(57)【要約】  半導体デバイス（１７００）は、外形（１７１１）及び複数のコンタクト・パッド（１２０５）を備えた加工部品（１２０１）と、複数の端子パッド（１７０２）を備えた外部部品（１７０１）とを含む。外部部品は、加工部品から離れており、端子パッドは、それぞれ、加工部品・コンタクト・パッドと整合される。リフロー要素（１２０３）は、コンタクト・パッドの各々をそれぞれの端子パッドと相互接続する。熱可塑性材料（１２０４）が、加工部品と外部部品との間の空間を充填し、この材料は、加工部品、外部部品、及びリフロー要素に接着する。更に、この材料は、実質的に加工部品の外形に沿った外形を有し、空間（１７０７）を実質的にボイドなく充填する。充填材料の熱可塑性特性のため、完成したデバイスは、リフロー要素をリフローするための温度範囲に達すると再加工され得る。
2008535221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアとして用いるためのテープであって、
第１及び第２の面を有する重合体材料のベース・シート、
前記第１及び第２の面側で前記ベース・シートに取り付けられ、テープに部分的厚みを提供する、第１の重合体接着性薄膜及び異なる材料の第１のフォイル（ｆｏｉｌ）、
前記第２の面側で前記第１のフォイルに取り付けられる、第２の重合体接着性薄膜及び異なる材料の第２のフォイル、
前記テープの部分的厚みを貫通する複数の穴、及び
前記第２の重合体接着性薄膜に接着する、前記穴の各々の中の金属のリフロー要素、
を含むテープ。
【請求項２】
請求項１に記載のテープであって、前記ベース・シートの重合体材料が、長鎖の、アクリル樹脂又はシリコーン樹脂を含むポリイミド、アクリル樹脂を含むポリエチレン、及びアクリル樹脂を含むポリプロピレンから選択された熱可塑性材料を含む、テープ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のテープであって、前記ベース・シートが約２５から４５０マイクロメートルの間の厚みを有し、前記重合体接着性薄膜が約２５から１００マイクロメートルの間の厚みを有し、前記異なる材料のフォイルが約１０から５０マイクロメートルの間の厚みを有する、テープ。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のテープであって、前記穴が、前記第２の面に対して約７０度から８０度の間の角度を形成するように傾斜される、テープ。
【請求項５】
請求項１又は２に記載のテープであって、前記リフロー要素が、前記部分的厚みにほぼ等しい直径を有する、テープ。
【請求項６】
請求項１又は２に記載のテープであって、前記金属のリフロー要素がはんだボールである、テープ。
【請求項７】
請求項１又は２に記載のテープであって、前記リフロー要素が、錫、又は錫／銀／銅を含む錫合金を含む、テープ。
【請求項８】
半導体デバイスであって、
外形（ｏｕｔｌｉｎｅ）及び複数のコンタクト・パッドを有する加工部品、
複数の端子パッドを有する外部部品であって、前記外部部品が前記加工部品から離れており、前記端子パッドがそれぞれの前記加工部品のコンタクト・パッドと整合される、外部部品、
前記コンタクト・パッドの各々をそれぞれの前記端子パッドと相互接続する金属のリフロー要素、及び
前記加工部品と前記外部部品との間の空間を充填する熱可塑性材料であって、前記加工部品、前記外部部品、及び前記リフロー要素に接着し、前記加工部品の外形に実質的に沿った外形を有し、実質的にボイドなく前記空間を充填する前記熱可塑性材料、
を含む半導体デバイス。
【請求項９】
請求項８に記載のデバイスであって、前記加工部品が半導体チップであり、前記外部部品が、前記半導体チップのフリップ・アッセンブリに適した基板である、デバイス。
【請求項１０】
請求項８に記載のデバイスであって、前記加工部品が、組み立てられた半導体チップを封止する半導体パッケージであり、前記外部部品が、前記半導体パッケージのフリップ取り付けに適したボード（ｂｏａｒｄ）である、デバイス。
【請求項１１】
請求項８、９、又は１０に記載のデバイスであって、前記熱可塑性充填材料が、前記リフロー要素をリフローするために用いられる温度範囲とほぼ同じ温度範囲内で、粘性流体になるように機能し得る、デバイス。
【請求項１２】
半導体デバイスを組み立てるための方法であって、
外形及び複数のコンタクト・パッドを有する加工部品を提供し、
第１及び第２の面を有する熱可塑性材料のベース・シート、
前記第１及び第２の面側で前記ベース・シートに取り付けられ、テープに部分的厚みを提供する、第１の重合体接着性薄膜及び異なる材料の第１のフォイル、
前記第２の面側で前記第１のフォイルに取り付けられる、第２の重合体接着性薄膜及び異なる材料の第２のフォイル、
前記テープの部分的厚みを貫通する複数の穴、
前記第２の重合体接着性薄膜に接着する、前記穴の各々の中の金属のリフロー要素、
を有するテープであって、
前記穴の、従って前記穴の中の前記金属のリフロー要素の位置が前記コンタクト・パッドの位置に合致している、テープを提供し、
前記第１のテープ面側から前記第１のフォイルを取り除き、前記第１のテープ側の前記第１の重合体接着性薄膜を露出させ、
テープの前記リフロー要素を、前記加工部品のコンタクト・パッドとそれぞれ接触させて配置し、
前記リフロー要素をリフローさせ、かつ、前記熱可塑性ベース・シートを液化させるのに充分な熱エネルギーを前記加工部品及び前記テープに供給し、更に、
前記加工部品及び前記テープを周囲温度まで冷却することにより、前記テープを前記加工部品に取り付ける
工程を含む、方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、更に、
前記テープ穴の中の前記リフロー要素の位置に合致する位置に、複数の端子パッドを有する外部部品を供給し、
前記第２の面側から前記第２のフォイル、前記第２の重合体接着性薄膜、及び前記第１のフォイルを取り除き、前記第２のテープ側の前記第１の重合体接着性薄膜を露出させ、
前記第２のテープ側の前記第１の重合体接着性薄膜が前記外部部品を適所に保持するように、前記テープのリフロー要素を、前記外部部品の端子パッドと接触させて配置し、
前記リフロー要素をリフローさせ、かつ、前記熱可塑性ベース・シートを液化させるのに充分な熱エネルギーを前記加工部品、前記テープ、及び前記外部部品に供給し、更に、
前記加工部品、前記テープ、及び前記外部部品を周囲温度まで冷却することにより、前記テープを前記外部部品に取り付け、一方、前記加工部品を前記外部部品から離れて配置させる
工程を含む、方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の方法であって、液化された前記熱可塑性ベース・シートが、前記加工部品と前記外部部品の間の空間を実質的にボイドなく充填する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的に、半導体デバイス及び製造方法に関し、更に具体的には、フリップ組み立てされアンダーフィルが行われる半導体デバイス、及び同様のものを製造するための方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
（背景）
集積回路（ＩＣ）チップが、導電配線で印刷回路ボード（ｂｏａｒｄ）又は他の絶縁基板上にはんだバンプ接続によって組み立てられるとき、そのチップは、そのボード又は他の基板から間隙で間隔を空けて配置される。はんだバンプ相互接続は、その間隙を横切って延びている。ＩＣチップは、典型的に、シリコン、シリコン・ゲルマニウム、又はガリウム砒素などの半導体で構成され、ボード又は基板は、通常、セラミック、又はＦＲ−４などの重合体ベースの材料で製造される。その結果、チップ及び基板の熱膨張係数（ＣＴＥ）間には著しい差がある。例えば、半導体材料として用いられるシリコンのＣＴＥ（約２．５ｐｐｍ／℃）と基板材料として用いられるプラスチックＦＲ−４のＣＴＥ（約２５ｐｐｍ／℃）との間には、１０倍の大きさの差がある。このＣＴＥの差の結果、そのアッセンブリが、デバイス使用又は信頼性テストの間温度サイクルを受けるとき、はんだ相互接続の上、特に接合の部分に、熱機械的応力が生成される。これらの応力は接合及びバンプを疲労させ易く、クラック及びアッセンブリの最終的な破損をもたらす。
【０００３】
電気的接続に影響を与えることなく、機械的応力を分配するため及びはんだ接合を強化するため、半導体チップと基板の間の間隙は、通常、重合体の材料で充填され、この材料は、バンプを封入し間隙内の如何なる間隙をも充填する。例えば、ＩＢＭ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｂｕｓｉｎｅｓｓ  Ｍａｃｈｉｎｅｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって開発された、周知の「Ｃ−４」プロセスでは、シリコンチップとセラミック基板の間の間隙の如何なる間隙をも充填するために、重合体材料が用いられる。
【０００４】
封止材は、典型的に、はんだバンプが、リフロー・プロセスを受け、ＩＣチップと基板との間の電気的接点に機械的接合を形成した後、供給される。「アンダーフィル」と呼ぶこともある、粘性の重合体熱硬化性前駆物質がチップ近辺の基板上にディスペンスされ、毛管引力作用により間隙内に引き込まれる。この前駆物質はその後加熱され、重合され及び「硬化され」て封止材を形成する。硬化プロセスの後、封止材は硬くなり再び軟化させることはできなくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
アンダーフィル硬化プロセスに必要な温度サイクルは、それ自体に熱機械的応力を生成し得、その応力がチップ及び／又ははんだ相互接続に有害となり得ることは、この業界では周知である。このアッセンブリがリフロー温度から周囲温度まで冷却されるとき、付加的な応力が生成される。これらのプロセス工程によって生成される応力は、はんだ接合を剥離させたり、チップのパッシベーション・クラックを生じさせたり、又は回路構造内に破断を広めたりし得る。一般に、集積回路の層構造のクラックの受け易さは、種々の層の厚みの低減、及び低誘電率絶縁体の機械的脆弱性の増加と共に大きく増加する。
【０００６】
更なる背景は、２００２年９月３〜６日にシンガポールで開催されたＧｌｏｂａｌ  ＴＲＯＮＩＣＳ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ２００２の議事録、Ｓｔｅｖｅｎ  Ｊ．Ａｄａｍｓｏｎの「Ｒｅｖｉｅｗ  ｏｆ  ＣＳＰ  ａｎｄ  Ｆｌｉｐ  Ｃｈｉｐ  Ｕｎｄｅｒｆｉｌｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ  ａｎｄ  Ｗｈｅｎ  ｔｏ  Ｕｓｅ  ｔｈｅ  Ｒｉｇｈｔ  Ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ  Ｔｏｏｌｓ  ｆｏｒ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ」に提供されている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（概要）
このため、アンダーフィル・プロセスの有害な副次的影響なく、アンダーフィル材料の応力を分配する利点を享受することができ、その結果、デバイス信頼性が高められる、アッセンブリ手法の要求が高まっている。この手法がデバイス修復又は再加工の機会を提供することができれば、技術的利点となる。この手法は、一貫性があり、低コストであり、異なる半導体製品ファミリ、及び設計及びプロセスの変形の幅広い範囲に適用されるように充分に柔軟性がある必要がある。製造サイクルタイムを短縮しスループットを増大させつつ、これらの改変が成されれば、別の技術的利点となる。
【０００８】
本発明の一実施例は、キャリアとしてのテープを提供する。このテープは、第１及び第２の面を有する、好ましくは熱可塑性の、重合体材料のベース・シートを含む。第１の重合体接着性薄膜及び異なる材料の第１のフォイルが、第１及び第２の両方の面側でベース・シート上に取り付けられる。このため、これらは、テープまでの部分的厚みを付加する。更に、第２の重合体接着性薄膜及び異なる材料の第２のフォイルが、第２の面側で第１のフォイルに取り付けられる。テープの部分的厚みを介して複数の穴が形成され、穴の各々に金属のリフロー要素が配置される。金属のリフロー要素は、第２の接着性薄膜に接着し、好ましくは、部分的厚みにほぼ等しい直径を有する。
【０００９】
本発明の別の実施例は、半導体デバイスを提供し、この半導体デバイスは、外形（ｏｕｔｌｉｎｅ）及び複数のコンタクト・パッドを備えた加工部品と、複数の端子パッドを備えた外部部品とを含む。この外部部品は加工部品から離れており、端子パッドは、それぞれ、加工部品のコンタクト・パッドと整合される。リフロー要素が、コンタクト・パッドの各々をそれぞれの端子パッドと相互接続する。熱可塑性材料が、加工部品と外部部品の間の空間を充填する。この熱可塑性材料は、加工部品、外部部品、及びリフロー要素に接着する。更に、この材料は、加工部品の外形と実質的に沿った外形を有し、実質的にボイドなく空間を充填する。
【００１０】
加工部品が半導体チップであるとき、外部部品は、そのチップのフリップ・アッセンブリに適した基板である。加工部品が、組み立てられた半導体チップを封止する半導体パッケージであるとき、外部部品は、そのパッケージのフリップ取り付けに適したボードである。充填材料の熱可塑性特性のため、完成したデバイスは、リフロー要素をリフローさせるための温度範囲に達するとき、再加工され得る。
【００１１】
本発明の別の実施例は、半導体デバイスを組み立てるための方法を提供し、この方法において、外形及び複数のコンタクト・パッドを備えた加工部品、及び上述のようなテープが提供される。穴の位置、及びそのため、穴内の金属のリフロー要素の位置は、コンタクト・パッドの位置に合致する。第１のフォイルが第１のテープ面側から取り除かれ、それにより、第１のテープ側の第１の重合体接着性薄膜が露出される。その後、テープのリフロー要素は、第１のテープ側の第１の重合体接着性薄膜が加工部品を適所に保持するように、加工部品のコンタクト・パッドと接触して配置される。リフロー要素をリフローさせ、かつ、熱可塑性ベース・シートを液化させるのに充分な熱エネルギーが、加工部品及びテープに供給される。周囲温度まで冷却された後、テープは、実質的にボイドを残すことなく加工部品に取り付けられる。
【００１２】
この方法のプロセス工程は、テープ穴内のリフロー要素の位置に合致する位置に複数の端子パッドを備えた、外部部品を提供することによって継続され得る。第２のフォイルは、第２の重合体接着性薄膜及び第１のフォイルと共に、第２の面側から取り除かれ、これにより、第２のテープ側の第１の重合体接着性薄膜が露出される。その後、第２のテープ側の第１の重合体接着性薄膜が外部部品を適所に保持するように、テープのリフロー要素が、外部部品の端子パッドと接触して配置される。リフロー要素をリフローさせ、かつ、熱可塑性ベース・シートを液化させるのに充分な熱エネルギーが、加工部品、テープ、及び外部部品に供給される。周囲温度まで冷却された後、テープは外部部品に取り付けられ、一方、加工部品は外部部品から離され、その空間は実質的にボイドを残すことなく充填される。
【００１３】
加工部品が半導体チップであるとき、外部部品は、そのチップのフリップ・アッセンブリに適した基板である。加工部品が、複数の半導体デバイスを含む半導体ウエハであるとき、外部部品は、そのウエハのフリップ・アッセンブリに適した基板である。加工部品が、組み立てられた半導体チップを封止する半導体パッケージであるとき、外部部品は、そのパッケージのフリップ取り付けに適したボードである。加工部品が半導体パッケージの積層であるとき、外部部品は、その積層のフリップ取り付けに適したボードである。
【００１４】
本発明の実施例は、フリップチップ・アッセンブリ、ボール・グリッド・アレイ・パッケージ、チップ・スケール・パッケージ及びチップサイズ・パッケージ、及び基板へ及び他の外部部品へのリフロー取り付けが意図される他のデバイスに関連する。本発明が、デバイスの半導体部品と異なる熱膨張係数の基板との間の熱機械的応力を低減させつつ、同時に、半導体部品と基板との間のスペーシング、部品間の接着、及びこのアッセンブリ・プロセスで必要とされる温度範囲の選択など、重要なアッセンブリ・パラメータを制御する方法を提供することは技術的利点である。更なる技術的利点は、熱可塑性テープを用いて製造されたデバイスが再加工可能であるという事実から得られる。更に、従来の、フリップ・アッセンブリ後のアンダーフィル・プロセスがなくなるため、プロセス・フローが簡略化される。
【００１５】
本発明の特定の実施例によって示される技術的利点は、添付の図面及び特許請求の範囲に関連して考えれば、本発明の好ましい実施例の以下の記載から明らかになるであろう。
【実施例】
【００１６】
図１に示す本発明の一実施例は、半導体デバイス・アッセンブリのアッセンブリ内で用いることのできるキャリアとして用いるためのテープ（全般的に１００で示す）を含む。テープ１００は、約２５から４５０マイクロメートルの厚み範囲を有する、好ましくは熱可塑性である、重合体の材料のベース・シート１０１を含む。デバイスによっては、この厚みは約８００マイクロメートルに達する場合もある。好ましい熱可塑性ベース・シート材料は、アクリル樹脂又はシリコーン樹脂を含む長鎖ポリイミド、アクリル樹脂を含む長鎖ポリエチレン、及びアクリル樹脂を含む長鎖ポリプロピレンを含む。ベース・シート材料は、それが、テープ内に埋め込まれるリフロー要素をリフローさせるために必要とされる温度範囲と同じ温度範囲（以下参照）で軟化し低粘度又は液相となるように選択されることが好ましい。この温度範囲は、例えば、デバイスを組み立てるために選択されるはんだの溶融温度を含む。ベース・シートが熱可塑性材料から選択される場合、熱可塑性材料の液化及び固化のプロセスが容易に多数回反復され得るため、技術的利点となる。熱膨張係数は約８から１２０ｐｐｍの間で、弾性率は約１００から１０，０００ＭＰａの間で選択されることが好ましい。
【００１７】
ベース・シート１０１は、第１の面１０１ａ及び第２の面１０１ｂを有する。第１の面１０１ａに取り付けられるのは、第１の重合体接着性薄膜１０２、及びそれに続く、異なる材料の第１のフォイル１０３である。同様にして、第２の面１０１ｂに取り付けられるのは、第１の重合体接着性薄膜１０４、及びそれに続く、異なる材料の第１のフォイル１０５である。接着性薄膜１０２及び１０４は、接着性特性を有するだけでなく容易に剥がすことが可能な、エポキシ、ポリイミド、又はシリコーンなどの重合体材料を含むことが好ましく、接着性薄膜は約２５から１００マイクロメートルまでの好ましい厚み範囲を有する。フォイル１０３及び１０５は、ＰＶＣ及びＰＥＴなどの不活性材料を含み、約２５から５０マイクロメートルまでの好ましい厚み範囲を有する。
【００１８】
ベース・シート１０１、重合体接着性薄膜１０２及び１０４、及びフォイル１０３及び１０５の組み合わせは、テープ１００に部分的厚み１１０を提供する。はんだボールなどのリフロー要素のための空間を提供するため、テープ１００内の複数の穴によって貫通される（図２及び４参照）のは、この部分的厚み１１０である。
【００１９】
図１に示すように、テープ１００は、更に、ベース・シートの第２の面側で第１のフォイル１０５に取り付けられる第２の重合体接着性薄膜１０６、及びそれに続く、第２のフォイル１０７を含む。第２の重合体接着性薄膜１０６は、約２５から１００マイクロメートルまでの厚み範囲の、エポキシ、ポリイミド、及びシリコーンなどの材料から選択されることが好ましい。第２のフォイル１０７は、約１０から５０マイクロメートルまでの厚み範囲のＰＶＣ及びＰＥＴなどの不活性材料であることが好ましい。テープ１００などの積層されたテープは市販されており、例えば、日本の企業、リンテックによって、カスタム仕様にすることが可能である。
【００２０】
図３に概略で図示するように、複数の穴３０１、３０２、‥‥、３０ｎがテープ１００内に形成される。これらの穴の位置は、任意の所定のパターンに選択され得る。図２は、直径２０１の、１つの特定の穴を更に詳細に示す。この穴は、積層されたテープ１００を図１で定義した深さ１１０まで貫通する。深さ１１０は、第２の重合体接着性薄膜１０６まで到達するが、それを完全には貫通しない。開口プロセスに用いることのできる手法は、レーザー、機械的ドリル、及び機械的パンチである。レーザー法は、ドリル又はパンチ手法よりも優れているということが経験から分かっている。好ましいレーザー法はエキシマー・レーザーである。これは、エキシマー・レーザーが、深さ１１０及び直径２０１を規定するのに＋／−５マイクロメートルの精度を有するからである。穴は、円形であってもよく、又は任意の他の所定の外形を有していてもよく、穴の直径は、全ての穴で同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００２１】
図２に図示した穴は、ほぼ垂直の壁面を有するように示されている。しかし、はんだボールの安定した取り付けなど、或るアプリケーションでは、図４に図示するようなテーパ付き壁面が好ましい場合がある。テーパ付き壁面は、第２の接着性薄膜１０６に対し角度４０１を形成する。好ましい角度４０１は、約７０度から８０度の間である。
【００２２】
図６は、テープ１００内の穴の各々に１つの金属のリフロー要素がどのように配置されるかを図示する。一例として、リフロー要素は、はんだボール６０１、６０２、‥‥、６０ｎであり得る。図５は、深さ１１０の穴内の１つの特定の金属のリフロー要素５０１を更に詳細に示す。リフロー要素５０１は、穴の直径２０１に等しい又は直径２０１より僅かに小さい直径５０２を有することが好ましい。領域５０３において、リフロー要素５０２は、テープ１００の第２の重合体接着性薄膜１０６と接触しており、この様にして、リフロー要素５０１は、穴内で適所にしっかりと固定され、たとえ、リフロー要素が下方に面して穴が開口するようにテープが図５に示す位置に対して逆さに配置されても、外れたり脱落したりすることはない。
【００２３】
テープ１００の技術的に優れた特性を強調するため、図７から図２０で、外形及び複数のコンタクト・パッドを有する加工部品を用いる、アッセンブリ及びデバイス製造の種々のプロセス工程を説明する。テープは、複数の穴と共に、及び加工部品のコンタクト・パッドの位置に合致する位置にリフロー要素が挿入されて、提供される。半導体業界の実施例では、加工部品は、複数の半導体デバイスを含む半導体ウエハ、又は半導体チップ、又は基板上に組み立てられた半導体チップを封止する半導体パッケージである。
【００２４】
プロセス・フローは図７で開始し、図７では、第１のフォイル１０３は取り除かれ、リフロー要素が挿入された穴の位置は、図５の開始位置に対して反転されている。ここでは、第１の重合体接着性薄膜１０２は露出されている。リフロー要素５０１は、それが領域５０３で重合体接着性薄膜１０６と接触するため、適所にしっかりと残る。多くのアプリケーションでは、要素５０１及び穴の大きさは、要素５０１がプロセス・フローのこの段階で穴から僅かに突出するように選択される。
【００２５】
特定の加工部品として、概略の図８は、上方を向いた複数の半導体デバイスを備えた半導体ウエハ８０１を斜視図で示す。各デバイスは、上方を向いた複数のコンタクト・パッドを有する。テープ８０２は、図７の部分で示したように逆さに配置され、テープ穴内の複数のリフロー要素の位置は、ウエハ上の半導体デバイスのコンタクト・パッドの位置と合致する。矢印８０３が示すように、テープ８０２の各リフロー要素は、ウエハ８０１の対応するコンタクト・パッドと接触させられる。この実施例では、テープ８０２は、半導体ウエハ８０１と同じ外形を有することが好ましい。
【００２６】
図１０の簡略化した断面は、加工部品１００２と接触するテープ１００１を図示しており、上述したように、加工部品１００２は、具体的には半導体ウエハであり得る。この段階で、このアッセンブリは、次の加熱プロセス工程（以下参照）の準備ができている。
【００２７】
別の特定の加工部品として、概略の図９は、基板上に組み立てられモールディング化合物によって封止された複数の半導体チップを含む、モールディングされた個体９０１を示す。基板は、上方に向いた組み立てられたチップ毎に複数のコンタクト・パッドを有する。テープ９０２は、図７の部分で示したように逆さに配置され、テープ穴内の複数のリフロー要素の位置は、モールディングされた個体９０１の基板のコンタクト・パッドの位置に合致する。矢印９０３が示すように、テープ９０２の各リフロー要素は、モールディングされた個体９０１の対応するコンタクト・パッドと接触させられる。この実施例では、テープ９０２は、モールディングされた個体９０１と同じ外形を有することが好ましい。
【００２８】
図１１の簡略化した断面は、加工部品１１０２と接触するテープ１１０１を図示し、上述したように、加工部品１１０２は、具体的には、基板１１０４上の複数の組み立てられた半導体チップ１１０３を含むモールディングされた半導体個体であり得、チップ１１０３は、ボンディング・ワイヤ１１０５によって基板１１０４に接続され、モールディング化合物１１０６によって封止される。この段階で、このアッセンブリは、次の加熱プロセス工程（以下参照）の準備ができている。
【００２９】
図１２の略断面図は、製造プロセスの次の工程を図示する。テープの各リフロー要素１２０３は、それぞれの加工部品のコンタクト・パッド１２０５と接触させられ、例えば、加工部品は、半導体チップ又は半導体パッケージであり得る。この段階は、加工部品１２０１を適所に保持する第１の重合体接着性薄膜１０２によって促進され得る。その後、リフロー要素１２０３をリフローさせ、かつ、熱可塑性ベース・シート１２０４（液化前を図１の１０１で示す）を液化させるのに充分な熱エネルギーが、加工部品１２０１及びテープ１２０２に供給され、それにより、テープ１２０２は加工部品１２０１に取り付けられる。図１２において、加熱サイクルの効果が２つの結果によって概略的に示されている。リフロー要素（例えば、はんだボール）は、パッド１２０５の全長にわたって接合１２０６を形成し、一方、リフロー要素の残りの表面は表面張力によってほぼ球形に引っ張られる。軟化された熱可塑性材料１２０４が、接合１２０６及びリフローされた金属連結部（ｎｅｃｋ）１２０８の周りの空いた空間１２０７を充填する。適切な加熱温度及び時間を選択することにより、周囲の熱可塑性材料は、実質的にボイドを残すことなく充填空間１２０７を充填する。
【００３０】
加工部品が個別のチップ又は個別のパッケージである実施例が周囲温度まで冷却されると、熱可塑性材料は、加工部品の外形に実質的に沿った外形を形成する。本明細書で定義するように、「沿っている（ｉｎ  ｌｉｎｅ）」は、加工部品の外形をたどる、直線のみを含むのではなく、軽微な凹状又は凸状の輪郭も含み得る。しかし、「ｉｎ  ｌｉｎｅ」は、熱硬化性アンダーフィル材料をディスペンスすることによる従来の技術で典型的に形成される、周知のメニスカスは含まない。従来の製造プロセスでは、低粘性の熱硬化性材料は表面張力によって動かされ、加工部品の輪郭の幾分外側に突出し、周知のメニスカスを形成する。
【００３１】
次のプロセス工程において、第２のフォイル１０７及び第２の重合体接着性薄膜１０６が取り除かれ、リフロー要素１２０３のほぼ球状の形状を露出させる。その結果を図１３に示す。次のプロセス工程において、第１のフォイル１０５が第２のテープ面側から取り除かれ、テープ１２０４の第２の側の第１の重合体接着性薄膜１０４を露出させる。その結果を図１４に示す。
【００３２】
加工部品１２０１が個別の半導体チップではなく、複数の半導体デバイスを含む半導体ウエハ全体である場合、図１４に示した段階の後の次のプロセス工程は、テープと共に組み立てられたウエハを、個別の組み立てられたデバイスへ分離することを含む。分離の好ましい方法はソーイングである。図１５の略上面図は、この工程の結果を図示する。
【００３３】
加工部品１２０１が個別の半導体パッケージではなく、組み立てられ封止された複数の半導体チップを含む、モールディングされた個体全体である場合、図１４に示した段階の後の次のプロセス工程は、テープと共に組み立てられた個体を、個別の組み立てられたデバイスへ分離することを含む。分離の好ましい方法はソーイングである。図１６の略斜視図は、この工程の結果を図示する。
【００３４】
次のプロセス工程のため、リフロー要素の位置に合致する位置に複数の端子パッドを有する、外部部品が提供される。一例として、外部部品は、半導体チップのフリップ・アッセンブリに適した基板であり得、これは、テープに事前に取り付けられている。別の例として、外部部品は、半導体ウエハ全体のフリップ・アッセンブリに適した基板であってもよい。更に別の例として、外部部品は、半導体パッケージのフリップ・アッセンブリに適したボードであってもよく、これは、テープに事前に取り付けられている。
【００３５】
図１７において、外部部品を１７０１で示し、複数の端子パッドの１つを１７０２で示している。コンタクト・パッド１２０５を備えた加工部品１２０１は、取り付けられたテープの残り１７２０及びリフロー要素と共に、ユニット１７１０を形成する。ユニット１７１０の側面輪郭は実質的にまっすぐな輪郭１７１１で示され、このまっすぐな輪郭は、上述の個別化工程、又は熱可塑性ベース・シートを備えたテープを用いるアッセンブリのいずれかの結果であることに注意されたい。
【００３６】
加工部品のコンタクト・パッド１２０５にはんだ付けされた、テープのリフロー要素１２０３は、外部部品の端子パッド１７０２と接触して配置される。また、第２のテープ側の第１の重合体接着性薄膜１０４は、外部部品１７０１を適所に保持し得る。その後、リフロー要素１２０３をリフローさせ、かつ、熱可塑性ベース・シート１２０４を液化させるのに充分な熱エネルギーが、加工部品１２０１、テープ１７２０、及び外部部品１７０１に供給される。図１７において、加熱サイクルの効果が２つの結果によって概略的に示されている。リフロー要素１２０３は、端子パッド１２０２の全長にわたって接合１７０６を形成し、軟化された熱可塑性材料１２０４が、接合１７０６及びリフローされた金属連結部１７０８の周りの空いた空間１７０７を充填する。適切な加熱温度及び時間を選択することにより、周囲の熱可塑性材料は、実質的にボイドを残すことなく充填空間１７０７を充填する。更に、周囲温度まで冷却された後、熱可塑性材料１２０４は、その外形１７１１をほぼ保持し、これは、実質的に加工部品の外形１７１１に沿っている。
【００３７】
このアッセンブリ・プロセスの結果、テープ１７２０及び加工部品１２０１は外部部品１７０１に取り付けられ、一方、加工部品１２０１は、外部部品１７０１から離れて配置される。熱可塑性「アンダーフィル」材料は、従来の熱硬化性アンダーフィル材料に比べ熱収縮が微々たるものであるため、リフロー相互接続及びはんだ接合での熱機械的応力を緩和するように適所にある。完成した製品を全般的に図１７の１７００で示す。
【００３８】
上述のアッセンブリ・プロセス工程では、重合体接着性薄膜１０２、１０４、及び１０６の材料は、それらが周囲温度から約３００℃及び更に高い温度までの温度範囲において粘着性を残し、特定の硬化プロセスを必要とせず、約３００℃よりも高い分解温度を有するように、選択されることが好ましい。
【００３９】
材料選択及びプロセス・フローの上述の説明から、金属リフロー及びはんだ付け作用にはフラックスは必要とされず、熱可塑性重合体が継続して存在することにより、温度サイクル中の金属リフロー・ボールへの如何なるプロセス関連応力も最小化されることが明らかである。更に、熱可塑性材料は、実質的にボイドなく任意の空いた空間を充填する。また、熱可塑性材料の選択、及び製造プロセスの間それが継続して存在することにより、使用状況下だけでなく、温度サイクル、感湿の試験、及び落下試験下でも、信頼性性能の特性を有する半導体製品が提供され、これらは、先行技術の製造技術を用いて製造された製品よりも、３から１０倍高性能であるということも経験から分かっている。
【００４０】
概略の図１８は、加工部品が、外部ボード１８０２上にテープ１８２０を用いてフリップ取り付けされた半導体チップ１８０１である、一実施例の例である。リフロー・プロセス工程において、はんだ接合形成及び実質的にボイドのないアンダーフィルが同時に実行されることに注意されたい。テープ１８２０は、実質的にチップ１８０１の外形１８０１ａに沿った外形１８２１を有する。このほぼ直線の外形は、テープ・ベース材料の熱可塑性の性質の結果であり、ウエハから個別化されるチップの場合、これは、チップ分離プロセスによって生成されてもよい。
【００４１】
概略の図１９は、加工部品が、外部ボード１９０２上にテープ１９２０を用いて取り付けられた端子パッドを備えた基板１９０２を有する半導体パッケージ１９０１である、一実施例の例である。リフロー・プロセス工程において、はんだ接合形成及び実質的にボイドのないアンダーフィルは同時に実行される。テープ１９２０は、パッケージ１９０１の外形１９０１ａに実質的に沿った外形１９２１を有することに注意されたい。このほぼ直線の外形は、テープ・ベース材料の熱可塑性の性質の結果であり、モールディングされた部材から個別化されるパッケージの場合、これは、チップ分離プロセスによって生成されてもよい。
【００４２】
全般的に２０００で示す半導体製品である、別の実施例を概略の図２０に示す。拡張された基板２００２を有する第１のパッケージ２００１は、テープ２０１０を用いて、同様に拡張された基板２０２１を有する第２のパッケージ２０２０に取り付けられる。２つのパッケージの積層は、テープ２０３０を用いてボード２０４０などの外部部品に取り付けられる。テープ２０１０及び２０３０のベース・シートに熱可塑性材料を用いることによって、実質的に直線の外形２０１１及び２０３１が得られる。パッケージの積層は、一般に、著しく異なる熱膨張係数の分配された構成要素（シリコン、金属、重合体など）による熱機械的応力に影響され易いことが知られている。従って、従来技術の熱硬化性材料よりずっと小さい熱収縮を有することにより熱機械的応力を著しく低減させる、熱可塑性アンダーフィル材料に基づいた積層構造及び製造方法を提供することは、本発明の特定の技術的利点となる。この利点があれば、当業者であれば、本発明の概念及び方法によって実現され得る、図２０の図面の複合デバイスを構成することは容易である。
【００４３】
本発明を例示の実施例を参照して説明したが、この説明が限定的意味に解釈されることは意図していない。例示の実施例の種々の変形及び組み合わせばかりでなく、本発明の他の実施例は、以上の説明を参照すれば当業者に明らかであろう。一例として、リフロー温度が著しく一層高い又は一層低い相互接続要素を有するアッセンブリの場合、適切なベース・シート熱可塑材及び接着材は、それらの材料の重合体連鎖を変更することによって考案され得る。別の例として、熱膨張係数が一層低いアンダーフィル材料は、重合体ベース材料に不活性（無機）充填材を付加することによって考案され得る。従って、本発明は、このような如何なる修正及び実施例も含有することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、本発明に従った種々の絶縁性及び接着性層の構造を説明するため、半導体アッセンブリに用いるためのテープの断面を概略的に示す。
【図２】図２は、テープの厚みを部分的に貫通するように形成された、実質的に垂直の壁面を備えた穴を有する、図１のテープの断面を概略的に示す。
【図３】図３は、複数の穴を示す、テープの概略及び簡略化した斜視図である。
【図４】図４は、テープの厚みを部分的に貫通するように形成された、テーパ付き壁面を備えた穴を有する、図１のテープの断面を概略的に示す。
【図５】図５は、テープの穴に配置されたリフロー金属の要素を有する、図２のテープの断面である。
【図６】図６は、各穴に配置されたリフロー金属の要素を有する、図３のテープの概略及び簡略化した斜視図である。
【図７】図７は、テープ構造の最外層を取り除いた後の図５のテープの略断面図を示す。
【図８】図８は、半導体ウエハなど、円形の加工部品に取り付けられるプロセスにおける、図７に示したように構成されたテープの略斜視図である。
【図９】図９は、組み立てられ封止された複数の半導体チップを含むボード状個体など、矩形の加工部品に取り付けられるプロセスにおける、図７に示したように構成されたテープの略斜視図である。
【図１０】図１０は、半導体ウエハなどの加工部品に取り付けられたテープの一部の略断面図である。
【図１１】図１１は、組み立てられ封止された複数の半導体チップを含むボード状の部材などの加工部品に取り付けられたテープの一部の略断面図である。
【図１２】図１２は、図１０の位置に対して反転された位置の、図１０に示したような加工部品上に組み立てられたテープの一部を示す略断面図である。
【図１３】図１３は、取り付けられたリフロー要素を露出させるため、テープの特定の層を取り除いた後の図１２のテープ部分を示す略断面図である。
【図１４】図１４は、テープの付加的な層を取り除いた後の図１３のテープ部分を示す略断面図である。
【図１５】図１５は、ダイシングのプロセス工程後の円形の加工部品に取り付けられたテープの略上面図である。
【図１６】図１６は、ダイシングのプロセス工程後の矩形の加工部品に取り付けられたテープの略斜視図である。
【図１７】図１７は、外部部品上に組み立てられた、リフロー要素を備えた個別化されたテープ・ユニットを示す略断面図である。
【図１８】図１８は、外部ボード上にフリップ取り付けされた半導体チップとして、図１７の組み立てられたユニットを略断面で例示する。
【図１９】図１９は、外部ボード上にフリップ取り付けされた封止されたデバイスを含む半導体パッケージとして、図１７の組み立てられたユニットを略断面で例示する。
【図２０】図２０は、本発明のアッセンブリ・テープを用いて外部ボード上にフリップ取り付けされた半導体パッケージの積層の略断面図である。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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