(57)【要約】【課題】基板の変形或いはダイシングによる配線の剥離による配線と半導体チップとの接触を防止する。【解決手段】配線を形成した基板に接着層を用いて半導体チップを搭載し、半導体チップのスタッドバンプとテープ基板の配線とを接触導通させる半導体装置について、複数の半導体装置に相当する基板からなるブロックを単位として、フィルム状に一体となった接着層を貼り付けて熱圧着を行ない、複数の半導体装置に相当する接着層を連続して形成して、前記基板端部の配線形成面を前記接着層によって覆う。また、前記接着層として熱硬化性樹脂を用い、硬質の断熱板に基板を載せた状態で熱圧着により半導体チップと基板とを接着する。上述した本発明によれば、熱圧着の際に、硬質の断熱板によって、熱の拡散とを防止し、同時に基板の変形を防止することができる。また、ダイシングの際に、基板端部の接着層によって配線を抑えて、配線が基板から剥離するのを防止することができる。【選択図】        図２
2004247530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線を形成した基板に接着層を用いて半導体チップを搭載し、半導体チップのスタッドバンプとテープ基板の配線とを接触導通させる半導体装置において、
前記スタッドバンプを積層して多段形成したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
配線を形成した基板に接着層を用いて半導体チップを搭載し、半導体チップのスタッドバンプとテープ基板の配線とを接触導通させる半導体装置において、
前記接着層を薄くすることにより半導体チップと基板との間の応力を緩和したことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記基板の配線を覆うソルダーレジストを廃止したことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
配線を形成した基板に接着層を用いて半導体チップを搭載し、半導体チップのスタッドバンプとテープ基板の配線とを接触導通させる半導体装置において、
前記基板端部の配線形成面が前記接着層によって覆われていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
前記基板が可撓性のテープ基板であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記接着層が熱硬化性の接着剤であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項７】
配線を形成した基板に接着層を用いて半導体チップを搭載し、前記配線の一端に半導体チップのスタッドバンプを接続し他端に半導体装置の外部端子を接続する半導体装置において、
前記基板の外周に沿って共通配線を配置し、この共通配線に接続するスタッドバンプの数が、この共通配線に接続する外部端子の数よりも多いことを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
配線を形成した基板に接着層を用いて半導体チップを搭載し、前記配線の一端に半導体チップのスタッドバンプを接続し他端に半導体装置の外部端子を接続する半導体装置において、
前記配線の他端に、パッドを介して外部端子となるバンプ電極を形成し、このパッドを厚く形成することを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
前記パッドを基板の基体と略同等の厚さに形成することを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
配線を形成した基板に接着層を用いて半導体チップを搭載し、半導体チップのスタッドバンプとテープ基板の配線とを接触導通させる半導体装置の製造方法において、
前記接着層として熱硬化性樹脂を用い、硬質の断熱板に基板を載せた状態で熱圧着により半導体チップと基板とを接着することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記硬質の断熱板がガラス或いはセラミックであることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１２】
配線を形成した基板に接着層を用いて半導体チップを搭載し、前記配線の一端に半導体チップのスタッドバンプを接続し他端に半導体装置の外部端子を接続する半導体装置において、
前記基板の外周に沿って無電解メッキによって共通配線を形成し、この共通配線に接続するスタッドバンプの数が、この共通配線に接続する外部端子の数よりも多いことを特徴とする半導体装置。
【請求項１３】
配線を形成した基板に接着層を用いて半導体チップを搭載し、半導体チップのスタッドバンプとテープ基板の配線とを接触導通させる半導体装置の製造方法において、
複数の半導体装置に相当する基板からなるブロックを単位として、フィルム状に一体となった接着層を貼り付けることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
配線を形成した基板に接着層を用いて半導体チップを搭載し、半導体チップのスタッドバンプとテープ基板の配線とを接触導通させる半導体装置の製造方法において、
複数の半導体装置に相当する基板からなるブロックを単位として、フィルム状に一体となった接着層を貼り付け、前記ブロック単位で熱圧着を行ない複数の半導体装置に相当する接着層を連続して形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
配線を形成した基板に接着層を用いて半導体チップを搭載し、半導体チップのスタッドバンプとテープ基板の配線とを接触導通させる半導体装置の製造方法において、
複数の半導体装置に相当する基板からなるブロックを単位として、フィルム状に一体となった接着層を貼り付けて、前記ブロック単位で熱圧着を行ない複数の半導体装置に相当する接着層を連続して形成し、各基板を切断分離するダイシングでは、基板と接着層とを一体に切断することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に、スタッドバンプによって半導体チップと基板とを接続する半導体装置に適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置では、半導体チップの微細化が進展し、半導体チップ面積に対して搭載する回路の規模を増大させる高集積化が行なわれており、こうした高集積化によって搭載されるより多くの回路のために、より多くの接続端子が半導体装置に求められている。例えば半導体記憶装置では、微細化の進展により大容量化が進み、大容量のデータを高速で処理するためにバス幅が拡大され、より多くの接続端子が必要となっている。
【０００３】
こうした接続端子の増加に対応するために、例えばＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）型等の半導体装置では、半導体装置の実装面に例えばハンダを用いたボール状或いは円柱状のバンプ電極を面状に配置し、半導体装置の端子配置に対応させて接続端子を形成した実装基板に、バンプ電極５の溶融固化によって一括接続するＣ４（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｃｏｌｌａｐｓｅ  Ｃｈｉｐ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）接続が用いられている。この接続を行なうリフローハンダ付けでは、熱風の吹き付け或いは赤外線照射によって基板を加熱して、バンプ電極のハンダを溶融させて半導体装置のバンプ電極を実装基板の端子に接続した後に、温度の降下とともにハンダを固化させて、半導体装置を実装基板に接続している。
【０００４】
また、半導体装置では、実装される電子装置の小型化・薄型化のために、半導体装置の製品外形も小型化薄型化することが求められており、製品外形寸法を搭載する半導体チップと略同等にしたＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）型半導体装置として種々の形式が考えられた。
【０００５】
こうしたＣＳＰの中にテープ基板を用いたものがあり、この半導体装置では、ポリイミド等の絶縁性樹脂の基体に銅等の金属膜からなる配線を形成したテープ基板の一方の面に半導体チップを搭載し、他方の面に半導体装置の外部端子となり実装基板等との接続に用いるバンプ電極を形成し、テープ基板に形成された配線の一端に半導体チップを接続し配線の他端にバンプ電極を接続する。
【０００６】
この半導体チップと配線との接続では、バンプ電極によって半導体チップと配線とを接続することによって、従来多用されているボンディングワイヤを用いた場合と比較した場合に、インダクタンスを低減させることができるので、信号処理の高速化が可能になる。加えて半導体装置の製品外形を小型化・薄型化することができる。
【０００７】
ハンダ等のバンプ電極の形成では、マスクを使ってパッド１２にペースト状のハンダを印刷付着させ、付着したハンダをリフローによって溶融させた後にフラックス等の残渣を除去する洗浄を行なって形成されるため、工程数が増加しコストが上昇する。加えて、半導体チップと基板とをハンダによって接続する場合には、テープ基板と実装基板との接続に用いられるハンダよりも半導体チップと基板とを接続するハンダの融点を高くしなければならないので、双方のハンダの材質に制約が加えられてしまう。
【０００８】
このため、ワイヤボンディングの技術を利用してバンプ電極を簡易に形成するスタッドバンプが考えられた。スタッドバンプでは、ワイヤボンディングに用いられるキャピラリから露出させた径が２０μｍ〜３０μｍ程度の金の細線を放電トーチ等によって溶融させて、溶融した金が表面張力により５０μｍ〜８０μｍ程度の径の球状になった金ボールを半導体チップのパッド１２に圧着させた状態で、ワイヤを繰り出さずにキャピラリを離隔させると、金ボール部分が分離されてパッド１２に突起電極が形成される。
【０００９】
このスタッドバンプでは、パッド１２上に固定する球状部分は径が６０μｍ〜９０μｍ程度で高さが７０μｍ程度となっており、この球状部分から連続して前記分離の際に金線が引き伸ばされてワイヤの径が徐々に縮小するため形成される円錐状の突起部分が形成されている。
【００１０】
このスタッドバンプとテープ基板との接続では、半導体チップを基板に押圧した状態で半導体チップと基板とをフィルム状の接着剤であるＮＣＦ（Ｎｏｎ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）等の接着層によって接着固定し、スタッドバンプと基板の接続端子とは以後接触導通を維持する。
【００１１】
【特許文献１】
特願２００１−２３１７７０号明細書
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１にはテープ基板に半導体チップを搭載したＣＳＰに関する技術が記載されている。
前記特許文献１における半導体装置の製造過程では、複数の半導体装置のテープ基板が短冊状のシート或いはリールに巻回されたフィルムに一体とされており、夫々のテープ基板に半導体チップを搭載した後にテープ基板を切断分離して個片化している。また、前記特許文献１において、テープ基板３の配線１１と半導体チップ２との間にテープ基材１０が配置され、前記テープ基材１０に形成された開口溝１４の内部で金ワイヤバンプ電極２０と配線１１とが接続する構造になっている。
【００１３】
近年半導体チップの高集積化、多機能化に伴ってチップの外部端子となるパッドの密度の上昇とそれに伴うパッドの小型化が進んでいる。パッドが小型になるとその上に形成できる突起電極の平面レイアウト上の大きさも小さくなるが、突起電極の高さ／幅の比は、突起電極の製造方法によって制約を受けるものであるので、突起電極の平面レイアウトの小型化に伴ってその高さも徐々に小さくなっている。
このように、半導体チップの高集積化に伴って、高さが小さくなった突起電極を、前記のようにテープ基材に形成された開口溝の内部で配線と接続する構造になっている半導体装置に適用しようとすると、テープ基材に形成された開口溝の深さに対して突起電極の高さが不足し、突起電極と配線との接続不良を発生させる場合があるという問題点を発明者は独自に検討した。
【００１４】
本発明の課題は、これらの問題点を解決し、半導体チップと基板配線との接続不良を防止することが可能な技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
配線を形成した基板に接着層を用いて半導体チップを搭載し、半導体チップのスタッドバンプとテープ基板の配線とを接触導通させる半導体装置において、前記基板にスタッドバンプに積層して多段形成する。
【００１６】
配線を形成した基板に接着層を用いて半導体チップを搭載し、半導体チップのスタッドバンプとテープ基板の配線とを接触導通させる半導体装置において、前記接着層を薄くすることにより半導体チップと基板との間の応力を緩和する。
【００１７】
配線を形成した基板に接着層を用いて半導体チップを搭載し、半導体チップのスタッドバンプとテープ基板の配線とを接触導通させる半導体装置において、前記基板端部の配線形成面が前記接着層によって覆う。
【００１８】
配線を形成した基板に接着層を用いて半導体チップを搭載し、前記配線の一端に半導体チップのスタッドバンプを接続し他端に半導体装置の外部端子を接続する半導体装置において、前記基板の外周に沿って共通配線を配置し、この共通配線に接続するスタッドバンプの数を、この共通配線に接続する外部端子の数よりも多くする。
【００１９】
配線を形成した基板に接着層を用いて半導体チップを搭載し、前記配線の一端に半導体チップのスタッドバンプを接続し他端に半導体装置の外部端子を接続する半導体装置において、前記配線の他端に、パッドを介して外部端子となるバンプ電極を形成し、このパッドを厚く形成する。
【００２０】
配線を形成した基板に接着層を用いて半導体チップを搭載し、半導体チップのスタッドバンプとテープ基板の配線とを接触導通させる半導体装置の製造方法において、前記接着層として熱硬化性樹脂を用い、硬質の断熱板に基板を載せた状態で熱圧着により半導体チップと基板とを接着する。
【００２１】
配線を形成した基板に接着層を用いて半導体チップを搭載し、半導体チップのスタッドバンプとテープ基板の配線とを接触導通させる半導体装置の製造方法において、複数の半導体装置に相当する基板からなるブロックを単位として、フィルム状に一体となった接着層を貼り付ける。
前記一体となった接着層を、前記ブロック単位で熱圧着を行ない複数の半導体装置に相当する接着層を連続して形成する。
【００２２】
上述した本発明によれば、熱圧着の際に、硬質の断熱板によって、熱の拡散を防止し、同時に基板の変形を防止することができる。また、ダイシングの際に、基板端部の接着層によって配線を抑えて、配線が基板から剥離するのを防止することができる。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施の形態である半導体装置を示す部分縦断面図である。本実施の形態の半導体装置は、エポキシ樹脂，アラミド樹脂，ポリイミド樹脂等の絶縁性樹脂を用いた可撓性膜である基体１に銅等の金属膜からなる配線２を形成したテープ基板３の一方の面に半導体チップ４を搭載し、他方の面に半導体装置の外部端子となり実装基板等との接続に用いられるハンダ等のバンプ電極５を形成し、テープ基板３に形成された配線２の一端に半導体チップ４を接続し他端にバンプ電極５を接続する。なお、こうした配線２の短絡不良を防ぐために、接続部分等の必要な部分を除いて、配線２はソルダーレジスト６を塗布し絶縁被覆されている。
【００２５】
この半導体チップ４と配線２との接続には、スタッドバンプ７を用いており、スタッドバンプ７は、半導体チップ４のパッド１２に融着する球状部分７ａと、この球状部分７ａから連続した円錐状の突起部分７ｂとからなり、半導体チップ４をテープ基板３に押圧しスタッドバンプ７の突起部分７ｂをテープ基板３の配線２に接触させた状態で、半導体チップ４とテープ基板３とをフィルム状の絶縁性接着剤であるＮＣＦ（Ｎｏｎ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）等の接着層８によって接着固定し、半導体チップ４のスタッドバンプ７とテープ基板３の配線２とを接触導通させてある。
【００２６】
本実施の形態のテープ基板３では、基体１の一方の面である半導体チップ搭載面にのみ配線２を形成したものであり、加えて基体１の他方の面に取付けるバンプ電極５は基体１に設けられた孔によって配線２と接続されており、基体１を貫通するビアホール配線が不要であることから、テープ基板３のコストを低減させることができる。
【００２７】
狭ピッチ化に伴ってバンプの直径が小さくなり、バンプ高さの確保が困難になる、ソルダーレジストの膜厚に対して必要なバンプの高さが確保されないと、チップ主面とソルダーレジストが接触し、バンプと配線の導通が確保されないなどの問題を生じる場合がある、このような問題に対処するために、スタッドバンプ７を高くすることが必要になる。スタッドバンプ７を高くするためにはスタッドバンプ７の径を大きくする必要があるが、スタッドバンプ７の径を大きくした場合にはスタッドバンプ７の配列ピッチが拡大してしまう。このため、図１に示すように、半導体チップ４に形成したスタッドバンプ７に積層して更にスタッドバンプ７を多段形成することによって、スタッドバンプ７の径を増加させずにスタッドバンプ７の高さを得ることができる。
【００２８】
通常スタッドバンプ７を用いた接続では、半導体チップ４を押圧した状態で接着層８の接着力によって半導体チップ４とテープ基板３とを固定し、スタッドバンプ７を押し込む力によって、その力に配線２が反発する力によって接触導通を保っている。しかし、可撓性のテープ基板３に半導体チップ４を搭載する場合には、その可撓性によって配線２が反発する力が得られ難いため、半導体チップ４とテープ基板３の配線２との接触導通を維持することが難しい場合がある。
【００２９】
また、スタッドバンプ７と配線２とは、接着層８の接着力によって固定され接触導通を保っている。このため、例えば熱膨張によってスタッドバンプ７及び接着層８が変形し、相対的な位置関係が変化した場合に、スタッドバンプ７と配線２との接触が維持されない事態が生じることがある。このような事態を防ぐためには、接着層８の厚さ及びスタッドバンプ７の高さを小さくすることが望ましい。
【００３０】
熱膨張では温度に比例して形状が変化するが、その変形量は接着層８の厚さ及びスタッドバンプ７の高さに比例する、このため、変形量を少なくするためには、接着層８の厚さ及びスタッドバンプ７の高さを小さくすることが望ましい。
【００３１】
このため、図２に部分縦断面図を示す半導体装置では、通常は２０μｍ程度の接着層８を１０μｍ程度に薄くして、これに合わせてスタッドバンプ７を低くする。加えて、スタッドバンプ７の高さを更に小さくするために、前述した配線２を被覆するソルダーレジスト６を廃止し、このソルダーレジスト６の厚さに相当する分スタッドバンプ７の高さを低くした。これによってスタッドバンプ７の変形量を減少させてスタッドバンプ７と配線２との接続信頼性を向上させることができる。なお、半導体チップ４には通常のパッド１２の他にテストのために設けられ、製品の状態では接続がなされないＮＣパッド１２が形成されているが、半導体チップ４搭載後は絶縁性の接着層８によって配線２が被覆されるため、ソルダーレジスト６を設けなくてもＮＣパッド１２と配線２との間に短絡が生じることはない。
【００３２】
また、この半導体チップ４とテープ基板３との接着について、発明者は、ステンレス等の金属を用いたテーブルにテープ基板３を載せてヒートブロック１４により加熱及び加圧して半導体チップ４の接着を行なう方法について評価した。この場合、テーブルの熱伝導率が高いのでヒートブロック１４の熱がテーブルから拡散してしまうために加熱の効率が低下してしまう。そこで本発明者等は、図３に部分縦断面図を示すように、テーブル９上に樹脂等を用いた断熱板１０を敷いて加熱を行なうことを試みた。この評価の結果、発明者はベース基板のめっき用配線が半導体チップ４の端部に接触してしまう場合があることを発見した。
【００３３】
前述したベース基板の配線２形成では、成膜速度が速い、膜質が良い、メッキ液の選定の自由度が高い等の理由から電解メッキが多用されているが、電解メッキで配線２が形成されたベース基板の場合には、メッキ工程時に各配線２に電位を供給するため夫々の配線２が引き出し配線２ａによって電気的に接続されて一体となっている。この引き出し配線２ａは、半導体装置の個片化の際にダイシングによって夫々の半導体装置の引き出し配線２ａを分離しているために、ベース基板の端部まで引き出し配線２ａが延びた状態となっている。
【００３４】
このため、前述した試みでは熱圧着の際に断熱板１０が変形するため、力が加えられるスタッドバンプ７の部分でテープ基板３が断熱板１０に押し込まれて、図３に示すように、テープ基板３が変形し、テープ基板３端部の引き出し配線２ａが傾斜して半導体チップ４と接触してしまうことがある。
【００３５】
こうした問題を解決するために本実施の形態では、図４に部分縦断面図を示すように、ガラス或いはセラミック等を用いた硬質の断熱板１０にテープ基板３を載せた状態で熱圧着を行なう。断熱板１０を硬質とすることにより、熱圧着時にテープ基板３の変形を防止することができるので、配線２が半導体チップ４に対して略平行な状態で固定され、配線２の端部が半導体チップ４と接触することがない。本実施例においては、断熱板１０として、ガラスあるいはセラミックを用いた場合について記載したが、断熱板の材料としては前記のものに限ることなく、十分に剛性の高いものであれば良いが、特に、スタッドバンプ７よりも剛性の高い材料によって形成されていることが好ましい。スタッドバンプ７よりも剛性の高い材料を断熱板１０として用いることにより、熱圧着工程時にスタッドバンプ７からの圧力による断熱板１０の変形が少ないだけでなく、熱圧着時に大きな圧力をかけることによって、スタッドバンプ７を変形させて、スタッドバンプ７の高さのばらつきを小さくし、スタッドバンプ７と配線２との接触不良の発生を防ぐことができるからである。
また、熱圧着工程における加熱によって、接着層８を構成する接着材を硬化させるが、効率的な加熱を達成するために、断熱板１０には熱伝導率の低い絶縁性の材料などを用いることが好ましく、例えば上記のようにガラスあるいはセラミックなどの材料を用いることが好ましい。
【００３６】
また、テープ基板３は、複数の半導体装置となる複数のテープ基板３が短冊状のシート或いはリールに巻回されたフィルムに一体とされ、複数の半導体装置からなるブロックごとに熱圧着を一括して処理しており、テープ基板３が短冊状のシートとなっている場合には１枚のシートを１ブロックとして処理することができる。
【００３７】
しかし、複数の半導体装置の処理を一括して行なう場合には、半導体チップ４の位置ずれ或いは高さの誤差等の点から同時に処理することができる半導体装置の数には限りがある。このため、多数のテープ基板３が一体となった長尺のフィルムをリールに巻回して処理を行なう場合には、全体を単一のブロックとして処理することができない。
【００３８】
このため、長尺のフィルムのうち、適宜の数のテープ基板３を単一のブロックとしてブロックごとに処理することになるが、各々の単一ブロックに対して熱圧着工程を施す際に、隣接する未処理のブロックにあらかじめ未硬化の接着層８が配置されていると、処理を行なうブロックに隣接する他のブロックの接着層８に熱圧着の加熱が波及して、他のブロックの隣接する部分の接着層８が、そのブロックの処理前に硬化してしまう。その結果として、加圧した状態での硬化がされないために、スタッドバンプ７と配線２との接触導通ができなくなる。また、前記問題を解決するために、隣接する単一ブロック同士の間隔を長尺フィルム上で十分に確保して熱的な分離を達成することが可能であるが、この方法においてはフィルムの無駄が多くなり、製品のコスト上昇を招く。
【００３９】
こうした事態を防止するためには、同時に処理が行なわれるブロックごとに、予めフィルムをシート状に切断し隣接するブロックを分離しておくことによって、熱圧着の際に他のブロックに加熱が波及するのを防止することができるとともに、フィルムの無駄を省きコストの削減を図ることもできる。
【００４０】
また、テープ基板３はダイシングのための寸法マージン等が必要となるため半導体チップ４よりも平面形状が大きいために、テープ基板３の端部は半導体チップ４の端部から２００μｍ以内程度であるが張り出している。個々の半導体チップに対応するように個片化された接着層８を用いた場合、半導体チップ４の端部からはみ出した部分のテープ基板３の端部に接着層８が掲載されない場合がある。発明者は独自にこのような構造におけるダイシング工程での問題点について検討した結果、配線の端部がテープ基板からめくりあがる問題が発生することを発見した。
【００４１】
本実施の形態のテープ基板３ではソルダーレジスト膜などの絶縁膜によってテープ基板３種面上の配線が覆われていないために、テープ基板３の端部で配線２が露出した状態となっており、テープ基板３が複数一体となったシートを、半導体チップ４搭載後にダイシングによって切断分離する工程では、テープ基板３の配線２が切断される際に回転するダイシングブレードとの摩擦によって配線２の端部に力が加えられ、図５に部分縦断面図を示すように、配線２の端部がベース基板の基体１から剥離してめくれ上がり、めくれ上がった配線２の端部が半導体チップ４と接触して短絡不良が発生してしまうことがある。
【００４２】
こうした不良の発生を防止するために本実施の形態の半導体装置では、テープ基板３の全面に接着層８を形成し、図６に示すように、テープ基板３端部の引き出し配線２ａを接着層８で覆って、接着層８が引き出し配線２ａの端部を抑えて引き出し配線２ａの端部が基体１から剥離するのを防止している。
【００４３】
前述のように、電解メッキによってテープ基板３の配線２を形成する場合には、隣接するテープ基板３の配線２間を接続するためにテープ基板３のダイシング領域を横切る引き出し配線２ａが必要になるが、無電解メッキで配線２を形成する場合には、引き出し配線２ａが不要であり、個々のテープ基板３ごとに分離して配線２を形成することができる。
【００４４】
従って、ダイシング領域を横切る引き出し配線２ａが不要になるため、テープ基板３端部には配線２を配置しないことによって、ダイシングの際にブレードの回転に起因してテープ基板３端部にて配線２が剥離するのを防止することができる。これに加えて、無電解メッキによって配線２を形成した場合には、下記の利点がある。
【００４５】
半導体装置では、半導体チップ４の小型化が進められるとともに、微細化の進展に伴い、半導体チップ４面積に対して搭載する回路の規模を拡大する高集積化が行なわれており、こうした高集積化によって搭載されるより多くの回路のために、より多くの接続端子が半導体装置に求められている。しかし、半導体装置の外部端子となるバンプ電極５の数は、実装の条件等により限られており、半導体チップ４のパッド１２と同数のバンプ電極５を配置することが難しい場合がある。
【００４６】
こうした場合に、図７にテープ基板３の半導体チップ搭載面を示すように、複数のパッド１２に共通する外部端子、例えば電源端子となる複数のパッド１２を共通配線２ｂに接続し、パッド１２の数よりも少ない数の外部端子から共通配線２ｂに電源を供給することにより外部端子の数を減らすことが可能になる。この例では半導体チップ４の２８パッド１２に同一電位を供給する共通配線２ｂを４つの外部端子に接続してある。このため２４パッド１２分の外部端子を削減することができる。
【００４７】
こうした共通配線２ｂは、図８に示すように、２分割して配置して、例えば電源電位用の共通配線２ｂと接地電位用の共通配線２ｂとして使用することも可能である。なお、共通配線２ｂは、３分割或いは４分割等のように更に分割して、複数の電源電位に対応させる、或いはアナログ系とデジタル系のように用途ごとに対応させて共通配線２ｂを使用割することも可能である。
【００４８】
電解メッキで配線２を形成する場合には、テープ基板３間を接続するためにテープ基板３の外周部分を横切る引き出し配線２ａが必要になるため、テープ基板３の外周に沿った共通配線２ｂを配置することはできないが、無電解メッキで配線２を形成する場合には、引き出し配線２ａが不要となるため共通配線２ｂの配置が可能となる。
【００４９】
また、バンプ電極５が形成されるテープ基板３の配線２の他端は、ベース基板の基体１に設けられた孔によって他方の面である半導体装置の実装面に露出しており、図９に部分縦断面図を示すように、この露出面に金属の接触抵抗低減、ハンダの反応性促進を目的として形成された例えばニッケルに金を積層しためっき膜１１を介してバンプ電極５が接続されている。
【００５０】
このバンプ電極５と実装基板とが接続された実装状態では、半導体チップ４と半導体チップ４を固定した実装基板との熱膨張係数差によって、実装基板と接続したバンプ電極５とテープ基板３の配線２との間に熱応力が生じ、この熱応力によってバンプ電極５がめっき膜１１から剥離する、或いはバンプ電極５が切断されてしまうことがある。
【００５１】
こうした不良の発生を防止するために、図１０に部分縦断面図を示す半導体装置ではめっき膜１１を厚く形成することにより、実装基板と接続したバンプ電極５とテープ基板３の配線２との間に生じる応力を緩和している。このため本実施の形態では、テープ基板３の基体１の厚さが２５μｍであるため、通常は１８μｍ程度の厚さに形成するめっき膜１１を、基体１の厚さと略同等の２５μｍ程度の厚さに形成してある。
【００５２】
続いて、図７に示したテープ基板３を用いた半導体装置の製造方法について、図１１に示すフロー及び図１２乃至図３４に示す工程ごとの平面図及び縦断面図を用いて説明する。
図１２はスタッドバンプ７を形成した状態の半導体チップ４を示す平面図であり、図１３は図１２中のａ−ａ線に沿った縦断面図、図１４は図１２中のｂ−ｂ線に沿った部分拡大縦断面図である。
【００５３】
この半導体チップ４は、単結晶シリコン等の半導体基板に各種素子を形成し、各素子を半導体基板に形成されたアルミニュウム等を用いた金属膜からなる配線２によって接続したものであり、各種素子の形成工程及び配線２の形成工程では複数の半導体チップ４が行列状に配置されて一体となっているウェハの状態で処理が加えられ、一連の処理が終了した後のダイシング工程にて、ダイシングブレード等によってウェハを縦横に切断し個別の半導体チップ４に個片化する。
【００５４】
最上層の配線２の端部は、保護絶縁膜１３に設けられた開口から露出したパッド１２となっており、このパッド１２は、６０μｍ〜９０μｍ程度の方形で、７０μｍ〜１００μｍ程度のピッチで配置されている。このパッド１２は、半導体チップ４の周縁に沿って列状に形成されて半導体チップ４とテープ基板３との接続端子として機能し、このパッド１２にスタッドバンプ７を形成する。
【００５５】
スタッドバンプ７は、半導体チップ４のパッド１２に融着する球状部分７ａと、この球状部分７ａから連続した円錐状の突起部分７ｂからなり、突起部分７ｂをテープ基板３の配線２に接触させた状態で、半導体チップ４と基板とをフィルム状の接着剤である接着層８（Ｎｏｎ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）等によって接着固定し、スタッドバンプ７とテープ基板３の配線２とを接触導通させてある。
【００５６】
スタッドバンプ７では、ワイヤボンディングに用いられるキャピラリから露出させた径が２０μｍ〜３０μｍ程度の金の細線を放電トーチ等によって溶融させて、溶融した金が表面張力により５０μｍ〜８０μｍ程度の径の球状になった金ボールを半導体チップ４のパッド１２に圧着させた状態で球状部分７ａを形成し、ワイヤを繰り出さずにキャピラリを離隔させると、球状部分７ａが分離されてパッド１２に突起部分７ｂが形成される。
このスタッドバンプ７では、パッド１２に融着する球状部分７ａは径が６０μｍ〜９０μｍ程度で高さが７０μｍ程度となっており、この球状部分７ａから連続して前記分離の際に金線が引き伸ばされてワイヤの径が徐々に縮小するため形成される円錐状の突起部分７ｂが形成されている。
【００５７】
また、図１５は図７に示すテープ基板３の他方の面である実装面を示す底面図であり、図１６は図１５の縦断面図、図１７は図１５中の部分拡大縦断面図である。テープ基板３に形成された配線２の他端は、ベース基板の基体１に設けられた孔によって他方の面である実装面に露出しており、この露出面に金属の接触抵抗低減、ハンダの反応性促進を目的として形成された例えばニッケルに金を積層しためっき膜１１を形成し、このめっき膜１１にバンプ電極５が接続される。
【００５８】
本実施の形態のテープ基板３は、図１８に平面図を図１９にその縦断面図を示すように、８個の半導体装置に相当するテープ基板３を行列状に一体とした短冊状のシートになっており、夫々のテープ基板３は、ポリイミド等の絶縁性樹脂を用いた基体１に銅等の金属膜からなる配線２を形成し、テープ基板３に形成された配線２の一端に半導体チップ４を接続し他端にバンプ電極５を接続する。
【００５９】
先ず、図２０に平面図を図２１にその縦断面図を示すように、このシートの半導体チップ４搭載面に接着層８を貼り付けるが、従来の半導体装置の接着層８は半導体チップ４に対応させて形成されていたので、夫々の半導体装置ごとに分離されて貼り付けられていたが、本実施の形態では接着層８によってテープ基板３の端部を覆うためにシートの複数の半導体チップ４搭載面をまたがって一体として貼り付ける。
【００６０】
次に、図２２に平面図を図２３にその縦断面図を示すように、接着層８の貼り付けられたシートのテープ基板３の所定位置に、半導体チップ４を位置決めして押圧することによって、半導体チップ４をテープ基板３に仮止め状態として搭載する。
【００６１】
次に、図２４に縦断面図を示すように、半導体チップ４を搭載したテープ基板３のシートを、熱圧着装置のテーブル９に固定し、ヒートブロック１４をテーブル９と対向させ、図２５に縦断面図を示すように、ヒートブロック１４を下降させて半導体チップ４を押圧した状態で接着層８を加熱して所定の温度及び圧力を接着層８に加えて、加圧した状態で接着層８を熱硬化させる。加圧状態で接着層８が硬化することによって、半導体チップ４のスタッドバンプ７がテープ基板３の配線２と接触した状態で、半導体チップ４がテープ基板３に固定される。
【００６２】
この熱圧着の際に、加えられた熱の拡散を防止するため、テーブル９の表面はガラス或いはセラミックを用いた硬質の断熱板１０で覆われている。硬質の断熱板１０によって熱の拡散を防止するとともにテープ基板３の変形を防止することができる。なお、ヒートブロック１４は、接着層８の付着を防止するために、保護シート１５によって表面を覆ってある。
【００６３】
図２６及び図２７は熱圧着後のシート及び半導体チップ４を示す平面図及び縦断面図である。接着層８は熱硬化の際の加圧によって変形し、半導体チップ４の下面では厚さが減少し、軟化したこの部分の接着層８が半導体チップ４間に流動するために、半導体チップ４間では接着層８が盛り上がって厚さが増加し、半導体チップ４の側面を覆っている。こうした接着層８の厚さの増加により、テープ基板３端部に引き出し配線２ａが配置されている場合であれば、接着層８が引き出し配線２ａの剥離をより効果的に防止することができる。
【００６４】
次に、図２８に縦断面図を示すように、バンプ電極５に対応させて、例えば、直径４００μｍのハンダボール５´を付着させたハンダボール搭載ツールをテープ基板３に対向させて位置あわせし、図２９に示すように、テープ基板３のめっき膜１１にハンダボール５´を付着させた後に、リフロー加熱を行なうことによってハンダボール５´を溶融・固化させると、図３０に示すように、めっき膜１１に固定された直径４５０μｍ，高さ４００μｍ程度のバンプ電極５が、１５０μｍ〜５００μｍ程度のピッチで形成され、このバンプ電極５が半導体装置の外部端子となる。
【００６５】
次に、テープ基板３及び接着層８のダイシングを行なうが、図３１に平面図を図３２にその縦断面図を示すように、半導体チップ４をダイシングテープ１６に貼り付けた状態でテープ基板３をダイシングテープ１６に固定し、ダイシングブレード１７によってダイシング領域のテープ基板３及び接着層８を縦横に切断した後に図３３に平面図を図３４に縦断面図を示すように、ダイシングテープ１６を剥離させれば、シートとして一体化されていたテープ基板３が分離され夫々の半導体装置が個片化される。
【００６６】
以上、本発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
前記実施の形態においては、半導体チップ４のパッド１２上に形成した突起電極として、スタッドバンプ７を用いた場合を開示したが、突起電極の形状および製造方法としては本実施例に開示された工程に限定されるものではなく、例えば電解めっき工程で形成した金バンプ電極などを適用しても良い。
【００６７】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
（１）本発明によれば、スタッドバンプを多段形成することによって、スタッドバンプの径を増加させずにスタッドバンプ７の高さを得ることができるという効果がある。
（２）本発明によれば、上記効果（１）により、接着層を厚くして応力を吸収し半導体チップの変形を防止することができるという効果がある。
（３）本発明によれば、接着層薄くスタッドバンプを低くして、スタッドバンプの変形量を減少させてスタッドバンプと配線との接続信頼性を向上させることができる。
（４）本発明によれば、硬質の断熱板にテープ基板を載せた状態で熱圧着を行なうことにより、熱圧着時にテープ基板の変形を防止することができるという効果がある。
（５）本発明によれば、テープ基板端部の引き出し配線を接着層で覆い、この接着層が引き出し配線の端部を抑え、引き出し配線の端部が基体から剥離するのを防止することができるという効果がある。
（６）本発明によれば、複数のパッドに共通する外部端子を共通配線に接続することによって外部端子の数を削減することができるという効果がある。
（７）本発明によれば、配線の他端に形成されるパッドを厚くすることにより、実装基板と接続したバンプ電極とテープ基板の配線との間に生じる応力を緩和することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置の要部を示す部分縦断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態である半導体装置の要部を示す部分縦断面図である。
【図３】従来の半導体装置の製造工程を示す部分縦断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程を示す部分縦断面図である。
【図５】発明者が評価した比較例の半導体装置の製造工程を示す部分縦断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程を示す部分縦断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態である半導体装置に用いられるテープ基板を示す平面図である。
【図８】本発明の一実施の形態である半導体装置に用いられるテープ基板を示す平面図である。
【図９】従来の半導体装置の要部を示す部分拡大縦断面図である。
【図１０】本発明の一実施の形態である半導体装置の要部を示す部分拡大縦断面図である。
【図１１】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法を説明するフロー図である。
【図１２】スタッドバンプを形成した状態の半導体チップを示す平面図である。
【図１３】図１２中のａ−ａ線に沿った縦断面図である。
【図１４】図１２中のｂ−ｂ線に沿った部分拡大縦断面図である。
【図１５】図７に示したテープ基板の底面図である。
【図１６】図７に示したテープ基板の縦断面図である。
【図１７】図７に示したテープ基板の部分拡大縦断面図である。
【図１８】図７に示したテープ基板が複数一体となったシートを示す平面図である。
【図１９】図７に示したテープ基板が複数一体となったシートを示す縦断面図である。
【図２０】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法を工程ごとに示す平面図である。
【図２１】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法を工程ごとに示す縦断面図である。
【図２２】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法を工程ごとに示す平面図である。
【図２３】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法を工程ごとに示す縦断面図である。
【図２４】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法を工程ごとに示す部分拡大縦断面図である。
【図２５】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法を工程ごとに示す部分拡大縦断面図である。
【図２６】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法を工程ごとに示す平面図である。
【図２７】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法を工程ごとに示す縦断面図である。
【図２８】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法を工程ごとに示す縦断面図である。
【図２９】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法を工程ごとに示す縦断面図である。
【図３０】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法を工程ごとに示す縦断面図である。
【図３１】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法を工程ごとに示す平面図である。
【図３２】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法を工程ごとに示す縦断面図である。
【図３３】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法を工程ごとに示す平面図である。
【図３４】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法を工程ごとに示す縦断面図である。
【符号の説明】
１…基体、２…配線、２ａ…引き出し配線、２ｂ…共通配線、３…テープ基板、４…半導体チップ、５…バンプ電極、５´…ハンダボール、６…ソルダーレジスト、７…スタッドバンプ、７ａ…球状部分、７ｂ…突起部分、８…接着層、９…テーブル、１０…断熱板、１１…めっき膜、１２…パッド、１３…保護絶縁膜、１４…ヒートブロック、１５…保護シート、１６…ダイシングテープ、１７…ダイシングブレード。
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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