(57)【要約】【課題】  半導体装置の製造時又は製造後において、半導体装置に含まれるはんだの溶融時における移動の防止を図った半導体装置の製造方法及びその方法により製造した半導体装置を提供することを目的とする。【解決手段】  半導体チップが実装される基板の電極にはんだ部を形成する工程と、はんだ部の頭頂部分が露出するような厚さで基板上に樹脂層を塗布する工程と、樹脂層を硬化させる工程と、半導体チップの実装領域にわたって熱硬化性のアンダーフィル材を供給する工程と、半導体チップをはんだ部に向かい合わせて搭載する工程と、アンダーフィル材及びはんだ部を加熱する工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。 【選択図】    図２
2011077307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の製造方法であって、
半導体チップが実装される基板の電極にはんだ部を形成する工程と、
前記はんだ部の頭頂部分が露出するような厚さで前記基板状に樹脂層を塗布する工程と、
前記樹脂層を硬化させる工程と、
前記半導体チップの実装領域にわたって熱硬化性のアンダーフィル材を供給する工程と、
前記半導体チップの電極を前記はんだ部に向かい合わせて搭載する工程と、
前記アンダーフィル材及び前記はんだ部を加熱する工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記はんだ部の溶融温度より、硬化後の前記樹脂層の耐熱温度が高いことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記アンダーフィル材の硬化温度は前記はんだ部の溶融温度より低いことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
露出した前記頭頂部分を前記樹脂表面で輪切りにしてできた断面の面積より、前記金属バンプの底部の面積が大きくなるような厚さで前記樹脂層を前記基板上に塗布することを特徴とする請求項１から請求項３までの内の一つに記載された半導体装置の製造方法。
【請求項５】
複数の前記半導体チップの前記金属バンプの電極を前記はんだ部に向かい合わせて搭載し、
はんだ部の加熱と前記アンダーフィル材の硬化を同時に行うことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記複数の前記半導体チップの実装領域毎に、前記アンダーフィル材を供給することを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記半導体チップの搭載の際に、超音波振動を用いることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
基板に半導体チップが実装されている半導体装置であって、
前記半導体チップの複数の電極の間にアンダーフィル材が充填されており、
前記半導体チップの電極と前記基板の電極との間に形成されたはんだ部が樹脂層に密着して囲まれていることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
前記樹脂層は、前記アンダーフィル材とは異なる材料から形成されることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
フリップチップ及び基板からなる半導体装置及びその半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置のローコスト化、高密度化の要求により、電極の狭ピッチ化に適したフリップチップ構造を有する半導体チップが実用化された。ここで、フリップチップ構造は、半導体素子の電極上に導電性のバンプを配置したことを特徴とする。従って、フリップチップ構造を有する半導体チップにおいて電極の狭ピッチ化が実現する理由は、バンプを介して基板と接続するため、ボンディング配線形成のために電極間隔を広げる必要がないからである。
【０００３】
その後、フリップチップ構造を有する半導体チップを基板に接合する実装方法について、複数の方法が提案された（特許文献１参照。）。そのなかに、基板側の電極上のパッドと、フリップチップ構造を有する半導体チップ側の電極上のバンプを接合する際に、はんだを接点材として用いる接合方法がある。
【０００４】
はんだを接点材として用いる上記の接合方法は、はんだを溶融させるための加熱工程を含む。また、はんだを溶融させている間に基板に対して半導体チップを近接させるため、加圧する工程も上記の接合方法に含まれる。そうすると、基板上のバンプと半導体チップの電極が近づくと、溶融したはんだがバンプを伝わって、半導体チップの電極に付着する場合がある。ここで、電極がアルミニウムであるときには、長期的にアルミニウム中にはんだを構成する金属が拡散し、アルミニウムがもつ導伝性が失われ、導通不良となる。そうすると、半導体チップと基板との接合部の長期的な信頼性が失われることになる。
【０００５】
また、バンプを溶融したはんだに近接させると、はんだが押しつぶされ、基板上の電極からはみだすこととなり、隣接する基板上の電極またははんだと接触し、隣接電極間が導通することとになる。そこで、はんだが押しつぶされ、はみ出すことを見込んで、基板上及び半導体チップ上の電極間隔を広げる必要があり、電極間隔の狭ピッチ化の妨げとなる。
さらに、バンプとはんだによる接合完成後において、半導体素子以外の部品を基板に実装するため、熱処理をする際に、はんだが再溶融することがある。その際に、硬化したアンダーフィル材にボイドがあると、再溶融したはんだがボイドにそって流れ出し、はんだが隣接する電極に接触することもある。そこで、アンダーフィル材のボイドをさらに考慮することとなると、さらに電極間隔の狭ピッチ化は困難となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１７０８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記を解決するため、半導体装置の製造時又は製造後において、半導体装置に含まれるはんだの溶融時における移動の防止を図った半導体装置の製造方法及びその方法により製造した半導体装置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】
上記を解決するため、本発明の一側面によれば、半導体装置の製造方法であって、半導体チップが実装される基板の電極にはんだ部を形成する工程と、前記はんだ部の頭頂部分が露出するような厚さで前記基板状に樹脂層を塗布する工程と、前記樹脂層を硬化させる工程と、前記半導体チップの実装領域にわたって熱硬化性のアンダーフィル材を供給する工程と、前記半導体チップの電極を前記はんだ部に向かい合わせて搭載する工程と、前記アンダーフィル材及び前記はんだ部を加熱する工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
半導体装置の製造時又は製造後において、基板上の溶融したはんだの移動防止を図った半導体装置の製造方法及びその方法により製造した半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｄ、図１Ｅ、図１Ｆ、図１Ｇ、図１Ｈ、図Ｉは実施例１の半導体装置の製造方法の内、半導体チップの電極構造及び基板の電極構造を形成する工程までを示すフローチャート及び各工程を説明する図である。
【図２】図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄは実施例１の半導体装置の製造方法の内、半導体装置の製造終了までの工程を示すフローチャート及び各工程を説明する図である。
【図３】図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄは実施例２の半導体装置の製造方法を示すフローチャート及び特徴とする工程を説明する図である。
【図４】図４Ａ、図４Ｂは実施例３の半導体装置の製造方法を示すフローチャート及び特徴とする工程を説明する図である。
【図５】図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃは実施例４の半導体装置の製造方法を示すフローチャート及び超音波振動工程ｏｐ１２を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、以下に説明する実施例に対し、当業者が想到可能な、設計上の変更が加えられたもの、及び、実施例に現れた構成要素の組み換えが行われたものも含む。また、本発明は、その構成要素が同一の作用効果を及ぼす他の構成要素へ置き換えられたもの等も含み、以下の実施例に限定されない。
【実施例１】
【００１２】
図１は実施例１の半導体装置の製造方法の内、半導体チップの電極構造及び基板の電極構造を形成する工程までを示すフローチャート及び各工程を説明する図である。なお、半導体装置は、半導体チップ１１とそれを実装する基板１５を含む。
【００１３】
図１Ｉは半導体チップの電極構造及び基板の電極構造を形成する工程までを示すフローチャートを示す。
図１Ａから図１Ｄまでは、半導体チップ１１の電極構造を形成する工程中における、半導体チップの電極周辺の断面図を示す。
半導体チップ１１の電極構造１０は、図１Ｉに示す準備ステップｏｐ１、電極形成ステップｏｐ２、窓開け工程ｏｐ３、及び、金属バンプ形成工程ｏｐ４によって形成される。ここで、半導体チップ１１の電極構造１０とは電極１２、絶縁層１３、及び、金属バンプ１４を含む電極１２回りの構造をいう。
【００１４】
図１Ａは半導体チップ１１の断面を示す断面図である。準備ステップｏｐ１は、通常の半導体チップ製造プロセスにより形成された、半導体素子、配線、及び、配線を電気的に絶縁する絶縁層を含む半導体チップ１１を準備するステップである。なお、半導体チップ１１はシリコン（Ｓｉ）からなる半導体基板であるが、ガリウム−砒素等の化合物半導体基板、又は、その他の半導体基板であってもよい。
【００１５】
図１Ｂは半導体チップ上に電極１２を形成した後の断面を示す断面図である。電極形成ステップｏｐ２は、半導体チップ１１の配線に接続し、外部より信号を受け取る電極１２を形成する電極形成ステップｏｐ２である。電極形成ステップｏｐ２は、絶縁層上にアルミニウム（Ａｌ）からなる金属層を形成し、金属層を電極の形状に加工することにより、電極１２が形成されるステップである。
【００１６】
図１Ｃは、電極１２を絶縁する絶縁層１３を形成し、窓開けを行った後の断面を示す断面図である。窓開け工程ｏｐ３は、有機物絶縁層からなる絶縁層１３を電極１２上及び半導体チップ１１上に形成し、その絶縁層１３に電極１２に達する窓を開ける工程である。
【００１７】
図１Ｄは金属バンプ１４を形成する金属バンプ形成した後の断面を示す断面図である。金属バンプ形成工程ｏｐ４は、電極１２の窓に金（Ａｕ）を主成分とする金属ワイヤをボンディングし、金属ワイヤを押しつぶし、窓内に金属玉を形成し、金属玉から突き出た金属ワイヤを切断することにより、金属バンプ１４を形成する工程である。金属バンプ形成工程が終了すると、半導体チップ側の電極構造１０が出来上がる。
【００１８】
図１Ｅから図１Ｈまでは、基板１５の電極構造を形成する工程中における、基板１５の電極周辺の断面図を示す。基板１５の電極構造１０は、図１Ｉに示す準備ステップｏｐ５、金属皮膜形成ステップｏｐ６、はんだ形成ステップｏｐ７によって形成される。ここで、基板１５の電極構造１０とは電極１６、金属皮膜１７、はんだ１８、樹脂１９を含む電極１６回りの構造をいう。
【００１９】
図１Ｅは基板１５の断面を示す断面図である。そして、準備ステップｏｐ５は、絶縁基板、電極１６が形成されている基板１５上の表面配線層、絶縁基板間に挟まれている配線層、絶縁基板を貫通し、配線層間を接続する貫通配線を含む基板１５を準備するステップである。なお、基板１５の表面配線層及び配線層は銅（ｃｕ）を含む金属から形成されている。また、基板１５の絶縁基板はガラエポ樹脂から構成されているが、その他の絶縁性樹脂であってもよいし、樹脂中にカーボンファイバー、インバー等の熱導伝性が高い材料がふくまれていてもよい。
【００２０】
図１Ｆは基板１５上の表面配線層によって形成されている電極１６に金属皮膜１７を形成した後の断面図を示す。金属皮膜形成ステップｏｐ６は、銅（Ｃｕ）を含む電極１６に電解メッキを施すことにより、ニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）２層からなる皮膜を電極１６に被着させる金属皮膜形成ステップである。
【００２１】
図１Ｇは、電極１６上にはんだ１８を形成した後の断面図を示す。はんだ１８を形成するステップｏｐ７は、電極１６上に窓が開いたマスクを、基板１５上に形成し、電極１６の表面に無電解メッキ法、又は、スキージ法により、はんだ層を被着させた後、マスクを剥がして、はんだ１８を形成するはんだ形成ステップである。ここで、はんだ１８は錫（Ｓｎ）と銀(Ａｇ)又はビスマス（Ｂｉ）の共晶合金などからなるいわゆる低温はんだであることが望ましい。はんだ１８の溶融温度が低温であることが、例えば、ガラスエポキシ等からなる基板１５とシリコン等からなる半導体チップ１１の熱膨張率の違いによる半導体装置の熱変形を押さえることになるからである。はんだ形成ステップが終了すると、基板側の電極構造２０が出来上がる。
【００２２】
図１Ｈは基板１５上に樹脂層１９を形成した後の断面図を示す。基板フラット化ステップｏｐ８は、樹脂を基板上に塗布し、樹脂を硬化させ、そのように形成した樹脂層１９の上面よりはんだ１８を露出させるステップである。なお、基板フラット化ステップｏｐ８を行った結果、樹脂層１９とはんだ１８は密着して形成されることも特徴である。
樹脂層１９は、硬化後において、２２０℃程度に対して耐熱性があるレジスト材料、エポキシ樹脂で形成されていることが望ましい。上記では、低温はんだについての融点について記載したが、通常のはんだの溶融温度は約２００℃程度だからである。
さらに、樹脂を硬化させるには、加熱、光の照射、溶剤の蒸発により行うことが望ましい。なお、加熱を硬化手段としたときには、硬化のために必要な加熱温度は、はんだ１８の溶融温度より、低いことが望ましい。加熱ステップｏｐ１１において、樹脂が先に硬化していなければ、加熱温度がさらに上がってはんだ１８が溶融したときに、はんだ１８の移動を抑制できないからである。
樹脂層１９の厚さは、基板上でほぼ均一であり、はんだ１８の頭頂部の高さよりは薄いことが望ましい。ここで、樹脂層１９の上面からはんだ１８を露出させることは、スピンコート装置によって、塗布する樹脂の厚さを当初よりはんだ１８の頭頂部が露出する程度の厚さとすることにより実現することができる。さらに、樹脂層１９の上面からはんだ１８を露出させることは、はんだ１８上及び基板上に樹脂を塗布後、硬化させて形成した樹脂層を等方的にはんだ１８の頭頂部が露出するまでエッチングすることにより実現することもできる。いずれのはんだ１８を露出させる方法をとっても、はんだ１８と樹脂層１９とは密着している。そのため、はんだ１８の溶融時においても、樹脂層１９により、はんだ１８の移動の防止が図られる。
樹脂層１９の樹脂材料は、アンダーフィル材２１とはことなる種類の樹脂材料、及び、硬化条件を設定できるため、樹脂層１９中のボイドの発生確率をアンダーフィル材２１中のボイドの発生確率より低くすることが可能である。
なお、上記では樹脂層１９を構成する材料として、有機材料をあげたが、無機材料であって絶縁性があるもの、例えば水素化シルセルシキオキサンを利用して形成される無機材料層であってもよい。また、有機材料に無機絶縁性物質を溶かしたもの、例えば、メチルシルセスキシオキサンを利用して形成される層を、樹脂層１９の代わりとしてもよい。
【００２３】
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄは実施例１の半導体装置の製造方法の内、半導体装置の製造終了までの工程を示すフローチャート及び各工程を説明する図である。
図２Ａは半導体装置の製造終了までの工程を示すフローチャートである。
半導体装置の製造終了までの工程は、図２Ａに示す樹脂層１９上にアンダーフィル材を注入する樹脂注入工程ｏｐ９と、半導体チップ１１の金属バンプ１４と、基板１５のはんだ１８とを接触させる電極接続工程ｏｐ１０と、アンダーフィル材を加熱処理して硬化させる加熱ステップｏｐ１１からなっている。
【００２４】
図２Ｂは樹脂層１９上にアンダーフィル材を注入したところを示す断面図である。そこで、樹脂注入工程ｏｐ９は、半導体チップ１１と基板１５との間にアンダーフィル材２１を注入するステップである。アンダーフィル材２１は、加熱により硬化する樹脂であればよいが、例えば、エポキシ樹脂が用いられる。また、アンダーフィル材２１には、絶縁性の玉状体であるフィラーが含まれていてもよい。
【００２５】
図２Ｃは電極接触ステップｏｐ１０中に、はんだ１８及び金属バンプ１４を接触させた後の断面図を示す。
電極接触ステップｏｐ１０は、金属バンプ１４をアンダーフィル材２１を通してアンダーフィル材２１下部にあるはんだ１８へ接続するステップである。アンダーフィル材２１の量は、上記のように、金属バンプ１４とはんだ１８を接続させたときに、基板１５及び半導体チップ１１間がアンダーフィル材２１で埋まる量とすることが望ましい。
【００２６】
図２Ｄは加熱ステップｏｐ１１において、アンダーフィル材２１の硬化したところを示す断面図である。加熱ステップｏｐ１１は基板１５及び半導体チップ１１全体を加熱し、アンダーフィル材２１の硬化及びはんだ１８の溶融を行うステップである。なお、基板１５及び半導体チップ１１全体の加熱は、基板１５及び半導体チップ１１を支持する実装治具が備えるヒーター等によって行われる。その後、加熱ステップｏｐ１１中において、基板１５及び半導体チップ１１全体を冷却すると、金属バンプ１４中の金属と、溶融していたはんだ１８中の金属より合金が形成され、金属バンプ１４とはんだ１８との密着が図られる。なお、はんだ１８が溶融した状態において、樹脂層１９は溶融しないため、はんだ１８は隣接する基板１５上の電極１６の方向に流れることがない。また、金属バンプ１４ははんだ１８の頭頂部付近に接続しているため、はんだ１８の這い上がり長も小さくすることができる。ここで、アンダーフィル材２１の硬化温度がはんだ１８の溶融温度よりも低くすることが望ましい。先にアンダーフィル材２１が硬化するので、はんだ１８の這い上がりを防ぐことができるからである。
【００２７】
以上より、実施例１の半導体装置の製造方法は、
半導体チップに接続する電極及びその電極に接続する金属バンプを形成する工程と、
基板に接続する電極及びその電極に接続するはんだ部を形成する工程と、
基板上にはんだ部の頭頂部分が露出するような厚さの樹脂層であって、はんだ部と樹脂層を密着して形成する工程と、
樹脂層上及びはんだ部上にアンダーフィル材を配置する工程と、
基板上のはんだ部と半導体チップの金属バンプを向かい合わせ、はんだ部と金属バンプを接触させる工程と、
基板及び半導体チップを加熱する工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法である。
はんだ１８が溶融した状態において、樹脂層１９は溶融しないため、樹脂層１９が障害となってはんだ１８は隣接する基板１５上の電極１６の方向に流れることがない。従って、はんだ１８の隣接電極方向への移動を防止することができる。なお、はんだ１８と樹脂層１９は密着形成されているため、はんだ１８の移動の余地はほとんどないと考えられる。
なお、はんだ１８の溶融温度に対して、樹脂層１９は、硬化後において、耐熱性があるレジスト材料、エポキシ樹脂で形成されていることが望ましい。
さらに、加熱を樹脂の硬化手段としたときには、硬化のために必要な加熱温度は、はんだ１８の溶融温度より、低いことが望ましい。
【００２８】
さらに、上記の製造方法によって形成された半導体装置は、
半導体チップと
半導体チップ上の電極に形成された金属バンプと、
半導体チップ上の電極に向かい会うように配置され、半導体チップ上の電極に向かいあう電極を有する基板と、
基板上の電極に形成されたはんだ部と、
基板上にはんだ部の頭頂部が露出するようにな厚さであって、はんだ部と密着形成された樹脂層と、
樹脂層と半導体チップ間に配置されたアンダーフィル材と、
を備えることを特徴とする半導体装置である。
はんだ１８と金属バンプ１４の接合が行われた後において、はんだ１８が溶融する温度を有する加熱工程を含む部品取り付け工程が行われた場合に、はんだ１８が溶融しても樹脂層１９によって、隣接する電極方向へはんだ１８が流れださない効果がある。特に、基板１５上のはんだ１８間には、アンダーフィル材２１とは異なる材料からなる樹脂層１９を設けることによって、ボイドが発生する確率を低下させることができる可能性がある。その結果、ボイドの発生がなく、樹脂層１９中のボイドを介した、はんだ１８の移動を防止することができる。
また、金属バンプ１４ははんだ１８の頭頂部付近に接続しているため、はんだ１８の這い上がり長も小さくすることができる。従って、はんだ１８の金属バンプを介した縦方向の移動も抑止することができる。
【実施例２】
【００２９】
図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄは実施例２の半導体装置の製造方法を説明する図である。実施例２の半導体装置の製造方法が、実施例１の半導体装置の製造方法と異なる点は、基板フラット化ステップｏｐ８において、樹脂層１９の上面より露出させたはんだ１８の頭頂部の面積を、金属バンプ１４の底部の面積より小さくするように、樹脂層１９の厚さを調整する点である。なお、はんだ１８の頭頂部の面積とは、例えば、樹脂層１９の主表面の高さで、はんだ１８を輪切りにしたときにできる断面の面積と定義することが可能である。実施例２の半導体装置の製造方法は、その他の実施例１の半導体装置の製造方法と、同様なステップを有している。従って、同様なステップについては、説明を省略する。
【００３０】
図３Ａは、はんだ１８の大きさが小さい基板１５の電極構造２０と、樹脂層１９の厚さの関係を示す断面図である。図３Ａを参照すると、はんだ１８の大きさに合わせて、厚さが薄く調整されている樹脂層１９が示されている。
図３Ｂは、はんだ１８の大きさが大きい基板１５の電極構造２０と、樹脂層１９の厚さの関係を示す断面図である。図３Ｂを参照すると、はんだ１８の大きさに合わせて、厚さが厚く調整されている樹脂層１９が示されている。
図３Ｃは、図３Ａを用いて示した、はんだ１８の大きさが小さい基板１５の電極構造２０を用いて、製造した半導体装置の断面図を示す。露出したはんだ１８の頭頂部の面積より、金属バンプ１４の底部の面積が大きい。そのため、図３Ｃの断面図を参照すると、断面図におけるはんだ１８の頭頂部の長さＴは、金属バンプ１４の底部の長さＳより小さいことがわかる。
図３Ｄは、図３Ｂを用いて示した、はんだ１８の大きさが大きい基板１５の電極構造２０を用いて、製造した半導体装置の断面図を示す。露出したはんだ１８の頭頂部の面積より、金属バンプ１４の底部の面積が大きいのは同様である。また、その断面図におけるはんだ１８の頭頂部の長さＴは、金属バンプ１４の底部の長さＳより小さい。
【００３１】
上記のように、はんだ１８の頭頂部の面積より、金属バンプ１４の底部の面積が大きいと、はんだ１８の這い上がり長を小さくすることができる。金属バンプ１４の底部がはんだ１８の這い上がりの障害となるからである。
【００３２】
以上より、実施例２の半導体装置の製造方法は、
実施例１の半導体装置の製造方法の工程の内、基板フラット化ステップｏｐ８において、露出したはんだ１８の頭頂部の面積より、金属バンプ１４の面積が大きくなるように、はんだ１８の頭頂部を露出させたことを特徴とする。
実施例１の半導体装置の製造方法以上に、金属バンプの底部がはんだ１８の這い上がりを抑止することになり、はんだ１８の縦方向の移動が抑止される。
【実施例３】
【００３３】
図４Ａ、図４Ｂは、実施例３の半導体装置の製造方法を示すフローチャート及び特徴とする工程を説明する図である。図４には、半導体チップ全体３０、４０、基板１５、二つの基板１５の電極構造２０の断面図が示されている。
基板１５は、半導体チップ全体３０用の電極構造２０と、半導体チップ全体４０用の電極構造２０とを、基板１５上に備える。そして、それぞれの電極構造２０に対応して、基板１５上には半導体チップ全体４０と半導体チップ全体３０が搭載されている。半導体チップ全体３０及び半導体チップ全体４０はそれぞれ、基板１５上の樹脂層１９との間にアンダーフィル材２１が配置されている。
ここで、半導体チップ全体３０は半導体チップ１１及び半導体チップの電極構造１０から構成されている。半導体チップの電極構造１０は電極１２、絶縁層１３、及び金属バンプ１４を含む構造である。半導体チップ全体４０も半導体チップ全体３０と同様な構成要素を備える。
樹脂層１９は、基板１５上にそれぞれの電極構造２０に対して共通に配置されている。電極構造２０のはんだ１８の頭頂部は、樹脂層１９の上面から露出している。
【００３４】
図４Ａは複数の半導体チップ１１の金属バンプを、基板１５のはんだ部に対して、向かい合わせてアンダーフィル材を注入したところを示す断面図である。
実施例３の半導体装置の製造方法が、実施例１の半導体装置の製造方法と異なる点は、樹脂注入工程ｏｐ９に、複数の半導体チップ１１の金属バンプを、基板１５のはんだ部に対して、向かい合わせて搭載する点である。その後、電極接触ステップｏｐ１０と、アンダーフィル材を加熱処理して硬化させる加熱工程ｏｐ１１を複数の半導体チップ１１と、それらを搭載した基板１５全体に対して行う。なお、複数の半導体チップ１１と、それらを搭載した基板１５全体は、加熱ヒータを配した加熱ヘッド装置による接触加熱により行われることが望ましい。また、他の加熱工程は、加熱炉を内蔵するリフロー装置を用い、加熱炉内に、複数の半導体チップ１１と、それらを搭載した基板１５全体を入れて加熱することが望ましい。
【００３５】
図４Ｂはアンダーフィル材を加熱処理して硬化させる加熱工程ｏｐ１１を複数の半導体チップ１１と、それらを搭載した基板１５全体に対して行なったところを示す断面図である。
実施例３の半導体装置の製造方法は、その他は実施例１の半導体装置の製造方法と、同様なステップを有している。従って、同様なステップについては、説明を省略する。
【００３６】
以上より、実施例３の半導体装置の製造方法は、実施例1の半導体装置の製造方法において、基板上のはんだ部と複数の半導体チップの金属バンプを向かい合わせ、はんだ部と金属バンプを接触させる工程と、基板及び複数の半導体チップを加熱する工程と、を備える製造方法である。
ここで、半導体チップ１１の基板への搭載するたびに、アンダーフィル材を加熱処理して硬化させる加熱工程ｏｐ１１を行うと、それ以前に搭載されている半導体チップ１１と基板１５の接合部において熱変形が繰り替えされることになる。そのため、複数の半導体チップ１１を基板１５に搭載した半導体装置の信頼度が落ちることになる。しかし、複数の半導体チップ１１を基板１５に接触させ、一括して加熱工程ｏｐ１１を行うのであれば、熱変形が繰り返されることがなく、信頼性があがる効果がある。
【実施例４】
【００３７】
図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃは実施例４の半導体装置の製造方法を示すフローチャート及び超音波振動工程ｏｐ１２を説明する図である。実施例４の半導体装置の製造方法は、実施例１の半導体装置の製造方法とは、電極接触工程ｏｐ１０までは同様な工程である。しかし、図５Ａのフローチャートによれば、実施例４の半導体装置の製造方法は、その後、超音波振動工程ｏｐ１２及び加熱ステップｏｐ１１をそなえることを特徴とする。なお、加熱ステップｏｐ１１は実施例１の半導体装置の製造方法の加熱ステップｏｐ１１と同様なものであるため、説明を省略する。
【００３８】
図５Ｂは超音波振動工程ｏｐ１２中において、超音波振動を半導体チップ５５に印加しているところを示す断面図である。図Ａは超音波発生機５１、超音波振動子５２、ボンディングツール５３、チップ押さえ５４、半導体チップ５５、実装構造体５８、基板５６、及び、台５７を示す。
超音波発生機５１が発生した超音波を受け、超音波振動子５２が振動する。超音波振動子５２の振動は、ボンディングツール５３、チップ押さえ５４に伝わり、半導体チップ５５を振動させる。半導体チップ５５の振動は、実装構造体５８中の半導体チップの電極構造１０を振動させる。
【００３９】
図５Ｃは超音波振動工程中におけるはんだ１８と金属バンプ１４との接続箇所の断面図を示す。半導体チップの電極構造１０が振動するため、金属バンプ１４が振動する。
超音波振動工程ｏｐ１２により、金属バンプ１４とはんだ１８の接触面における、樹脂層１９作成時の残滓又はアンダーフィル材２１の残滓を取り除くことができる。
その後、加熱ステップｏｐ１１を行うと、はんだ１８が溶融し、金属バンプ１４中の金属と、はんだ１８中の金属より合金が形成され、はんだ１８と金属バンプ１４は密着する。樹脂層１９作成時の残滓又はアンダーフィル材２１の残滓が、はんだ１８と金属バンプ１４の接触面から取り除かれていなければ、合金の形成が困難となる。
なお、上記では、金属バンプ１４側に超音波による振動を与えたが、同様な超音波発生機５１により、基板１５のはんだ１８側に超音波による振動を与えることもできる。
【００４０】
以上より、実施例４の半導体装置の製造方法は、実施例１の半導体装置の製造方法に加えて、超音波信号工程ｏｐ１２が加わったものである。
そうすると、はんだ１８と金属バンプ１４の接触後において、はんだ１８と金属バンプ１４間の樹脂又はアンダーフィル材の残滓をとり除くことができる。また、その結果、次の加熱ステップｏｐ１１において、はんだ１８と金属バンプの密着度をあげる効果がある。
なお、実施例４の半導体装置の製造方法は、実施例１の半導体装置の製造方法を含むため、実施例１の半導体装置の製造方法により生じる効果も合わせもつ。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
半導体装置の製造時において、基板上の溶融はんだの移動防止を図った半導体装置の製造方法及びその方法により製造した半導体装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０  半導体チップの電極構造
１１  半導体チップ
１２  電極
１３  絶縁層
１４  金属バンプ
１５  基板
１６  電極
１７  金属皮膜
１８  はんだ
１９  樹脂層
２０  基板側の電極構造
２１  アンダーフィル材
３０、４０  半導体チップ全体
５１  超音波発生機
５２  超音波振動子
５３  ボンディングツール
５４  チップ押さえ
５５  半導体チップ
５６  基板
５７  台
５８  実装構造体
【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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