(57)【要約】【課題】バンプ形状の均一化を図ることにより、回路基板の電極面へ半導体素子が実装される位置精度を向上させ、電気的接続信頼性と狭ピッチ化を実現できる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】半導体素子（２）の電極面上にバンプ（３）を形成すると共に、回路基板（６）と半導体素子（２）との間に絶縁性で導電粒子を含まない熱硬化性樹脂（５）を介在させて前記バンプ（３）と対向させ、加熱しながら前記半導体素子（２）を前記回路基板（６）に押圧し、前記回路基板（６）の反り矯正を行いながら前記熱硬化性樹脂（５）を熱により硬化させ、前記半導体素子（２）と前記回路基板（６）を接合して両電極を電気的に接続するようにした半導体素子の製造方法において、半導体素子（２）の電極面上に形成したバンプ（３）を所望の形状に整形した後、これらバンプが回路基板（６）に押圧されるようにしたものである。【選択図】図１
2006294730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子の電極面上にバンプを形成すると共に、回路基板と半導体素子との間に絶縁性で導電粒子を含まない熱硬化性樹脂を介在させて前記バンプと対向させ、加熱しながら前記半導体素子を前記回路基板に押圧し、前記回路基板の反り矯正を行いながら前記熱硬化性樹脂を熱により硬化させ、前記半導体素子と前記回路基板を接合して両電極を電気的に接続するようにした半導体装置の製造方法において、半導体素子の電極面上に形成したバンプを所望の形状に整形した後、これらバンプが回路基板に押圧されるようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
半導体素子の電極面上にバンプを形成すると共に、回路基板と半導体素子との間に絶縁性で導電粒子を含まない熱硬化性樹脂を介在させて前記バンプと対向させ、加熱しながら前記半導体素子を前記回路基板に押圧し、前記回路基板の反り矯正を行いながら前記熱硬化性樹脂を熱により硬化させ、前記半導体素子と前記回路基板を接合して両電極を電気的に接続するようにした半導体装置の製造方法において、半導体素子の電極面上に形成したバンプを所望のバンプ形状と同一の凹みを設けた型に押し当ててこれを所望のバンプ形状に整形した後、これらバンプが回路基板に押圧されるようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記型の凹みの形状はバンプ先端が鋭角になるような凹みであることを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
半導体素子の電極面上にバンプを形成させる装置と、熱硬化樹脂を回路基板へ供給する装置と、前記回路基板の電極と半導体素子の電極に形成されたバンプとを対向させ位置合せする装置と、前記熱硬化性樹脂を加熱する加熱装置と、前記加熱装置により前記熱硬化性樹脂を加熱しながら前記半導体素子を前記回路基板に押圧し、前記回路基板の反り矯正を行いながら前記半導体素子と前記熱硬化性樹脂を熱により硬化させ、前記半導体素子と前記回路基板を接合して両電極を電気的に接続する加圧装置を有する半導体装置の製造装置において、半導体素子の電極面上にバンプ形成後、バンプ形状を所望の形状に整形するため型に押し当てる装置をさらに備えたことを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項５】
半導体素子の電極面上にバンプを形成させる装置と、熱硬化樹脂を回路基板へ供給する装置と、前記回路基板の電極と半導体素子の電極に形成されたバンプとを対向させ位置合せする装置と、前記熱硬化性樹脂を加熱する加熱装置と、前記加熱装置により前記熱硬化性樹脂を加熱しながら前記半導体素子を前記回路基板に押圧し、前記回路基板の反り矯正を行いながら前記半導体素子と前記熱硬化性樹脂を熱により硬化させ、前記半導体素子と前記回路基板を接合して両電極を電気的に接続する加圧装置を有する半導体装置の製造装置において、バンプ形成時にめっき工法を用いて半導体素子の電極面上にバンプを形成した後、これらめっきバンプを所望の形状に加工する装置をさらに備えたことを特徴とする半導体装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置に関し、特にフリップチップ実装技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子回路基板は多くの分野の製品に使用されるようになり、特に最近では携帯機器の増加から電気回路基板の小型化が要求されるようになった。このような要求に応えるため、半導体素子を従来のパッケージでなく、裸のまま回路基板に搭載するフリップチップ実装方法が提案されている。
【０００３】
従来の電子回路基板へ半導体素子を裸のまま接合する方法としては、熱硬化性樹脂シートを回路基板電極面側に貼りつけた後、バンプ先端の鋭角な部分で樹脂シートを突き破り対向する配線基板の電極に圧接と同時に加熱することにより電気的に接続を維持するという技術が知られている。
【０００４】
図６は従来の半導体装置の製造方法における製造工程の一例を示す工程図である。図中、１は圧着ツール、２は半導体素子、３はバンプ、５は熱硬化性樹脂、６は回路基板を示す。
【０００５】
まず、図６（ａ），（ｂ）に示すように半導体素子２の電極面上にバンプ３を形成する。次に、図６（ｃ）に示すように回路基板６の電極面側へ熱硬化性樹脂シート５を貼りつけ、バンプ３を形成した半導体素子２を反転させ、圧着ツール１により回路基板６の電極面と対向させる。次に、半導体素子２を図６（ｄ）に示すように上から加圧しバンプ３と回路基板６の電極を接合させると同時に加熱し、熱硬化性樹脂５を硬化させてバンプ３と電極を接続させる。
【０００６】
しかしながら、図６（ｅ）に示すように使用するバンプ３の先端部の位置や先端部の高さばらつきなどバンプ３の形状精度に異常があると半導体素子２を上から加圧したときに、図６（ｆ）に示すようにバンプ３が正規の位置に収まらずにズレを生じ、最終的には図６（ｇ）に示すような不満足な形状に成形されてしまう結果となる。
【０００７】
このように、使用するバンプ３の先端部の位置、先端部の高さばらつきなどバンプの形状精度は狭ピッチ化と関連する接続位置精度、接続の信頼性に対して重要な要素となる。
【０００８】
従来バンプ形状を均一にする技術としては、例えば特許文献１に記載されているように、半導体素子と平行な台にバンプを形成した電極面側を形成させて上から加圧し、バンプ先端を潰して平らにするというレベリング技術が用いられている。
【特許文献１】特開平１−９１４４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら上記従来の製造方法においては、必要なバンプの高さを確保するのが容易で、かつ、先端部を鋭角にすることのできる金線を用いたスタッドバンプ形成技術を利用して台座のボール部を半導体素子の電極パッド上に圧着した後、上部でワイヤーを引きちぎるボールバンプを用いるが、この方法では台座になるボールが圧着される位置精度やワイヤーを引きちぎるため先端部のチップ電極面上に対する位置精度、先端部となるボール上部に残るワイヤーの長さの変動等が電気的接続を構成する上で重要な要素であるバンプ形状、形成精度の変動ばらつきとなり、大きな問題点となっていた。
【００１０】
本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、バンプ形状の均一化を図ることにより、回路基板の電極面へ半導体素子が実装される位置精度を向上させ、電気的接続信頼性向上と狭ピッチ化を実現できる半導体装置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】
【００１１】
前記目的を解決するために、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体素子の電極面上にバンプを形成すると共に、回路基板と半導体素子との間に絶縁性で導電粒子を含まない熱硬化性樹脂を介在させて前記バンプと対向させ、加熱しながら前記半導体素子を前記回路基板に押圧し、前記回路基板の反り矯正を行いながら前記熱硬化性樹脂を熱により硬化させ、前記半導体素子と前記回路基板を接合して両電極を電気的に接続するようにした半導体素子の製造方法において、半導体素子の電極面上に形成したバンプを所望の形状に整形した後、これらバンプが回路基板に押圧されるようにしたものであり、また、半導体素子の電極面上にバンプを形成すると共に、回路基板と半導体素子との間に絶縁性で導電粒子を含まない熱硬化性樹脂を介在させて前記バンプと対向させ、加熱しながら前記半導体素子を前記回路基板に押圧し、前記回路基板の反り矯正を行いながら前記熱硬化性樹脂を熱により硬化させ、前記半導体素子と前記回路基板を接合して両電極を電気的に接続するようにした半導体素子の製造方法において、半導体素子の電極面上に形成したバンプを所望のバンプ形状と同一の凹みを設けた型に押し当ててこれを所望のバンプ形状に整形した後、これらバンプが回路基板に押圧されるようにしたものである。
【００１２】
また、本発明の半導体装置の製造装置は、半導体素子の電極面上にバンプを形成させる装置と、熱硬化樹脂を回路基板へ供給する装置と、前記回路基板の電極と半導体素子の電極に形成されたバンプとを対向させ位置合せする装置と、前記熱硬化性樹脂を加熱する加熱装置と、前記加熱装置により前記熱硬化性樹脂を加熱しながら前記半導体素子を前記回路基板に押圧し、前記回路基板の反り矯正を行いながら前記半導体素子と前記熱硬化性樹脂を熱により硬化させ、前記半導体素子と前記回路基板を接合して両電極を電気的に接続する加圧装置を有する半導体装置の製造装置において、半導体素子の電極面上にバンプ形成後、バンプ形状を所望の形状に整形するため型に押し当てる装置をさらに備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、バンプ形状の均一化を図ることにより、配線基板電極面への実装位置精度を上げることができ、また、バンプ先端を均一に尖らせることによりフリップチップ実装において配線基板に絶縁性熱硬化性樹脂シートを貼り付けた後チップを実装させる場合でも、これが樹脂シートを突き破り、電気的接続信頼性と狭ピッチ化を容易に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、前記従来のものと同一の部分については同一符号を用いるものとする。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は本発明半導体装置の製造方法の実施の形態１における基本工程を概念的に示す説明図、図２は本発明半導体装置の製造方法の実施の形態１における製造工程を示す工程図、図３は図２の製造工程で用いられるバンプ整形用型の各例を示す構成図、図４は図３のバンプ整形用型により成形されるバンプの各例を示す説明図である。
【００１６】
各図において、１は圧着ツール、２は半導体素子、３はバンプ、４は型、５は熱硬化性樹脂シート、６は回路基板を示す。
【００１７】
本発明半導体装置の製造方法の基本工程としては、まず、図１（ａ）に示すように半導体素子２の電極面上に引きちぎり式のバンプ３を形成し、予め用意した所望のバンプ形状と同一の凹みを設けた型４に半導体素子２のバンプ形成面を対向させ、次に図１（ｂ）に示すように圧着ツール１により上から押し当てバンプを整形する。この時用いる型４の材質としては、金属、セラミックスなどが採用される。バンプ整形の基本工程としてはこのようになるが以下回路基板６に半導体素子２が接合されるまでの全工程について説明する。
【００１８】
まず、図２（ａ）に示す回路接続用の電極を有する半導体素子２に図２（ｂ）に示すようにその各電極にバンプ３を形成する。次に図２（ｃ）に示すように予め用意した所望のバンプ形状と同一の凹みを設けた型４に半導体素子２のバンプ形成面を対向させ、次に図２（ｄ）に示すように圧着ツール１により上から押し当てバンプを整形する。次に回路基板６の電極面側へシート状の熱硬化性樹脂もしくは液状の熱硬化性樹脂５を貼り付けまたは塗布したものを予め用意し、図２（ｅ）に示すように前記バンプ３を整形した後の半導体素子２をバンプ形成面が回路基板６の電極上に載るように位置合わせを行い回路基板６上に載置する。次に、図２（ｆ）に示すように半導体素子２の裏面上から圧着ツール１により半導体素子２に圧力を加え、半導体素子２のバンプ３と回路基板６の電極を圧着させた状態を維持しながら加熱を行うことにより、図２（ｇ）に示すように熱硬化性樹脂５を硬化させ、半導体素子２と回路基板６を接合すると共に、バンプ３と配線とを電気的に接続し、図２（ｈ）に示すように完成する。
【００１９】
ここで、前述した製造方法を実現する本実施形態の製造装置においては、半導体素子電極面上にバンプを形成する装置、熱硬化性樹脂を回路基板へ供給する装置、半導体素子を熱硬化性樹脂が供給された回路基板上へ搭載し接合させる装置の他にバンプ形状を整形させる装置が備えられている。バンプ３を整形させる型４としては図３に示すように、バンプ３の先端が鋭角となるような加工を施した型を用いる。これにより、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示したようなバンプ形状を得ることができ、回路基板６上に熱硬化性樹脂５が存在しても容易に樹脂を押し退けやすくなり、かつ回路基板６の電極面上に精度良く半導体素子を実装させることが可能となる。
【００２０】
以上のように、本実施の形態によれば、半導体素子電極面上に引きちぎり式で形成され、形状，高さにばらつきのあったボールバンプは半導体素子電極面に対応した鋭角な頂点を持つ凹みのある型に押し当てることにより、本来あるべき位置に頂点を持つバンプを精度良く形成することができる。また、このように位置精度をあげることにより電気的接続信頼性と狭ピッチ化を実現することが可能となる。
【００２１】
（実施の形態２）
図５は本発明半導体装置の製造方法の実施の形態２における製造工程を示す工程図である。
【００２２】
まず、図５（ａ）に示す回路接続用の電極を有する半導体素子２に、図５（ｂ）に示すように通常用いられるめっき工法を利用してその電極面上にめっきバンプ７を形成させる。次に図５（ｃ）に示すように予め用意した所望のバンプ形状と同一の凹みを設けた型４に半導体素子２のバンプ形成面を対向させ、次に図５（ｄ）に示すように圧着ツール１により上から押し当てめっきバンプ７を整形する。次に回路基板６の電極面側へシート状の熱硬化性樹脂もしくは液状の熱硬化性樹脂５を貼り付けまたは塗布したものを予め用意し、図５（ｅ）に示すように前記めっきバンプ７を整形した後の半導体素子２をめっきバンプ７の形成面が回路基板６の電極上に載るように位置合わせを行い回路基板６上に載置する。次に、図５（ｆ）に示すように半導体素子２の裏面上から圧着ツール１により半導体素子２に圧力を加え、半導体素子２のめっきバンプ７と回路基板６の電極を圧着させた状態を維持しながら加熱を行うことにより、図５（ｇ）に示すように熱硬化性樹脂５を硬化させ、半導体素子２と回路基板６を接合すると共に、めっきバンプ７と配線とを電気的に接続し、図５（ｈ）に示すように完成する。
【００２３】
以上のように本実施の形態によれば、通常めっき工法によるバンプは半導体素子電極面と平行にしか成長できず、バンプ台座よりも先端が鋭角な突起を作ることができなかったものが、所望のバンプ形状をめっき工法によるバンプでも容易に形成できるようになり、また、めっきバンプを用いることにより半導体素子電極面下へのバンプ形成時のダメージを最小限に抑えることができる等、半導体装置の信頼性も向上することが期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は半導体素子製造方法の一つであるフリップチップ工法などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明半導体装置の製造方法の実施の形態１における基本工程を概念的に示す説明図
【図２】本発明半導体装置の製造方法の実施の形態１における製造工程を示す工程図
【図３】図２の製造工程で用いられるバンプ整形用型の各例を示す構成図
【図４】図３のバンプ整形用型により成形されるバンプの各例を示す説明図
【図５】本発明半導体装置の製造方法の実施の形態２における製造工程を示す工程図
【図６】従来の半導体装置の製造方法における製造工程の一例を示す工程図
【符号の説明】
【００２６】
１  圧着ツール
２  半導体素子
３  バンプ
４  型
５  熱硬化性樹脂
６  回路基板
７  めっきバンプ
【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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