(57)【要約】【課題】  半導体チップを回路基板上にフェースダウンで搭載し、前記半導体チップと回路基板との間隙に封止材料を充填した半導体装置の製造工程において、半導体チップを回路基板上に搭載する際にバンプ同士の間隙に空気が巻き込まれにくくし、この箇所におけるボイドの発生を低減する。【解決手段】  回路基板１上に封止材料３を搭載するとともに、半導体チップ４の電極５上に形成されたバンプ６に対応する封止材料３の所定位置に孔部３ａを形成し、この孔部３ａが形成された封止材料３を搭載した回路基板１上に半導体チップ４を搭載する。【選択図】  図１
2005327947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップを回路基板上にフェースダウンで搭載し、前記半導体チップと回路基板との間隙に封止材料を充填した半導体装置の製造方法であって、前記回路基板上に封止材料を搭載するとともに、前記半導体チップの電極上に形成されたバンプに対応する前記封止材料の所定位置に孔部または凹部を形成し、前記孔部または凹部が形成された封止材料を搭載した前記回路基板上に前記半導体チップを搭載する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
半導体チップを回路基板上にフェースダウンで搭載し、前記半導体チップと回路基板との間隙に封止材料を充填した半導体装置の製造方法であって、前記半導体チップの電極に対応する前記回路基板の配線電極上の所定位置にバンプを形成するとともに、前記半導体チップの電極に対応する前記封止材料の所定位置に孔部または凹部を形成し、前記バンプが形成された回路基板上に前記孔部または凹部が形成された封止材料を位置合わせして搭載した後、前記半導体チップを搭載する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップがフリップチップ方式で回路基板上に搭載され、半導体チップと回路基板との間隙に封止材料が介在する構造を有する半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、図７に示すように、半導体チップ４を回路基板１上へフリップチップ方式で実装する方法が知られている。この方法では、半導体チップ４の電極５上にバンプ６を形成しておき、導電性粒子を含まない絶縁性熱硬化性樹脂である封止材料３を半導体チップ４と回路基板１との間に介在させた状態で、バンプ６と回路基板１表面の配線電極２とを位置合わせし、加熱された加圧ヘッド７で半導体チップ４を回路基板１に押圧することにより、半導体チップ４と回路基板１の反りを矯正しながら両者間の封止材料３を融解、硬化させて、半導体チップ４と回路基板１とを接合する（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３１５０３４７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし近年、半導体チップ４上の回路の高密度化によって、電極５が狭ピッチ化し、バンプ６同士の間隔が狭くなってきており、バンプ６同士の間隙における封止材料３の流動性の低下を来たしている。そのため、ヘッド７により半導体チップ４を回路基板１に押圧する際に、バンプ６が潰れて変形しながら融解した封止材料３をバンプ６の周囲に押しのける時に、バンプ６同士の間隙に空気を巻き込みやすく、それによるボイドが発生し、品質不良を生ずることがあった。
【０００４】
本発明は上記問題を解決するもので、半導体チップを回路基板上に搭載する際にバンプ同士の間隙に空気を巻き込みにくい半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の第１の半導体装置の製造方法は、半導体チップを回路基板上にフェースダウンで搭載し、前記半導体チップと回路基板との間隙に封止材料を充填した半導体装置を製造する際に、前記回路基板上に封止材料を搭載するとともに、前記半導体チップの電極上に形成されたバンプに対応する前記封止材料の所定位置に孔部または凹部を形成し、前記孔部または凹部が形成された封止材料を搭載した前記回路基板上に前記半導体チップを搭載することを特徴とする。封止材料に対する孔部または凹部の形成は、封止材料を回路基板上に搭載する前に行ってもよいし搭載後に行ってもよいが、搭載前に行う方が生産性を向上できる。
【０００６】
また本発明の第２の半導体装置の製造方法は、半導体チップを回路基板上にフェースダウンで搭載し、前記半導体チップと回路基板との間隙に封止材料を充填した半導体装置を製造する際に、前記半導体チップの電極に対応する前記回路基板の配線電極上の所定位置にバンプを形成するとともに、前記半導体チップの電極に対応する前記封止材料の所定位置に孔部または凹部を形成し、前記バンプが形成された回路基板上に前記孔部または凹部が形成された封止材料を位置合わせして搭載した後、前記半導体チップを搭載することを特徴とする。
【０００７】
上記した各製造方法によれば、封止材料に孔部または凹部を形成するので、各バンプはその孔部または凹部内に入り込み、バンプ同士の間には封止材料が配置されることになり、各バンプの周りに僅かに形成される間隙も、半導体チップの搭載時の加熱加圧で潰されて変形するバンプと融解した封止材料とにより徐々にかつ確実に埋められる。したがって、バンプ同士の間隔が狭い場合も、従来のようにバンプ同士の間隙の空気を巻き込むことは殆どなく、この箇所におけるボイドの発生を低減できる。さらに第２の製造方法によれば、半導体チップを回路基板上に搭載する際に、半導体チップのバンプの先端が回路基板上の配線電極のエッジに当たりながら変形することで半導体チップが受ける水平方向の抗力で起こるチップ搭載位置ずれを防止することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体チップと回路基板との間に介在させる封止材料のバンプ対応位置に予め孔部または凹部を形成する構成を有することにより、半導体チップを回路基板上に搭載する際にバンプ同士の間隙に空気を巻き込む現象を抑えることができ、この箇所におけるボイドの発生を低減できる。またこの内、回路基板側にバンプを形成する方法によれば、半導体チップを回路基板上に搭載する際に、半導体チップのバンプの先端が回路基板上の配線電極のエッジに当たりながら変形することで起こるチップ搭載位置ずれを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。製造される半導体装置の構成は先に図７を用いて説明した従来のものと同様なので、図７と同じ符号を付して説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００１０】
図１（ａ）に示すように、回路基板１上には配線電極２が形成されている。この回路基板１上に、図１（ｂ）に示すように封止材料３を実装する。封止材料３は導電性粒子を含まない絶縁性熱硬化性樹脂、例えばエポキシ系樹脂であり、シート形態であってもペースト状のものであってもよい。
【００１１】
次に、図１（ｃ）に示すように、封止材料３の所定位置に、封止材料３を厚み方向に貫通する孔部３ａをレーザー、ウォータージェット、ドリル等により形成する。孔部３ａの位置は、図１（ｄ）に示す半導体チップ４の電極５上に予め形成した複数のバンプ６のそれぞれに対応する位置である。
【００１２】
次に、図１（ｅ）に示すように、加熱された、吸引孔７ａを備えた加圧ヘッド７にて半導体チップ４を吸着し、そのバンプ６と回路基板１上の配線電極２とを位置合わせした上で所定の加圧力で押圧することにより、半導体チップ４と回路基板１の反りを矯正しながら封止材料３を溶融、硬化させて、半導体チップ４を回路基板１上に固定する。
【００１３】
図１（ｆ）は、以上のようにして構成された半導体装置を示し、半導体チップ４がフリップチップ方式で回路基板１上に搭載され、半導体チップ４と回路基板１との間隙に封止材料３が介在する構造を有する。
【００１４】
この第１の実施形態の製造方法では、上記したように封止材料３に予め孔部３ａを形成するため、各バンプ６は孔部３ａ内に入り込み、バンプ６同士の間には封止材料３が配置されることになり、各バンプ６の周りに僅かに形成される間隙も、半導体チップ４の搭載時の加熱加圧で潰されて変形するバンプ６と封止材料３とにより徐々にかつ確実に埋められる。したがって、バンプ６同士の間隔が狭い場合も、従来のようにバンプ６同士の間隙の空気を巻き込むことは殆どなく、この箇所におけるボイドの発生を低減できる。
（第２の実施形態）
図２は本発明の第２の実施形態における半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００１５】
この第２の実施形態が上記第１の実施形態と相違するのは、図２（ｃ）に示すように、封止材料３の所定位置に凹部３ｂを孔部３ａに代えて形成する点である。
この第２の実施形態の製造方法によっても、第１の実施形態と同様の半導体装置を構成できる。この場合、各バンプ６が凹部３ｂ内に入り込み、バンプ６同士の間に封止材料３が配置されることで、加熱加圧時にバンプ６同士の間隙の空気が巻き込まれるのが防止される。
（第３の実施形態）
図３は本発明の第３の実施形態における半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００１６】
この第３の実施形態が上記第１の実施形態と相違するのは、図３（ｂ）に示すように、実装前のシート状封止材料８における半導体チップ４のバンプ６の配列に対応する位置に、封止材料８を厚み方向に貫通する孔部８ａをレーザー、ウォータージェット、ドリル、プレス金型等により形成し、この封止材料８を、図３（ｃ）に示すように、半導体チップ４のバンプ６が接続される配線電極２上の所定位置に孔部８ａが位置するように、位置決めして実装する点である。この方法によっても、第１の実施形態と同様の半導体装置を構成できる。
（第４の実施形態）
図４は本発明の第４の実施形態における半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００１７】
この第４の実施形態が上記第１の実施形態と相違するのは、図４（ｂ）に示すように、実装前のシート状封止材料８における半導体チップ４のバンプ６の配列に対応する位置に、封止材料８を厚み方向に貫通しない凹部８ｂをレーザー、ウォータージェット、ドリル等により形成し、この封止材料８を、図４（ｃ）に示すように、半導体チップ４のバンプ６が接続される配線電極２上の所定位置に凹部８ａが位置するように、位置決めして実装する点である。この方法によっても、第１の実施形態と同様の半導体装置を構成できる。
（第５の実施形態）
図５は本発明の第５の実施形態における半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００１８】
まず、図５（ａ）に示すように、回路基板１の配線電極２上、半導体チップ４の電極５が接続される所定位置にバンプ６を形成する。
また、図５（ｂ）に示すように、実装前のシート状封止材料８における半導体チップ４の電極５の配列に対応する位置に、封止材料８を厚み方向に貫通する凹部８ａをレーザー、ウォータージェット、ドリル、プレス金型等により形成する。
【００１９】
次に、図５（ｃ）に示すように、回路基板１上のバンプ６が凹部８ａ内に位置するようにシート状封止材料８を回路基板１上に位置決めし、搭載する。
次に、図５（ｄ）に示すように、吸引孔７ａを備え、加熱された加圧ヘッド７にて半導体チップ４を吸着し、電極５と回路基板１上のバンプ６とを位置合わせした上で、所定の加圧力で押圧することにより、半導体チップ４と回路基板１の反りを矯正しながら封止材料３を溶融、硬化させて、半導体チップ４を回路基板１上に固定する。
【００２０】
図５（ｅ）は、以上のようにして構成された半導体装置を示し、第１の実施形態の半導体装置と同様に、半導体チップ４がフリップチップ方式で回路基板１上に搭載され、半導体チップ４と回路基板１との間隙に封止材料３が介在する構造を有する。
【００２１】
さらにこの第５の製造方法によれば、半導体チップ４を回路基板１上に搭載する際に、半導体チップ側にバンプを形成する場合に起こりがちなチップ搭載位置ずれ、つまり、半導体チップのバンプの先端が回路基板上の配線電極のエッジに当たりながら変形することで半導体チップが受ける水平方向の抗力によるチップ搭載位置ずれを防止できる。
（第６の実施形態）
図６は本発明の第６の実施形態における半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００２２】
この第６の実施形態が上記第５の実施形態と相違するのは、図６（ｂ）に示すように、実装前のシート状封止材料８において、半導体チップ４の電極５の配列に対応する位置に凹部８ｂをレーザー、ウォータージェット、ドリル等により形成し、この封止材料８を、図６（ｃ）に示すように、凹部８ｂとバンプ６とを位置合わせしたうえで回路基板１上に搭載する点である。この方法によっても、第１の実施形態と同様の半導体装置を構成できる。なおここでは、封止材料８をその凹部８ｂの開口部が回路基板１の配線電極２形成面に対向するように下向きに搭載しており、バンプ６の基部が凹部８ｂ内に位置し、先端部が凹部８ｂ底部を貫通する状態となっているが、封止材料８を逆向きに搭載してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体チップがフリップチップ方式で回路基板上に搭載され、半導体チップと回路基板との間隙に封止材料が介在する構造を有する半導体装置の製造方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造方法を示す工程断面図
【図２】本発明の第２の実施形態における半導体装置の製造方法を示す工程断面図
【図３】本発明の第３の実施形態における半導体装置の製造方法を示す工程断面図
【図４】本発明の第４の実施形態における半導体装置の製造方法を示す工程断面図
【図５】本発明の第５の実施形態における半導体装置の製造方法を示す工程断面図
【図６】本発明の第６の実施形態における半導体装置の製造方法を示す工程断面図
【図７】従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面図
【符号の説明】
【００２５】
１    回路基板
２    配線電極
３    封止材料
３ａ  孔部
３ｂ  凹部
４    半導体チップ
５    電極
６    バンプ
８    封止材料
８ａ  孔部
８ｂ  凹部
【図１】
2005327947.tif 000003
【図２】
2005327947.tif 000004
【図３】
2005327947.tif 000005
【図４】
2005327947.tif 000006
【図５】
2005327947.tif 000007
【図６】
2005327947.tif 000008
【図７】
2005327947.tif 000009