(57)【要約】【課題】半導体チップと配線基板の間に位置する実装用樹脂に空気が巻き込まれることを抑制できる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体チップ１の能動面上に、保護用樹脂層１０を複数層重ねて形成する工程と、複数の第１外部接続端子１ａそれぞれ上にバンプ１１を形成する工程と、配線基板２の第１主面上に、実装用樹脂層２３を配置する工程と、実装用樹脂層２３により配線基板２に半導体チップ１を実装し、かつ複数のバンプ１１と複数の第２外部接続端子２１を電気的に接続する工程とを具備する。保護用樹脂層１０を複数層重ねて形成する工程において、複数の保護用樹脂層１０を、上層に行くにつれて表面積が小さくなるように形成し、かついずれの保護用樹脂層１０も、該保護用樹脂層１０の一つ下の層に位置する保護用樹脂層１０から食み出さないように配置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
能動面の周辺部に複数の第１外部接続端子が形成されている半導体チップの前記能動面上に、端部が前記第１外部接続端子より該能動面の中心側に位置する保護用樹脂層を複数層重ねて形成する工程と、
前記複数の第１外部接続端子それぞれ上にバンプを形成する工程と、
前記複数のバンプそれぞれに対応する複数の第２外部接続端子を第１主面に有する配線基板の前記第１主面上に、実装用樹脂層を配置する工程と、
前記半導体チップの前記能動面と、前記配線基板の前記第１主面とを対向させて互いに押し付けることにより、前記実装用樹脂層により前記第１主面上に前記半導体チップを実装し、かつ前記複数のバンプと前記複数の第２外部接続端子を電気的に接続する工程と、
を具備し、
前記保護用樹脂層を複数層重ねて形成する工程において、前記複数の保護用樹脂層を、上層に行くにつれて表面積が小さくなるように形成し、かついずれの前記保護用樹脂層も、該保護用樹脂層の一つ下の層に位置する前記保護用樹脂層から食み出さないように配置する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
能動面の周辺部に複数の第１外部接続端子が形成されている半導体チップの前記能動面上に、前記第１外部接続端子より該能動面の中心側に位置する保護用樹脂層を複数層重ねて形成する工程と、
前記複数の第１外部接続端子それぞれ上にバンプを形成する工程と、
前記複数のバンプそれぞれに対応する複数の第２外部接続端子を第１主面に有する配線基板の前記第１主面上に、実装用樹脂層を配置する工程と、
前記半導体チップの前記能動面と、前記配線基板の前記第１主面とを対向させて互いに押し付けることにより、前記実装用樹脂層により前記第１主面上に前記半導体チップを実装し、かつ前記複数のバンプと前記複数の第２外部接続端子を電気的に接続する工程と、
を具備し、
前記保護用樹脂層を複数層重ねて形成する工程において、前記複数層の保護用樹脂層の一つの層である第１の保護用樹脂層を、該第１の保護用樹脂層の一層下に位置する第２の保護用樹脂層より表面積が小さくなるように形成し、かつ前記第１の保護用樹脂層を、前記第２の保護用樹脂層から食み出さないように配置する半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記保護用樹脂層を複数層重ねて形成する工程において、最上層に位置する前記保護用樹脂層の上面の高さを、前記バンプの上面の高さより低くする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記能動面に対して垂直な方向から見た場合、前記複数層の保護用樹脂層それぞれの中心は、前記半導体チップの中心に略重なっている請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記バンプを形成する工程は、メッキ法により前記バンプを形成する工程であり、
前記保護用樹脂層を複数層重ねて形成する工程及び前記バンプを形成する工程において、前記半導体チップは半導体ウェハから切り出されておらず、
前記バンプを形成する工程の後、前記配線基板の前記第１主面上に前記半導体チップを実装する工程の前に、前記半導体チップを前記半導体ウェハから切り出す工程を具備する請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記保護用樹脂層を複数層重ねて形成する工程において、前記半導体チップは半導体ウェハから切り出されておらず、
前記バンプを形成する工程は、スタッドバンプ法により前記バンプを形成する工程であり、
前記保護用樹脂層を複数層重ねて形成する工程の後、前記バンプを形成する工程の前に、前記半導体チップを前記半導体ウェハから切り出す工程を具備する請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
能動面の周辺部に複数のバンプを有している半導体チップと、
前記能動面上に形成され、前記バンプより該能動面の中心側に位置している複数層の保護用樹脂層と、
前記複数のバンプそれぞれに電気的に接続している複数の第２外部接続端子を第１主面に有する配線基板と、
を具備し、
前記半導体チップは、前記能動面を前記配線基板の前記第１主面に対向させ、かつ前記能動面及び前記複数層の保護用樹脂層と、前記第１主面の間に実装用樹脂が充填されることにより、前記第１主面上に前記半導体チップを実装されており、
前記複数層の保護用樹脂層は、上層に行くにつれて表面積が小さくなっており、かついずれの前記保護用樹脂層も、該保護用樹脂層の一つ下の層に位置する前記保護用樹脂層から食み出さないように配置されている半導体装置。
【請求項８】
能動面の周辺部に複数のバンプを有している半導体チップと、
前記能動面上に形成され、前記バンプより該能動面の中心側に位置している複数層の保護用樹脂層と、
前記複数のバンプそれぞれに電気的に接続している複数の第２外部接続端子を第１主面に有する配線基板と、
を具備し、
前記半導体チップは、前記能動面を前記配線基板の前記第１主面に対向させ、かつ前記能動面及び前記複数層の保護用樹脂層と、前記第１主面の間に実装用樹脂が充填されることにより、前記第１主面上に前記半導体チップを実装されており、
前記複数層の保護用樹脂層の一つの層である第１の保護用樹脂層は、該第１の保護用樹脂層の一層下に位置する第２の保護用樹脂層より表面積が小さく、かつ前記第２の保護用樹脂層から食み出さないように配置されている半導体装置。
【請求項９】
能動面の周辺部に配置された複数のバンプと、
前記能動面上に形成され、前記バンプより該能動面の中心側に位置している複数層の保護用樹脂層と、
を具備し、
前記複数層の保護用樹脂層は、上層に行くにつれて表面積が小さくなっており、かついずれの前記保護用樹脂層も、該保護用樹脂層の一つ下の層に位置する前記保護用樹脂層から食み出さないように配置されている半導体装置。
【請求項１０】
能動面の周辺部に配置された複数のバンプと、
前記能動面上に形成され、前記バンプより該能動面の中心側に位置している複数層の保護用樹脂層と、
を具備し、
前記複数層の保護用樹脂層の一つの層である第１の保護用樹脂層は、該第１の保護用樹脂層の一層下に位置する第２の保護用樹脂層より表面積が小さく、かつ前記第２の保護用樹脂層から食み出さないように配置されている半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップを配線基板に実装した半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。特に本発明は、半導体チップと配線基板の間に位置する実装用樹脂に空気が巻き込まれることを抑制できる半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来の半導体装置の構成を説明するための断面図である。本図に示す半導体装置は、異方性導電性樹脂層１２３を用いて半導体チップ１００を配線基板１０２にフリップチップ実装したものである。半導体チップ１００のパッド１００ａ上に形成されたバンプ１１１は、配線基板１０２表面の端子１２１に、異方性導電性樹脂層１２３に含まれる導電性フィラー１２３ａを介して電気的に接続している。
【０００３】
この半導体装置の製造方法は、以下の通りである。まず配線基板１０２の表面に、異方性導電性樹脂層１２３を設ける。次いで、配線基板１０２と半導体チップ１００を互いに押し付ける。これにより、バンプ１１１は導電性フィラー１２３ａを介して端子１２１に接続し、かつ半導体チップ１００は配線基板１０２上に実装される（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１８８３０６号公報（図１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来の半導体装置を製造する際、実装用樹脂（例えば異方性導電性樹脂層）に空気を巻き込むことがある。この空気の巻き込みは、半導体チップの能動面の中央部近傍で生じやすい。空気を巻き込んだ場合、実装用樹脂には空洞部（例えば図５において符号１２３ｂで示す部分）が形成される。空洞部の熱膨張率すなわち空気の熱膨張率は実装用樹脂の熱膨張率と異なる為、半導体装置に熱が加わった場合、この空洞部を起点にして実装用樹脂が半導体チップから剥離することがある。
【０００６】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、半導体チップと配線基板の間に位置する実装用樹脂に空気が巻き込まれることを抑制できる半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係る半導体装置の製造方法は、能動面の周辺部に複数の第１外部接続端子が形成されている半導体チップの前記能動面上に、端部が前記第１外部接続端子より該能動面の中心側に位置する保護用樹脂層を複数層重ねて形成する工程と、
前記複数の第１外部接続端子それぞれ上にバンプを形成する工程と、
前記複数のバンプそれぞれに対応する複数の第２外部接続端子を第１主面に有する配線基板の前記第１主面上に、実装用樹脂層を配置する工程と、
前記半導体チップの前記能動面と、前記配線基板の前記第１主面とを対向させて互いに押し付けることにより、前記実装用樹脂層により前記第１主面上に前記半導体チップを実装し、かつ前記複数のバンプと前記複数の第２外部接続端子を電気的に接続する工程と、
を具備し、
前記保護用樹脂層を複数層重ねて形成する工程において、前記複数の保護用樹脂層を、上層に行くにつれて表面積が小さくなるように形成し、かついずれの前記保護用樹脂層も、該保護用樹脂層の一つ下の層に位置する前記保護用樹脂層から食み出さないように配置する。
【０００８】
本発明に係る他の半導体装置の製造方法は、能動面の周辺部に複数の第１外部接続端子が形成されている半導体チップの前記能動面上に、前記第１外部接続端子より該能動面の中心側に位置する保護用樹脂層を複数層重ねて形成する工程と、
前記複数の第１外部接続端子それぞれ上にバンプを形成する工程と、
前記複数のバンプそれぞれに対応する複数の第２外部接続端子を第１主面に有する配線基板の前記第１主面上に、実装用樹脂層を配置する工程と、
前記半導体チップの前記能動面と、前記配線基板の前記第１主面とを対向させて互いに押し付けることにより、前記実装用樹脂層により前記第１主面上に前記半導体チップを実装し、かつ前記複数のバンプと前記複数の第２外部接続端子を電気的に接続する工程と、
を具備し、
前記保護用樹脂層を複数層重ねて形成する工程において、前記複数層の保護用樹脂層の一つの層である第１の保護用樹脂層を、該第１の保護用樹脂層の一層下に位置する第２の保護用樹脂層より表面積が小さくなるように形成し、かつ前記第１の保護用樹脂層を、前記第２の保護用樹脂層から食み出さないように配置する。
【０００９】
これらの半導体装置の製造方法によれば、前記実装用樹脂層は、前記半導体チップが前記実装用樹脂層に押し込まれて前記配線基板の前記第１主面上に実装される際に、前記複数の保護用樹脂層によって、前記半導体チップの前記能動面の中心部から外側に向けて押し出される。従って、前記半導体チップを前記配線基板に実装する際に、前記保護用樹脂層が空気を巻き込むことを抑制できる。
【００１０】
前記保護用樹脂層を複数層重ねて形成する工程において、最上層に位置する前記保護用樹脂層の上面の高さを、前記バンプの上面の高さより低くするのが好ましい。また前記能動面に対して垂直な方向から見た場合、前記複数層の保護用樹脂層それぞれの中心は、前記半導体チップの中心に略重なっているのが好ましい。
【００１１】
前記バンプを形成する工程が、メッキ法により前記バンプを形成する工程である場合、前記保護用樹脂層を複数層重ねて形成する工程及び前記バンプを形成する工程において、前記半導体チップは半導体ウェハから切り出されていないのが好ましい。この場合、前記バンプを形成する工程の後、前記配線基板の前記第１主面上に前記半導体チップを実装する工程の前に、前記半導体チップを前記半導体ウェハから切り出す工程を具備する。
【００１２】
前記バンプを形成する工程は、スタッドバンプ法により前記バンプを形成する工程である場合、前記保護用樹脂層を複数層重ねて形成する工程において、前記半導体チップは半導体ウェハから切り出されておらず、前記保護用樹脂層を複数層重ねて形成する工程の後、前記バンプを形成する工程の前に、前記半導体チップを前記半導体ウェハから切り出す工程を具備するのが好ましい。
【００１３】
本発明に係る半導体装置は、能動面の周辺部に複数のバンプを有している半導体チップと、
前記能動面上に形成され、前記バンプより該能動面の中心側に位置している複数層の保護用樹脂層と、
前記複数のバンプそれぞれに電気的に接続している複数の第２外部接続端子を第１主面に有する配線基板と、
を具備し、
前記半導体チップは、前記能動面を前記配線基板の前記第１主面に対向させ、かつ前記能動面及び前記複数層の保護用樹脂層と、前記第１主面の間に実装用樹脂が充填されることにより、前記第１主面上に前記半導体チップを実装されており、
前記複数層の保護用樹脂層は、上層に行くにつれて表面積が小さくなっており、かついずれの前記保護用樹脂層も、該保護用樹脂層の一つ下の層に位置する前記保護用樹脂層から食み出さないように配置されている。
【００１４】
本発明に係る他の半導体装置は、能動面の周辺部に複数のバンプを有している半導体チップと、
前記能動面上に形成され、前記バンプより該能動面の中心側に位置している複数層の保護用樹脂層と、
前記複数のバンプそれぞれに電気的に接続している複数の第２外部接続端子を第１主面に有する配線基板と、
を具備し、
前記半導体チップは、前記能動面を前記配線基板の前記第１主面に対向させ、かつ前記能動面及び前記複数層の保護用樹脂層と、前記第１主面の間に実装用樹脂が充填されることにより、前記第１主面上に前記半導体チップを実装されており、
前記複数層の保護用樹脂層の一つの層である第１の保護用樹脂層は、該第１の保護用樹脂層の一層下に位置する第２の保護用樹脂層より表面積が小さく、かつ前記第２の保護用樹脂層から食み出さないように配置されている。
【００１５】
本発明に係る他の半導体装置は、能動面の周辺部に配置された複数のバンプと、
前記能動面上に形成され、前記バンプより該能動面の中心側に位置している複数層の保護用樹脂層と、
を具備し、
前記複数層の保護用樹脂層は、上層に行くにつれて表面積が小さくなっており、かついずれの前記保護用樹脂層も、該保護用樹脂層の一つ下の層に位置する前記保護用樹脂層から食み出さないように配置されている。
【００１６】
本発明に係る他の半導体装置は、能動面の周辺部に配置された複数のバンプと、
前記能動面上に形成され、前記バンプより該能動面の中心側に位置している複数層の保護用樹脂層と、
を具備し、
前記複数層の保護用樹脂層の一つの層である第１の保護用樹脂層は、該第１の保護用樹脂層の一層下に位置する第２の保護用樹脂層より表面積が小さく、かつ前記第２の保護用樹脂層から食み出さないように配置されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１（Ａ）及び図２の各図は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の状態における半導体チップの平面図である。なお図１（Ａ）は図１（Ｂ）のＡ−Ａ´断面を示している。
【００１８】
まず図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、半導体チップ１の能動面に形成されたパッド１ａ及びその周囲に位置するパッシベーション膜１ｂ上に、バンプ１１を形成する。バンプ１１の形成方法はメッキ法であり、バンプ１１は、半導体チップ１が半導体ウェハから切り出される前の状態で形成される。パッシベーション膜１ｂの上面からバンプ１１の上端までの高さは、例えば２０μｍ以上３０μｍ以下である。
【００１９】
次いで半導体チップ１の能動面に、複数のポリイミド層１０（本図の例では３層）を積層する。各ポリイミド層１０は、厚さが例えば３μｍ以上８μｍ以下であり、それぞれマスク（図示せず）及びスキージ（図示せず）を用いて形成されるが、このとき、層が変わるごとにマスクを変更し、上層に行くにつれてポリイミド層１０の表面積が小さくなるように、かついずれのポリイミド層１０も、一層下のポリイミド層１０から食み出さないようにする。好ましくは、半導体チップ１に対して垂直な方向から見た場合に、各ポリイミド層１０の中心が半導体チップ１の中心と重なるようにする。更に好ましくは、各ポリイミド層１０の平面形状が、半導体チップ１と相似な長方形となるようにする。
【００２０】
最下層に位置するポリイミド層１０は、保護膜の機能も有しているため、半導体チップ１の能動面をなるべく多く覆うように、かつ端部がパッド１１より能動面の中心部に近くなるように形成する。また最上層に位置するポリイミド層１０は、上面の高さがバンプ１１の上面より低くするのが好ましい。
【００２１】
その後、半導体ウェハから複数の半導体チップ１を切り出す。
次いで図２（Ａ）に示すように、配線基板（例えばインターポーザ基板）２を準備し、配線基板２の第１主面に異方性導電樹脂層２３を形成する。第１主面には複数の端子２１が形成されている。各端子２１は、それぞれ半導体チップ１に形成された複数のバンプ１１に対応する位置に配置されており、異方性導電樹脂層２３によって被覆される。次いで配線基板２の第１主面に、半導体チップ１の能動面を対向させる。
【００２２】
次いで図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）に示すように、半導体チップ１の能動面を異方性導電樹脂層２３に押し付け、半導体チップ１を配線基板２の第１主面に実装する。上記したように、半導体チップ１の能動面には複数のポリイミド層１０が形成されているが、上層に行くにつれてポリイミド層１０の表面積が小さくなるように、かついずれのポリイミド層１０も、一層下のポリイミド層１０から食み出していない。このため、異方性導電樹脂層２３は、半導体チップ１が異方性導電樹脂層２３に押し込まれて配線基板２に実装される際に、複数のポリイミド層１０によって、半導体チップ１の能動面の中心部から外側に向けて押し出される。
【００２３】
従って、本実施形態によれば、半導体チップ１を配線基板２にフリップチップ実装する際に、異方性導電樹脂層２３が空気を巻き込むことを抑制できる。その結果、半導体装置に熱が加わった場合に、異方性導電樹脂層２３が半導体チップ１から剥離することを抑制できる。
【００２４】
次に、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、バンプ１１がスタッドバンプ法により形成される点、バンプ１１が形成される前に複数のポリイミド層１０が形成される点、及び複数のポリイミド層１０が形成されて半導体チップ１が半導体ウェハから切り出された後にバンプ１１が形成される点を除いて、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法と同様である。
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２５】
次に、図３を用いて、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、複数のポリイミド層１０それぞれの平面形状が互いに同心の円形である点を除いて、第１又は第２の実施形態と同様である。ポリイミド層１０の中心は半導体チップ１の中心と重なっているのが好ましい。以下、第１又は第２の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
次に、図４を用いて、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、複数のポリイミド層１０のうち互いに上下に位置する一部のポリイミド層１０が、平面形状が略同一であり、略完全に互いが重なり合っている点を除いて、第１又は第２の実施形態と同様である。本図の例においてポリイミド層１０は３層である。そして、最下層（最も半導体チップ１の能動面に近い層）及びその上の層のポリイミド層１０が略完全に重なり合っているが、最上層に位置するポリイミド層１０（最も配線基板２に近い層）は、一層下のポリイミド層１０より表面積が小さくこのポリイミド層１０から食み出さないように配置されている。以下、第１又は第２の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態によっても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば上記した各実施形態において、異方性導電樹脂層２３の代わりに絶縁性樹脂層を用いてもよい。この場合、バンプ１１と端子２１は直接接続する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（Ａ）は第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図、（Ｂ）は（Ａ）の状態における半導体チップの平面図。
【図２】各図は図１の次の工程を説明するための断面図。
【図３】第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の平面図。
【図４】第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する為の断面図。
【図５】従来の半導体装置の構成を説明するための断面図。
【符号の説明】
【００２９】
１，１００…半導体チップ、１ａ，１００ａ…パッド、１ｂ…パッシベーション膜、２，１０２…配線基板、１０…ポリイミド層、１１，１１１…バンプ、２１，１２１…端子、２３，１２３…異方性導電樹脂層、１２３ｂ…空洞部
【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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