(57)【要約】【課題】配線パターンとバンプ電極との接続信頼性を向上させることができる半導体装置を提供すること。【解決手段】半導体装置は、表面に配線パターンを有するフィルム基板と、表面に電極を有してフィルム基板上に実装される半導体チップと、予めフィルム基板あるいは半導体チップに塗布され、半導体チップの搭載後にフィルム基板と半導体チップの間に充填される絶縁性の樹脂とを備え、配線パターンは半導体チップの電極へ向かって先細りとなる断面形状の突起部を有し、その突起部が電極に食い込んで電気的に接続される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に配線パターンを有するフィルム基板と、表面に電極を有してフィルム基板上に実装される半導体チップと、予めフィルム基板あるいは半導体チップに塗布され、半導体チップの搭載後にフィルム基板と半導体チップの間に充填される絶縁性の樹脂とを備え、配線パターンは半導体チップの電極へ向かって先細りとなる断面形状の突起部を有し、その突起部が電極に食い込んで電気的に接続される半導体装置。
【請求項２】
突起部は断面が台形状で先端の幅が電極の最大幅の半分以下である請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
突起部は電極に電極の高さの平均１０％以上食い込んで接続される請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
突起部と電極が熱圧着されてなる請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体装置を製造するための方法であって、フィルム基板上に絶縁性樹脂を塗布して突起部を樹脂で覆い、塗布された樹脂の上に半導体チップを載置して電極と突起部を対向させ、半導体チップをフィルム基板へ所定の圧力と温度で加圧・加熱し電極と突起部の間に介在する樹脂を押し出して硬化させると共に突起部を電極に食い込ませて突起部と電極を接続する工程を備える半導体装置の製造方法。
【請求項６】
電極と突起部がそれぞれ金と銅からなり、半導体チップを２５０×１０−４ｇｆ／μｍ２以上の圧力で加圧して突起部を電極に食い込ませる請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
絶縁性樹脂はその硬化温度が２１０℃以下であり、半導体チップの加熱温度が２１０℃以上である請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
電極は金からなり、突起部は錫メッキ又は金メッキが施された導体からなり、半導体チップを３００℃以上に加熱して電極と突起部を熱圧着させ、拡散又は合金を生成して接続する請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
絶縁性樹脂はその硬化温度が２１０℃以下であって、電極は金からなり、突起部は錫メッキ又は金メッキが施された導体からなり、半導体チップを樹脂硬化温度付近の温度で加圧、加熱して電極と突起部を接続すると同時に樹脂を硬化させた後、半導体チップを３００℃以上に加熱して電極と突起部を熱圧着させ拡散又は合金を生成して接続する請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
半導体チップをフィルム基板へ所定の圧力と温度で加圧・加熱する工程は、半導体チップを加圧と同時に加熱し、加熱が終了するのと同時に加圧を解除する工程である請求項５〜９のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
半導体チップをフィルム基板へ所定の圧力と温度で加圧・加熱する工程は、半導体チップを加圧した後に加熱し、加熱を終了した後に加圧を解除する工程である請求項５〜９のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
絶縁性樹脂が導電性粒子を含んでなる請求項５〜１１のいずれか１つに記載の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】
この発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、詳しくは、フレキシブル配線基板上に半導体チップが接合・搭載された半導体装置とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この発明に関連する従来技術としては、次のようなものが知られている。
（１）Ａｕからなるバンプ電極を有する半導体チップをフレキシブル配線基板上の所定位置に重ね、半導体チップをフレキシブル配線基板に１バンプ電極あたり０．１〜０．３Ｎの圧力で加圧しつつ４００〜４５０℃の高温で加熱してフレキシブル配線基板の配線パターンと半導体チップのバンプ電極とを熱圧着した後、フレキシブル配線基板と半導体チップの間に熱硬化性樹脂を注入し、注入した樹脂を熱硬化させる半導体装置の製造方法（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
（２）フレキシブル基板の表面上に光硬化性または熱硬化性の樹脂を塗布して配線パターンを覆い、塗布された樹脂の上に半導体チップを載置して配線パターンと半導体チップのバンプ電極とを対向させ、半導体チップをフレキシブル基板へ加圧して配線パターンとバンプ電極の間に介在する樹脂をそこから押し出しつつ配線パターンとバンプ電極を接触させ、光照射または１５０℃以下の低温で加熱することにより樹脂を硬化させる半導体装置の製造方法（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
（３）フレキシブル基板の表面上に熱硬化性樹脂を塗布して配線パターンを覆い、塗布された樹脂の上に半導体チップを載置して配線パターンと半導体チップのバンプ電極とを対向させ、通電により発熱するパルス加熱ツールを用いて半導体チップをフレキシブル基板へ加圧し、配線パターンとバンプ電極の間に介在する樹脂をそこから押し出しつつ配線パターンとバンプ電極を接触させ、その加圧状態を維持したままパルス加熱ツールに通電して半導体チップを１００〜２５０℃の低温で加熱し樹脂を硬化させる半導体装置の製造方法（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
（４）フレキシブル基板の表面上に紫外線および熱硬化性の樹脂を塗布して配線パターンを覆い、塗布された樹脂の上に半導体チップを載置して配線パターンと半導体チップのバンプ電極とを対向させ、半導体チップをフレキシブル基板へ加圧して配線パターンとバンプ電極の間に介在する樹脂をそこから押し出しつつ配線パターンとバンプ電極を接触させ、その加圧状態を維持したまま樹脂に紫外線を照射して半導体素子周縁部の樹脂を硬化させた後、加熱して樹脂を完全硬化させる半導体装置の製造方法（例えば、特許文献４参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１７６９１８号公報
【特許文献２】
特許第１６８９５０４号明細書
【特許文献３】
特許第２０３９５１０号公報
【特許文献４】
特許第２０６４４６３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
フレキシブル配線基板上に半導体チップが接合・搭載された半導体装置としてＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）やＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）と呼ばれる半導体装置が知られている。
ＴＣＰでは、フレキシブル配線基板の一部に配線パターンの先端が梁状に張り出した開口部が形成され、半導体チップは開口部に張り出した配線パターンに支えられるように開口部上に実装される。
これに対しＣＯＦでは、ＴＣＰのような開口部が形成されず、半導体チップはフレキシブル配線基板上に実装される。
【０００８】
近年、半導体チップに設けられるバンプ電極の多ピン化、ファインピッチ化が進んでおり、ＣＯＦでもバンプ電極の多ピン化、ファインピッチ化に対応する必要が生じている。
また、ＣＯＦでは、半導体チップをフレキシブル配線基板へ実装する際の加圧力により配線パターンが変形し、実装された半導体チップの外縁と配線パターンが接触してしまう現象（以下、「エッジタッチ」という）に対処する必要も生じている。
このため、ＣＯＦの製造方法において、ＭＢＢ（Ｍｉｃｒｏ  Ｂｕｍｐ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）、ＮＣＰ（Ｎｏｎ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）、ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）と呼ばれる接続・封止方法が用いられるようになっている。
【０００９】
これらＭＢＢ、ＮＣＰおよびＡＣＰは、上述の従来技術（１）のように配線パターンとバンプ電極を４００〜４５０℃の高温で熱圧着するのではなく、比較的低温である１００〜２５０℃程度で樹脂を硬化させることにより配線パターンとバンプ電極を固定して接続するものである。
したがって、ＭＢＢ、ＮＣＰおよびＡＣＰは、ＣＯＦの製造方法の中では低温接合の技術に分類される。
【００１０】
ところで、ＣＯＦに対する要求としては、上述のような多ピン化およびエッジタッチへの対応以外に小型化、薄型化および軽量化などの要求もある。
このような小型化、薄型化および軽量化などの要求を同時に満たすには配線パターンの半導体チップと接続される接続部のファインピッチ化、フレキシブル配線基板の基材となる絶縁テープの薄膜化および配線パターンの薄膜化が必要となる。
【００１１】
しかしながら、接続部のファインピッチ化、絶縁テープの薄膜化および配線パターンの薄膜化がすすむと、４００〜４５０℃の高温で配線パターンとバンプ電極を熱圧着する上述の従来技術（１）の製造方法では、配線パターンとバンプ電極を位置合わせ、搭載するうえで、フィルム基板の膨張・収縮の影響を大きく受けるようになり、配線パターンとバンプ電極との累積寸法ずれが生じ、配線パターンとバンプ電極との接触面積が十分に確保されず電気的接続状態が悪化する恐れがある。
また、半導体チップを加圧する際の圧力により薄膜化された配線パターンが変形しエッジタッチが生じ易くなる。
【００１２】
これに対し低温接合の技術である上述の従来技術（２）〜（４）の製造方法では、半導体チップを比較的低温で加熱するので配線パターンの膨張に起因する累積寸法ずれが生じにくくなる。
また、フレキシブル配線基板上に樹脂を塗布してから半導体チップを載置し、加圧するので、配線パターンが変形しても配線パターンと半導体チップの外縁との間に樹脂が介在することとなりエッジタッチが生じにくくなる。
【００１３】
しかしながら、低温接合の技術である従来技術（２）〜（４）の製造方法では、フレキシブル配線基板と半導体チップとの間に樹脂が介在するので、半導体チップをフレキシブル基板へ加圧する際に半導体チップの電極と配線パターンとの間に残留しようとする樹脂によって半導体チップが横滑りし、配線パターンと半導体チップとの位置がずれる恐れがある。また、配線パターンとバンプ電極の間に樹脂が残留して電気的な接続不良を引き起こす恐れもある。
【００１４】
また、低温接合であることから、上述の通り配線パターンとバンプ電極との接続は加圧による接触とフレキシブル配線基板と半導体チップの間に介在する樹脂の硬化にのみ頼ることとなる。
このため、配線パターンとバンプ電極との機械的な接続強度が低く、低温と高温が繰り返される環境、あるいは高湿な環境で使用された場合に、フレキシブル基板から半導体チップが剥離し配線パターンとバンプ電極との電気的な接続不良が発生する恐れがある。
詳しくは、温度サイクルによる膨張・収縮が繰り返される環境、あるいは吸湿による膨張が大きい環境で使用された場合、ＣＯＦを構成するフレキシブル配線基板、樹脂および半導体チップの熱膨張係数の違いからフレキシブル配線基板と樹脂との界面、あるいは、樹脂と半導体チップとの界面で剥離が発生し易くなる。
また、生産効率は良いが、加熱状態で加圧を解除するコンスタント加熱方式は、加圧解除時に電気的な接続不良が発生する恐れがある。
【００１５】
この発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、配線パターンとバンプ電極との接続信頼性、歩留まり、生産効率を向上させることができる半導体装置とその製造方法を提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、表面に配線パターンを有するフィルム基板と、表面に電極を有してフィルム基板上に実装される半導体チップと、予めフィルム基板あるいは半導体チップに塗布され、半導体チップの搭載後にフィルム基板と半導体チップの間に充填される絶縁性の樹脂とを備え、配線パターンは半導体チップの電極へ向かって先細りとなる断面形状の突起部を有し、その突起部が電極に食い込んで電気的に接続される半導体装置を提供するものである。
【００１７】
つまり、この発明による半導体装置では、配線パターンが半導体チップの電極へ向かって先細りとなる断面形状の突起部を有する。
このため、半導体装置の製造工程において半導体チップがフィルム基板へ加圧される際に、配線パターンの突起部と電極との間に残留しようとする樹脂を先細りの突起部の先端によって分離除去しつつ突起部を電極に食い込ませることができ、電気的な接続を効果的に行うことができる。
これは、突起部と電極を加圧による接触と樹脂の硬化のみによってこれらを接続しても、突起部と電極との電気的な接続が効果的に行われ、かつ、突起部と電極との機械的な接続強度も高められることを意味している。
また、突起部と電極との間に残留しようとする樹脂が先細りの突起部の先端によって分離除去されることにより、半導体チップ加圧時の位置ずれが抑制されて突起部と電極との接続信頼性も向上される。
【００１８】
また、仮に、半導体装置の製造工程において半導体チップが加熱されることに起因してフィルム基板が膨張し突起部と電極との累積寸法ずれが発生しても、突起部が電極に食い込んで接続されることにより突起部と電極との接触面積は十分に確保され、突起部と電極との接続信頼性が損なわれることはない。
また、仮に、半導体チップが加圧されることに起因して配線パターンが変形しても、フィルム基板と半導体チップとの間に絶縁性の樹脂が介在することによりエッジタッチも防止される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
この発明による半導体装置は、表面に配線パターンを有するフィルム基板と、表面に電極を有してフィルム基板上に実装される半導体チップと、予めフィルム基板あるいは半導体チップに塗布され、半導体チップの搭載後にフィルム基板と半導体チップの間に充填される絶縁性の樹脂とを備え、配線パターンは半導体チップの電極へ向かって先細りとなる断面形状の突起部を有し、その突起部が電極に食い込んで電気的に接続されることを特徴とする。
【００２０】
ここで、配線パターンは、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、ＩＴＯなどの導電材料からなる薄膜を所定のパターンに形成したものを意味する。例えば、厚さ５〜１８μｍ程度の銅箔からなるパターン上に錫メッキや金メッキが施されたものを用いることができる。所定のパターンに形成する方法としては、例えば、エッチングを挙げることができる。
また、フィルム基板は、絶縁材料からなり自由に屈曲させることが可能な薄膜状のものを意味する。例えば、厚さ１５〜４０μｍ程度のポリイミド系絶縁テープを用いることができる。
【００２１】
また、半導体チップは、半導体基板に集積回路が作り込まれ、表面（フィルム基板との対向面）に配線パターンと電気的に接続するための電極が形成されたものを意味する。電極は、例えば、Ａｕからなるバンプ電極であってもよい。
また、絶縁性の樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂を用いることができ、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂などを用いることができる。また、後述するこの発明による半導体装置の製造方法において、これらの樹脂をフィルム基板上に塗布する方法としては、例えば、ディスペンサ法や印刷法などを用いることができる。
【００２２】
また、突起部は、配線パターンのうち半導体チップの電極と電気的に接続される部分であって、半導体チップの電極に食い込み易いように半導体チップの電極に向かって先細りとなる断面形状を有している。
このような突起部の形成方法としては、例えば、パターン形成時のエッチングファクタや配線パターン幅の狙い値を調整することで対応することが可能である。
【００２３】
この発明による半導体装置において、突起部は断面が台形状で先端の幅が電極の最大幅の半分以下であってもよい。
このような構成によれば、半導体装置の製造工程において半導体チップがフィルム基板へ加圧される際に、突起部と電極との間に樹脂が残留せず、より一層分離除去され易くなると共に、突起部が電極に、より一層食い込み易くなり、突起部の機械的な強度も確保される。
【００２４】
また、この発明による半導体装置において、突起部は電極に電極の高さの平均１０％以上食い込んで接続されていてもよい。
このような構成によれば、突起部が半導体チップの電極に確実に食い込んだ状態となるので突起部と電極との接続強度がより一層高められる。
この結果、温度サイクルによる膨張・収縮が繰り返されるような環境、あるいは高湿な環境で使用されても半導体チップがフィルム基板から剥離しずらくなり、配線パターンと電極との接続信頼性をより一層向上させることができる。
【００２５】
また、この発明による半導体装置において、突起部と電極は熱圧着されていてもよい。
このような構成によれば、突起部と電極の接続部に突起部の材料と電極の材料との拡散層または合金層が形成されることとなり、突起部と電極はより一層強固に接続される。
この結果、温度サイクルによる膨張・収縮が繰り返されるような環境、あるいは高湿な環境で使用されても半導体チップがフィルム基板から剥離しずらくなり、配線パターンと電極との接続信頼性をより一層向上させることができる。
【００２６】
また、この発明は別の観点からみると、この発明による上述の半導体装置を製造するための方法であって、フィルム基板上に絶縁性樹脂を塗布して、塗布された樹脂の上に半導体チップを載置して電極と配線パターンの突起部を対向させ、半導体チップをフィルム基板へ所定の圧力と温度で加圧・加熱し、電極と突起部の間に残留する樹脂を押し出して除去し、樹脂を硬化させると共に突起部を電極に食い込ませて突起部と電極を接続する工程を備える半導体装置の製造方法を提供するものでもある。
【００２７】
このような製造方法によれば、半導体チップをフィルム基板へ加圧する際に、配線パターンの突起部と電極との間に残留しようとする樹脂を先細りの突起部の先端によって分離除去しつつ突起部を電極に食い込ませることができ、電気的な接続を効果的に行うことができる。
これは、突起部と電極を加圧による接触と樹脂の硬化のみによってこれらを接続しても、突起部と電極との電気的な接続が効果的に行われ、かつ、突起部と電極との機械的な接続強度も高められることを意味している。
また、突起部と電極との間に残留しようとする樹脂が先細りの突起部の先端によって分離除去されることにより、半導体チップ加圧時の位置ずれが抑制されて電極と突起部との接続信頼性も向上される。
【００２８】
また、仮に、半導体チップが加熱されることに起因してフィルム基板が膨張し突起部と電極との累積寸法ずれが発生しても、突起部が電極に食い込んで接続されることにより突起部と電極との接触面積は十分に確保され、突起部と電極との接続信頼性が損なわれることはない。
また、フィルム基板上に樹脂が塗布されるので、半導体チップを加圧する際に配線パターンが変形してもフィルム基板と半導体チップの外縁との間に樹脂が介在することとなりエッジタッチが防止される。
【００２９】
この発明による上記製造方法において、電極と配線パターンがそれぞれ金と銅からなる場合には、半導体チップを約２５０×１０−４ｇｆ／μｍ２以上の圧力で加圧することにより突起部を電極に食い込ませてもよい。
なお、上記圧力は半導体チップと配線パターンを接続する際に加えられる圧力としては比較的高いため配線パターンが変形する可能性もある。しかしながら、エッジタッチについては、上述の通りフィルム基板と半導体チップの外縁に介在する樹脂によって防止される。
【００３０】
また、この発明による上記製造方法において、絶縁性樹脂はその硬化温度が約２１０℃以下であってもよい。
すなわち、これは半導体チップを加圧・加熱する工程において、加熱温度が２１０℃程度、若しくはそれ以上であればよいことを意味している。
２１０℃程度で加熱すると、フィルム基板の膨張を最小限に抑えることができ、フィルム基板の膨張に起因する突起部と電極との累積寸法ずれを防止できる。
なお、上記の２１０℃というのは、半導体チップと配線パターンを接続する際の加熱温度としては比較的低いため突起部と電極の接続部には拡散又は合金の生成はない。しかしながら、上述の通りこの発明による上記製造方法では、突起部が電極に食い込んで接続されるので、突起部と電極との機械的な接続強度は十分に確保される。
【００３１】
また、この発明による上記製造方法において、電極が金からなり、配線パターンが錫メッキ又は金メッキを施した導体からなる場合には、半導体チップを約３００℃以上に加熱して接続してもよい。
このような温度で加熱すると、配線パターンの突起部と電極の接続部に突起部の材料と電極の材料との拡散層または合金層が形成され、突起部と電極をより一層強固に接続できる。
この結果、温度サイクルによる膨張・収縮が繰り返されるような環境、あるいは高湿な環境で使用されても半導体チップがフィルム基板から剥離しずらくなり、配線パターンと電極との接続信頼性をより一層向上させることができる。
【００３２】
また、この発明による上記製造方法において、絶縁性樹脂の硬化温度が約２１０℃以下であって、電極が金からなり、配線パターンの突起部が錫メッキ又は金メッキを施した導体からなる場合には、半導体チップを約２１０℃に加熱することにより樹脂を硬化させた後、半導体チップを約３００℃以上に加熱することにより電極と突起部を接続してもよい。
このように、半導体チップを加熱する温度を約２１０℃と約３００℃以上の２段階に変化させると、比較的低温である約２１０℃で樹脂を硬化させることにより突起部と電極を所定の接続位置で固定し、その後、比較的高温である約３００℃で加熱することにより突起部と電極との接続部分に突起部の材料と電極の材料との拡散層又は合金層が形成される。
この結果、突起部と電極は所定の位置で強固に接続されることとなり、接続信頼性がより一層向上する。
また、半導体チップが比較的高温である約３００℃で加熱されることに起因してフィルム基板が膨張し突起部と電極との累積寸法ずれが発生しやすいが、先ず比較的低温である約２１０℃で樹脂を硬化させて、突起部と電極を所定の接続位置で固定していること、突起部が電極に食い込んで接続され、突起部と電極との接触面積が十分に確保されていることにより、突起部と電極との接続信頼性が損なわれることはない。
【００３３】
また、この発明による上記半導体装置の製造方法において、半導体チップをフィルム基板へ所定の圧力と温度で加圧・加熱する工程は、半導体チップを加圧しながら加熱し、加熱が終了するのと同時に加圧を解除する工程であってもよい。
このような製造方法によれば、加圧と加熱が同時に行われるので、半導体装置の生産効率が向上する。
【００３４】
ここで、一般的に半導体チップをフィルム基板へ加圧・加熱する加熱ツールとしては、通電により任意の温度に加熱できるパルス加熱ツールと、常に加熱状態にあるコンスタント加熱ツールの２種類がある。
パルス加熱ツールが用いられる場合、一般的に半導体チップはフィルム基板へ加圧された後、加圧状態が維持されたまま同ツールへの通電によって任意の温度に加熱され、所定時間加熱されると同ツールへの通電を止めることにより加圧状態が維持されたまま常温まで冷却され、加圧状態が解除される。
これに対し、コンスタント加熱ツールが用いられる場合、半導体チップは加熱されながらフィルム基板へ加圧され、所定時間加圧、加熱されると半導体チップは同時に加熱、及び加圧が解除される。
【００３５】
生産効率を向上させるという観点からすれば、加圧と加熱が同時に行われるコンスタント加熱ツールが有利であるが、従来の半導体装置では加熱状態のまま加圧を解除すると半導体チップの電極がフィルム基板の配線パターンから剥離する恐れがあり、コンスタント加熱ツールを採用することは難しかった。
しかしながら、この発明では上述の通り、配線パターンの突起部を電極に食い込ませて接続するので、突起部と電極との機械的な接続強度が従来よりも改善される。
このため、半導体チップが加熱状態のまま加圧を解除しても半導体チップの電極がフィルム基板の配線パターンから剥離する恐れがなく、従来は採用が難しかったコンスタント加熱ツールを採用して生産効率を向上させることができる。
【００３６】
また、この発明による上記製造方法において、絶縁性樹脂は導電性粒子を含んでいてもよい。
絶縁性樹脂として導電性粒子を含んだものを用いると、配線パターンの突起部と電極はそれらの接続部界面に導電性粒子が食い込んだ状態で接続される。
このため、仮に突起部と電極の界面に樹脂が残留したとしても突起部と電極は導電性粒子を介して電気的に接続されることとなり、接続信頼性がより一層高められる。
なお、導電性粒子としては、金属微細粉末を用いることができ、例えば、粒径約３〜１０μｍ程度の金コート樹脂粒子、ニッケル粒子などを用いることができる。
【００３７】
【実施例】
以下にこの発明の実施例について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する複数の実施例において、同じ部材には同じ符号を用いて説明する。
【００３８】
実施例１
この発明の実施例１によるＣＯＦ半導体装置の構成について図１および図２に基づいて説明する。図１は実施例１によるＣＯＦ半導体装置の概略的な構成を示す説明図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
図１および図２に示されるように、この発明の実施例１によるＣＯＦ半導体装置１０は、表面に配線パターン２を有するフィルム基板１と、表面にバンプ電極６を有してフィルム基板１上に実装される半導体チップ３と、フィルム基板１と半導体チップ３の間に充填される絶縁性の樹脂７とを備え、配線パターン２は半導体チップ３の電極６へ向かって先細りとなる断面形状の突起部４を有し、その突起部４は電極６に食い込んで電気的に接続されている。
【００３９】
ここで、フィルム基板１は厚さ約１５〜４０μｍのポリイミド系絶縁テープからなり、自由に折り曲げることが可能である。
また、フィルム基板１上に形成される配線パターン２は、厚さ約５〜１８μｍの銅箔からなるパターン上に錫メッキや金メッキ等（図示せず）が施されている。
配線パターン２のうち、半導体チップ３の実装領域、及び外部接続用コネクタ部を除く領域はソルダーレジスト５で覆われ絶縁状態が確保されている。
【００４０】
配線パターン２のうち、突起部４は例えば、その台形状断面の下底側の幅Ｗ１が約１０±４μｍ、上底側の幅Ｗ２が約４±３μｍのように極めて先細りの形状となっている。
一方、バンプ電極６はＡｕ等からなり、例えば幅Ｗ３が約１５μｍ、高さが約１５μｍ程度である。突起部４はバンプ電極６に平均２μｍ食い込んで接続されている。
【００４１】
以下、実施例１によるＣＯＦ半導体装置１０の製造方法について図３〜図７に基づいて説明する。図３〜図７は実施例１によるＣＯＦ半導体装置の製造工程を示す工程図である。
まず、図３（ａ）および図３（ｂ）に示されるように、配線パターン２が形成されたフィルム基板１を用意する。配線パターン２のうち、半導体チップ３（図５参照）が実装される領域は配線パターン２の突起部４が露出しているが、その他の領域はソルダーレジスト５で覆われている。
【００４２】
次に、図４（ａ）および図４（ｂ）に示されるように、半導体チップ３が実装される領域に絶縁性の樹脂７（エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等）を厚さ約１０〜５０μｍ程度に塗布する。
次に、図５（ａ）および図５（ｂ）に示されるように、半導体チップ３を塗布された樹脂７上に位置合わせして載置し、配線パターンの突起部４と半導体チップ３のバンプ電極６とを樹脂７を介して対向させる。
【００４３】
次に、図６（ａ）および図６（ｂ）に示されるように、通電により任意の温度に加熱可能なパルス加熱ツール１００を用いて半導体チップ３をフィルム基板１へ約２５０×１０−４ｇｆ／μｍ２程度の圧力で加圧する。この際、配線パターンの突起部４とバンプ電極６の間に残留しようとする樹脂７は先細の突起部４によってそこから容易に押し出され、突起部４とバンプ電極６はそれらの間に樹脂７を残留させることなく接触する。その後、さらに加圧状態が維持されることにより、バンプ電極６に接触した突起部４はその先細の形状に起因してバンプ電極６にある程度食い込み、突起部４とバンプ電極６の位置決めがなされる。
【００４４】
その後、加圧状態を維持したままパルス加熱ツール１００に通電して半導体チップ３を２３０〜２５０℃程度で約１〜５秒程度加熱し、樹脂を硬化させる。同時に配線パターンの突起部４はバンプ電極６に完全に食い込み、接続がほぼ完了する。
その後、図７（ａ）および図７（ｂ）に示されるように、パルス加熱ツール１００への通電を止め、パルス加熱ツール１００の温度を常温付近まで下げてから加圧状態を解除することにより、図１および図２に示されるＣＯＦ半導体装置１０を得る。
【００４５】
実施例２
実施例２は実施例１の製造方法を部分的に変更して実施例１と同一の半導体装置１０（図１および図２参照）を製造するものである。
実施例２の製造方法は、実施例１の製造方法に対して半導体チップ３の加圧・加熱工程を変更したものである。
したがって、半導体チップ３を位置合わせして樹脂７上に載置するまでの工程（図３〜５参照）については説明を省略し、半導体チップ３を加圧・加熱する工程についてのみ図８および図９に基づいて説明する。
【００４６】
実施例２では、図８（ａ）および図８（ｂ）に示されるように、常に加熱状態にあるコンスタント加熱ツール２００を用いて半導体チップ３をフィルム基板１へ約２５０×１０−４ｇｆ／μｍ２程度の圧力で加圧しつつ、半導体チップ３を２３０〜２５０℃程度で約１〜５秒程度加熱する。
その後、図９（ａ）および図９（ｂ）に示されるように、コンスタント加熱ツール２００による加圧状態を解除し図１および図２に示されるＣＯＦ半導体装置１０を得る。つまり、実施例２では加圧と加熱が常に同時に行われ、半導体チップ３の冷却を待つことなく加圧状態が解除される。このため、実施例１の製造方法よりも生産効率を向上させることができる。
【００４７】
実施例３
この発明の実施例３によるＣＯＦ半導体装置の構成について図１０に基づいて説明する。図１０は実施例３によるＣＯＦ半導体装置の要部拡大図である。
図１０に示されるように、実施例３によるＣＯＦ半導体装置は、配線パターン２の突起部４とバンプ電極６との接続部にそれらの材料の合金層３８が形成され、接続信頼性がより一層向上している。その他の構成は実施例１又は実施例２による半導体装置１０（図１および図２参照）と同一である。
実施例３による半導体装置の製造方法は、実施例１の製造方法に対して半導体チップ３の加圧・加熱工程を変更したものである。
したがって、半導体チップ３を位置合わせして樹脂７上に載置するまでの工程（図３〜５参照）については説明を省略し、半導体チップ３を加圧・加熱する工程についてのみ図１１〜１３に基づいて説明する。
【００４８】
実施例３では、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示されるように、パルス加熱ツール１００を用いて半導体チップ３をフィルム基板１へ約２５０×１０−４ｇｆ／μｍ２程度の圧力で加圧しつつ、半導体チップ３を約２１０℃程度で約１〜５秒程度加熱し、配線パターン２の突起部４とバンプ電極６とを接続すると共に樹脂７を硬化させる。
次に、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示されるように、パルス加熱ツール１００の加熱温度を例えば３００℃程度に昇温して突起部４とバンプ電極６とを接続している金属材料間に拡散層又は合金層３８を形成する。
その後、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示されるように、パルス加熱ツール１００による加圧状態を解除し実施例３によるＣＯＦ半導体装置を得る。
尚、上記パルス加熱ツール１００の代わりに、例えば２１０℃と３００℃に設定した２種類のコンスタント加熱ツール２００を使用して、上記パルス加熱ツール１００を使用した場合と同様に２段階の加熱を行っても、上記と同様のＣＯＦ半導体装置が得られる。この場合は、加圧と加熱が同時に行われる。
【００４９】
実施例４
この発明の実施例４によるＣＯＦ半導体装置の構成について図１４および図１５に基づいて説明する。図１４は実施例４によるＣＯＦ半導体装置の概略的な構成を示す説明図、図１５は図１４のＢ−Ｂ断面図である。
図１４および図１５に示されるように、実施例４によるＣＯＦ半導体装置４０は、樹脂４７に導電性粒子４９が分散されており、この導電性粒子４９が配線パターン２の突起部４とバンプ電極６との接続部の界面に食い込むことにより、接続信頼性がより一層向上している。その他の構成は実施例１又は実施例２による半導体装置１０（図１および図２参照）と同一である。
実施例４による半導体装置４０の製造方法は、実施例１又は実施例２の製造方法と同一であるが、導電性粒子４９を分散させた樹脂４７（エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等）を用いる点のみが異なる。
【００５０】
【発明の効果】
この発明によれば、配線パターンが半導体チップの電極へ向かって先細りとなる断面形状の突起部を有するので、半導体装置の製造工程において半導体チップがフィルム基板へ加圧・加熱される際に、突起部と電極との間に残留しようとする樹脂を先細りの突起部の先端によって分離除去しつつ突起部を電極に食い込ませることができ、電気的な接続を効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１によるＣＯＦ半導体装置の概略的な構成を示す説明図である。
【図２】図１に示されるＣＯＦ半導体装置のＡ−Ａ断面図である。
【図３】この発明の実施例１によるＣＯＦ半導体装置の製造工程を示す工程図であり、同図において（ａ）と（ｂ）は同工程における概略的な構成（図１に対応）と断面（図２に対応）をそれぞれ示している。
【図４】この発明の実施例１によるＣＯＦ半導体装置の製造工程を示す工程図であり、同図において（ａ）と（ｂ）は同工程における概略的な構成（図１に対応）と断面（図２に対応）をそれぞれ示している。
【図５】この発明の実施例１によるＣＯＦ半導体装置の製造工程を示す工程図であり、同図において（ａ）と（ｂ）は同工程における概略的な構成（図１に対応）と断面（図２に対応）をそれぞれ示している。
【図６】この発明の実施例１によるＣＯＦ半導体装置の製造工程を示す工程図であり、同図において（ａ）と（ｂ）は同工程における概略的な構成（図１に対応）と断面（図２に対応）をそれぞれ示している。
【図７】この発明の実施例１によるＣＯＦ半導体装置の製造工程を示す工程図であり、同図において（ａ）と（ｂ）は同工程における概略的な構成（図１に対応）と断面（図２に対応）をそれぞれ示している。
【図８】この発明の実施例２によるＣＯＦ半導体装置の製造工程を示す工程図であり、同図において（ａ）と（ｂ）は同工程における概略的な構成（図１に対応）と断面（図２に対応）をそれぞれ示している。
【図９】この発明の実施例２によるＣＯＦ半導体装置の製造工程を示す工程図であり、同図において（ａ）と（ｂ）は同工程における概略的な構成（図１に対応）と断面（図２に対応）をそれぞれ示している。
【図１０】この発明の実施例３によるＣＯＦ半導体装置の要部拡大図である。
【図１１】この発明の実施例３によるＣＯＦ半導体装置の製造工程を示す工程図であり、同図において（ａ）と（ｂ）は同工程における概略的な構成（図１に対応）と断面（図２に対応）をそれぞれ示している。
【図１２】この発明の実施例３によるＣＯＦ半導体装置の製造工程を示す工程図であり、同図において（ａ）と（ｂ）は同工程における概略的な構成（図１に対応）と断面（図２に対応）をそれぞれ示している。
【図１３】この発明の実施例３によるＣＯＦ半導体装置の製造工程を示す工程図であり、同図において（ａ）と（ｂ）は同工程における概略的な構成（図１に対応）と断面（図２に対応）をそれぞれ示している。
【図１４】この発明の実施例４によるＣＯＦ半導体装置の概略的な構成を示す説明図である。
【図１５】図１４に示されるＣＯＦ半導体装置のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１・・・フィルム基板
２・・・配線パターン
３・・・半導体チップ
４・・・突起部
５・・・ソルダーレジスト
６・・・バンプ電極
７・・・樹脂
１０・・・ＣＯＦ半導体装置
【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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