるバンプ頭頂部の湾曲を防止することができ、半導体チップ１を回路基板５上に搭載する際、位置ずれを起こすことがない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップが回路基板上にフェースダウンで搭載され、前記半導体チップと前記回路基板との間隙に封止材料が介在する構造の半導体装置であって、前記半導体チップ上に、前記半導体チップ上に形成されたバンプの全高よりも高い支柱が複数個形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記支柱は２段以上のスタッドバンプであ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】
前記支柱はメッキバンプであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記支柱はメッキバンプ上に１つないし２段以上形成されたスタッドバンプであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項５】
前記回路基板上には前記支柱を収納するための空孔を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の半導体装置。
【請求項６】
半導体チップが回路基板上にフェースダウンで搭載され、前記半導体チップと前記回路基板との間隙に封止材料が介在する構造の半導体装置の製造方法であって、前記半導体チップ上に形成されたバンプの全高よりも高い支柱を前記半導体チップ上に複数個形成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７】
前記支柱は２段以上のスタッドバンプであることを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記支柱はメッキバンプであることを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記支柱はメッキバンプ上に１つないし２段以上形成されたスタッドバンプであることを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記回路基板上に前記支柱を収納するための空孔を設ける工程をさらに含むことを特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体チップがフリップチップ方式で回路基板上に搭載され、半導体チップと回路基板との間隙に封止材料が介在する構造を有する半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、図面を参照しながら従来のこの種の半導体装置およびその製造方法について説明する。
【０００３】
図４は従来の半導体装置の製造方法における半導体チップの実装工程の説明図であり、特許文献１に記載されているものである。図５は図４に示す半導体チップの電極にバンプを形成する工程の説明図、図６は形成直後のバンプの状態を示す一部縦断側面図、図７はバンプを形成したチップが回路基板に搭載される前後の状態を示す一部縦断側面図、図８は頭頂部が湾曲しているバンプを形成したチップが回路基板に搭載される前後の状態を示す一部縦断側面図である。
【０００４】
まず、図４（ａ）に示すように、半導体チップ５１を回路基板６１上へ実装する際に、半導体チップ５１上の電極パッド５２にバンプ５３を形成し、導電性粒子の無い封止材料となる絶縁性の熱硬化性樹脂シート６３を半導体チップ５１と回路基板６１との間に介在させながら電極パッド５２と回路基板６１の表面の配線電極６２を位置合わせし、加熱された加圧ツール７１により半導体チップ５１を回路基板６１に押圧して、半導体チップ５１と回路基板６１の反りを矯正しながら半導体チップ５１と回路基板６１の間に介在する熱硬化性樹脂シート６３を融解、硬化し、半導体チップ５１と回路基板６１を接合するものであり、この結果図４（ｂ）に示す半導体装置が得られる。
【０００５】
上記半導体チップ５１の電極パッド５２上にバンプ５３を形成する工程はバンプボンダと呼ばれる設備を用いて実施される。バンプ未形成の半導体チップ５１がバンプ形成を実施するためのボンドステージ上に搬送された後、図５（ａ）に示すようにワイヤボンディングと同様、金属線５５の先端に電気スパークによりボール５５ａを形成し、このボール５５ａをキャピラリ５４により半導体チップ５１の電極パッド５２上に超音波熱圧着することでバンプ形成が行われる。図５（ｂ）は、バンプ５３の形成後の半導体チップ５１を示しており、この半導体チップ５１は図５（ｃ）に示すように平コレット５６に設けられた吸引孔５６ａによって、平コレット表面５６ｂを介して吸引保持されながらボンドステージからチップトレイへ搬送され、収納される。
【特許文献１】特開２０００−２８６２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような半導体装置の構成およびその製造方法では図５に示すように、バンプ５３の形成直後は図６（ａ）に示すようにバンプ頭頂部５３ａは半導体チップ５１に対してほぼ垂直に立っているが、バンプ形成後の半導体チップ５１を平コレットで吸引搬送する際、図６（ｂ）に示すように半導体チップ５１を吸引保持する力によって前記バンプ頭頂部が湾曲する。これにより、図４に示すように次工程でバンプ形成済チップ５１を回路基板６１上において電極パッド５２の中心が回路基板６１の配線電極６２の中心に対向するように位置合わせして搭載する際、熱硬化性樹脂シート６３が硬化し接合が完了した時点では、バンプ頭頂部５３ａが図７（ａ）のように正常な状態であれば図７（ｂ）のように、電極パッド５２の中心と配線電極６２の中心とがずれることなく搭載されるが、バンプ頭頂部５３ａが図８（ａ）のように湾曲している場合、図８（ｂ）に示すように、半導体チップ５１を回路基板６１上へ押圧する際にバンプ頭頂部５３ａと回路基板６１上の配線電極６２の側面６２ａとが接触しながらバンプ頭頂部５３ａが変形することにより、半導体チップ５１に水平方向の抗力が加わり、搭載ずれｐが発生するという問題があった。
【０００７】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することを指向するものであり、バンプ頭頂部の湾曲に起因するチップ搭載位置ずれを防止することができる半導体装置およ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】
前記の目的を達成するために、本発明に係わる半導体装置は、半導体チップ上に、前記半導体チップ上に形成されたバンプの全高よりも高い支柱を複数個形成したものであり、また、本発明に係わる半導体装置の製造方法は、半導体チップが回路基板上にフェースダウンで搭載され、前記半導体チップと前記回路基板との間隙に封止材料が介在する構造の半導体装置の製造方法であって、前記半導体チップ上に形成されたバンプの全高よりも高い支柱を前記半導体チップ上に複数個形成する工程を加えたものである。
【０００９】
この半導体装置およびその製造方法によれば、バンプ頭頂部の湾曲を防止することができ、これに起因するチップ搭載位置ずれを防止することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、バンプが形成された直後の半導体チップの移送時におけるバンプ頭頂部の湾曲を防止することができ、半導体チップを回路基板上に搭載する際、従来のように搭載位置ずれを起こすことがないという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の半導体装置の一実施の形態における構成を示す断面図、図２は本発明の半導体装置の製造方法の一実施の形態における半導体チップ移送工程の説明図、図３は本発明の半導体装置の製造方法の一実施の形態における半導体チップの回路基板への搭載工程の説明図である。
【００１３】
図１において、１は半導体チップ、２は電極パッド、３はバンプ、４は支柱、５は回路基板、６は配線電極、７は封止材料となる樹脂シート、８は空孔であり、図４（ｂ）に示す従来の半導体装置との比較で明らかなように、支柱４とこれに対応する位置の回路基板５に空孔８を設けた点が特徴である。
【００１４】
この構成によりバンプ頭頂部の湾曲を防止することができ、これに起因する半導体チップの回路基板搭載時の位置ずれを防止することができるものであって、以下、図２および図３に示す本発明の半導体装置の製造方法の一実施の形態の説明においてこの点を明らかにする。
【００１５】
まず図２（ａ）に示すように、バンプ形成工程において、半導体チップ１の電極パッド２上に回路基板５上の配線電極６との電気的接続を行うためのバンプ３ならびに支柱４を形成する。その結果、半導体チップ１の全体構成は図２（ｂ）に示すようになる。ここで、前記支柱４は、図２（ｃ）に示すようにバンプ３の形成後の半導体チップ１を吸引孔１１ａにより吸引保持しながら平コレット１１を介して搬送する際に、平コレット１１の表面１１ｂとバンプ３とが接触しないためのものであり、その高さはバンプ３の高さより高くなるよう形成される。本実施の形態では前記支柱４はスタッドバンプを２段に積み重ねることにより形成しているが、バンプ形成工程前にあらかじめメッキバンプによって形成してもよく、また、バンプ形成工程前に形成されたメッキバンプの上にさらにスタッドバンプを１段ないし２段以上積み重ねることにより形成してもよい。続いて移送工程に入り、バンプ３ならびに支柱４を形成した半導体チップ１は吸引孔１１ａによって、平コレット１１の表面１１ｂを介して吸引保持されながらボンドステージ上からチップトレイへ搬送、収納される。
【００１６】
次に、バンプ形成済の半導体チップ１はチップトレイに収納された状態で回路基板上へ搭載するための圧着装置へ投入される。この装置では、まず、チップトレイ内のバンプ形成済の半導体チップ１が図２（ｃ）と同一の形態で、吸引孔１１ａにより吸引保持されながら平コレット１１を介してチップトレイから取り出された後、平コレット１１が上方向へ１８０度回転することにより半導体チップ１が反転する。さらに、加圧ツール２１が半導体チップ１上へ移動し、加圧ツールに設けられた吸引孔２１ａによって半導体チップの背面１ａを吸引しながら、平コレット１１に設けられた吸引孔１１ａによる吸引を中止することで、半導体チップ１が加圧ツール２１へ渡される。
【００１７】
回路基板５には図３に示すように支柱４を収納するための空孔８を前記支柱４に対向する位置に設ける。この空孔８は前記支柱４の横方向の寸法よりも十分大きく、また深さも半導体チップ１と回路基板５の間隙に存在する樹脂シート７が硬化し半導体チップ１の搭載が完了した後でも、前記支柱４が前記空孔８の底面に接触することなく収納可能な深さを確保することで、前記支柱４が半導体チップ１と回路基板５との接合の支障にならないようにする。この空孔８は回路基板５の製造時にレーザー、ドリル等で加工することにより形成される。
【００１８】
ここで前記圧着装置においては、前記の半導体チップ１の反転ならびに受け渡し作業と並行して、樹脂シート７を回路基板５の表面に貼付する工程が実施される。次に、樹脂シート７が貼付された回路基板５が供給されると搭載工程に入り、加圧ツール２１は、半導体チップ１表面の認識マークと回路基板５の表面の認識マークを画像認識することにより、半導体チップ１の電極パッド２と回路基板５の配線電極６の中心が一致するよう位置決めされる。続いて加圧ツール２１が垂直に降下していくことによって、ヒーター２２による熱と荷重により樹脂シート７は融解し半導体チップ１の外周へと押し出されながら、熱による反応で硬化し、接合が完了する。その結果、半導体チップ１と回路基板５はバンプ３と配線電極６を介して正確に接続されることになる。
【００１９】
以上のように本実施の形態によれば、バンプ形成が形成された直後の半導体チップの移送時におけるバンプ頭頂部の湾曲を防止することができ、半導体チップを回路基板上に搭載する際、従来のように搭載位置ずれを起こすことなく半導体チップと回路基板はバンプと配線電極を介して正確に接続される。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の半導体装置およびその製造方法は、バンプが形成された直後の半導体チップの移送時におけるバンプ頭頂部の湾曲を防止することができ、半導体チップを回路基板上に搭載する際、従来のように搭載位置ずれを起こすことがないという効果を有し、半導体チップがフリップチップ方式で回路基板上に搭載され、半導体チップと回路基板との間隙に封止材料が介在する構造を有する半導体装置およびその製造方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の半導体装置の一実施の形態における構成を示す断面図
【図２】本発明の半導体装置の製造方法の一実施の形態における半導体チップ移送工程の説明図
【図３】本発明の半導体装置の製造方法の一実施の形態における半導体チップの回路基板への搭載工程の説明図
【図４】従来の半導体装置の製造方法における半導体チップの実装工程の説明図
【図５】図４に示す半導体チップの電極にバンプを形成する工程の説明図
【図６】形成直後のバンプの状態を示す一部縦断側面図
【図７】バンプを形成したチップが回路基板に搭載される前後の状態を示す一部縦断側面図
【図８】頭頂部が湾曲しているバンプを形成したチップが回路基板に搭載される前後の状態を示す一部縦断側面図
【符号の説明】
【００２２】
１  半導体チップ
２  電極パッド
３  バンプ
４  支柱
５  回路基板
６  配線電極
７  樹脂シート
８  空孔
１１  平コレット
１１ａ  吸引孔
１１ｂ  平コレット表面
２１  加圧ツール
２１ａ  吸引孔
２２  ヒーター
【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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【図８】
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