(57)【要約】【課題】薄化された半導体素子の裏面に構造体を接着して成る半導体装置の組立において、接着層の厚みを適正に管理して実装信頼性を確保することができる半導体装置組立用の樹脂接着材を提供することを目的とする。【解決手段】薄化された半導体素子２に補強用のバンパ４を所定厚みの接着層で接着した構成の半導体装置の組立に用いられる樹脂接着材において、樹脂接着材５中に、適正厚み範囲（２５μｍ以上２００μｍ以下）内の数値に設定される接着層の目標厚みと略等しい直径ｄを有する第１フィラー９ａを含むフィラーを含有させる。これにより、半導体素子２をバンパ４に接着した状態において、接着層の厚みを適正厚み範囲に保つことができ、実装信頼性を確保することができる。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数の外部接続用端子が形成された半導体素子の裏面にこの半導体素子を保護するための構造体を所定厚みの接着層で接着して成る半導体装置の組立において、前記接着層の形成に用いられる半導体装置組立用の樹脂接着材であって、この樹脂接着材中に含まれるフィラーの最大径であり且つ前記所定厚みと略等しい寸法の直径を有するフィラーを複数個含むことを特徴とする半導体装置組立用の樹脂接着材。
【請求項２】
前記樹脂接着材における前記フィラーの含有率が３０重量％以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置組立用の樹脂接着材。
【請求項３】
前記フィラーが樹脂であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置組立用の樹脂接着材。
【請求項４】
前記フィラーが無機物であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置組立用の樹脂接着材。
【請求項５】
前記樹脂接着材によって形成される前記接着層の弾性率が、１００００Ｍｐａ以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置組立用の樹脂接着材。
【請求項６】
表面に複数の外部接続用端子が形成された半導体素子の裏面にこの半導体素子を保護するための構造体を所定厚みの接着層で接着して成る半導体装置の組立において、前記接着層の形成に用いられる半導体装置組立用の樹脂接着材であって、この樹脂接着材中に含まれるフィラーの最大径であり且つ前記所定厚みと略等しい寸法の直径を有する複数個の第１フィラーと、前記第１フィラーよりも直径が小さい第２フィラーとを含有することを特徴とする半導体装置組立用の樹脂接着材。
【請求項７】
前記樹脂接着材における前記第１フィラーと第２フィラーの合計の含有率が３０重量％以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置組立用の樹脂接着材。
【請求項８】
少なくとも前記第１フィラーが樹脂であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置組立用の樹脂接着材。
【請求項９】
少なくとも前記第１フィラーが無機物であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置組立用の樹脂接着材。
【請求項１０】
前記樹脂接着材によって形成される前記接着層の弾性率が、１００００Ｍｐａ以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置組立用の樹脂接着材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子の裏面にこの半導体素子を保護するための構造体を接着して成る半導体装置の組立に用いられる半導体装置組立用の樹脂接着材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子をパッケージングして製造される電子部品を回路基板に実装する電子部品実装構造として、電子部品に形成された半田バンプなどの突出電極を回路基板に接合した構造が知られている。このような実装構造において、実装後の接合信頼性を実現する上で求められるヒートサイクル時の熱応力レベルの低減、すなわち実装後の環境温度変化によって半導体素子とワークとの熱膨張率の差に起因して半導体素子と半田バンプとの接合部に発生する熱応力を低く抑えることを目的として、半導体素子を１５０μｍ以下に極力薄くする試みが進行している。
【０００３】
本出願人は、薄く加工された半導体素子を組み込んだ新たな半導体装置を提案した（特許文献１参照）。この半導体装置は、半導体素子の裏側にバンパー（構造体）を樹脂接着材で接合することにより取り扱いを容易にすると同時に、半導体素子自身の変形を許容することにより接合部の応力を分散して接合信頼性を高めることができるといった長所を有している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１４１４３９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述構成の半導体装置においては、樹脂接着材の接着層の厚みが実装信頼性に大きく関連していると思われるため、本出願人は接着層の厚みと実装信頼性との相関を見いだすための研究を行った。この結果によれば、接着層が薄い範囲では接着層を増すに連れて信頼性が向上する傾向にあり、さらに接着層がある厚みを超えると信頼性は低下する傾向があることが判明した。したがって、完成した半導体装置の厚みを極力薄くしつつ実装信頼性を確保するためには、接着層を適正厚みに管理することが求められる。
【０００６】
そこで本発明は、薄化された半導体素子の裏面に構造体を接着して成る半導体装置の組立において、接着層の厚みを適正に管理して実装信頼性を確保することができる半導体装置組立用の樹脂接着材を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の半導体装置組立用の樹脂接着材は、表面に複数の外部接続用端子が形成された半導体素子の裏面にこの半導体素子を保護するための構造体を所定厚みの接着層で接着して成る半導体装置の組立において、前記接着層の形成に用いられる半導体装置組立用の樹脂接着材であって、この樹脂接着材中に含まれるフィラーの最大径であり且つ前記所定厚みと略等しい寸法の直径を有するフィラーを複数個含む。
【０００８】
請求項２記載の半導体装置組立用の樹脂接着材は、請求項１記載の半導体装置組立用の樹脂接着材であって、前記樹脂接着材における前記フィラーの含有率が３０重量％以下である。
【０００９】
請求項３記載の半導体装置組立用の樹脂接着材は、請求項１記載の半導体装置組立用の樹脂接着材であって、前記フィラーが樹脂である。
【００１０】
請求項４記載の半導体装置組立用の樹脂接着材は、請求項１記載の半導体装置組立用の樹脂接着材であって、前記フィラーが無機物である。
【００１１】
請求項５記載の半導体装置組立用の樹脂接着材は、請求項１記載の半導体装置組立用の樹脂接着材であって、前記樹脂接着材によって形成される前記接着層の弾性率が、１００００Ｍｐａ以下である。
【００１２】
請求項６記載の半導体装置組立用の樹脂接着材は、表面に複数の外部接続用端子が形成された半導体素子の裏面にこの半導体素子を保護するための構造体を所定厚みの接着層で接着して成る半導体装置の組立において、前記接着層の形成に用いられる半導体装置組立用の樹脂接着材であって、この樹脂接着材中に含まれるフィラーの最大径であり且つ前記所定厚みと略等しい寸法の直径を有する複数個の第１フィラーと、前記第１フィラーよりも直径が小さい第２フィラーとを含有する。
【００１３】
請求項７記載の半導体装置組立用の樹脂接着材は、請求項６記載の半導体装置組立用の樹脂接着材であって、前記樹脂接着材における前記第１フィラーと第２フィラーの合計の含有率が３０重量％以下である。
【００１４】
請求項８記載の半導体装置組立用の樹脂接着材は、請求項６記載の半導体装置組立用の樹脂接着材であって、少なくとも前記第１フィラーが樹脂である。
【００１５】
請求項９記載の半導体装置組立用の樹脂接着材は、請求項６記載の半導体装置組立用の樹脂接着材であって、少なくとも前記第１フィラーが無機物である。
【００１６】
請求項１０記載の半導体装置組立用の樹脂接着材は、請求項６記載の半導体装置組立用の樹脂接着材であって、前記樹脂接着材によって形成される前記接着層の弾性率が、１００００Ｍｐａ以下である。
【００１７】
本発明によれば、半導体素子に構造体を接着するための所定厚さの接着層を形成するために用いられる半導体装置組立用の樹脂接着材において、この樹脂接着材中に含まれるフィラーの最大径であり且つ接着層の所定厚みと略等しい寸法の直径を有するフィラーを複数個含有させることにより、接着層の厚みを精度良く確保することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１（ａ）は本発明の実施の形態１の半導体装置の斜視図、図１（ｂ）、図２は本発明の実施の形態１の半導体装置の部分断面図、図３は本発明の実施の形態１の半導体装置の組立方法の工程説明図、図４は本発明の実施の形態１の半導体装置に用いられる板状部材の斜視図、図５は本発明の実施の形態１の半導体装置の組立に使用される電子部品搭載装置の斜視図、図６は本発明の実施の形態１の半導体装置の組立に使用されるダイシング装置の斜視図、図７は本発明の実施の形態１の半導体装置の組立に使用されるダイシング装置の部分断面図、図８は本発明の実施の形態１の半導体装置の熱疲労（−４０℃〜１２５℃）寿命サイクル数のシミュレーション結果を示すグラフである。
【００１９】
まず図１を参照して、半導体装置について説明する。図１（ａ）、（ｂ）において、半導体装置１は、半導体素子２の裏面にこの半導体素子２を保護するためのバンパ４（構造体）を、樹脂接着材５を所定厚みの接着層で接着した構成となっている。半導体素子２の表面の縁部に沿って形成された複数の外部接続用端子である電極２ａ上には、バンプ３が形成されている。
【００２０】
ここで半導体素子２は機械研磨やエッチングなどの方法によって薄化処理が行われた後の状態である。一般に、半導体素子をバンプを介して基板に実装した状態では、半導体素子の厚み寸法が小さいほど実装後の接合信頼性が優れている。これは、半導体素子２と基板の熱応力の差に起因してバンプ３の接合部に応力が集中しようとしても、半導体素子２自体が厚さ方向に変形（撓み）を生じることで応力を分散するからである。このため、本実施の形態では、上述のように半導体素子２を薄化処理して厚みｔ１が１００μｍ以下となるように設定し、厚さ方向への変形（撓み）を可能としている。
【００２１】
薄化処理は、半導体素子２の回路形成面の反対面を砥石等を用いた機械研磨によって粗加工を行い、ドライエッチングや薬液によるウェットエッチングで仕上げ加工を行う。機械研磨を行うと裏面に多数のマイクロクラックを有するダメージ層が形成される。このダメージ層は、半導体素子の抗折強度を低下させる要因となるものであるが、仕上げ加工によりこのダメージ層を除去して半導体素子２の抗折強度を高めることができる。
【００２２】
バンパ４は、半導体装置１の搭載時などのハンドリングにおいて半導体装置１を安定して保持することを容易にするとともに、基板などへ実装された後の半導体装置１を外力から保護する機能を有するものである。したがってバンパ４は、金属やセラミックまたは樹脂などの構造材を、上記機能を満たすような形状、すなわち外力に対して十分耐えうる強度や剛性が得られる厚みｔ３で、半導体素子２の外形よりも大きい外形形状に加工したものが用いられる。
【００２３】
ここで半導体素子２とバンパ４との間に介在する樹脂接着材５の接着層は、単に半導体素子２とバンパ４とを接合する接着力のみならず、上述の機能を満足する特性を備えたものでなければならない。すなわち、半導体素子２とバンパ４とを必要十分な接着力で接合して半導体装置１の強度を確保するとともに、半導体素子２の厚み方向への変形を極力許容するような特性が求められる。このため、本実施の形態１に示す半導体装置１においては、後述するように、樹脂接着材５により形成された樹脂層の弾性率が１００００Ｍｐａ以下となるようにして変形しやすくし、さらに半導体素子２とバンパ４とを接着する接着層の厚みを、以下に説明する適正な厚みｔ２に設定するようにしている。
【００２４】
接着層の厚みｔ２は、接着層の厚みと寿命サイクル数との関係について有限要素法を用いて行われた数値シミュレーション結果（後述）に基づいて、２５μｍ以上２００μｍ以下の範囲の数値となるように設定されている。次に説明する樹脂接着材５とこの範囲の厚みｔ２とを組み合わせることにより、半導体装置１を基板に実装した状態において、基板の変形状態に応じた半導体素子２の追従変形が許容され、良好な実装信頼性が確保できるようになっている。
【００２５】
ここで図８を参照して、前述の数値シミュレーションについて説明する。図８は、半導体装置における接着層の厚みｔ２と、この半導体装置を基板に実装した状態において、実使用条件での熱応力に相当する応力を繰り返し作用させた場合の寿命サイクル数との相関関係について示しており、横軸に接着層の厚み（ｍｍ）を、縦軸に寿命サイクル数を取ってグラフ表示している。図８に示す３種類の折れ線は、それぞれ樹脂接着材５による接着層の弾性率がそれぞれ４００Ｍｐａ、１００００Ｍｐａ、２７５００Ｍｐａのものを用いた場合の熱疲労（−４０℃〜１２５℃）寿命サイクル数のシミュレーション結果を示している。
【００２６】
グラフから判るように、接着層の弾性率が低くて半導体素子の変形を許容する度合いが大きいほど寿命サイクル数が大きく、信頼性に優れていることを示している。そしていずれのシミュレーション結果においても、接着層の厚みが０．０５ｍｍ以下の範囲では、厚みを増すに連れて寿命サイクル数が急増する傾向を示している。そして厚みが０．２ｍｍ程度までの範囲では、寿命サイクル数はほぼ一定のレベルを示し、厚みがこの範囲を超えて増大すると寿命サイクル数は急激に低下する。
【００２７】
すなわち上記シミュレーション結果を実用的な観点から解釈すれば、接着層の弾性率が１００００Ｍｐａ以下となるような材質選定を行い、さらに接着層の厚みとして、０．０２５ｍｍ（２５μｍ）以上、０．２ｍｍ（２００μｍ）以下の範囲の値を選定すれば、実装信頼性に優れた半導体装置が得られることを示している。従って、本実施の形態の半導体装置の製造においては、上述の弾性率を与える組成の樹脂接着材５を用い、上述範囲の厚みに設定された接着層を精度良く実現することができるような工法を採用している。
【００２８】
ここで、樹脂接着材５について説明する。図１（ｂ）に示すように、樹脂接着材５はエポキシ樹脂などを主剤とする樹脂成分に、無機物もしくは樹脂よりなる粒子状のフィラー９を含有させた組成となっている。ここでフィラー９は、樹脂接着材５が接着層を形成した状態において接着層に所望の特性（弾性率）を付与するためのフィラー本来の機能以外に、半導体素子２とバンパ４との間に介在して接着層の厚みを所定厚みに確保するスペーサとしての機能をも併せ有している。
【００２９】
このため樹脂接着材５には、以下に説明する第１フィラーおよび第２フィラーの２種類のフィラーを、合計の含有率が３０重量％以下となるような含有率で含有させるようにしている。先ず上述のスペーサとしての機能を果たす第１フィラー９ａは、半導体装置において接着層の目標とする厚みｔ２と略等しい寸法の直径ｄを有する粒子であり、直径ｄは樹脂接着材５中に含まれるフィラー中の最大径となっている。すなわち、第１フィラー９ａは樹脂接着材５中に含まれるフィラーの最大径であり且つ接着層の所定厚みと略等しい寸法の直径ｄを有する。そして第１フィラー９ａ以外の第２フィラー９ｂは、直径が第１フィラー９ｂの直径ｄよりも小さいフィラーの集合であり、フィラー本来の機能に適した粒径分布のものが選定される。
【００３０】
上述のような第１フィラー９ａを含む樹脂接着材５を介して半導体素子２をバンパ４に搭載して所定の加圧力でバンパ４に対して押圧すると、図２（ａ）に示すように、樹脂接着材５中のフィラーのうち最大径の第１フィラー９ａは、半導体素子２の裏面に接触するとともにバンパ４にも接触した状態で挟まれる。これにより、接着層の厚みｔ２は第１フィラー９ａの直径ｄに等しくなる。
【００３１】
なお樹脂接着材５を介して半導体素子２を搭載した状態において、図２（ｂ）に示すように、第１のフィラー９ａと半導体素子２またはバンパ４とが直接に接触せず、わずかに樹脂層が介在した状態（矢印ａ参照）となる場合がある。このような樹脂膜の介在は、搭載動作時の加圧力の設定値が幾分弱く十分な接触状態が得られなかった場合や、加圧によって第１のフィラー９ａが半導体素子２またはバンパ４と一旦接触したものの、搭載後の硬化過程において接触界面に樹脂接着材５が進入した場合、さらには半導体素子の搭載において加圧を用いずに樹脂接着材５の軟化を利用して第１のフィラー９ａの接触を行わせる方法を採用した場合などに発生する。このような場合においても、接着層の厚みと第１のフィラー９ａの直径は略等しく、スペーサとしての所期の機能が果たされている。
【００３２】
樹脂接着材５がこのようなスペーサ機能とフィラー本来の機能を確実に果たすよう、樹脂接着材５中の第１フィラー９ａ、第２フィラー９ｂの含有率、第２フィラー９ｂの粒径分布が決定され、製品管理が行われる。すなわち各半導体装置について少なくとも１つの第１のフィラー９ａが接着層に必ず含まれるように、第１フィラー９ａの含有率が決定され、樹脂接着材５の使用に際しては撹拌を十分に行ってフィラー分布の均一化を図る。そしてフィラー本来の機能が十分に果たされるよう、図２（ｃ）に示すように、所望の機械的特性や熱伝導特性を満足させるために最適なサイズの粒子が最適な割合で混合された第２のフィラー９ｂの粒径分布、含有率が設定される。
【００３３】
なおフィラー９に用いられる無機物の種類としては、アルミナや窒化アルミニウム、窒化珪素など、安価で放熱性に優れたものが用いられる。また接着層の厚さをより厳密に管理したい場合には、第１フィラー９ａとして製造過程における粒径管理が容易な樹脂粒を用いてもよい。このようにフィラー９の材質に樹脂を用いることにより、硬度の高い無機物を含有させることによる接着層の過剰な硬度上昇・脆化を防止することができるという利点がある。
【００３４】
図１に示すように、樹脂接着材５は半導体素子２の全周にわたって４辺の端部からはみ出しており、はみ出した樹脂接着材５ａは半導体素子２の側面２ｂに沿って這い上がり側面２ｂを部分的に覆うような形状となっている。この側面２ｂを覆う樹脂接着材５ａは、半導体素子２の縁部を補強する補強部を形成している。
【００３５】
半導体素子２の縁部には、半導体ウェハをダイシングして個片の半導体素子２に切り出す際に生じた微小なクラックがそのまま残留しやすく、このクラックから破損を生じる場合がある。側面２ｂを覆う樹脂接着材５ａは、このような微小なクラックを含んだ半導体素子２の縁部を補強するとともに、半導体装置１を基板１０に実装した状態において、基板と半導体素子２との熱変形の差によって発生する応力に起因して、半導体素子２が過剰に変形するのを防止する機能を有する。
【００３６】
次に図３を参照して、半導体装置１の組立方法について説明する。図３（ａ）において、板状部材６は半導体装置１の一部を構成するバンパ４が切り離される前の中間部品である。図４に示すように、板状部材６の上面には、格子形状に突出した仕切部６ａが設けられており、仕切部６ａで囲まれる凹部６ｂは半導体素子２が接着される半導体素子接着位置となっている。仕切部６ａは、後述するように凹部６ｂ内に半導体素子２の接着用の樹脂接着材５を塗布する際に、樹脂接着材５が半導体接着位置を超えて周囲に広がるのを規制するダム部となっている。
【００３７】
板状部材６の下面の仕切部６ａに対応する位置には、溝部６ｃが形成されている。溝部６ｃは、バンパ４の厚みｔ３に等しい厚みの板状部材６の下面側から格子状の溝を切り込んで形成され、これにより上面からの厚み寸法ｔ４がｔ３よりも小さい肉薄部となっている。この肉薄部は、板状部材６をバンパ４に切断分離する際の切断位置と一致している。
【００３８】
次に図３（ｂ）に示すように、板状部材６の各凹部６ｂにはディスペンサ７によって樹脂接着材５が塗布され、これにより半導体素子２を接着する接着層を形成するための樹脂接着材５が供給される。この樹脂接着材５の塗布において、凹部６ｂの周囲にはダム部としての仕切部６ａが設けられていることから、樹脂接着材５が半導体接着位置を超えて周囲に広がることが防止される。このとき、各凹部６ｂ内に塗布した樹脂接着材５中には、少なくとも１つの第１フィラー９ａが含まれている。
【００３９】
また塗布に際しては、前述の接着層の厚みｔ２に応じた適正塗布量で、且つ塗布後に半導体素子２によって押し広げられた樹脂接着材５が半導体素子２の端部から外側にはみ出した際に、前述のように半導体素子２の側面２ｂを覆うのに過不足がないような適正塗布量の樹脂接着材５がディスペンサ７から吐出される。
【００４０】
この後、樹脂接着材５が供給された板状部材６は半導体素子接着工程に送られる。この半導体素子接着工程では、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、半導体素子２を板状部材６に塗布された樹脂接着材５上に搭載し、次いで樹脂接着材５を加熱して、樹脂接着材５を熱硬化させることによって、複数の半導体素子２の裏面側を樹脂接着材５を介して板状部材６の各凹部６ｂに整列状態で接着する。
【００４１】
この搭載工程において半導体素子２の搭載に用いられる電子部品搭載装置について、図５を参照して説明する。図５において、部品供給テーブル１１には半導体素子２が格子状に貼着された粘着シート１２が装着されている。部品供給テーブル１１の下方には、半導体素子剥離機構１３が配設されており、半導体素子剥離機構１３を半導体素子剥離機構駆動部１４によって駆動することにより、エジェクタピン機構１３ａによって粘着シート１２の下面を突き上げ、これにより半導体素子２を搭載ヘッド１６によってピックアップする際に、半導体素子２が粘着シート１２の上面から剥離される。
【００４２】
部品供給テーブル１１の側方には基板保持部１５が配設されており、基板保持部１５上には樹脂供給後の板状部材６が保持されている。部品供給テーブル１１および基板保持部１５の上方には、搭載ヘッド駆動部１９によって駆動される搭載ヘッド１６が配設されている。搭載ヘッド１６は吸着ノズル８を備えており、粘着シート１２から半導体素子２をピックアップし、基板保持部１５上の板状部材６に搭載する。
【００４３】
部品供給テーブル１１の上方にはカメラ１７が配設されており、カメラ１７は粘着シート１２に貼着された半導体素子２を撮像する。カメラ１７によって撮像された画像を半導体素子認識部２０で認識処理することにより、粘着シート１２における半導体素子２の位置が認識される。位置認識結果は制御部２１に送られるとともに、半導体素子剥離機構駆動部１４に送られる。これにより、搭載ヘッド１６による半導体素子２のピックアップ時には、吸着ノズル８およびエジェクタピン機構１３ａがピックアップ対象の半導体素子２に位置合わせされる。
【００４４】
基板保持部１５の上方にはカメラ１８が配設されており、カメラ１８は基板保持部１５に保持された板状部材６を撮像する。カメラ１８によって撮像された画像を搭載位置認識部２２で認識処理することにより、板状部材６における半導体素子搭載位置が検出される。位置認識結果は制御部２１に送られ、制御部２１がこの位置認識結果に基づいて搭載ヘッド駆動部１９を制御することにより、搭載ヘッド１６による半導体素子２の搭載時には、吸着ノズル８に保持された半導体素子２が検出された搭載位置に位置合わせされる。
【００４５】
この電子部品搭載装置によって半導体素子２を板状基板６に搭載する際には、図３（ｃ）に示すように、半導体素子２のバンプ３が形成された表面側を吸着ノズル８によって吸着保持し、半導体素子２の裏面を樹脂接着材５に押し付ける。このとき、適正な加圧力によって半導体素子２を板状部材６に対して押圧する。これにより、半導体素子２と板状部材６との間の接着層の厚みｔ２は、樹脂接着材５中の第１フィラー９ａの直径ｄにほぼ等しくなる（図２（ａ）参照）。
【００４６】
また樹脂接着材５の塗布量に応じて吸着ノズル８による押し付け高さを調整することにより、各半導体素子２の縁部外側（矢印Ａ参照）にはみ出した樹脂接着材５が、半導体素子２の側面２ｂを這い上がって側面２ｂを覆うようにする（図１（ｂ）に示す樹脂接着材５ａ参照）。このときダイシング時のダメージが残留しやすい半導体素子２の裏面側の端部が完全に覆われて補強されていれば、側面２ｂは完全に覆われていても、または部分的にのみ覆われていてもどちらでも良い。
【００４７】
本実施の形態では、半導体素子２を１個づつ搭載ヘッド１６で樹脂接着材５に押し付けながら搭載するので、一括して搭載（貼り付け）する場合よりも搭載荷重（押し付け力）を小さくできる。よって電子部品搭載装置としては、ダイボンディング装置や、チップマウンター等を流用することができる。
【００４８】
このようにして半導体素子２が搭載された板状部材６は加熱炉に送られる。そしてここで所定温度で加熱されることにより、図３（ｄ）に示すように樹脂接着材５が熱硬化する。このとき、各半導体素子２の縁部外側にはみ出した樹脂接着材５は、熱硬化の過程において一時的に粘度低下することにより表面張力によって半導体素子２の側面２ｂにさらに這い上がり、側面２ｂを覆った形状のまま硬化する。これにより、樹脂接着材５の硬化後において、図１（ｂ）に示す補強部としての樹脂接着材５ａが形成される。
【００４９】
なお上記実施の形態では、半導体素子２の搭載後に板状部材６を加熱炉に送ることにより樹脂接着材５を熱硬化させるようにしているが、搭載ヘッド１６として加熱手段を内蔵したものを用い、半導体素子２を搭載しながら加熱するようにしてもよい。
【００５０】
搭載ヘッド１６によって加熱する場合には、図３（ｄ）に示す専用の加熱工程を省略してもよく、このようにすれば加熱炉を省略して設備の簡略化を図ることができるという利点がある。ただし、この場合には搭載ヘッド１６のタクトタイムが熱硬化時間によって制約されるため、全体の生産性としては搭載工程と加熱工程を別々に行う場合よりも低下する。また、樹脂接着材５として上記実施の形態では熱硬化性の樹脂を用いる例を示しているが、これに変えて熱可塑性の樹脂素材を用いるようにしてもよい。
【００５１】
このようにして樹脂接着材５が硬化した板状部材６は切断工程に送られ、ここで図２（ｅ）に示すように、半導体素子２が接着された板状部材６を回転切断刃２４ａによって隣接する半導体素子２の間の切断位置で切断する。これにより、板状部材６が半導体素子２ごとのバンパ４に切断分離され、半導体装置１の組立が完成する。
【００５２】
この切断工程について、図６，図７を参照して説明する。図６は、この切断に用いられるダイシング装置を示している。基板固定部２３の上面には、半導体素子２が搭載され樹脂硬化が完了した板状部材６は基板固定部２３上に載置される。基板固定部２３の上方には、回転切断刃２４ａを備えた切断ヘッド２４が配設されており、回転切断刃２４ａを回転させながら切断ヘッド２４をＸ方向、Ｙ方向に移動させることにより、板状部材６が溝部６ｃに一致した切断位置に沿って切断される。
【００５３】
図７に示すように、基板固定部２３の上面には板状部材６上の半導体素子２に対応した位置毎に吸引保持部２５が設けられており、吸引保持部２５の上面には吸引溝２５ａが形成されている。吸引溝２５ａは、基板固定部２３の内部に設けられた吸引孔２３ａに連通しており、吸引孔２３ａはさらに真空吸引源２６に接続されている。板状部材６の下面を吸引保持部２５に当接させた状態で真空吸引源２６を駆動することにより、板状部材６は吸引保持部２５によって吸着保持され、これにより板状部材６の位置が固定される。
【００５４】
そしてこのようにして位置が固定された板状部材６の仕切部６ａ上に回転切断刃２４ａを位置合わせし、回転切断刃２４ａを回転させながら下降させることにより、溝部６ｃ内の肉薄部が切断される。このとき、隣接する半導体素子２間の間隔よりも刃幅が小さい回転切断刃２４ａを用いることにより、板状部材６は個片に分離された後のバンパ４が半導体素子２の端面からはみ出した形状で切断される。したがって、個片分離された半導体装置１においては、バンパ４の外形は半導体素子２の外形よりも大きくなる。
【００５５】
またこの切断においては、予め下面に溝部６ｃが形成されていることから、回転切断刃２４ａによる切断代が小さくなっている。これにより切断工程における回転切断刃２４ａの必要下降量を極力小さくすることができ、切断刃下降時に刃先が基板固定部２３に接触して破損する事故を防止することができる。
【００５６】
本実施の形態では、ペースト状の樹脂接着材５を使用しているが、樹脂接着材としては、シート状（テープ状）に加工されたものを板状部材６または半導体素子２に貼り付けて、半導体素子２と板状部材６を接着してもよい。
【００５７】
（実施の形態２）
図９（ａ）は本発明の実施の形態２の半導体装置の斜視図、図９（ｂ）は本発明の実施の形態２の半導体装置の部分断面図である。
【００５８】
図９（ａ）において、半導体装置１Ｂは再配線層付半導体素子３０の裏面に、実施の形態１と同様の樹脂接着材５の接着層によってバンパ４（構造体）を接着した構成となっており、再配線層付半導体素子３０の表面にはバンプ３が格子状に複数形成されている。図９（ｂ）に示すように、再配線層付半導体素子３０は、実施の形態１に示す半導体素子２と同様に薄化処理された半導体素子２Ａの上面（電極形成面）に再配線層２９を形成した構成となっている。
【００５９】
半導体素子２Ａの表面の縁部には、外部接続用端子である電極２ａが形成されており、各電極２ａは再配線層２９の表面に電極２ａに対応した個数だけ形成された電極９ａと、内部配線２９ｂによって導通している。そして電極２９ａ上には、半導体装置１Ｂを実装するためのバンプ３が形成されている。この半導体装置１Ｂを組み立てるには、実施の形態１に示す半導体装置の組立方法おいて、半導体素子２を再配線層付半導体素子３０に置き換えればよい。
【００６０】
これにより、再配線層付半導体素子３０の側面３０ａには、はみ出した樹脂接着材５ａが側面３０ａを覆った補強部が形成される。このような構成の半導体装置１Ｂにおいて、再配線層付半導体素子３０の側面３０ａを覆った補強部を形成することにより、前述のように実装後に再配線層付半導体素子３０の縁部に生じる曲げ変形が防止され、再配線層２９内の内部配線２９ｂの破断を防止することができる。また、本実施の形態においても、ペースト状もしくはシート状（テープ状）の樹脂接着材５が使用できる。
【００６１】
（実施の形態３）
図１０（ａ）は本発明の実施の形態３の基板接着装置の断面図、図１０（ｂ）は本発明の実施の形態３の基板接着装置の平面図、図１１，図１２，図１３は本発明の実施の形態３の半導体装置の製造方法の工程説明図である。
【００６２】
まず図１０を参照して、基板接着装置の構造を説明する。この基板接着装置は、半導体素子の外部接続用の電極が形成された電極形成面の裏面に、樹脂接着材を介して補強部材を接合して成る半導体装置を製造する製造過程において、複数の半導体素子が作り込まれた半導体ウェハと、補強部材が個片毎に切り出される前の補強シートとを樹脂接着材で接合する際に用いられる。
【００６３】
図１０（ａ）において、保持テーブル３１の上面は半導体ウェハ３４を保持するウェハ保持面３１ａとなっている。ウェハ保持面３１ａ上にはスペーサリング３２が装着されており、薄化工程において機械研磨などの方法によって薄化された状態の半導体ウェハ３４がスペーサリング３２の内側に載置される。スペーサリング３２は接着対象の半導体ウェハ３４および補強シート３９の外径に対応した内径を有する円環状部材である。スペーサリング３２の上面には、複数箇所の切り欠き部３２ａが設けられており、切り欠き部３２ａは後述するように半導体ウェハ３４と補強シート３９との接着過程において余分な樹脂接着材を外部に排出する樹脂排出ゲート部として機能する。
【００６４】
スペーサリング３２の内側のウェハ保持面３１ａには、吸着孔３１ｂ（図１０（ｂ）も参照）が開口しており、吸着孔３１ｂは吸引孔３１ｃを介して第１吸引部３５に接続されている。第１吸引部３５を駆動することにより吸着孔３１ｂから真空吸引し、これにより半導体ウェハ３４はウェハ保持面３１ａに吸着保持される。ウェハ保持面３１ａ、吸着孔３１ｂおよび第１吸引部３５は、半導体ウェハ３４の保持手段となっている。保持テーブル３１にはヒータ３３が内蔵されており、ヒータ駆動部３６によってヒータ３３を駆動することにより、ウェハ保持面３１ａに載置された半導体ウェハ３４を加熱することができる。
【００６５】
保持テーブル３１の上方には、保持ヘッド４０がヘッド昇降機構４１によって昇降自在に配設されている。保持ヘッド４０の下面は補強シート３９を保持するシート保持面４０ａとなっている。シート保持面４０ａは、保持テーブル３１のウェハ保持面３１ａと平行になるように、平行度が調整されている。シート保持面４０ａには吸着孔４０ｂが開口しており、吸着孔４０ｂは吸引孔４０ｃを介して第２吸引部３８に接続されている。第２吸引部３８を駆動することにより吸着孔４０ｂから真空吸引し、補強シート３はシート保持面４０ａに吸着保持される。シート保持面４０ａ、吸着孔４０ｂおよび第２吸引部３８は、補強シート３９の保持手段となっている。
【００６６】
補強シート３９は樹脂やセラミックまたは金属などの材質を円形の薄板状に成型したものであり、各半導体素子毎に切り分けられて半導体装置を形成した状態で、半導体装置のハンドリング用の保持部として機能すると共に、半導体素子を外力や衝撃から保護する補強部材としての役割をも有するものである。このため補強シート３９は、薄化された半導体素子を保護するために必要な強度を有する厚さとなっている。
【００６７】
第１吸引部３５，第２吸引部３８，ヒータ駆動部３６およびヘッド駆動部４１はそれぞれ制御部３７によって制御される。制御部３７によって上記各部を制御することにより、以下に説明する半導体ウェハ３４と補強シート３９との接着作業が実行される。
【００６８】
まず図１１（ａ）に示すように、保持テーブル３１のスペーサリング３２内には半導体ウェハ３４が回路形成面を下向きにして載置され、半導体ウェハ３４上に重ねて補強シート３４が載置される。次いで図１１（ｂ）に示すように、保持ヘッド４０を保持テーブル３１に対して下降させ、シート保持面４０ａをスペーサリング３２の上面に当接させる。そして吸引孔４０ｃから真空吸引して半導体ウェハ３４を保持テーブル３１に吸着保持させた状態で、保持ヘッド４０の吸引孔４０ｃから真空吸引し、スペーサリング３２内の補強シート３９をシート保持面４０ａに吸着保持させる。
【００６９】
この後、保持ヘッド４０を上昇させることにより、図１１（ｃ）に示すように、半導体ウェハ３４は保持テーブル３１のウェハ保持面３１ａによって、また補強シート３９は保持ヘッド４０のシート保持面４０ａによって保持された状態となる。次に図１２（ａ）に示すように、スペーサリング３２内の半導体ウェハ３４表面の中央部分に、実施の形態１と同様組成の熱硬化性の樹脂接着材５をディスペンサ４２によって吐出して供給する。
【００７０】
このとき、保持テーブル３１はヒータ３３によって加熱されており、樹脂接着材５は加熱によって一旦粘度が低下して流動し、これにより半導体ウェハ３４の表面に、中央部の樹脂厚みが周囲よりも厚い丘形状で供給される。この後図１２（ｂ）に示すように、補強部材３９を保持した保持ヘッド４０を保持テーブル３１に対して下降させる。すなわち樹脂供給工程後に、半導体ウェハ３４および補強シート３９を平行状態を保って相互に接近させる。この過程において、補強シート３９の下面が樹脂接着材５に接触し、樹脂接着材５を押し広げる。
【００７１】
このとき樹脂接着材５は中央部が高い凸形状の樹脂丘の形で供給されていることから、樹脂接着材５は中央部から周辺部へ向かって順次押し広げられ、押し広げられる過程で樹脂接着材５の内部に気体が閉じ込められて残留するボイドを生じることがない。そして図１２（ｃ）に示すように、保持ヘッド４０を所定荷重で押圧することにより、液状の樹脂接着材５は半導体ウェハ３４と補強シート３９との間の空間内を完全に充填し、余分な量の樹脂接着材５はスペーサリング２に設けられた切り欠き部３２ａから外部へ排出される。このとき、樹脂接着材５には実施の形態１と同様に第１フィラー９ａが含有されているため、樹脂接着材５の接着層は予め設定された厚み、すなわち第１フィラー９ａの直径ｄに略等しい厚みに保たれる。
【００７２】
そしてこの状態でヒータ３３による保持テーブル３１の加熱を継続することにより、半導体ウェハ３４と補強シート３９との間の空間内で樹脂接着材５の熱硬化反応が進行し、これにより半導体ウェハ３４と補強シート３９とが樹脂接着材５によって接合される。なおこの樹脂硬化においては、樹脂接着材５を完全硬化させる必要はなく、接合体４４の形状を保持できる程度に樹脂接着材５の熱硬化が進行していればよい。また上記例では半導体ウェハ３４を保持テーブル３１に保持させ、補強シート３９を保持ヘッド４０に保持させるようにしているが、半導体ウェハ３４と補強シート３９とを上下入れ替えて、保持テーブル３１に保持された補強シート３９上に樹脂接着材５を供給するようにしてもよい。
【００７３】
そしてスペーサリング３２から接合体４４を取り外すことにより、図１３（ａ）に示す半導体ウェハ４４と補強シート３９を接合した接合体４４が完成し、接合体４４はこの後ダイシング工程に送られる。すなわち、図１３（ｂ）に示すように、接合体４４は、半導体ウェハ３４側からダイシングツール４５によって切断され、個片毎に分離される。これにより、図１３（ｃ）に示すように半導体素子３４ａにバンパ３９ａを接着した半導体装置４６が完成する。
【００７４】
上記説明したように、各実施の形態１，２，３に示す半導体装置においては、半導体素子と補強用のバンパとを接着する接着層の弾性率を１００００Ｍｐａ以下に設定して変形しやすくするとともに、接着層の厚みを、実装後の信頼性を確保するうえで適正な範囲（２５μｍ以上２００μｍ以下）に設定するようにしている。さらに、接着層を形成する樹脂接着材中に、接着層の厚みを確保するためのスペーサの機能を目的として粒径管理されたフィラーを含有させるようにしている。これにより、半導体装置の組立過程において複雑な管理を必要とすることなく、接着層の厚みを良好な精度で管理することができ、実装信頼性を確保することができる。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体素子に構造体を接着するため樹脂接着層の厚みを２５μｍ以上２００μｍ以下の範囲の適正厚みに設定するようにしたので、実装信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１の半導体装置の斜視図
（ｂ）本発明の実施の形態１の半導体装置の部分断面図
【図２】本発明の実施の形態１の半導体装置の部分断面図
【図３】本発明の実施の形態１の半導体装置の組立方法の工程説明図
【図４】本発明の実施の形態１の半導体装置に用いられる板状部材の斜視図
【図５】本発明の実施の形態１の半導体装置の組立に使用される電子部品搭載装置の斜視図
【図６】本発明の実施の形態１の半導体装置の組立に使用されるダイシング装置の斜視図
【図７】本発明の実施の形態１の半導体装置の組立に使用されるダイシング装置の部分断面図
【図８】本発明の実施の形態１の半導体装置の熱疲労（−４０℃〜１２５℃）寿命サイクル数のシミュレーション結果を示すグラフ
【図９】（ａ）本発明の実施の形態２の半導体装置の斜視図
（ｂ）本発明の実施の形態２の半導体装置の部分断面図
【図１０】（ａ）本発明の実施の形態３の基板接着装置の断面図
（ｂ）本発明の実施の形態３の基板接着装置の平面図
【図１１】本発明の実施の形態３の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図１２】本発明の実施の形態３の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図１３】本発明の実施の形態３の半導体装置の製造方法の工程説明図
【符号の説明】
１，１Ｂ，４６　半導体装置
２，２Ａ，３４ａ　半導体素子
２ａ　電極
３　バンプ
４，３９ａ　バンパ
５　樹脂
６　板状部材
９　フィラー
９ａ　第１フィラー
９ｂ　第２フィラー
３４　半導体ウェハ
３９　補強シート
【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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