(57)【要約】【課題】  信頼性の高い半導体装置及びその製造方法を提供することにある。【解決手段】  配線パターン１２を有する配線基板１０と、複数の電極２２を有し電極２２が配線パターン１２と接触するように配線基板１０に搭載された半導体チップ２０との間に設けられた樹脂３０を、樹脂３０の沸点以下の温度で、硬化反応率が８０％以上になるまで硬化させる。その後、電極２２と配線パターン１２とを、共晶合金接合させる。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンを有する配線基板と、複数の電極を有し前記電極が前記配線パターンと接触するように前記配線基板に搭載された半導体チップとの間に設けられた樹脂を、前記樹脂の沸点以下の温度で、硬化反応率が８０％以上になるまで硬化させること、及び、その後、
それぞれの前記電極と前記配線パターンとを、共晶合金接合させることを含む半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記樹脂を硬化させる工程を、前記電極と前記配線パターンとを圧接しながら行う半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
前記樹脂を硬化させる工程を、超音波振動を加えながら行う半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記共晶合金接合させる工程を、前記電極と前記配線パターンとを圧接しながら行う半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記共晶合金接合させる工程を、超音波振動を加えながら行う半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の方法によって製造された半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップの電極と配線基板の配線パターンとを接触させて、樹脂の収縮力によって電極と配線パターンとの電気的な接続を維持することが知られている。このとき、電極と配線パターンとを強固に接続することができれば、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【０００３】
本発明の目的は、信頼性の高い半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【特許文献１】特開平２−７１８０号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（１）本発明に係る半導体装置の製造方法は、配線パターンを有する配線基板と、複数の電極を有し前記電極が前記配線パターンと接触するように前記配線基板に搭載された半導体チップとの間に設けられた樹脂を、前記樹脂の沸点以下の温度で、硬化反応率が８０％以上になるまで硬化させること、及び、その後、
それぞれの前記電極と前記配線パターンとを、共晶合金接合させることを含む。本発明によれば、樹脂を硬化させる工程を、樹脂の沸点以下の温度で行う。そのため、気泡を発生させることなく樹脂を硬化させることができる。また、樹脂を硬化させた後に共晶合金接合させるため、電極と配線パターンとを強固に固着することができる。そのため、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
（２）この半導体装置の製造方法において、
前記樹脂を硬化させる工程を、前記電極と前記配線パターンとを圧接しながら行ってもよい。
（３）この半導体装置の製造方法において、
前記樹脂を硬化させる工程を、超音波振動を加えながら行ってもよい。
（４）この半導体装置の製造方法において、
前記共晶合金接合させる工程を、前記電極と前記配線パターンとを圧接しながら行ってもよい。
（５）この半導体装置の製造方法において、
前記共晶合金接合させる工程を、超音波振動を加えながら行ってもよい。
（６）本発明に係る半導体装置は、上記方法によって製造されてなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
【０００６】
図１〜図６は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、配線基板１０を用意することを含んでいてもよい。図１は、配線基板１０について説明するための図である。配線基板１０の材料は特に限定されるものではなく、有機系（例えばエポキシ基板）、無機系（例えばセラミック基板、ガラス基板）、又は、それらの複合構造（例えばガラスエポキシ基板）からなるものであってもよい。配線基板１０は、リジッド基板であってもよく、このとき、配線基板１０をインターポーザと称してもよい。あるいは、配線基板１０は、ポリエステル基板やポリイミド基板などのフレキシブル基板であってもよい。また、配線基板１０は、COF（Chip On Film）用の基板であってもよい。配線基板１０は、単一の層からなる単層基板であってもよく、積層された複数の層を有する積層基板であってもよい。そして、配線基板１０の形状や厚みについても、特に限定されるものではない。
【０００７】
配線基板１０は、配線パターン１２を有する（図１参照）。配線パターン１２は、銅（Ｃｕ）、クローム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタンタングステン（Ｔｉ−Ｗ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケルバナジウム（ＮｉＶ）、タングステン（Ｗ）のうちのいずれかを積層して、あるいはいずれかの一層で形成してもよい。配線パターン１２は、配線基板１０の一方の面と他方の面とを電気的に接続するように形成されていてもよい。例えば、図１に示すように、配線パターン１２は、パッド１３，１５を有していてもよい。このとき、パッド１３は配線基板１０の一方の面に設けられたパッドであり、パッド１５は配線基板１０の他の面に設けられたパッドである。そして、パッド１３とパッド１５とを電気的に接続することで、配線基板１０の両面の電気的な接続を図ってもよい。なお、このとき、パッド１３，１５を含めて配線パターン１２と称してもよい。配線基板１０として積層基板を用意した場合、配線パターン１２は、各層間に設けられていてもよい。なお、配線パターン１２の形成方法は特に限定されない。例えば、スパッタリング等によって配線パターン１２を形成してもよいし、無電解メッキで配線パターン１２を形成するアディティブ法を適用してもよい。配線パターン１２（パッド１３，１５）は、ハンダ、スズ、金等でメッキされていてもよい。
【０００８】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図２及び図３に示すように、配線基板１０に半導体チップ２０を搭載することを含んでもよい。半導体チップ２０は、複数の電極２２を有する。電極２２は、半導体チップ２０の内部と電気的に接続されていてもよい。半導体チップ２０は、トランジスタやメモリ素子等からなる集積回路２４を有していてもよく、電極２２は、集積回路２４と電気的に接続されていてもよい。本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、半導体チップ２０を、電極２２が配線パターン１２（パッド１３）と接触するように搭載する。例えば、図２に示すように、半導体チップ２０を、ボンディングツール４２によって保持して、電極２２が配線パターン１２と対向するように位置合わせを行う。そして、図３に示すように、ボンディングツール４２を配線基板１０に向かって押し下げることによって、電極２２と配線パターン１２とを接触させてもよい。本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、図２に示すように、配線基板１０に樹脂３０を設けた後に半導体チップ２０を搭載してもよい。すなわち、半導体チップ２０によって樹脂３０を押し広げながら、半導体チップ２０を搭載してもよい。これにより、図３に示すように、配線基板１０と半導体チップ２０との間に樹脂３０を設けてもよい。このとき、樹脂３０として、図２に示すように、ペースト状の樹脂を利用してもよい。ただし、これとは別に、フィルム状の樹脂を利用してもよい（図示せず）。樹脂３０の材料は特に限定されるものではなく、既に公知となっているいずれかの材料を利用してもよい。樹脂３０は、導電粒子を含有しない樹脂（ＮＣＦ又はＮＣＰ）であってもよい。なお、樹脂３０を設ける方法はこれに限られない。例えば、配線基板１０に半導体チップ２０を搭載した後に、配線基板１０と半導体チップ２０との間に樹脂３０を注入してもよい。
【０００９】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、配線基板１０と半導体チップ２０との間に設けられた樹脂３０を、樹脂３０の沸点以下の温度で、硬化反応率が８０％以上になるまで硬化させることを含む。樹脂３０を硬化させることで、図４に示すように、樹脂部３２を形成してもよい。一般に、樹脂は、硬化反応率が８０％を超えると、内部に含まれる気泡を抜くことが困難になる。しかし、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、樹脂３０を、沸点以下の温度で加熱して硬化させる。そのため、気泡を発生させることなく樹脂３０を硬化させることができる。これにより、内部に気泡を有しない樹脂部３２を形成することができる。例えば、ヒータ４４（図３参照）によってボンディングツール４２を加熱して、この熱によって、樹脂３０を硬化させてもよい。樹脂３０を硬化させる工程を、半導体チップ２０の電極２２と配線パターン１２（パッド１３）とを圧接しながら行ってもよい。これによれば、電極２２と配線パターン１２との間に樹脂３０が残ることを防止することができるため、電気的な信頼性の高い半導体装置を製造することができる。例えば、押圧部４６（図３参照）によって、半導体チップ２０を配線基板１０に向かって押圧して、電極２２と配線パターン１２とを圧接してもよい。あるいは、樹脂３０を硬化させる工程を、超音波振動を加えながら行ってもよい。これによっても、電極２２と配線パターン１２との間に樹脂３０が残ることを防止することができるため、電気的な信頼性の高い半導体装置を製造することができる。例えば、図示しない超音波振動装置によってボンディングツール４２を振動させることによって、超音波振動を加えてもよい。あるいは、図示しない支持台を振動させて、超音波振動を加えてもよい。
【００１０】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、電極２２と配線パターン１２とを共晶合金接合させることを含む。図５に示すように、電極２２と配線パターン１２とによって共晶合金層５０を形成してもよい。すなわち、電極２２と配線パターン１２とを接触させて、加熱して、共晶合金層５０を形成してもよい（図５参照）。このとき、電極２２の先端面と配線パターン１２の表面（メッキ層であってもよい）とによって、共晶合金層５０を形成してもよい。これにより、電極２２と配線パターン１２とを強固に接合することができ、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。なお、共晶合金層５０は、樹脂３０の沸点以上の温度で加熱して形成してもよい。共晶合金層５０を構成する共晶合金の種類は、電極２２の材料及び配線パターン１２（あるいは、図示しないメッキ層）の材料によって決定される。共晶合金層５０を構成する共晶合金は、例えば、Ａｕ−Ａｕ合金、Ａｕ−Ｓｎ合金等であってもよいが、これらに限定されるものではない。なお、本工程は、樹脂３０を硬化させる工程の後に行う。すなわち、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、共晶合金を形成する工程の前に、樹脂３０を硬化させて樹脂部３２を形成する。そのため、共晶合金を形成するための熱を加えた場合でも、電極２２と配線パターン１２（パッド１３）とが対向した状態を維持することができ、信頼性の高い半導体装置を容易に製造することができる。なお、共晶合金接合させる工程を、電極２２と配線パターン１２とを圧接しながら行ってもよい。あるいは、共晶合金接合させる工程を、超音波振動を加えながら行ってもよい。これにより、安定して共晶合金を形成することができるため、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【００１１】
そして、樹脂３０を完全に硬化させる工程や、配線パターン１２（パッド１５）に外部端子５２を設ける工程、検査工程、打ち抜き工程などを経て、図６に示す、半導体装置１を製造してもよい。図７には、半導体装置１が実装された回路基板１０００を示す。また、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置を有する電子機器として、図８にはノート型パーソナルコンピュータ２０００を、図９には携帯電話３０００を、それぞれ示す。
【００１２】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図２】図２は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図３】図３は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図４】図４は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図５】図５は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図７】図７は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置が実装された回路基板を示す図である。
【図８】図８は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。
【図９】図９は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。
【符号の説明】
【００１４】
１０  配線基板、  １２  配線パターン、  ２０  半導体チップ、  ２２  電極、  ３０  樹脂、  ５０  共晶合金層
【図１】
2005203558.tif 000003
【図２】
2005203558.tif 000004
【図３】
2005203558.tif 000005
【図４】
2005203558.tif 000006
【図５】
2005203558.tif 000007
【図６】
2005203558.tif 000008
【図７】
2005203558.tif 000009
【図８】
2005203558.tif 000010
【図９】
2005203558.tif 000011