(57)【要約】【課題】半導体チップを基板にフリップチップ接続する際に、接着強度を良好にしつつ、アンダーフィル樹脂のフィレット形状が安定的に均等になるようにする。【解決手段】半導体装置１００は、基板１０２上にフリップチップ接続された半導体チップ１３０と、基板１０２と半導体チップ１３０との間に形成され、フィレット１２０ａを含むアンダーフィル樹脂１２０とを含む。アンダーフィル樹脂１２０は、半導体チップ１３０と平面視で重なる領域の少なくとも一部において第１の樹脂層１２２と第２の樹脂層１２４とが積層された構成を有し、第１の樹脂層１２２と第２の樹脂層１２４の少なくとも一方は、半導体チップ１３０と平面視で重なる領域とフィレット１２０ａとにわたって形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面にパッドが形成された基板と、
バンプが形成された素子形成面が前記一面と対向するように前記基板の前記一面に搭載され、前記バンプを介して前記パッドとフリップチップ接続された半導体チップと、
前記基板の前記一面の前記基板と前記半導体チップとの間に形成されるとともに前記基板の前記一面の前記半導体チップの周囲に設けられたフィレットを含むアンダーフィル樹脂と、
を含み、
前記アンダーフィル樹脂は、前記半導体チップと平面視で重なる領域の少なくとも一部において第１の樹脂組成物からなる第１の樹脂層と、第２の樹脂組成物からなる第２の樹脂層とが積層された構成を有し、前記第１の樹脂層および前記第２の樹脂層の少なくとも一方は、前記半導体チップと平面視で重なる領域と前記フィレットとにわたって形成された半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記アンダーフィル樹脂は、前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層とが前記半導体チップと平面視で重なる領域の全面にわたって積層された構成を有する半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置において、
前記第２の樹脂層は、前記第１の樹脂層の上層に形成され、
前記第２の樹脂層は、前記半導体チップと平面視で重なる領域と前記フィレットとにわたって形成された半導体装置。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体装置において、
制御第２の樹脂層は、前記半導体チップが前記基板の前記一面と対向する面において、当該半導体チップの四隅の角部を覆うように形成された半導体装置。
【請求項５】
請求項１から４いずれかに記載の半導体装置において、
前記第１の樹脂層は、前記第２の樹脂層よりも弾性率が高い半導体装置。
【請求項６】
請求項１から５いずれかに記載の半導体装置において、
前記第１の樹脂組成物および前記第２の樹脂組成物は熱硬化性樹脂であって、
それぞれ硬化前または硬化のためのヒートプレス時において、前記第２の樹脂組成物は、前記第１の樹脂組成物よりも流動性が高い半導体装置。
【請求項７】
請求項１から６いずれかに記載の半導体装置において、
前記第１の樹脂組成物は、当該第１の樹脂組成物全体に対する充填剤の含有量（重量％）が、前記第２の樹脂組成物の当該第２の樹脂組成物全体に対する充填剤の含有量（重量％）よりも高い半導体装置。
【請求項８】
請求項１から７いずれかに記載の半導体装置において、
前記第１の樹脂組成物は、導電性粒子を含む半導体装置。
【請求項９】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第１の樹脂層および前記第２の樹脂層の他方も、前記半導体チップと平面視で重なる領域と前記フィレットの少なくとも一部にわたって形成された半導体装置。
【請求項１０】
請求項１から９いずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記基板の前記一面上に、前記第１の樹脂層を構成する第１の樹脂組成物および前記第２の樹脂層を構成する第２の樹脂組成物の一方、前記第１の樹脂組成物および前記第２の樹脂組成物の他方、および前記半導体チップがこの順で積層されるように配置する工程と、
ヒートプレスにより、前記基板の前記パッドと前記半導体チップの前記パンフとを接続するとともに、前記第１の樹脂組成物、および前記第２の樹脂組成物を成型して前記アンダーフィル樹脂を形成する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の樹脂組成物および前記第２の樹脂組成物の一方は、フィルムまたはペーストであって、
前記第１の樹脂組成物および前記第２の樹脂組成物の他方は、フィルム、ペーストまたは樹脂溶液であって
前記配置する工程は、
前記基板の前記一面上に、前記第１の樹脂組成物および前記第２の樹脂組成物の一方を配置する工程と、
前記基板の前記一面上の前記第１の樹脂組成物および前記第２の樹脂組成物の一方の上に前記第１の樹脂組成物および前記第２の樹脂組成物の他方を配置する工程と、
前記基板の前記一面上の前記第１の樹脂組成物および前記第２の樹脂組成物の他方の上に前記半導体チップを配置する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の樹脂組成物および前記第２の樹脂組成物の一方は、フィルムまたはペーストであって、
前記第１の樹脂組成物および前記第２の樹脂組成物の他方は、樹脂溶液であって
前記配置する工程は、
前記基板の前記一面上に、前記第１の樹脂組成物および前記第２の樹脂組成物の一方を配置する工程と、
前記基板の前記一面上の前記第１の樹脂組成物および前記第２の樹脂組成物の一方の上に前記半導体チップを配置する工程と、
前記半導体チップと前記第１の樹脂組成物および前記第２の樹脂組成物の一方との間に前記第１の樹脂組成物および前記第２の樹脂組成物の他方を注入する工程と、
を含む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、半導体装置およびその製造方法に関し、とくに、フリップチップ接続された半導体チップと基板との間に形成されたアンダーフィル樹脂を含む半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップを基板に搭載する方法として、半導体チップの素子形成面を基板に対向して配置し、半田ボール等のバンプを介して半導体チップと基板のパッドとを電気的に接続するフリップチップ接続が知られている。このような構成において、半導体チップと基板との接続を良好に行うとともに、接続箇所を保護するために、基板と半導体チップとの間に、アンダーフィル樹脂が設けられる。また、半導体チップと基板との接着強度を高めるために、アンダーフィル樹脂は、半導体チップの周囲に設けられたフィレットを含む。
【０００３】
特許文献１（特開２００１−１０２４１４号公報）には、半導体チップを樹脂フィルムを介して回路基板上の配線パターンに加熱加圧工法にてフリップチップボンディングする際、半導体チップ外形の外側にはみ出している樹脂フィルム部を同時に加圧することにより半導体チップ側面に樹脂フィルムのフィレットを形成する技術が記載されている。
【０００４】
しかし、従来、アンダーフィル樹脂による基板と半導体チップとの接着強度を高めつつ、半導体チップ周囲に形成されるフィレットの形状を均等に形成するのは困難だった。たとえば、アンダーフィル樹脂による基板と半導体チップとの接着強度を高めるためには、基板とアンダーフィル樹脂との熱膨張係数が近いことが好ましい。熱膨張係数が近いと、アンダーフィル樹脂硬化後に、基板やアンダーフィル樹脂の膨張や収縮が生じたとしても、これらが同様の挙動を示すことになるので、基板とアンダーフィル樹脂の接着強度を高めることができる。
【０００５】
一方、半導体チップ周囲に形成されるフィレットの形状を全方向で均等に形成して、アンダーフィル樹脂の応力を均等にするためには、たとえばアンダーフィル樹脂硬化前のアンダーフィル樹脂がある程度柔らかい構成とすることが好ましい。しかし、従来、このような複数の特性を満たすようなアンダーフィル樹脂を準備するのは困難だった。
【０００６】
特許文献２（特開２００８−１０３７００号公報）には、ダイボンドシートが硬化した段階の断面において、成分が二相に分離している半導体用接着フィルム付き半導体装置が記載されている。また、ダイボンドシートを多層構造を有する多層ダイボンドシートとして用いることが記載されている。
【０００７】
特許文献３（特開２００３−１７６４６１号公報）には、エポキシ樹脂を基材にしてなり、０．１乃至１μｍの大きさを有する非導電性粒子と３乃至１０μｍの大きさを有する導電性粒子とを含む主ＡＣＡフィルム、または３乃至１０μｍの大きさを有する導電性粒子のみを含む主ＡＣＡフィルム；及び該主ＡＣＡフィルムの両面のそれぞれに形成されたエポキシ樹脂を基材にする接着力増強層と；を含むことを特徴とする３層構造のＡＣＡフィルムが記載されている。
【０００８】
特許文献４（特開２０００−２９９４１４号公報）には、基板と半導体チップとの隙間にアンダーフィル材を充填し、その側部をフィレット材で封止したフリップチップ型半導体装置において、アンダーフィル材をガラス転移温度以下の膨張係数が２０〜４０ｐｐｍ／℃の、フィレット材を、同膨張係数が２０ｐｐｍ／℃以下のエポキシ樹脂組成物とした構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１０２４１４号公報
【特許文献２】特開２００８−１０３７００号公報
【特許文献３】特開２００３−１７６４６１号公報
【特許文献４】特開２０００−２９９４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２から特許文献４に記載された技術のように、複数種類の樹脂を用いることにより、一種類の樹脂を用いた場合よりは、複数の特性を満たすための制御を容易に行えると考えられる。しかし、特許文献２や特許文献３に記載の技術では、アンダーフィル樹脂はフィレットを有しておらず、フィレットの形状を良好にするための構成も考慮されていない。また、特許文献４に記載の技術では、基板と半導体チップとの間の領域とフィレットとで異なる樹脂を用いており、フィレットを構成する樹脂は、半導体チップの周囲にのみ単独で形成されている。しかし、このような構成では、アンダーフィル樹脂硬化後に、基板やアンダーフィル樹脂の膨張や収縮が生じた場合の、フィレットを構成する樹脂の応力が部分的な領域にのみ生じ、基板とアンダーフィル樹脂の接着強度を高めるという点で依然として問題があった。また、半導体チップの周囲の側面にのみ安定的にフィレットを形成することは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、
一面にパッドが形成された基板と、
バンプが形成された素子形成面が前記一面と対向するように前記基板の前記一面に搭載され、前記バンプを介して前記パッドとフリップチップ接続された半導体チップと、
前記基板の前記一面の前記基板と前記半導体チップとの間に形成されるとともに前記基板の前記一面の前記半導体チップの周囲に設けられたフィレットを含むアンダーフィル樹脂と、
を含み、
前記アンダーフィル樹脂は、前記半導体チップと平面視で重なる領域の少なくとも一部において第１の樹脂組成物からなる第１の樹脂層と、第２の樹脂組成物からなる第２の樹脂層とが積層された構成を有し、前記第１の樹脂層および前記第２の樹脂層の少なくとも一方は、前記半導体チップと平面視で重なる領域と前記フィレットとにわたって形成された半導体装置が提供される。
【００１２】
本発明によれば、
上記の半導体装置の製造方法であって、
前記基板の前記一面上に、前記第１の樹脂層を構成する第１の樹脂組成物および前記第２の樹脂層を構成する第２の樹脂組成物の一方、前記第１の樹脂組成物および前記第２の樹脂組成物の他方、および前記半導体チップがこの順で積層されるように配置する工程と、
ヒートプレスにより、前記基板の前記パッドと前記半導体チップの前記パンフとを接続するとともに、前記第１の樹脂組成物、および前記第２の樹脂組成物を成型（硬化）して前記アンダーフィル樹脂を形成する工程と、
を含む半導体装置の製造方法が提供される。
【００１３】
この構成によれば、アンダーフィル樹脂が複数の樹脂層で構成されているので種々の特性に応じて樹脂材料を選択することができる。また、この構成によれば、第１の樹脂層および第２の樹脂層の少なくとも一方を構成する樹脂層が、半導体チップと平面視で重なる領域とフィレットとにわたって形成される。そのため、たとえばこの樹脂層として、フィレットの形状を良好にするために適正な材料を用いた場合に、アンダーフィル樹脂硬化後に、基板やアンダーフィル樹脂の膨張や収縮が生じた場合のこの樹脂層の応力を基板の面内方向に分散することができる。一方、他方の樹脂層は、たとえば熱膨張係数が基板の熱膨張係数と近い材料を用いることにより、基板とアンダーフィル樹脂との接着強度を高めることができる。これにより、半導体チップを基板にフリップチップ接続する際に、接着強度を良好にしつつ、アンダーフィル樹脂のフィレット形状が安定的に均等になるようにすることができる。
【００１４】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、半導体チップを基板にフリップチップ接続する際に、接着強度を良好にしつつ、アンダーフィル樹脂のフィレット形状が安定的に均等になるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態における半導体装置の構成の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における半導体装置の構成の一例を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態における半導体装置の製造手順の一例を示す工程断面図である。
【図４】本発明の実施の形態における半導体装置の製造手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態における半導体装置の製造手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態における第１の樹脂組成物と第２の樹脂組成物との構成の一例を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態における半導体装置の構成の他の例を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態における半導体装置の構成の他の例を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態における半導体装置の製造手順の他の例を示す工程断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態における第１の樹脂組成物と第２の樹脂組成物との構成の一例を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態における半導体装置の製造手順の一例を示す工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様の構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１８】
図１は、本実施の形態における半導体装置の構成の一例を示す断面図である。図２は、本実施の形態における半導体装置の構成の一例を示す平面図である。図１は、図２のａ−ａ断面図に該当する。
【００１９】
半導体装置１００は、基板１０２と、基板１０２上に搭載された半導体チップ１３０と、基板１０２と半導体チップ１３０との間に形成されたアンダーフィル樹脂１２０とを含む。基板１０２の一面（図中上面）にはパッド１４０が形成されている。本実施の形態において、基板１０２は、複数の配線層が積層された多層配線基板とすることができる。半導体チップ１３０は、バンプ１３２が形成された素子形成面を有する。バンプ１３２は、たとえば半田ボール等とすることができる。半導体チップ１３０は、素子形成面が基板１０２の一面と対向するように基板１０２の一面に搭載される。半導体チップ１３０は、バンプ１３２を介してパッド１４０と電気的にフリップチップ接続されている。
【００２０】
アンダーフィル樹脂１２０は、基板１０２の一面の基板１０２と半導体チップ１３０との間に形成されるとともに基板１０２の一面の半導体チップ１３０の周囲に設けられたフィレット１２０ａを含む。本実施の形態において、アンダーフィル樹脂１２０は、少なくとも半導体チップ１３０と平面視で重なる領域の一部において、第１の樹脂組成物からなる第１の樹脂層１２２と、第２の樹脂組成物からなる第２の樹脂層１２４とが積層された構成を有する。
【００２１】
ここで、第２の樹脂層１２４が第１の樹脂層１２２の上層に形成されている。また、アンダーフィル樹脂１２０が基板１０２と接する領域の半分より多い部分を第１の樹脂層１２２により構成することができる。
【００２２】
図１に示した例では、第１の樹脂層１２２および第２の樹脂層１２４の両方とも、半導体チップ１３０と平面視で重なる領域およびフィレット１２０ａの全面にわたって形成されている。ここで、基板１０２とアンダーフィル樹脂１２０とが接する領域のほぼ全部が第１の樹脂層１２２により構成されている。また、本例において、半導体チップ１３０が基板１０２と対向する面において、半導体チップ１３０の四隅の角部は、第２の樹脂層１２４で覆われた構成とすることができる。このような構成とすることにより、第２の樹脂層１２４と半導体チップ１３０との接着力を高めることができる。また、パッド１４０とバンプ１３２との接続箇所は、第１の樹脂層１２２内に形成された構成とすることができる。
【００２３】
ここで、第１の樹脂層１２２を構成する第１の樹脂組成物、および第２の樹脂層１２４を構成する第２の樹脂組成物は、原材料として、それぞれ、主剤となる樹脂、硬化剤、および充填剤（フィラー）を含むことができる。充填剤は、たとえばシリカやアルミナ充填剤等とすることができる。
【００２４】
第１の樹脂組成物と第２の樹脂組成物とは、たとえば、熱硬化性樹脂により構成することができる。この場合、第１の樹脂組成物と第２の樹脂組成物とは、硬化前(成型前)または硬化(成型)のためのヒートプレス時の流動性が異なるものとすることができる。
【００２５】
たとえば、第１の樹脂組成物と第２の樹脂組成物とは、樹脂組成物全体に対する充填剤の含有量（重量％）が異なるものとすることができる。充填剤の含有量（重量％）を少なくすることにより、樹脂組成物の流動性を高くすることができる。第１の樹脂組成物および第２の樹脂組成物の樹脂組成物全体に対する充填剤の含有量（重量％）の差は、たとえば１％以上とすることができる。
【００２６】
たとえば、第１の樹脂組成物と第２の樹脂組成物とは、その中に含まれる充填剤の平均粒径が異なるものとすることができる。充填剤の平均粒径を大きくすることにより、樹脂組成物の流動性を高くすることができる。第１の樹脂組成物および第２の樹脂組成物の中にそれぞれ含まれる充填剤の平均粒径の差は、たとえば５μｍ以上とすることができる。
【００２７】
また、たとえば、第１の樹脂組成物と第２の樹脂組成物とは、アンダーフィル樹脂硬化前または硬化のためのヒートプレス時の粘度が異なるものとすることができる。樹脂組成物を高粘度とすることにより、フィレット形状を均等に良好に形成することができる。
【００２８】
また、第１の樹脂組成物と第２の樹脂組成物とは、たとえば、異なるガラス転移温度（Ｔｇ）を有するものとすることができる。第１の樹脂組成物および第２の樹脂組成物のガラス転移温度の差は、たとえば５℃以上とすることができる。
【００２９】
また、第１の樹脂組成物と第２の樹脂組成物とは、たとえば、原材料の種類または比率が異なるものとすることができる。第１の樹脂組成物と第２の樹脂組成物とは、たとえば、主剤となる樹脂や硬化剤が異なるものとすることができる。
【００３０】
また、第１の樹脂層１２２と第２の樹脂層１２４とは、絶縁性が異なる構成とすることができる。たとえば、第１の樹脂層１２２と第２の樹脂層１２４は、少なくとも一方が導電性粒子を含み、導電性粒子の含有量が互いに異なる構成とすることができる。なお、第１の樹脂層１２２と第２の樹脂層１２４の他方は、導電性粒子を含まない構成とすることもできる。
【００３１】
次に、本実施の形態における第１の樹脂層１２２と第２の樹脂層１２４との具体的な構成例を説明する。
本実施の形態において、第１の樹脂層１２２は、基板１０２のパッド１４０と半導体チップ１３０のバンプ１３２との接続を良好にするのに好適な材料により構成することができる。また、第１の樹脂層１２２は、熱膨張係数が基板１０２と近い材料により構成することができる。たとえば、第１の樹脂層１２２は、第２の樹脂層１２４よりも、ガラス転移温度Ｔｇが基板１０２のガラス転移温度Ｔｇと近い材料により構成することができる。また、第１の樹脂層１２２は、第２の樹脂層１２４よりも、導電性が高い構成とすることができる。
【００３２】
一方、第２の樹脂層１２４は、半導体チップ１３０と基板１０２との接続を良好にするのに好適な材料により構成することができる。第２の樹脂層１２４は、フィレット１２０ａの形状が均等になるように制御しやすい材料により構成することができる。また、第２の樹脂層１２４は、第１の樹脂層１２２よりも絶縁性が高い構成とすることができる。
【００３３】
以上のような観点から、たとえば、第１の樹脂層１２２は、第２の樹脂層１２４よりも弾性率が高い構成とすることができる。これにより、第１の樹脂層１２２を第２の樹脂層１２４よりも硬くすることができ、パッド１４０とバンプ１３２との接続を補強できるようにすることができる。一方、第２の樹脂層１２４を柔らかくすることにより、アンダーフィル樹脂１２０のフィレット１２０ａの形状が均等となるように制御することができる。
【００３４】
また、たとえば、第１の樹脂層１２２と第２の樹脂層１２４とを、たとえば、熱硬化性樹脂により構成し、それぞれ硬化前または硬化のためのヒートプレス時において、第２の樹脂組成物は、第１の樹脂組成物よりも流動性が高い構成とすることができる。このような構成とするための一例として、第１の樹脂組成物は、当該第１の樹脂組成物全体に対する充填剤の含有量（重量％）が、第２の樹脂組成物の当該第２の樹脂組成物全体に対する充填剤の含有量（重量％）よりも高い構成とすることができる。また、このような構成とするための他の例として、第１の樹脂組成物は、その中に含まれる充填剤の平均粒径が第２の樹脂組成物に含まれる充填剤の平均粒径よりも小さい構成とすることができる。
【００３５】
また、たとえば、第２の樹脂組成物は、アンダーフィル樹脂硬化前またはアンダーフィル樹脂硬化のためのヒートプレス時の粘度が第１の樹脂組成物よりも高い構成とすることができる。第２の樹脂組成物を高粘度とすることにより、フィレット形状を均等に良好に形成することができる。
【００３６】
また、たとえば、第１の樹脂層１２２は、主剤となる樹脂として、基板１０２に用いられる樹脂と同じ材料を用いることができる。たとえば、基板１０２は、ポリイミド樹脂と配線層とが順次積層された多層配線構造とすることができる。この場合、第１の樹脂層１２２は、主剤となる樹脂として、ポリイミド樹脂を用いることができる。これにより、第１の樹脂層１２２のガラス転移温度Ｔｇを基板１０２のガラス転移温度Ｔｇと近くすることができ、熱膨張係数を基板１０２と同等にできる。そのため、アンダーフィル樹脂硬化後に、基板１０２やアンダーフィル樹脂１２０の膨張や収縮が生じたとしても、これらが同様の挙動を示すことになるので、基板１０２と第１の樹脂層１２２との接着を良好にすることができる。これにより、基板１０２やアンダーフィル樹脂１２０の膨張によって第１の樹脂層１２２内に形成されたパッド１４０とバンプ１３２との位置がずれるのを防ぐことができ、パッド１４０とバンプ１３２との接続状態を良好に保つことができる。また図１に示した例においては、第１の樹脂層１２２が半導体チップ１３０と重なる領域とフィレット１２０ａ部分全体にわたって形成されているので、基板１０２とアンダーフィル樹脂１２０との間の応力を緩和することができ、接着をより良好にすることができる。
【００３７】
一方、第２の樹脂層１２４は、主剤となる樹脂としてエポキシ樹脂を用いることができる。第２の樹脂層１２４をエポキシ樹脂により構成することにより、上層の第２の樹脂層１２４のヤング率を第１の樹脂層１２２よりも低くすることができ、フィレット１２０ａの形状を均等に良好にすることができる。これにより、第２の樹脂層１２４によるフィレット１２０ａの形状を均等に良好に形成することにより、半導体チップ１３０とアンダーフィル樹脂１２０との接着を良好にすることができる。また、本例において、半導体チップ１３０の基板１０２と接する面の角部が第２の樹脂層１２４により覆われているので、半導体チップ１３０とアンダーフィル樹脂１２０との接着をより良好にすることができる。
【００３８】
さらに、たとえば、第１の樹脂組成物は、導電性粒子を含むことができる。導電性粒子は、たとえば、金、銀、銅、パラジウム、アルミニウム、ニッケル等の金属材料や、炭素材料等により構成することができる。これにより、パッド１４０とバンプ１３２との電気的接続状態を良好にすることができる。なお、一方、ここで、第２の樹脂組成物は、導電性粒子を含まない構成とすることができる。これにより、第２の樹脂層１２４の絶縁性を保つことができる。
【００３９】
なお、本実施の形態において、以上で説明した第１の樹脂層１２２と第２の樹脂層１２４との材料を適宜組み合わせることができる。たとえば、第１の樹脂層１２２は、主剤となる樹脂として、導電性粒子を含むポリイミド樹脂を用いることができる。このとき、第２の樹脂層１２４は、主剤となる樹脂として、導電性粒子を含まないエポキシ樹脂を用いることができる。
【００４０】
次に、本実施の形態における半導体装置１００の製造手順を説明する。
図３は、図１および図２に示した半導体装置１００の製造手順の一例を示す工程断面図である。図４は、半導体装置１００の製造手順の一例を示すフローチャートである。
第１の樹脂層１２２のヒートプレス前の第１の樹脂組成物１２２ａおよび第２の樹脂層１２４のヒートプレス前の第２の樹脂組成物１２４ａは、それぞれ、ダイアタッチフィルム等のフィルム、ペースト等の種々の形態とすることができる。ここでは、第１の樹脂組成物１２２ａおよび第２の樹脂組成物１２４ａが、それぞれ、フィルムである場合を例として示す。
【００４１】
まず、パッド１４０が形成された基板１０２上に第１の樹脂組成物１２２ａを配置する（図３（ａ）、図４のステップＳ１００）。つづいて、基板１０２上の第１の樹脂組成物１２２ａ上に、第２の樹脂組成物１２４ａを配置する（図３（ｂ）、図４のステップＳ１０２）。次いで、基板１０２上の第２の樹脂組成物１２４ａ上に、半導体チップ１３０を配置する（図３（ｃ）、図４のステップＳ１０４）。この後、基板１０２と半導体チップ１３０との位置合わせを行い、半導体チップ１３０の上からヒートプレス（圧着）を行う（図４のステップＳ１０６）。ヒートプレスの条件は、用いる樹脂組成物の種類により異なるが、たとえば圧力２０ｇｆ／ｂｕｍｐから１００ｇｆ／ｂｕｍｐ程度、温度２００℃から３００℃程度とすることができる。
【００４２】
これにより、バンプ１３２とパッド１４０とを接続するとともに、第１の樹脂組成物１２２ａと第２の樹脂組成物１２４ａとをそれぞれ基板１０２および半導体チップ１３０と接着させる。なお、ヒートプレスにより、第１の樹脂組成物１２２ａと第２の樹脂組成物１２４ａとも互いに接着される。以上により、第１の樹脂組成物１２２ａおよび第２の樹脂組成物１２４ａが硬化または成形され、図１に示した構成の半導体装置１００が得られる。
【００４３】
また、他の例として、上層に形成される第２の樹脂組成物１２４ａは、樹脂溶液とすることもできる。この場合、図４に示したのと同様に、第１の樹脂組成物１２２ａ上に第２の樹脂組成物１２４ａを配置してからその上に半導体チップ１３０を配置することもできるが、他の手順とすることもできる。図５は、他の手順の一例を示すフローチャートである。
【００４４】
ここでも、まず、パッド１４０が形成された基板１０２上に第１の樹脂組成物１２２ａを配置する（ステップＳ１２０）。つづいて、基板１０２上の第１の樹脂組成物１２２ａ上に、半導体チップ１３０を配置する（ステップＳ１２２）。このとき、第１の樹脂組成物１２２ａと半導体チップ１３０との間には、隙間が形成された構成とすることができる。ここで、基板１０２と半導体チップ１３０との位置合わせを行う。次いで、第１の樹脂組成物１２２ａと半導体チップ１３０との間の隙間に、樹脂溶液である第２の樹脂組成物１２４ａを注入する（ステップＳ１２４）。この後、図４に示したのと同様に、半導体チップ１３０の上からヒートプレスを行う（ステップＳ１２６）。これにより、バンプ１３２とパッド１４０とを接続するとともに、第１の樹脂組成物１２２ａと第２の樹脂組成物１２４ａとをそれぞれ基板１０２および半導体チップ１３０と接着させる。なお、ヒートプレスにより、第１の樹脂組成物１２２ａと第２の樹脂組成物１２４ａとも互いに接着される。以上により、第１の樹脂組成物１２２ａおよび第２の樹脂組成物１２４ａが硬化または成形され、図１に示した構成の半導体装置１００が得られる。
【００４５】
なお、図６に示すように、ヒートプレス前、第１の樹脂組成物１２２ａと第２の樹脂組成物１２４ａとの間に接着剤１２６を設けて、２層構造のフィルムを形成しておくこともできる。この場合、これらを基板１０２上に搭載した後、その上に半導体チップ１３０を搭載して、上述したのと同様のヒートプレスを行うことができる。これにより、図１に示した構成の半導体装置１００が得られる。
【００４６】
一例として、以上で説明した第２の樹脂組成物１２４ａは、たとえば、主剤となる樹脂としてエポキシ樹脂を用いたフィルム(T693/R6000 series、ナガセケムテックス製)、ペースト(T693/UFR series、ナガセケムテックス製)、樹脂溶液(T693/R3000 series、ナガセケムテックス製)等とすることができる。また、第１の樹脂組成物１２２ａは、たとえば、ポリイミドベースのフィルム（ＤＦシリーズ、日立化成工業株式会社製）等とすることができる。
【００４７】
また、図１においては、第１の樹脂層１２２も、半導体チップ１３０と平面視で重なる領域およびフィレット１２０ａの全面にわたって形成された例を示したが、図７に示すように、第１の樹脂層１２２は、フィレット１２０ａ部分の一部にのみ形成された構成とすることができる。この場合も、第１の樹脂層１２２は、半導体チップ１３０と平面視で重なる領域の全体にわたって形成されている。このような構成とした場合も、アンダーフィル樹脂１２０が基板１０２と接する領域の大部分が第１の樹脂層１２２により構成されており、またパッド１４０とバンプ１３２との接続箇所が第１の樹脂層１２２内に形成されている。そのため、図１に示した構成と同様の効果が得られる。
【００４８】
図８および図９は、本実施の形態における半導体装置１００の他の例の構成を示す図である。図８は、半導体装置１００の断面図、図９は、図８に示した半導体装置１００の製造手順を示す工程断面図である。
【００４９】
本例では、アンダーフィル樹脂１２０の第１の樹脂層１２２が、半導体チップ１３０と重なる領域にのみ形成されており、フィレット１２０ａにはほとんど形成されていない点で図１に示した例と異なる。
【００５０】
このような構成の半導体装置１００は、たとえば、図９に示すように、第１の樹脂層１２２のサイズを第２の樹脂層１２４のサイズよりも小さくすることにより得ることができる。また、たとえば図１０（ａ）に示すように、凹部が形成されたたとえばフィルム状の第１の樹脂組成物１２２ａの凹部にたとえばペースト状の第２の樹脂組成物１２４ａをロール１２８により押し込み、熱圧着して一体型の樹脂組成物を形成することもできる（図１０（ｂ））。このような構成の樹脂組成物を図９（ｂ）に示したのと同様に基板１０２上に配置し、その上に半導体チップ１３０を配置してヒートプレスを行うことにより、図８に示した構成の半導体装置１００を得ることができる。
【００５１】
次に本実施の形態における半導体装置１００およびその製造方法の効果を説明する。
以上の半導体装置１００の構成によれば、第２の樹脂層１２４が、半導体チップ１３０と平面視で重なる領域とフィレット１２０ａとにわたって形成される。そのため、第２の樹脂層１２４として、フィレットの形状を良好にするために適正な材料を用いた場合に、アンダーフィル樹脂硬化後に、基板１０２や半導体チップ１３０の膨張や収縮が生じた場合の第２の樹脂層１２４の応力を基板の面内方向に分散することができる。一方、第１の樹脂層１２２は、たとえば熱膨張係数が基板の熱膨張係数と近い材料を用いることにより、基板１０２と半導体チップ１３０との接着強度を高めることができる。これにより、半導体チップ１３０を基板にフリップチップ接続する際に、接着強度を良好にすることと、半導体チップ１３０のフィレット形状を安定的に均等にすることのバランスを取ることができる。
【００５２】
また本実施の形態において、半導体チップ１３０が基板１０２と対向する面において、半導体チップ１３０の四隅の角部は、第２の樹脂層１２４で覆われた構成とすることができる。そのため、半導体チップ１３０の角部に複数の樹脂層の界面が存在しないので、第２の樹脂層１２４と半導体チップ１３０との接着力を高めることができる。
【００５３】
さらに、パッド１４０とバンプ１３２との接続箇所が、第１の樹脂層１２２内に形成された構成となっている。そのため、第１の樹脂層１２２により、パッド１４０とバンプ１３２とを良好に接続するようにすることができる。たとえば第１の樹脂層１２２が導電性粒子を含むようにすることにより、パッド１４０とバンプ１３２との電気的接続も良好にすることができる。
【００５４】
また、以上の手順において、基板１０２と半導体チップ１３０との接着強度を高めるためには、高圧でのヒートプレスが必要となる。しかし、圧力を高めると、フィレット１２０ａが半導体チップ１３０の上面にまではい上がる現象が発生したりして、フィレット１２０ａの形状を均等に形成するのが困難となる。しかし、本実施の形態において、第２の樹脂層１２４として、フィレットの形状を制御しやすい材料を用いているため、フィレット１２０ａの形状を均等に形成することができる。
フィレット形状を安定させることで信頼性（耐ＴＣ性）の向上を図ることができる。また、フィレットの広がりを制御することで実装性の向上を図ることができる。
【００５５】
また、半導体チップと基板間のギャップが狭くなるとアンダーフィル樹脂の充填が困難になる可能性があるが、図４に示したように、半導体チップ１３０を載置する前に、基板１０２上に第１の樹脂組成物１２２ａおよび第２の樹脂組成物１２４ａを配置しておくことにより、このような問題もなく、アンダーフィル樹脂を良好に形成することができる。
【００５６】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００５７】
第１の樹脂組成物１２２ａと第２の樹脂組成物１２４ａとは、たとえば、一方を熱硬化性樹脂、他方を熱可塑性樹脂により構成することができる。たとえば、第１の樹脂層１２２を熱硬化性樹脂、第２の樹脂層１２４を熱可塑性樹脂により構成することができる。これにより、第２の樹脂組成物１２４ａを、第１の樹脂組成物１２２ａよりも流動性が高い構成とすることができる。
【００５８】
また、以上では、アンダーフィル樹脂１２０が二種の樹脂層を含む構成を示したが、アンダーフィル樹脂１２０は、三種以上の樹脂層により構成することもできる。この場合も、各樹脂層を構成する樹脂組成物を積層した状態でヒートプレスを行うことにより、アンダーフィル樹脂１２０を硬化することができる。
【００５９】
さらに、以上の実施の形態では、第２の樹脂層１２４が第１の樹脂層１２２の上層に形成された例を示したが、第１の樹脂層１２２が第２の樹脂層１２４の上層に形成された構成とすることもできる。図１１は、このような構成の半導体装置１００の製造手順を示す工程断面図である。このような構成においても、製造手順は、図３および図４を参照して説明したのと同様とすることができる。
【００６０】
このような構成においても、第２の樹脂層１２４が、半導体チップ１３０と平面視で重なる領域とフィレット１２０ａとにわたって形成される。そのため、第２の樹脂層１２４として、フィレットの形状を良好にするために適正な材料を用いた場合に、アンダーフィル樹脂硬化後に、基板１０２や半導体チップ１３０の膨張や収縮が生じた場合の第２の樹脂層１２４の応力を基板の面内方向に分散することができる。一方、第１の樹脂層１２２は、たとえば熱膨張係数が基板の熱膨張係数と近い材料を用いることにより、基板１０２と半導体チップ１３０との接着強度を高めることができる。これにより、半導体チップ１３０を基板にフリップチップ接続する際に、接着強度を良好にすることと、半導体チップ１３０のフィレット形状を安定的に均等にすることのバランスを取ることができる。
【００６１】
また、このような構成とすると、第２の樹脂組成物１２４ａがフィレット１２０ａを形成する際に、第１の樹脂層１２２がブロックとなり、第２の樹脂組成物１２４ａが半導体チップ１３０の基板１０２と対向する面と反対側の面（図中上側の面）に這い上がるのを防ぐことができる。これにより、フィレット形状を安定させることができ、信頼性（耐ＴＣ性）の向上を図ることができる。また、フィレットの広がりを制御することで実装性の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１００ 半導体装置
１０２ 基板
１２０ アンダーフィル樹脂
１２０ａ フィレット
１２２ 第１の樹脂層
１２２ａ 第１の樹脂組成物
１２４ 第２の樹脂層
１２４ａ 第２の樹脂組成物
１２６ 接着剤
１２８ ロール
１３０ 半導体チップ
１３２ バンプ
１４０ パッド
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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