(57)【要約】      （修正有）【課題】蓋体部を備えた貫通孔を有するベアチップをフリップチップ接続によって実装する際に、ベアチップ内部の貫通孔にアンダーフィルを容易に充填することができる実装構造を提供する。【解決手段】回路基板６上に半導体回路を形成したベアチップ１をはんだバンプ５を介して搭載し、前記回路基板とベアチップ間にアンダーフィル７を充填してなるフリップチップ実装構造において、前記ベアチップは、半導体基板の表面に形成した半導体回路と前記半導体基板の裏面に形成した電極パッド間をその内面に形成した導電層を介して接続する貫通孔２と、該貫通孔の前記基板表面側開口部に形成した導電層からなる蓋体部３と、前記基板の裏面に形成した電極パッド上に形成したはんだバンプを備え、前記蓋体部には前記アンダーフィル充填時におけるガスを排出するガス排出用の貫通孔８を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板上に半導体回路を形成したベアチップをはんだバンプを介して搭載し、前記回路基板とベアチップ間にアンダーフィルを充填してなるフリップチップ実装構造において、
前記ベアチップは、半導体基板の表面に形成した半導体回路と前記半導体基板の裏面に形成した電極パッド間をその内面に形成した導電層を介して接続する貫通孔と、該貫通孔の前記基板表面側開口部に形成した導電層からなる蓋体部と、前記基板の裏面に形成した電極パッド上に形成したはんだバンプを備え、
前記蓋体部には前記アンダーフィル充填時におけるガスを排出するガス排出用の貫通孔を設けたことを特徴とするフリップチップ実装構造。
【請求項２】
請求項１記載のフリップチップ実装構造において、
前記蓋体部に形成したガス排出用の貫通孔の径は、前記アンダーフィルの平均フィラー径±５０％以内であることを特徴とするフリップチップ実装構造。
【請求項３】
請求項１記載のフリップチップ実装構造において、
前記蓋体部にはガス排出用の貫通孔を複数備えたことを特徴とするフリップチップ実装構造。
【請求項４】
回路基板上に半導体回路を形成したベアチップをはんだバンプを介して搭載し、前記回路基板とベアチップ間にアンダーフィルを充填してなるフリップチップ実装方法において、
半導体基板の表面に形成した半導体回路と前記半導体基板の裏面に形成した電極パッド間をその内面に形成した導電層を介して接続する貫通孔と、該貫通孔の前記基板表面側開口部に形成したガス排出用の貫通孔を備えた導電層からなる蓋体部とを備えたベアチップを、前記半導体基板の裏面に形成した電極パッド上に形成したはんだバンプを介して前記回路基板に当接し、前記はんだバンプを溶融して前記回路基板にベアチップを取り付けた後、前記回路基板とベアチップ間にアンダーフィルを充填することを特徴とするフリップチップ実装方法。  
【請求項５】
回路基板上に半導体回路を形成したベアチップをはんだバンプを介して搭載し、前記回路基板とベアチップ間にアンダーフィルを充填してなるフリップチップ実装方法において、
半導体基板の表面に形成した半導体回路と前記半導体基板の裏面に形成した電極パッド間をその内面に形成した導電層を介して接続する貫通孔と、該貫通孔の前記基板表面側開口部に形成したガス排出用の貫通孔を備えた導電層からなる蓋体部とを備えたベアチップを、前記半導体基板の裏面に形成した電極パッド上に形成したはんだバンプを介して前記回路基板に当接する際、前記回路基板とベアチップ間にアンダーフィルを充填したのち、前記はんだバンプを溶融して前記回路基板にベアチップを取り付けることを特徴とするフリップチップ実装方法。
【請求項６】
請求項１記載のフリップチップ実装構造において、
前記蓋体部に形成するガス排出用の貫通孔は、ウェットエッチング法またはドライエッチング法またはレーザ加工法により形成したことを特徴とするフリップチップ実装構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フリップチップ実装技術に係り、特に、接続部にアンダーフィルを充填する構造もつフリップチップに適したフリップチップ実装技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体実装モジュールの小型化が進み、ワイヤボンディング方式により実装されていた半導体ベアチップに代わりフリップチップ接続方式による実装の必要性が高まっている。
【０００３】
一般に、フリップチップ接続は半導体ベアチップ裏面を表に向け、ベアチップ表面を接続面として回路基板に接続する。すなわち、フェイスダウンの状態のベアチップを金属バンプを介して回路基板に搭載する接続方式であり、バンプ接続部の補強を図る必要がある場合には接続部にアンダーフィルを充填する。
【０００４】
ところで、フェイスアップの状態で搭載することを前提として設計した回路においては、前述のようにベアチップをフェイスダウンの状態で基板に搭載すると、実装後のモジュールは全体として特性に変化を来たす。特に、高周波回路等の回路設計の難しいモジュールを構成するベアチップでは、フェイスダウン接続による特性変化を避けるために、電極面を備えるベアチップ表面を表のままでチップ裏面を接続面としたフェイスアップの状態での基板に搭載することが求められる場合がある。
【０００５】
このような場合には、ベアチップ内部にチップ裏面から表面まで貫通する貫通孔を設け、該貫通孔を通してチップ表面の電極から裏面まで配線を引き、裏面に電極パッドを設けて金属バンプにより基板に電気的・機械的に接続するフリップチップ接続方式がとられる。
【０００６】
この場合、チップ裏面から表面に向かって貫通孔が開けられることになり、結果として、チップ表面上の電極パッドは貫通孔の蓋となって残る。また、一般的にバンプ接続部はアンダーフィルにより補強を行う。
【０００７】
特許文献１には、フリップチップ接続部にアンダーフィルを充填するための構造が示されている。この文献には、前述の貫通孔を持たない半導体チップではあるが、実装部の基板側にアンダーフィル注入時の空気を逃がすための孔を設けた基板構造が開示されている。
【特許文献１】特開平１１-２３３５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述のように、ベアチップ内部にチップ裏面から表面まで貫通する貫通孔を設け、該貫通孔を通してチップ表面の電極から裏面まで配線を引き、裏面に電極パッドを設けて金属バンプにより基板に電気的・機械的に接続するフリップチップ接続方式を採用し、更にアンダーフィルを充填する場合、すなわち、前記貫通孔にアンダーフィルを充填する際には、貫通孔にアンダーフィルを充填する際に空気などのガスが入り込み、入り込んだガスの圧力によってベアチップ表面上の貫通孔開口部に形成された導体メッキの蓋が破損される場合がある。
【０００９】
このような場合には、ベアチップの破損あるいは配線の破断等の問題を引き起こすことがある。
【００１０】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、貫通孔を設けたベアチップをフリップチップ接続によって実装する際に、ベアチップ内部の貫通孔にアンダーフィルを容易に充填することができ、なおかつ前述の蓋の破損を回避することのできる実装構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。
【００１２】
回路基板上に半導体回路を形成したベアチップをはんだバンプを介して搭載し、前記回路基板とベアチップ間にアンダーフィルを充填してなるフリップチップ実装構造において、前記ベアチップは、半導体基板の表面に形成した半導体回路と前記半導体基板の裏面に形成した電極パッド間をその内面に形成した導電層を介して接続する貫通孔と、該貫通孔の前記基板表面側開口部に形成した導電層からなる蓋体部と、前記基板の裏面に形成した電極パッド上に形成したはんだバンプを備え、前記蓋体部には前記アンダーフィル充填時におけるガスを排出するガス排出用の貫通孔を設けた。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、以上の構成を備えるため、貫通孔を設けたベアチップをフリップチップ接続によって実装する際に、ベアチップ内部の貫通孔にアンダーフィルを容易に充填することができ、なおかつ前述の蓋破損を回避すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のフリップチップ接続構造を示す縦断面図であり、図２は、図１の断面に直交する面の縦断面図である。
【００１５】
また、図３は、半導体ベアチップ１表面に達する貫通孔（接続用の貫通孔）の開口部に形成した導体メッキ蓋表面の上面図であり、図４は、前記導体メッキにより形成される蓋電極の従来の形を示す上面図である。
【００１６】
また、図５は、ベアチップ内に形成した貫通孔部の構成を示す図、図６は、ベアチップと回路基板とを接続する接続部の構成を示す図である。
【００１７】
次に、ベアチップを回路基板に実装する方法について、図１ないし図５を参照しながら説明する。
【００１８】
まず、図１，２、および図５，６に示すように、厚さ５００μｍ、６インチサイズのウエハ表面に回路パターンを焼き付けて複数の半導体回路（ベアチップ１（分割前））を形成する。次いでそれぞれのベアチップ１の表面の所望の箇所に、例えばメッキを施してベアチップの表面電極と接続した蓋体（蓋電極）３を形成する。ここでは、前記メッキとしてＡｕメッキを５．０μｍの厚さで形成する。
【００１９】
次に、前記ベアチップの所望の箇所にウエハ裏面から表面に向かって、ウエハ表面の前記Ａｕ電極３に到達する貫通孔２を穿孔する。これにより、前記Ａｕ電極３は前記貫通孔の上側開口を覆う蓋電極３として機能する。前記穿孔に際しては、サンドブラスト法、あるいはエッチング法を用いることができる。前記サンドブラスト法は硬脆性材料に対する微細加工に適した方法として知られている。また、エッチング法によれば、マイクロクラックを抑えて高信頼性を獲得することができる。
【００２０】
次に、前記形成した貫通孔の内表面およびベアチップ裏面に、例えばＡｕメッキを５．０μｍの厚みで施す。これにより、ウエハのチップ１の表面に形成したＡｕ電極３から貫通孔２を通してベアチップ１の裏面に達する貫通孔の内面配線層４および裏面配線層９が形成される。
【００２１】
ここで、図３に示すように、ベアチップ１の表面に形成される前記蓋電極３のそれぞれに対して貫通孔（ガス排出用の貫通孔）８を形成する。ガス排出用の貫通孔８の径は、後述するアンダーフィルの平均フィラー径（１０ないし２０μｍ）±５０％以内であることが望ましい。貫通孔の径がこれを下回る場合にはアンダーフィルの注入が困難となる。また貫通孔の径がこれを上回る場合はアンダーフィルが貫通孔を介してチップ１の表面側に滲出することになる。
【００２２】
貫通孔８は、例えば、前記蓋電極表面の所望の位置（貫通孔を設ける位置）以外にマスクを施したうえで、王水（酸：硝酸＝３：７）に浸して、Ａｕメッキをエッチングすることにより形成することができる。この方法（ウェットエッチング法）を採用する場合には、一度に複数枚のウエハを処理することができる。また、前記貫通孔８を形成する方法として、ドライエッチング法あるいはレーザ加工法を用いることができる。ドライエッチング法を用いる場合には、ウェットエッチング法に比して低コストで高精度に加工することができる。また、レーザ加工法を用いる場合には高精度に貫通孔を形成することができる。なお、貫通孔８は、蓋電極３のそれぞれに複数個設けるのが望ましい。
【００２３】
次に、ベアチップ裏面の裏面配線層９上にはんだバンプを搭載するための電極パッド１４を形成する。電極パッドとしては、例えば、前記裏面配線層９上に、例えば、Ｔｉ層１０を０．３μｍ厚、Ｃｕ層１１を０．３μｍ厚、Ｎｉ層１２を５．０μｍ厚で積層する。また、このようにして形成した電極パッド１４上には、はんだバンプ５を形成する。ここで、はんだバンプ５の直径は６０μｍである。はんだバンプ５は、図１、２に示すように接続用の貫通孔の一方側のみにそれぞれ配列した接続構造とし、接続用の貫通孔２の他方側には配列しない。前記バンプ５を形成した後、ウエハをダイシングしてベアチップ１を個片に分割する。
【００２４】
次に、図６を参照して、ベアチップと回路基板とを接続する接続部について説明する。
【００２５】
まず、前記はんだバンプ５と接続する位置にＮｉ製の電極パッド１３を形成した回路基板６を用意し、該回路基板６上に、分割したベアチップ１を、該ベアチップ１に形成したはんだバンプ５が基板６に形成した前記電極バッド１３上に位置するように位置あわせして搭載する。次いで、前記はんだバンプのリフローを行い、ベアチップ１を基板６に固着する。
【００２６】
このリフローの後、はんだバンプ５による接続部に補強のためにアンダーフィル７を注入する。なお、リフローする前に、前もって基板６上にアンダーフィルを塗付しておき、その上にチップを搭載して、アンダーフィルを注入するとともにリフローしてもよい。
【００２７】
前記アンダーフィルの注入に際して、ベアチップ内の貫通孔２にガスが巻き込まれることがある。しかし、本実施形態では、ベアチップ表面に形成した蓋電極３には貫通孔８が設けられている。このため、巻き込まれたガスは前記貫通孔８から排出することができる。これによって、図４の従来例に示される蓋電極のように、アンダーフィル７の注入時に巻き込まれたガスの圧力による蓋電極３の破壊、あるいは貫通孔２内にガスが巻き込まれることによるボイドの発生等を抑制することができ、フリップチップ接続体の接続信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のフリップチップ接続構造を示す縦断面図である。
【図２】図１の断面に直交する面の縦断面図である。
【図３】ベアチップ表面に達する貫通孔の開口部に形成した導体メッキ蓋表面の上面図である。
【図４】導体メッキにより形成される蓋電極の従来の形を示す上面図である。
【図５】ベアチップ内に形成した貫通孔部の構成を示す図である。
【図６】ベアチップと回路基板とを接続する接続部を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  ベアチップ
２  接続用の貫通孔
３  蓋電極
４  内面配線層
５  はんだバンプ
６  回路基板
７  アンダーフィル
８  ガス排出用の貫通孔
９  裏面配線層
１０  Ｔｉ層
１１  Ｃｕ層  
１２  Ｎｉ層  
１３  Ｎｉ層
１４  電極パッド
【図１】
2008187137.tif 000003
【図２】
2008187137.tif 000004
【図３】
2008187137.tif 000005
【図４】
2008187137.tif 000006
【図５】
2008187137.tif 000007
【図６】
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