(57)【要約】【課題】本発明は、外部接続用パッド又は外部接続端子に対してフリップチップ接続される半導体チップと、アンダーフィル樹脂とを備えた半導体装置に関し、大型化することなく、アンダーフィル樹脂に起因する反りを低減することのできる半導体装置を提供することを課題とする。【解決手段】複数の電極パッド２８が形成された側の半導体チップ１４の面１４Ａと対向するように低弾性樹脂部材１１を設け、半導体チップ１４と低弾性樹脂部材１１との間、及び電極パッド２８と外部接続用パッド１２との間にアンダーフィル樹脂１６を充填した。【選択図】図３
2008091719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極パッドを有する半導体チップと、前記複数の電極パッドに設けられた内部接続端子と、前記内部接続端子を介して、前記電極パッドと電気的に接続された外部接続用パッドと、アンダーフィル樹脂と、を備えた半導体装置であって、
前記複数の電極パッドが形成された側の前記半導体チップの面と対向するように低弾性樹脂部材を設け、
前記半導体チップと前記低弾性樹脂部材との第１の間隔を、前記電極パッドと前記外部接続用パッドとの第２の間隔よりも狭くすると共に、前記半導体チップと前記低弾性樹脂部材との間、及び前記電極パッドと前記外部接続用パッドとの間に前記アンダーフィル樹脂を充填したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記低弾性樹脂部材の弾性率は、０．１ＭＰａ〜１００ＭＰａ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】
前記外部接続用パッドは、前記低弾性樹脂部材に設けられており、
前記低弾性樹脂部材は、前記内部接続端子が接続される側の前記外部接続用パッドを露出することを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記低弾性樹脂部材に、複数の前記外部接続用パッド間を電気的に接続する配線を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のうち、いずれか一項記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体チップと対向する側の前記配線の面は、前記低弾性樹脂部材に覆われていることを特徴とする請求項４記載の半導体装置。
【請求項６】
複数の電極パッドを有する半導体チップと、前記複数の電極パッドに設けられた内部接続端子と、前記内部接続端子を介して、前記電極パッドと電気的に接続された外部接続用パッドと、アンダーフィル樹脂と、を備えた半導体装置であって、
前記複数の電極パッドが形成された側の前記半導体チップの面に低弾性樹脂部材を設け、
前記電極パッドと前記外部接続用パッドとの間に、前記アンダーフィル樹脂を設けたことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
前記低弾性樹脂部材の弾性率は、０．１ＭＰａ〜１００ＭＰａであることを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
前記外部接続用パッドは、前記低弾性樹脂部材に設けられており、
前記低弾性樹脂部材は、前記内部接続端子が接続される側の前記外部接続用パッドを露出することを特徴とする請求項６または７記載の半導体装置。
【請求項９】
前記低弾性樹脂部材に、複数の前記外部接続用パッド間を電気的に接続する配線を設けたことを特徴とする請求項６ないし８のうち、いずれか一項記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記半導体チップと対向する側の前記配線の面は、前記低弾性樹脂部材に覆われていることを特徴とする請求項９記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に係り、特に外部接続用パッドに対してフリップチップ接続される半導体チップと、アンダーフィル樹脂とを備えた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来の半導体装置の断面図である。図１において、Ｌは基板本体１０６の上面１０６Ａと半導体チップ１０２との間隔（以下、「間隔Ｊ」とする）を示している。
【０００３】
図１を参照するに、従来の半導体装置１００は、配線基板１０１と、半導体チップ１０２と、アンダーフィル樹脂１０３とを有する。配線基板１０１は、貫通孔１０７が形成された基板本体１０６と、貫通孔１０７に設けられた貫通ビア１０８と、基板本体１０６の上面１０６Ａに設けられた配線１０９と、基板本体１０６の下面１０６Ｂに設けられた配線１１１とを有する。配線１０９は、貫通ビア１０８を介して、配線１１１と電気的に接続されている。
【０００４】
半導体チップ１０２は、複数の電極パッド１１３を有する。複数の電極パッド１１３には、内部接続端子１１４（具体的には、例えば、バンプ）が設けられている。電極パッド１１３は、内部接続端子１１４を介して、配線１０９と電気的に接続されている。つまり、半導体チップ１０２は、配線１０９に対してフリップチップ接続されている。半導体チップ１０２と基板本体１０６との間隔Ｊは、例えば、５０μｍとすることができる。
【０００５】
アンダーフィル樹脂１０３は、配線基板１０１と半導体チップ１０２との間を充填するように設けられている。アンダーフィル樹脂１０３は、電極パッド１１３及び配線１０９と内部接続端子１１４との接続を補強するための樹脂である。基板本体１０６と半導体チップ１０２との間に配置されたアンダーフィル樹脂１０３の厚さは、例えば、５０μｍとすることができる。
【０００６】
このような構成とされた従来の半導体装置１００では、半導体チップ１０２及び／又は基板本体１０６の厚さが薄板化された場合、アンダーフィル樹脂１０３の応力の影響により、半導体装置１００に反りが発生してしまうという問題があった。このような問題を解決する半導体装置として、例えば、図２に示すような半導体装置がある。
【０００７】
図２は、従来の他の半導体装置の断面図である。図２において、図１に示した半導体装置１００と同一構成部分には同一符号を付す。
【０００８】
図２を参照するに、従来の半導体装置１２０は、配線基板１２１と、半導体チップ１０２，１２５と、アンダーフィル樹脂１０３とを有する。配線基板１２１は、基板本体１２２と、基板本体１２２の上面１２２Ａに設けられた配線１２３と、基板本体１２２の下面１２２Ｂに設けられた配線１２４とを有する。
【０００９】
半導体チップ１０２は、電極パッド１１３に設けられた内部接続端子１１４を介して、配線１２３と電気的に接続されている。半導体チップ１０２は、配線１２３に対してフリップチップ接続されている。
【００１０】
半導体チップ１２５は、複数の電極パッド１２６を有する。複数の電極パッド１２６には、内部接続端子１１４（具体的には、例えば、バンプ）が設けられている。電極パッド１２６は、内部接続端子１１４を介して、配線１２４と電気的に接続されている。半導体チップ１２５は、配線１２４に対してフリップチップ接続されている。
【００１１】
アンダーフィル樹脂１０３は、配線基板１２１の上面と半導体チップ１０２との間、及び配線基板１２１の下面と半導体チップ１２５との間をそれぞれ充填するように設けられている。
【００１２】
このように、基板本体１２２を挟んで、対向するように２つの半導体チップ１０２，１２５を配置し、配線基板１２１と半導体チップ１０２，１２５との間にそれぞれアンダーフィル樹脂１０３を設け、かつ配線基板１２１の両面に設けられたアンダーフィル樹脂１０３の厚さを略等しくすることにより、配線基板１２１の両面に設けられたアンダーフィル樹脂１０３の応力が相殺されるため、アンダーフィル樹脂１０３に起因する半導体基板１２０の反りを低減することができる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２６５９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来の半導体装置１２０では、アンダーフィル樹脂１０３に起因する半導体装置１２０の反りを低減することは可能であるが、配線基板１２１の両面に半導体チップ１０２，１２５を設けるため、半導体装置１２０が大型化してしまうという問題があった。
【００１４】
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、大型化することなく、アンダーフィル樹脂に起因する反りを低減することのできる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】
【００１５】
本発明の一観点によれば、複数の電極パッドを有する半導体チップと、前記複数の電極パッドに設けられた内部接続端子と、前記内部接続端子を介して、前記電極パッドと電気的に接続された外部接続用パッドと、アンダーフィル樹脂と、を備えた半導体装置であって、前記複数の電極パッドが形成された側の前記半導体チップの面と対向するように低弾性樹脂部材を設け、前記半導体チップと前記低弾性樹脂部材との第１の間隔を、前記電極パッドと前記外部接続用パッドとの第２の間隔よりも狭くすると共に、前記半導体チップと前記低弾性樹脂部材との間、及び前記電極パッドと前記外部接続用パッドとの間に前記アンダーフィル樹脂を充填したことを特徴とする半導体装置が提供される。
【００１６】
本発明によれば、半導体チップと低弾性樹脂部材との第１の間隔を電極パッドと外部接続用パッドとの第２の間隔よりも狭くすることにより、半導体チップと低弾性樹脂部材との間に配設されるアンダーフィル樹脂の厚さを従来よりも薄くすることが可能となるため、アンダーフィル樹脂に起因する半導体装置の反りを低減することができる。
【００１７】
また、アンダーフィル樹脂を介して、半導体チップに低弾性樹脂部材を設けることにより、アンダーフィル樹脂の硬化収縮や、半導体チップとアンダーフィル樹脂との熱膨張係数の差等により発生する応力を低弾性樹脂部材が緩和するため、半導体装置の反りを低減することができる。
【００１８】
本発明の他の観点によれば、複数の電極パッドを有する半導体チップと、前記複数の電極パッドに設けられた内部接続端子と、前記内部接続端子を介して、前記電極パッドと電気的に接続された外部接続用パッドと、アンダーフィル樹脂と、を備えた半導体装置であって、前記複数の電極パッドが形成された側の前記半導体チップの面に低弾性樹脂部材を設け、前記電極パッドと前記外部接続用パッドとの間に、前記アンダーフィル樹脂を設けたことを特徴とする半導体装置が提供される。
【００１９】
本発明によれば、複数の電極パッドが形成された側の半導体チップの面に低弾性樹脂部材を設けることにより、複数の電極パッドが形成された側の半導体チップの面と低弾性樹脂部材との間にアンダーフィル樹脂が介在することがなくなるため、アンダーフィル樹脂に起因する半導体装置の反りを低減することができる。
【００２０】
また、半導体チップとアンダーフィル樹脂との弾性率の差や熱膨張係数の差等により応力が発生した際、低弾性樹脂部材により応力を緩和することが可能となるため、半導体装置の反りを低減することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、半導体装置を大型化することなく、アンダーフィル樹脂に起因する半導体装置の反りを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
（第１の実施の形態）
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。
【００２４】
図３を参照するに、第１の実施の形態の半導体装置１０は、低弾性樹脂部材１１と、外部接続用パッド１２と、配線１３と、半導体チップ１４と、内部接続端子１５と、アンダーフィル樹脂１６とを有する。
【００２５】
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられた低弾性樹脂部材の平面図である。図４において、第１の実施の形態の半導体装置１０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００２６】
図３及び図４を参照するに、低弾性樹脂部材１１は、板状とされており、複数の電極パッド２８が形成された側の半導体チップ１４の面１４Ａと対向するように配置されている。
【００２７】
低弾性樹脂部材１１は、半導体チップ１４の面１４Ａと低弾性樹脂部材１１の上面１１Ａとの間隔Ｂ（第１の間隔）を、後述する電極パッド２８と外部接続用パッド１２との間隔Ｃ（第２の間隔）よりも狭くするための部材である。間隔Ｂは、例えば、１０μｍとすることができる。また、低弾性樹脂部材１１の厚さＭ１は、例えば、２５μｍとすることができる。
【００２８】
このように、複数の電極パッド３８が形成された側の半導体チップ１４の面１４Ａと対向するように低弾性樹脂部材１１を設け、半導体チップ１４と低弾性樹脂部材１１との間隔Ｂを狭くすることにより、半導体チップ１４と低弾性樹脂部材１１との間に設けられるアンダーフィル樹脂１６の厚さを薄くすることが可能となるので、アンダーフィル樹脂１６に起因する半導体装置１０の反りを低減することができる。
【００２９】
低弾性樹脂部材１１を構成する樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。また、低弾性樹脂部材１１の弾性率は、０．１Ｍｐａ〜１００ＭＰａの範囲であることが好ましい。
【００３０】
このように、低弾性樹脂部材１１の弾性率を０．１Ｍｐａ〜１００ＭＰａとすることで、アンダーフィル樹脂１６の硬化収縮、及び半導体チップ１４とアンダーフィル樹脂１６との熱膨張係数の差により発生する応力を低弾性樹脂部材１１により緩和することが可能となるため、半導体装置１０の反りを低減することができる。なお、弾性率が０．１Ｍｐａよりも小さい低弾性樹脂部材１１を製造することは技術的に困難であり、低弾性樹脂部材１１の弾性率が１００Ｍｐａより大きいと応力を十分に緩和することができない。
【００３１】
低弾性樹脂部材１１には、貫通部２１，２２が形成されている。貫通部２１は、低弾性樹脂部材１１の外周付近に形成されている。貫通部２１は、平面視略円形状とされている（図４参照）。貫通部２１は、平面視じた状態において、貫通部２２よりも幅広形状とされている。貫通部２１は、外部接続用パッド１２を配設すると共に、電極パッド２８と対向する側の外部接続用パッド１２部分を露出している。
【００３２】
貫通部２２は、貫通部２１の形成位置よりも内側に位置する低弾性樹脂部材１１に形成されている。貫通部２２は、複数の貫通部２１間を接続しており、複数の貫通部２１と一体的に構成されている。貫通部２２は、配線１３を配設するためのものである。配線１３の上面は、貫通部２２により露出されている。
【００３３】
図５は、図３に示す半導体装置をＡ視した図である。
【００３４】
図３及び図５を参照するに、外部接続用パッド１２は、貫通部２１に設けられている。外部接続用パッド１２は、第１の金属層２４と、第２の金属層２５と、第３の金属層２６とを順次積層した構成とされている。
【００３５】
第１の金属層２４は、貫通部２１の下端部側に設けられている。第１の金属層２４の下面２４Ａは、低弾性樹脂部材１１の下面１１Ｂと略面一とされている。第１の金属層２４としては、例えば、Ａｕ層を用いることができる。第１の金属層２４の厚さは、例えば、１μｍとすることができる。なお、半導体装置１０をマザーボード等の実装基板に接続する場合、第１の金属層２４の下面２４Ａには、図示していないはんだボールが接続される。
【００３６】
第２の金属層２５は、第１の金属層２４の上面を覆うように貫通部２１に設けられている。第２の金属層２５としては、例えば、Ｃｕ層を用いることができる。第２の金属層２５の厚さは、例えば、８μｍとすることができる。
【００３７】
第３の金属層２６は、第２の金属層２５の上面を覆うように貫通部２１に設けられている。第３の金属層２６は、半導体チップ１４と電気的に接続された内部接続端子１５と接続されている。これにより、外部接続端子用パッド１２は、半導体チップ１４と電気的に接続される。第３の金属層２６としては、例えば、Ａｕ層を用いることができる。第３の金属層２６の厚さは、例えば、１μｍとすることができる。
【００３８】
上記構成とされた外部接続用パッド１２の厚さＭ２は、低弾性樹脂部材１１の厚さＭ１よりも薄くするとよい。このように、外部接続用パッド１２の厚さＭ２を低弾性樹脂部材１１の厚さＭ１よりも薄くすることにより、電極パッド２８と外部接続端用パッド１２との間隔Ｃを間隔Ｂよりも広くすることが可能となる。  これにより、電極パッド２８と外部接続端用パッド１２との間に十分な量のアンダーフィル樹脂１６を配設することが可能となるため、電極パッド２８及び外部接続端用パッド１２と内部接続端子１５との間の接続強度を十分に確保することができる。
【００３９】
配線１３は、第１の金属層２４と、第２の金属層２５と、第３の金属層２６とを順次積層した構成とされており、貫通部２２に設けられている。配線１３は、外部接続用パッド１２と一体的に構成されている。配線１３は、複数の外部接続用パッド１２間を電気的に接続するためのものである。
【００４０】
図３を参照するに、半導体チップ１４は、半導体基板（図示せず）と、半導体基板に形成された半導体集積回路（図示せず）と、半導体集積回路と電気的に接続された複数の電極パッド２８とを有する。複数の電極パッド２８は、内部接続端子１５を介して、外部接続用パッド１２と電気的に接続されている。半導体チップ１４は、外部接続用パッド１２に対してフリップチップ接続されている。
【００４１】
内部接続端子１５は、複数の電極パッド３８に設けられている。内部接続端子１５の下端部は、外部接続用パッド１２（より具体的には、第３の金属層２６）と接続されている。内部接続端子１５は、外部接続用パッド１２及び配線１３と半導体チップ１４とのを電気的に接続するためのものである。内部接続端子１５としては、例えば、バンプを用いることができる。
【００４２】
アンダーフィル樹脂１６は、低弾性樹脂部材１１と半導体チップ１４との隙間、外部接続用パッド１２及び配線１３と半導体チップ１４と隙間を充填するように設けられている。アンダーフィル樹脂１６としては、例えば、異方性導電樹脂や絶縁樹脂等を用いることができる。
【００４３】
本実施の形態の半導体装置によれば、電極パッド２８が設けられた側の半導体チップ１４の面１４Ａと対向するように低弾性樹脂部材１１を設けると共に、低弾性樹脂部材１１と半導体チップ１４との間隔Ｂを外部接続用パッド１２と電極パッド２８との間隔Ｃよりも狭くして、低弾性樹脂部材１１と半導体チップ１４の面１４Ａとの間に設けられるアンダーフィル樹脂１６の厚さを薄くすることにより、アンダーフィル樹脂１６に起因する半導体装置１０の反りを低減することができる。
【００４４】
また、低弾性樹脂部材１１の弾性率を０．１ＭＰａ〜１００ＭＰａとすることにより、アンダーフィル樹脂１６の硬化収縮や、半導体チップ１４とアンダーフィル樹脂１６との熱膨張係数の差等により発生する応力を緩和することが可能となるため、半導体装置１０の反りを低減することができる。
【００４５】
さらに、外部接続用パッド１２の厚さＭ２を低弾性樹脂部材１１の厚さＭ１よりも薄くして、電極パッド２８と外部接続端用パッド１２との間隔Ｃを広くすることにより、電極パッド２８と外部接続端用パッド１２との間に十分な量のアンダーフィル樹脂１６を配設することが可能となるため、電極パッド２８及び外部接続端用パッド１２と内部接続端子１５との間の接続強度を十分に確保することができる。
【００４６】
図６は、本発明の第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置の断面図である。図６において、第１の実施の形態の半導体装置１０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００４７】
図６を参照するに、第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置３０は、第１の実施の形態の半導体装置１０に設けられた低弾性樹脂部材１１の代わりに、低弾性樹脂部材３１を設けると共に、半導体装置１０に設けられた配線１３を構成要素から取り除いた以外は半導体装置１０と同様に構成される。
【００４８】
図７は、本発明の第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置に設けられた低弾性樹脂部材の平面図である。
【００４９】
図６及び図７を参照するに、低弾性樹脂部材３１は、先に説明した低弾性樹脂部材１１（図４参照）に形成された貫通部２２を有していない以外は低弾性樹脂部材１１と同様な構成とされている。低弾性樹脂部材３１の厚さＭ３は、外部接続用パッド１２の厚さＭ２よりも厚くなるように設定されている。外部接続用パッド１２の厚さＭ２が１０μｍの場合、低弾性樹脂部材３１の厚さＭ３は、例えば、２５μｍとすることができる。
【００５０】
低弾性樹脂部材３１と半導体チップ１４との間隔Ｄ（第１の間隔）は、電極パッド２８と外部接続用パッド１２との間隔Ｃよりも狭くなるように設定されている。間隔Ｃが３５μｍの場合、間隔Ｄは、例えば、１０μｍとすることができる。外部接続用パッド１２の下面（具体的には、第１の金属層２４の下面２４Ａ）は、低弾性樹脂部材３１の下面３１Ｂと略面一とされている。
【００５１】
このような構成とされた半導体装置３０は、第１の実施の形態の半導体装置１０と同様な効果を得ることができる。
【００５２】
図８〜図１３は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図である。図８〜図１３において、第１の実施の形態の半導体装置１０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００５３】
図８〜図１３を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置１０の製造方法について説明する。始めに、図８に示す工程では、半導体装置１０を製造する際の支持板となる金属板３５を準備する。金属板３５としては、例えば、Ｃｕ板を用いることができる。金属板３５の厚さＭ４は、例えば、２００μｍとすることができる。
【００５４】
次いで、図９に示す工程では、金属板３５上に貫通部２１，２２を有した低弾性樹脂部材１１を形成する。具体的には、例えば、弾性率が０．１Ｍｐａ〜１００Ｍｐａのエポキシ樹脂を金属板３５上に形成し、その後、レーザによりエポキシ樹脂に貫通部２１，２２を形成することで、低弾性樹脂部材１１を形成する。なお、低弾性樹脂部材１１の母材となる樹脂としては、弾性率が０．１Ｍｐａ〜１００Ｍｐａの樹脂であればよく、エポキシ樹脂に限定されない。具体的には、低弾性樹脂部材１１の母材としては、例えば、弾性率が０．１Ｍｐａ〜１００Ｍｐａのウレタン樹脂やシリコーン樹脂等を用いることができる。低弾性樹脂部材１１の厚さＭ１は、例えば、２５μｍとすることができる。
【００５５】
次いで、図１０に示す工程では、電解めっき法により、金属板３５を給電層として、貫通部２１，２２に露出された金属板３５上に、第１の金属層２４と、第２の金属層２５と、第３の金属層２６とを順次積層させる。これにより、貫通部２１に第１〜第３の金属層２４〜２６からなる外部接続用パッド１２が形成されると共に、貫通部２２に第１〜第３の金属層２４〜２６からなる配線１３が形成される。
【００５６】
第１の金属層２４としては、例えば、Ａｕ層を用いることができ、その厚さは、例えば、１μｍとすることができる。第２の金属層２５としては、例えば、Ｃｕ層を用いることができ、その厚さは、例えば、８μｍとすることができる。第３の金属層２６としては、例えば、Ａｕ層を用いることができ、その厚さは、例えば、１μｍとすることができる。また、外部接続用パッド１２の厚さＭ２は、低弾性樹脂部材１１の厚さＭ１よりも薄くなるように設定する。例えば、低弾性樹脂部材１１の厚さＭ１が２５μｍの場合、外部接続用パッド１２の厚さＭ２は、１０μｍとすることができる。
【００５７】
次いで、図１１に示す工程では、低弾性樹脂部材１１、外部接続用パッド１２、及び配線１３の上面を覆うように、アンダーフィル樹脂１６を形成する。具体的には、例えば、低弾性樹脂部材１１、外部接続用パッド１２、及び配線１３の上面に、フィルム状の異方性導電樹脂（例えば、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film））を貼り付ける。なお、フィルム状の異方性導電樹脂の代わりに、フィルム状の絶縁樹脂（例えば、ＮＣＦ（Non Conductive Film））を用いてもよい。
【００５８】
次いで、図１２に示す工程では、電極パッド２８に内部接続端子１５が設けられた半導体チップ１４を準備すると共に、図１１に示す構造体を加熱し、半導体チップ１４をアンダーフィル樹脂１６に押圧して、内部接続端子１５の下端部を外部接続用パッド１２に圧着させる。これにより、半導体チップ１４は、外部接続用パッド１２に対してフリップチップ接続される。このとき、電極パッド２８と外部接続用パッド１２との間隔Ｃは、例えば、３５μｍとすることができる。また、半導体チップ１４と低弾性樹脂部材１１との間隔Ｂは、間隔Ｃよりも狭くする。具体的には、間隔Ｂは、例えば、１０μｍとすることができる。
【００５９】
このように、半導体チップ１４の面１４Ａと低弾性樹脂部材１１との間隔Ｂを電極パッド２８と外部接続用パッド１２との間隔Ｃよりも狭くすることにより、半導体チップ１４と低弾性樹脂部材１１との隙間に設けられるアンダーフィル樹脂１６の厚さを従来よりも薄くすることが可能となるので、アンダーフィル樹脂１６に起因する半導体装置１０の反りを低減することができる。
【００６０】
次いで、図１３に示す工程では、金属板３５を除去する。具体的には、例えば、ウエットエッチングにより金属板３５を除去する。これにより、半導体装置１０が製造される。
【００６１】
（第２の実施の形態）
図１４は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。図１４において、第１の実施の形態の半導体装置１０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００６２】
図１４を参照するに、第２の実施の形態の半導体装置４０は、第１の実施の形態の半導体装置１０に設けられた低弾性樹脂部材１１の代わりに、低弾性樹脂部材４１を設けた以外は半導体装置１０と同様に構成される。
【００６３】
図１５は、外部接続用パッド及び配線が形成された図１４に示す低弾性樹脂部材の平面図である。図１５において、図１４に示す半導体装置４０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００６４】
図１４及び図１５を参照するに、低弾性樹脂部材４１は、第１の実施の形態で説明した低弾性樹脂部材１１に設けられた貫通部２２の代わりに、溝部４４を設けた以外は半導体装置１０と同様に構成される。
【００６５】
溝部４４は、低弾性樹脂部材４１の下面４１Ｂ側に形成されている。溝部４４は、配線１３を配設するための溝である。溝部４４に設けられた配線１３の上面及び側面は、低弾性樹脂部材４１により覆われている。また、配線１３の下面は、低弾性樹脂部材４１の下面４１Ｂと略面一とされている。
【００６６】
このように、配線１３の上面を低弾性樹脂部材４１で覆うことにより、第１の実施の形態の半導体装置１０と比較して、配線１３の上方に設けられるアンダーフィル樹脂１６の厚さを薄くすることが可能となるため、アンダーフィル樹脂１６に起因する半導体装置４０の反りの発生を抑制することができる。
【００６７】
低弾性樹脂部材４１の厚さＭ５は、外部接続用パッド１２及び配線１３の厚さＭ２，Ｍ６よりも厚くなるように設定されている。具体的には、外部接続用パッド１２及び配線１３の厚さＭ２，Ｍ６が１０μｍの場合、低弾性樹脂部材４１の厚さＭ５は、例えば、２５μｍとすることができる。
【００６８】
また、半導体チップ１４の面１４Ａと低弾性樹脂部材４１との間隔Ｅは、電極パッド２８と外部接続用パッド１２との間隔Ｃよりも狭くなるように設定されている。間隔Ｃが３５μｍの場合、半導体チップ１４の面１４Ａと低弾性樹脂部材４１との間隔Ｅは、例えば、１０μｍとすることができる。
【００６９】
本実施の形態の半導体装置によれば、低弾性樹脂部材４１により配線１３の上面を覆うことにより、第１の実施の形態の半導体装置１０と比較して配線１３の上方に配置されるアンダーフィル樹脂１６の厚さが薄くなるため、アンダーフィル樹脂１６に起因する半導体装置４０の反りの発生を抑制することができる。
【００７０】
また、本実施の形態の半導体装置４０は、第１の実施の形態の半導体装置１０と同様な効果を得ることができる。
【００７１】
図１６〜図２０は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図である。図１６〜図２０において、第２の実施の形態の半導体装置４０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００７２】
始めに、第１の実施の形態の図８に示す工程で説明した金属板３５を準備し、その後、図１６に示す工程において、金属板３５上に開口部４７Ａを有したレジスト膜４７を形成する。開口部４７Ａは、外部接続用パッド１２及び配線１３の形成領域に対応する部分の金属板３５の上面３５Ａを露出するように形成する。
【００７３】
次いで、図１７に示す工程では、電解めっき法により、金属板３５を給電層として、開口部４７Ａに露出された金属板３５上に、第１の金属層２４と、第２の金属層２５と、第３の金属層２６とを順次積層する。これにより、第１〜第３の金属層２４〜２６からなる外部接続用パッド１２と第１〜第３の金属層２４〜２６からなる配線１３とが同時に形成される。
【００７４】
第１の金属層２４としては、例えば、Ａｕ層を用いることができ、その厚さは、例えば、１μｍとすることができる。第２の金属層２５としては、例えば、Ｃｕ層を用いることができ、その厚さは、例えば、８μｍとすることができる。第３の金属層２６としては、例えば、Ａｕ層を用いることができ、その厚さは、例えば、１μｍとすることができる。また、外部接続用パッド１２及び配線１３の厚さＭ２，Ｍ６は、例えば、１０μｍとすることができる。
【００７５】
次いで、図１８に示す工程では、レジスト膜４７を除去する。次いで、図１９に示す工程では、金属板３５上に、外部接続用パッド１２の側面と配線１３の上面及び側面とを覆うと共に、外部接続用パッド１２の上面を露出する低弾性樹脂部材４１を形成する。具体的には、例えば、弾性率が０．１Ｍｐａ〜１００Ｍｐａのエポキシ樹脂を外部接続用パッド１２及び配線１３が設けられた金属板３５上に形成し、その後、レーザによりエポキシ樹脂に外部接続用パッド１２の上面を露出する開口部（この開口部は貫通部２１の一部を構成する）を形成することで低弾性樹脂部材４１を形成する。なお、貫通部２１の一部及び溝部４４は、エポキシ樹脂を外部接続用パッド１２及び配線１３に押し当てることで形成する。
【００７６】
低弾性樹脂部材４１の母材となる樹脂としては、弾性率が０．１Ｍｐａ〜１００Ｍｐａの樹脂であればよく、上記エポキシ樹脂に限定されない。具体的には、低弾性樹脂部材４１の母材としては、例えば、弾性率が０．１Ｍｐａ〜１００Ｍｐａのウレタン樹脂やシリコーン樹脂等を用いることができる。低弾性樹脂部材４１の厚さＭ５は、外部接続用パッド１２及び配線１３の厚さＭ２，Ｍ６よりも厚くする。具体的には、外部接続用パッド１２及び配線１３の厚さＭ２，Ｍ６が１０μｍの場合、低弾性樹脂部材４１の厚さＭ５は、２５μｍとすることができる。
【００７７】
次いで、図２０に示す工程では、外部接続用パッド１２の上面及び低弾性樹脂部材４１の上面４１Ａを覆うようにアンダーフィル樹脂１６を形成する。具体的には、例えば、フィルム状の異方性導電樹脂（例えば、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film））を貼り付けることでアンダーフィル樹脂１６を形成する。なお、フィルム状の異方性導電樹脂の代わりに、フィルム状の絶縁樹脂（例えば、ＮＣＰ（Non Conductive Film））を用いてもよい。
【００７８】
その後、第１の実施の形態で説明した図１２及び図１３に示す工程と同様な処理を行うことにより、半導体装置４０が製造される。
【００７９】
（第３の実施の形態）
図２１は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。図２１において、第２の実施の形態の半導体装置４０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００８０】
図２１を参照するに、第３の実施の形態の半導体装置５０は、第２の実施の形態の半導体装置４０の構成にさらに、はんだ５１を設けた以外は半導体装置４０と同様に構成される。
【００８１】
はんだ５１は、内部接続端子１５の側壁から外部接続用パッド１２の上面に亘って設けられている。はんだ５１は、内部接続端子１５と外部接続用パッド１２との間の接続強度を補強するためのものである。
【００８２】
本実施の形態の半導体装置によれば、アンダーフィル樹脂１６に起因する反りを抑制すると共に、はんだ５１により内部接続端子１５と外部接続用パッド１２との間の接続強度を補強することができる。
【００８３】
図２２〜図２５は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図である。図２２〜図２５において、第３の実施の形態の半導体装置５０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００８４】
図２２〜図２５を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置５０の製造方法について説明する。始めに、第２の実施の形態で説明した図１６〜図１９に示す工程と同様な処理を行って、図１９に示す構造体を形成する。
【００８５】
次いで、図２２に示す工程では、低弾性樹脂部材４１から露出された外部接続用パッド１２上にはんだ５１を形成する。次いで、図２３に示す工程では、半導体チップ１４の複数の電極パッド２８に内部接続端子１５を設けると共に、図２２に示す構造体を加熱した状態で、内部接続端子１５の下端部と外部接続用パッド１２とを接触させて、はんだ５１により内部接続端子１５と外部接続用パッド１２とを接続する。これにより、半導体チップ１４が外部接続用パッド１２にフリップチップ接続される。半導体チップ１４と低弾性樹脂部材４１との間隔Ｅは、例えば、１０μｍとすることができる。また、電極パッド２８と外部接続用パッド１２との間隔Ｃは、例えば、３５μｍとすることができる。
【００８６】
次いで、図２４に示す工程では、毛細管現象を用いて、低弾性樹脂部材４１及びはんだ５１と半導体チップ１４との隙間にアンダーフィル樹脂１６を充填する。本実施の形態の場合、アンダーフィル樹脂１６としては、例えば、ペースト状の異方性導電樹脂（例えば、ＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste））やペースト状の絶縁樹脂（例えば、ＮＣＰ（Non Conductive Paste））等を用いることができる。
【００８７】
次いで、図２５に示す工程では、金属板３５を除去する。具体的には、例えば、ウエットエッチングにより金属板３５を除去する。これにより、半導体装置５０が製造される。
【００８８】
（第４の実施の形態）
図２６は、本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。図２６において、第３の実施の形態の半導体装置５０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００８９】
図２６を参照するに、第４の実施の形態の半導体装置６０は、第３の実施の形態の半導体装置５０に設けられた低弾性樹脂部材４１の代わりに低弾性樹脂部材６１を設けると共に、半導体チップ１４の面１４Ａを低弾性樹脂部材６１の上面に接着させた以外は半導体装置５０と同様な構成とされている。
【００９０】
低弾性樹脂部材６１は、第３の実施の形態で説明した低弾性樹脂部材４１の厚さＭ５よりも厚さを厚くすると共に、低弾性樹脂部材４１に形成された貫通部２１の代わりに貫通部２１よりも深さの深い貫通部６２を設けた以外は低弾性樹脂部材４１と同様に構成される。
【００９１】
低弾性樹脂部材６１は、接着性を有する樹脂である。半導体チップ１４の面１４Ａは、低弾性樹脂部材６１上に接着されている。
【００９２】
このように、半導体チップ１４の面１４Ａを低弾性樹脂部材６１上に接着させることにより、半導体チップ１４の面１４Ａと低弾性樹脂部材６１との間にアンダーフィル樹脂１６が配設されることがなくなるため、アンダーフィル樹脂１６に起因する半導体装置６０の反りの発生を抑制することができる。
【００９３】
低弾性樹脂部材６１の母材となる樹脂としては、弾性率が０．１Ｍｐａ〜１００Ｍｐａの樹脂を用いることができる。具体的には、弾性率が０．１Ｍｐａ〜１００Ｍｐａのエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。低弾性樹脂部材６１の厚さＭ７は、例えば、４５μｍとすることができる。
【００９４】
貫通部６２は、外部接続用パッド１２を露出するように低弾性樹脂部材６１に形成されている。外部接続用パッド１２上に位置する部分の貫通部６２の深さＧは、電極パッド２８と外部接続用パッド１２との間隔Ｃと略等しい。貫通部６２は、内部接続用端子１５を収容すると共に、アンダーフィル樹脂１６及びはんだ５１を配設するためのものである。
【００９５】
本実施の形態の半導体装置によれば、半導体チップ１４の面１４Ａを低弾性樹脂部材６１上に接着させることにより、半導体チップ１４の面１４Ａと低弾性樹脂部材６１との間にアンダーフィル樹脂１６が配設されることがなくなるため、アンダーフィル樹脂１６に起因する半導体装置６０の反りの発生を抑制することができる。
【００９６】
図２７〜図３１は、本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図である。図２７〜図３１において、第４の実施の形態の半導体装置６０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００９７】
図２７〜図３１を参照して、本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置６０の製造方法について説明する。
【００９８】
始めに、図２７に示す工程では、第２の実施の形態で説明した図１６〜図１９に示す工程と同様な処理を行うことにより、金属板３５上に外部接続用パッド１２、配線１３、及び低弾性樹脂部材６１を形成する。外部接続用パッド１２及び配線１３の厚さＭ２，Ｍ６は、例えば、１０μｍとすることができる。
【００９９】
低弾性樹脂部材６１の母材となる樹脂としては、接着性を有すると共に、弾性率が０．１Ｍｐａ〜１００Ｍｐａの樹脂を用いることができる。具体的には、弾性率が０．１Ｍｐａ〜１００Ｍｐａのエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。低弾性樹脂部材６１の厚さＭ７は、例えば、４５μｍとすることができる。また、外部接続用パッド１２上に位置する部分の貫通部６２の深さＧは、例えば、３５μｍとすることができる。
【０１００】
次いで、図２８に示す工程では、外部接続用パッド１２の上面（具体的には、第３の金属層２６の上面）にはんだ５１を形成する。
【０１０１】
次いで、図２９に示す工程では、半導体チップ１４の複数の電極パッド２８に内部接続端子１５を設け、図２８に示す構造体を加熱した状態で、半導体チップ１４の面１４Ａを低弾性樹脂部材６１に接触させて半導体チップ１４を低弾性樹脂部材６１に接着させると共に、内部接続端子１５の下端部と外部接続用パッド１２とを接触させて、はんだ５１により内部接続端子１５と外部接続用パッド１２とを接続する。これにより、半導体チップ１４が外部接続用パッド１２にフリップチップ接続される。電極パッド２８と外部接続用パッド１２との間隔Ｃは、例えば、３５μｍとすることができる。
【０１０２】
次いで、図３０に示す工程では、毛細管現象により、半導体チップ１４とはんだ５１との隙間にアンダーフィル樹脂１６を充填する。本実施の形態の場合、アンダーフィル樹脂１６としては、例えば、ペースト状の異方性導電樹脂（例えば、ＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste））やペースト状の絶縁樹脂（例えば、ＮＣＰ（Non Conductive Paste））等を用いることができる。
【０１０３】
次いで、図３１に示す工程では、金属板３５を除去する。具体的には、例えば、ウエットエッチングにより金属板３５を除去する。これにより、半導体装置６０が製造される。
【０１０４】
（第５の実施の形態）
図３２は、本発明の第５の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。図３２において、第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置３０と同一構成部分には同一符号を付す。
【０１０５】
図３２を参照するに、第５の実施の形態の半導体装置７０は、第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置３０に設けられた外部接続用パッド１２の代わりに、外部接続端子７１を設けた以外は、半導体装置３０と同様に構成される。
【０１０６】
外部接続用端子７１は、金属膜７２と、金属層７３，７４とから構成されている。金属膜７２は、貫通部２１に設けられている。金属膜７２の上面は、低弾性樹脂部材３１の上面３１Ａよりも低い位置に配置されている。また、金属膜７２の下端部は、低弾性樹脂部材３１の下面３１Ｂから突出している。金属膜７２としては、例えば、Ｃｕ膜を用いることができる。金属膜７２の厚さは、例えば、２０μｍとすることができる。
【０１０７】
金属層７３は、金属膜７２の上面を覆うように設けられている。金属層７３の上面は、低弾性樹脂部材３１の上面３１Ａよりも低い位置に配置されている。金属層７３としては、例えば、Ａｕ層を用いることができる。金属層７３の厚さは、例えば、０．５μｍとすることができる。
【０１０８】
金属層７４は、低弾性樹脂部材３１の下面３１Ｂから突出した部分の金属膜７２を覆うように設けられている。金属層７４としては、例えば、Ａｕ層を用いることができる。金属層７４の厚さは、例えば、０．５μｍとすることができる。
【０１０９】
上記構成とされた外部接続端子７１は、マザーボード等の実装基板に設けられたパッドと接続するための端子である。
【０１１０】
本実施の形態の半導体装置７０のように、外部接続用パッド１２の代わりに外部接続端子７１を備えた半導体装置においても、第１の実施の形態の半導体装置１０と同様な効果を得ることができる。
【０１１１】
図３３〜図３６は、本発明の第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図である。図３３〜図３６において、第５の実施の形態の半導体装置７０と同一構成部分には同一符号を付す。
【０１１２】
始めに、図３３に示す工程では、第１の実施の形態の図８に示す工程で説明した金属板３５上に、開口部７６Ａを有したレジスト膜７６を形成する。
【０１１３】
次いで、図３４に示す工程では、レジスト膜７６をマスクとするウエットエッチングにより、金属板３５に凹部７７を形成する。
【０１１４】
次いで、図３５に示す工程では、電解めっき法により、金属板３５を給電層として、凹部７７に対応する部分の金属板３５上に、金属層７３と、金属膜７２と、金属層７４とを順次積層する。これにより、金属膜７２及び金属層７３，７４からなる外部接続端子７１が形成される。
【０１１５】
金属膜７２としては、例えば、Ｃｕ膜を用いることができ、その厚さは、例えば、２０μｍとすることができる。金属層７３としては、例えば、Ａｕ層を用いることができ、その厚さは、例えば、０．５μｍとすることができる。金属層７４としては、例えば、Ａｕ層を用いることができ、その厚さは、例えば、０．５μｍとすることができる。
【０１１６】
次いで、図３６に示す工程では、レジスト膜７６を除去する。その後、第２の実施の形態で説明した図１９〜図２１に示す工程と同様な処理を行うことにより、半導体装置７０が製造される。
【０１１７】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明は、外部接続用パッド又は外部接続端子に対してフリップチップ接続される半導体チップと、アンダーフィル樹脂とを備えた半導体装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】従来の半導体装置の断面図である。
【図２】従来の他の半導体装置の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置に設けられた低弾性樹脂部材の平面図である。
【図５】図３に示す半導体装置をＡ視した図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置の断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置に設けられた低弾性樹脂部材の平面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その１）である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その２）である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その３）である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その４）である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その５）である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その６）である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。
【図１５】外部接続用パッド及び配線が形成された図１４に示す低弾性樹脂部材の平面図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その１）である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その２）である。
【図１８】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その３）である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その４）である。
【図２０】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その５）である。
【図２１】本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。
【図２２】本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その１）である。
【図２３】本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その２）である。
【図２４】本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その３）である。
【図２５】本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その４）である。
【図２６】本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。
【図２７】本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その１）である。
【図２８】本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その２）である。
【図２９】本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その３）である。
【図３０】本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その４）である。
【図３１】本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その５）である。
【図３２】本発明の第５の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。
【図３３】本発明の第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その１）である。
【図３４】本発明の第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その２）である。
【図３５】本発明の第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その３）である。
【図３６】本発明の第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図（その４）である。
【符号の説明】
【０１２０】
１０，３０，４０，５０，６０，７０  半導体装置
１１，３１，４１，６１  低弾性樹脂部材
１１Ａ，３５Ａ，４１Ａ  上面
１１Ｂ，２４Ａ，３１Ｂ，４１Ｂ  下面
１２  外部接続用パッド
１３  配線
１４  半導体チップ
１４Ａ  面
１５  内部接続端子
１６  アンダーフィル樹脂
２１，２２，６２  貫通部
２４  第１の金属層
２５  第２の金属層
２６  第３の金属層
２８  電極パッド
３５  金属板
４４  溝部
４７，７６  レジスト膜
４７Ａ，７６Ａ  開口部
５１  はんだ
７１  外部接続端子
７２  金属膜
７３，７４  金属層
７７  凹部
Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ  隙間
Ｇ  深さ
Ｍ１〜Ｍ７  厚さ
【図１】
2008091719.tif 000003
【図２】
2008091719.tif 000004
【図３】
2008091719.tif 000005
【図４】
2008091719.tif 000006
【図５】
2008091719.tif 000007
【図６】
2008091719.tif 000008
【図７】
2008091719.tif 000009
【図８】
2008091719.tif 000010
【図９】
2008091719.tif 000011
【図１０】
2008091719.tif 000012
【図１１】
2008091719.tif 000013
【図１２】
2008091719.tif 000014
【図１３】
2008091719.tif 000015
【図１４】
2008091719.tif 000016
【図１５】
2008091719.tif 000017
【図１６】
2008091719.tif 000018
【図１７】
2008091719.tif 000019
【図１８】
2008091719.tif 000020
【図１９】
2008091719.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
2008091719.tif 000023
【図２２】
2008091719.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
2008091719.tif 000026
【図２５】
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【図２６】
2008091719.tif 000028
【図２７】
2008091719.tif 000029
【図２８】
2008091719.tif 000030
【図２９】
2008091719.tif 000031
【図３０】
2008091719.tif 000032
【図３１】
2008091719.tif 000033
【図３２】
2008091719.tif 000034
【図３３】
2008091719.tif 000035
【図３４】
2008091719.tif 000036
【図３５】
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【図３６】
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