(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フリップチップ実装された半導体装置であって、
回路基板と、
前記回路基板に素子面が正対するよう接合されたシリコン基板からなる半導体チップと、
前記半導体チップと前記回路基板の間に充填された封止剤と、を有し、
前記封止剤が前記半導体チップの側面までは被覆していなく、前記側面が露出しており、
前記半導体チップのスクライブ領域上には前記シリコン基板を構成するシリコンが表出している領域があり、前記シリコンが表出している領域は前記スクライブ領域に囲まれた内部を構成するシリコンの表面と同一の平面をなしており、前記シリコンが表出している領域において前記封止剤と前記シリコン基板とが直接接触していることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップが回路基板にフリップチップ実装された半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造するために、バンプを介して、素子面が回路基板に正対して回路基板上に半導体チップを実装するフリップチップ実装が用いられる。フリップチップ実装では、回路基板と半導体チップの接続は、半導体チップ側に半田バンプなどを設けて、それを回路基板側の配線に圧着することにより実現する。そして、回路基板と半導体チップの間には、耐湿性の確保、あるいは基板からの半田バンプへの応力緩和のため、エポキシ樹脂などの封止剤を充填する。
【０００３】
前述の封止剤の熱膨張係数は、半導体チップのそれより大きいため、温度サイクルなどの環境試験において、大きな熱応力が半導体チップにかかる。半導体チップと回路基板の熱膨張係数も異なっているので、封止剤にも大きな応力が発生する。このため、温度サイクル試験において、応力によって、半田バンプの接合が不安定になったり、半導体チップにクラックが入ったりすることが発生する。
【０００４】
特許文献１にはこのような不具合を避けるために、従来バンプのない各辺の中央部の領域に接合のみを行うバンプを形成して、回路基板と接続することで、信頼性を上げられることが記載されている。
【０００５】
さらに、封止剤を充填する工程を、封止剤の量や注入方向を効率的にすると、封止剤がチップ側面まで被覆していない構造となる。図２はこの状況を示している。回路基板７の上に半導体チップ１０がフェースダウンでバンプ（図示せず）により接合されている。半導体チップと回路基板の間は封止剤６により充填されている。特許文献１においてもこうした構造が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１７０８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
封止剤がこのような形状となった場合、封止剤の端部が、半導体チップ外周部分の矢印で規定されたスクライブ領域に接触する構造となり、その封止剤端部付近に応力が集中し、大きな熱応力が半導体チップのスクライブ領域にかかる。そして、半導体チップのスクライブ領域上に残存する酸化膜（層間絶縁膜）３とシリコン基板１の界面を起点として、半導体チップ内部に至る、クラックが生じる場合がある。このようなクラックが生じると、半導体チップ内の形成された接合部分を破壊するため、リーク電流は発生し、消費電流の増加や、回路動作障害に至ることがある。
【０００８】
そこで本発明は、温度サイクル試験に十分に耐えられる、スクライブ領域構造を有するフリップチップ実装に適した半導体チップを用いた半導体装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明では以下のような構成をとる。即ち、クラックの起点となり得るスクライブ領域上に残存する酸化膜とシリコンの界面を取り除くため、スクライブ領域上に酸化膜が存在しない構造とし、その状態でフリップ実装を行う。その結果、半導体チップの外周部分において、回路基板、封止剤、シリコンの積層状態となるので、層間膜である酸化膜とシリコン基板上の間に大きな応力がかからない。
【発明の効果】
【００１０】
上記手段を用いることにより、熱応力がかかる環境状態においても、フリップチップ実装した半導体チップにクラックが生じない。そのため、信頼性が高まり、特性の安定化、経年劣化の防止の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】半導体チップが回路基板にフリップチップ実装された本発明の実施例である半導体装置の断面構造図である。
【図２】半導体チップが回路基板にフリップチップ実装された従来の半導体装置の断面構造図である。
【図３】本発明の半導体装置の実施例の製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の他の実施例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に本半導体チップが回路基板にフリップチップ実装された本発明の実施例である半導体装置の断面構造図を示す。素子面が回路基板に正対するように半導体チップが回路基板にフリップチップ実装された半導体装置は、回路基板７の上に、半導体チップ１０がフェースダウンでバンプ（図示せず）により接合されている。半導体チップと回路基板の間は封止剤６により充填されている。この場合、封止剤の端部が、半導体チップ外周部分の矢印で示されるスクライブ領域に接触する構造となっている。半導体チップ１０はシリコン基板１の表面に設けられたフィールド酸化膜２、フィールド酸化膜２からシリコン基板表面にかけて設けられた層間絶縁膜３、層間絶縁膜上に設けられた金属配線層４、金属配線層４の上に設けられた保護膜５を有している。
【００１３】
図１において重要な点は、層間絶縁膜３がスクライブ領域上には存在しないことである。本実施例においては、層間絶縁膜３は保護膜５とともにスクライブ領域との境界で端面を露出しているのみである。
【００１４】
図３は、本発明の半導体装置の実施例の製造工程を示す断面図であり、図１の実施例を製造するための工程の概略を順番に示している。まず、図３（ａ）示す半導体チップ１０を、その機能に適した半導体プロセスを用いて製造する。半導体チップ１０が有する代表的な構造は図１同様以下の通りである。シリコン基板１とシリコン基板１の表面に設けられたフィールド酸化膜２、フィールド酸化膜２からシリコン基板表面にかけて設けられた層間絶縁膜３、層間絶縁膜上に設けられた金属配線層４、金属配線層４の上に設けられた保護膜５、保護膜５が設けられていない金属配線の露出部であるいわゆるパッド部に設けられた半田バンプ８である。
【００１５】
この様な構造を製造する半導体プロセスの過程で積層される各種の金属膜を、スクライブ領域上においては、エッチング除去をする。絶縁膜については、保護膜のパターニングまで終了した後に、スクライブ領域上のみエッチング除去する。あるいは、各種の絶縁膜をパターニングする各工程で、エッチング除去をしても構わない。このように、スクライブ領域上の絶縁膜が除去された半導体チップを、上下反転して回路基板へと実装する。
【００１６】
図３（ｂ）に示すように、例えば半導体チップに半田バンプ８が形成されており、フリップチップ実装を行うのに適した形態であれば、半田バンプ８を回路基板７の配線に接続する。半田を溶融して接着させるため、短時間の熱処理を行い、半導体チップ上の半田バンプ８を回路基板上の配線に圧着する。
【００１７】
その後、図３（ｃ）に示すように、耐環境性および耐湿性を上げるために封止剤６を半導体チップと回路基板の間に注入し、適切な硬化処理を行う。ここに示したように封止剤を充填する工程を、封止剤の量や注入方向を効率的にすると、封止剤がチップ側面まで被覆していない構造となる。即ち、封止剤は半導体チップとはその表面で接するのみであり、半導体チップの側面とは接触していない形状となっている。
【００１８】
図４は本発明の他の実施例を示す図である。各種の絶縁膜をパターニングする各工程で、絶縁膜をエッチング除去する場合、フッ化炭素などを用いた等方性エッチングで最後の絶縁膜を除去すると、図４に示すように、スクライブ領域のシリコン基板が等方的にエッチングされる。半導体基板は内部から周辺に向かってその厚みが薄くなっている。このような形状においては、層間絶縁膜が先の実施例と同様にスクライブ領域上には存在しておらず、封止剤が半導体チップと直接に接することになり、半導体チップにクラックが生じない構造とできる。さらに、シリコン基板にはエッチングにより形成されたくぼみ９があり、くぼみ９を封止剤６が埋め込んでおり、その結果くぼみが封止剤を掴むような形状となっているので、シリコン基板と封止剤との密着度を高くすることが可能である。
【符号の説明】
【００１９】
１    シリコン基板
２    フィールド酸化膜
３    層間酸化膜
４    金属配線層
５    保護膜
６    封止剤
７    回路基板
８    半田バンプ
９    くぼみ
１０  半導体チップ
【図１】
0006403542.tif 000002
【図２】
0006403542.tif 000003
【図３】
0006403542.tif 000004
【図４】
0006403542.tif 000005