(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板に半導体チップがフリップチップ実装され、前記半導体チップが樹脂封止され、前記半導体チップにおけるフリップチップ実装面と反対の面に、シリコン系材料からなる放熱部材が熱的に接続された半導体装置の製造方法であって、
表面に導体パターンが形成された樹脂フィルム、ビアホール内に導電性ペーストが充填された樹脂フィルム、複数個の前記半導体チップそれぞれに対応して形成された複数個の孔部を有する樹脂フィルム、を含む複数枚の樹脂フィルムを準備する準備工程と、
前記複数個の半導体チップが前記孔部に配置されて積層方向において互いに同一位置となり、１枚の前記放熱部材が前記複数個の半導体チップと対向しつつ積層方向において表層となり、各半導体チップにおけるフリップチップ実装面の反対面と前記１枚の放熱部材との間に、各半導体チップと前記放熱部材とを熱的に接続するための前記導電性ペーストを有した樹脂フィルムが位置するとともに、熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂フィルムが少なくとも１枚おきに位置しつつ、前記半導体チップのフリップチップ実装面、該フリップチップ実装面と反対の面、及び前記放熱部材における半導体チップとの対向面に隣接するように、前記複数枚の樹脂フィルムを、複数個の前記半導体チップ及び該複数個の半導体チップと対向する１枚の前記放熱部材とともに積層し、積層体を形成する積層工程と、
前記積層体を積層方向上下から加圧しつつ加熱することにより、前記熱可塑性樹脂を軟化させて、前記複数枚の樹脂フィルムを一括で一体化、前記半導体チップを封止、及び前記放熱部材を一体化するとともに、前記導電性ペースト中の導電性粒子を焼結体として、該焼結体と前記導体パターンを有した配線部、及び、前記焼結体を有し、各半導体チップと前記放熱部材とを熱的に接続する伝熱経路部を形成する加圧・加熱工程と、
前記複数枚の樹脂フィルムを一体化してなる絶縁基材及び前記放熱部材をダイシングして、個々の前記半導体装置に分離するダイシング工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記積層工程において、各半導体チップにおけるフリップチップ実装面の反対面と前記１枚の放熱部材との間に、各半導体チップに対応してビアホールが形成されるとともに、該ビアホール内に導電性ペーストが充填された１枚の前記熱可塑性樹脂フィルムが位置するように積層することを特徴とする請求項１に記載の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、配線基板に半導体チップがフリップチップ実装され、半導体チップが樹脂封止され、半導体チップにおけるフリップチップ実装面と反対の面に、シリコン系材料からなる放熱部材が熱的に接続された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、配線基板に複数の半導体チップを搭載したものを成形装置の金型キャビティ内に配置し、成形樹脂を金型キャビティ内へ導入して一括封止成形した後、ダイシングして個々のパッケージ（半導体装置）を得るＭＡＰ（Mold Array Package）法と呼ばれる製造方法が知られている。
【０００３】
このようなＭＡＰ法として、例えば特許文献１には、配線基板に半導体チップがフリップチップ実装され、半導体チップが樹脂封止され、半導体チップにおけるフリップチップ実装面と反対の面に、シリコン系材料からなる放熱部材が熱的に接続された半導体装置の製造方法が記載されている。
【０００４】
特許文献１では、基板（配線基板）に複数の半導体チップをフリップチップ実装した後、モールド樹脂により半導体チップを封止する。次いで、モールド樹脂の表面側からモールド樹脂及び半導体チップを研削し、モールド樹脂及び半導体チップの研削面上にヒートシンク（放熱部材）を接合する。そして、配線基板、モールド樹脂、及び放熱部材をダイシングして、個々の半導体装置に分離するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−６０１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の製造方法では、半導体チップと放熱部材とを熱的に接続するために、先ず半導体チップをモールド樹脂で封止し、その後、モールド樹脂を研削して半導体チップにおける基板への実装面と反対の面をモールド樹脂から露出させ、この露出面に放熱部材を接合するようにしている。このように、半導体チップをモールド樹脂で封止した後、研削を必要とするので、製造工程が複雑である。
【０００７】
一方、研削を必要としない製造方法として、配線基板に複数の半導体チップをフリップチップ実装した後、１枚の大判の放熱部材を複数の半導体チップに対して接合し、その後、放熱部材と配線基板との対向領域にモールド樹脂を注入し、半導体チップを封止する。そして、配線基板、モールド樹脂、及び放熱部材をダイシングして、個々の半導体装置に分離する方法（以下、第２製造方法と示す）も考えられる。
【０００８】
ところで、金属材料からなる放熱部材を採用すると、ダイシング時にバリが生じやすい。このようにバリが生じると、手直し工数が生じたり不良品が増加することとなり、製造コストが増加してしまう。これに対し、シリコン系材料からなる放熱部材を用いると、金属材料に比べてバリを低減することができる。
【０００９】
しかしながら、上記した第２製造方法の場合、半導体チップをモールド樹脂で封止する前の状態で、放熱部材は半導体チップを介して配線基板に支持され、放熱部材と配線基板との対向領域のうち、半導体チップの存在しない部分は空洞となる。このように空洞の部分は支えが無いため、シリコン系材料からなる放熱部材を用いると、トランスファモールドの型締めの時点で放熱部材が破損する恐れがある。
【００１０】
また、１枚の大判の放熱部材を複数の半導体チップに対して接合するため、半導体チップの厚さばらつき、フリップチップ実装部分の高さばらつき、放熱部材と半導体チップとの接合部分の高さばらつきなどにより、配線基板における半導体チップ実装面と反対の面（トランスファーモールド時に放熱部材とともに型が当たる面）を基準とした放熱部材の面内位置に、ばらつきが生じやすい。したがって、トランスファモールドの型締めの時点で放熱部材に不均一な応力が作用し、放熱部材が破損する恐れがある。
【００１１】
本発明は上記問題点に鑑み、配線基板に半導体チップがフリップチップ実装され、半導体チップが樹脂封止され、半導体チップにおけるフリップチップ実装面と反対の面に、シリコン系材料からなる放熱部材が熱的に接続された半導体装置を、放熱部材の破損を抑制しつつ簡素な製造工程で提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成する為に、請求項１に記載の発明は、
配線基板に半導体チップがフリップチップ実装され、半導体チップが樹脂封止され、半導体チップにおけるフリップチップ実装面と反対の面に、シリコン系材料からなる放熱部材が熱的に接続された半導体装置の製造方法であって、
表面に導体パターンが形成された樹脂フィルム、ビアホール内に導電性ペーストが充填された樹脂フィルム、複数個の半導体チップそれぞれに対応して形成された複数個の孔部を有する樹脂フィルム、を含む複数枚の樹脂フィルムを準備する準備工程と、
複数個の半導体チップが孔部に配置されて積層方向において互いに同一位置となり、１枚の放熱部材が複数個の半導体チップと対向しつつ積層方向において表層となり、各半導体チップにおけるフリップチップ実装面の反対面と１枚の放熱部材との間に、各半導体チップと放熱部材とを熱的に接続するための導電性ペーストを有した樹脂フィルムが位置するとともに、熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂フィルムが少なくとも１枚おきに位置しつつ、半導体チップのフリップチップ実装面、該フリップチップ実装面と反対の面、及び放熱部材における半導体チップとの対向面に隣接するように、複数枚の樹脂フィルムを、複数個の半導体チップ及び該複数個の半導体チップと対向する１枚の放熱部材とともに積層し、積層体を形成する積層工程と、
積層体を積層方向上下から加圧しつつ加熱することにより、熱可塑性樹脂を軟化させて、複数枚の樹脂フィルムを一括で一体化、半導体チップを封止、及び放熱部材を一体化するとともに、導電性ペースト中の導電性粒子を焼結体として、該焼結体と導体パターンを有した配線部、及び、焼結体を有し、各半導体チップと放熱部材とを熱的に接続する伝熱経路部を形成する加圧・加熱工程と、
複数枚の樹脂フィルムを一体化してなる絶縁基材及び放熱部材をダイシングして、個々の半導体装置に分離するダイシング工程と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明では、熱可塑性樹脂フィルムが、少なくとも１枚おきに位置しつつ半導体チップのフリップチップ実装面、フリップチップ実装面と反対の面、及び放熱部材における半導体チップとの対向面に隣接するように、複数枚の樹脂フィルムを、複数の半導体チップ及び１枚の放熱部材とともに積層して積層体とする。したがって、加圧・加熱により、熱可塑性樹脂フィルムの熱可塑性樹脂を軟化させると、１）複数枚の樹脂フィルムを一括で一体化する、２）少なくとも積層方向において半導体チップに隣接する熱可塑性樹脂フィルムにより半導体チップを封止する、３）放熱部材を樹脂フィルムと一体化する、ことができる。また、上記加圧・加熱により、導電性ペースト中の導電性粒子が焼結体となるので、半導体チップと放熱部材とを熱的に接続する伝熱配線部及び配線部を形成することもできる。そして、複数の半導体チップを一括封止した後、ダイシングすることで、個々の半導体装置を得ることができる。
【００１４】
なお、複数枚の樹脂フィルムとしては、熱可塑性樹脂フィルム以外にも、熱硬化性樹脂を含む熱硬化性樹脂フィルムを有しても良い。加圧・加熱工程において、熱可塑性樹脂フィルムを構成する熱可塑性樹脂を軟化させ、これにより樹脂フィルム同士を接着して一体化するので、積層体として熱可塑性樹脂フィルムが少なくとも１枚おきに位置すればよい。
【００１５】
このように本発明によれば、配線基板に半導体チップがフリップチップ実装され、半導体チップが樹脂封止され、半導体チップにおけるフリップチップ実装面と反対の面に、シリコン系材料からなる放熱部材が熱的に接続された半導体装置を、従来のように一括封止後の研削工程を経ることなく、形成することができる。したがって、製造工程を簡素化することができる。
【００１６】
また、本発明では、表層にシリコン系材料からなる放熱部材を有する積層体を、積層方向上下から加圧しつつ加熱する。すなわち、シリコン系材料からなる放熱部材を加圧する。しかしながら、複数個の半導体チップそれぞれに対応して形成された複数個の孔部を有する樹脂フィルムを準備しておき、積層工程において、該樹脂フィルムの各孔部に半導体チップをそれぞれ配置させる。このように、積層体の状態で、半導体チップは樹脂フィルムによって囲まれており、シリコン系材料からなる放熱部材を加圧する際に、放熱部材を除く積層体の部分全体で放熱部材を支持することができる。したがって、従来のように半導体チップのみで支持された放熱部材を加圧する製造方法に比べて、シリコン系材料からなる放熱部材の破損を抑制することができる。
【００１７】
また、本発明では、樹脂フィルムが少なくとも熱可塑性樹脂フィルムを含んでおり、半導体チップと放熱部材との間にも熱可塑性樹脂フィルムが位置する。したがって、半導体チップの厚さばらつき、フリップチップ実装部分の高さばらつきなどにより、複数個の半導体チップと１枚の放熱部材を備える１つの積層体内において、放熱部材により構成される積層体の一方の表面と、放熱部材とは反対側の表面との距離にばらつきがあっても、加圧・加熱工程での熱可塑性樹脂の軟化・流動により、放熱部材面内での応力のばらつきを低減することができる。これによっても、従来の製造方法に比べて、シリコン系材料からなる放熱部材の破損を抑制することができる。
【００１８】
以上より、本発明によれば、配線基板に半導体チップがフリップチップ実装され、半導体チップが樹脂封止され、半導体チップにおけるフリップチップ実装面と反対の面に、シリコン系材料からなる放熱部材が熱的に接続された半導体装置を、放熱部材の破損を抑制しつつ簡素な製造工程で提供することができる。
【００１９】
請求項２に記載のように、積層工程において、各半導体チップにおけるフリップチップ実装面の反対面と１枚の放熱部材との間に、各半導体チップに対応してビアホールが形成されるとともに、該ビアホール内に導電性ペーストが充填された１枚の熱可塑性樹脂フィルムが位置するように積層すると良い。
【００２０】
これによれば、上記１枚の熱可塑性樹脂フィルムが半導体チップにおけるフリップチップ実装面と反対の面に隣接することとなるので、該熱可塑性樹脂フィルムの熱可塑性樹脂により半導体チップを封止することができる。また、上記１枚の熱可塑性樹脂フィルムが放熱部材における半導体チップとの対向面に隣接することとなるので、該熱可塑性樹脂フィルムの熱可塑性樹脂により放熱部材を接着・一体化することができる。さらに、半導体チップと放熱部材との間に１枚の樹脂フィルムのみを配置し、この樹脂フィルムに形成されたビアホール内の焼結体（導電性ペースト由来）が伝熱経路部をなす。したがって、伝熱経路部を介した放熱部材への放熱性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す半導体装置の製造工程のうち、樹脂フィルムの準備工程を示す断面図である。
【図３】図１に示す半導体装置の製造工程のうち、半導体チップを基板にフリップチップ実装する工程を示す断面図である。
【図４】図３に示す工程において、基板のパッド形成面に第２フィルムを貼り付けた状態を示す平面図である。
【図５】図１に示す半導体装置の製造工程のうち、積層工程を示す断面図である。
【図６】図１に示す半導体装置の製造工程のうち、加圧・加熱工程を示す断面図である。
【図７】図１に示す半導体装置の製造工程のうち、ダイシング工程後を示す断面図である。
【図８】第２実施形態に係る製造工程のうち、半導体チップを基板にフリップチップ実装する工程において、基板のパッド形成面に第２フィルムを貼り付けた状態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線に沿う断面図である。
【図９】第２フィルムを貼り付けた状態の変形例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＩＸＢ−ＩＸＢ線に沿う断面図である。
【図１０】半導体装置のその他変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、ＰＡＬＡＰとして知られる一括積層法にて形成される半導体装置（半導体チップ内蔵配線基板）である。したがって、半導体装置の基本的な構成や製造方法は、特に断りのない限り、本出願人がこれまで出願してきたＰＡＬＡＰに関する構成を適宜採用することができる。なお、ＰＡＬＡＰは株式会社デンソーの登録商標である。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。
【００２６】
（第１実施形態）
以下において、絶縁基材２０の厚み方向（換言すれば、複数枚の樹脂フィルムの積層方向）を単に厚み方向と示し、該厚み方向に垂直な方向を単に垂直方向と示す。また、特に断りのない限り、厚さとは、厚み方向に沿う厚さを示すものとする。
【００２７】
図１に示す半導体装置１０（半導体チップ内蔵配線基板とも言う）は、基本的な構成要素として、絶縁基材２０、絶縁基材２０に設けられた導体パターン３０及び層間接続部４０、絶縁基材２０の内部に埋設、すなわち内蔵された半導体チップ５０、放熱部材６０を備えている。
【００２８】
絶縁基材２０は、電気絶縁材料からなり、該基材２０以外の構成要素、図１に示す例では導体パターン３０、層間接続部４０、半導体チップ５０、及び放熱部材６０を所定位置に保持する基材としての機能を果たすとともに、半導体チップ５０をその内部に保持して保護する機能を果たすものである。
【００２９】
この絶縁基材２０は、主として樹脂を含むとともに、該樹脂として少なくとも熱可塑性樹脂を含むものであり、熱可塑性樹脂フィルムを含む複数枚の樹脂フィルムを積層し、加圧・加熱により接着・一体化してなる。熱可塑性樹脂を含む理由は、後述する加圧・加熱工程にて一括で絶縁基材２０を形成する際に、高温に耐え、軟化した熱可塑性樹脂を接着材及び封止材として利用するためである。
【００３０】
このため、複数枚の樹脂フィルムとしては、積層状態で、少なくとも１枚おきに位置するように熱可塑性樹脂フィルムを含めば良い。例えば熱可塑性樹脂フィルムのみを含む構成としても良いし、熱可塑性樹脂フィルムとともに熱硬化性樹脂フィルムを含む構成としても良い。
【００３１】
熱可塑性樹脂フィルムとしては、熱可塑性樹脂とともに、ガラス繊維、アラミド繊維などの無機材料を含むフィルム、及び、無機材料を含まない熱可塑性樹脂からなるフィルムの少なくとも一方を採用することができる。同様に、熱硬化性樹脂フィルムとしては、熱硬化性樹脂とともに、上記無機材料を含むフィルム、及び、無機材料を含まない熱硬化性樹脂からなるフィルムの少なくとも一方を採用することができる。
【００３２】
本実施形態に係る絶縁基材２０は、図１に示すように、厚み方向において、一面２０ａ側から、熱硬化性樹脂フィルム２１ａ、熱可塑性樹脂フィルム２２ａ、熱硬化性樹脂フィルム２１ｂ、熱可塑性樹脂フィルム２２ｂ、熱硬化性樹脂フィルム２１ｃ、熱可塑性樹脂フィルム２２ｃの順に計６枚の樹脂フィルムが積層されてなる。すなわち、熱可塑性樹脂フィルムと熱硬化性樹脂フィルムとが交互に積層されて、絶縁基材２０が構成されている。
【００３３】
また、熱硬化性樹脂フィルム２１ａ〜２１ｃとして、ガラス繊維などの無機材料を含まない、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）からなるフィルムを採用している。一方、熱可塑性樹脂フィルム２２ａ〜２２ｃとして、ガラス繊維などの無機材料や線膨張係数などを調整するための無機フィラーを含まない、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）３０重量％とポリエーテルイミド（ＰＥＩ）７０重量％からなる樹脂フィルムを採用している。
【００３４】
上記した樹脂フィルムのうち、熱硬化性樹脂フィルム２１ｂが、半導体チップ５０が実装される基板（第１フィルム）に相当し、熱可塑性樹脂フィルム２２ｂが、半導体チップ５０と基板としての熱硬化性樹脂フィルム２１ｂとの間を封止する第２フィルムに相当する。
【００３５】
導体パターン３０は、導体箔をパターニングしてなるものであり、半導体チップ５０と外部とを電気的に接続する配線部として用いられるものである。さらには、電気的な配線部だけでなく、半導体チップ５０に構成された素子の動作による熱を外部に放熱するための伝熱経路部として用いることもできる。
【００３６】
一方、層間接続部４０は、樹脂フィルムにおいて、厚み方向に沿って設けられたビアホール（貫通孔）に導電性ペーストが充填され、この導電性ペースト中の導電性粒子を加圧・加熱により焼結してなるものである。この層間接続部４０が、特許請求の範囲に記載の焼結体に相当する。層間接続部４０も、導体パターン３０とともに、半導体チップ５０と外部とを電気的に接続する配線部として用いられるものである。また、上記伝熱経路部として用いることもできる。
【００３７】
本実施形態では、導体パターン３０と第１層間接続部４１とにより、半導体チップ５０の電極５１ａと外部接続用電極３３とを電気的に接続する配線部が構成されている。また、上記配線部を構成する第１層間接続部４１とは別の第２層間接続部４２により、半導体チップ５０のダミー電極５１ｂと放熱部材６０とを熱的に接続する伝熱経路部が構成されている。
【００３８】
具体的には、導体パターン３０が、銅（Ｃｕ）箔をパターニングしてなる。そして、導体パターン３０として、半導体チップ５０の電極５１ａに対応するパッド３１と、垂直方向に延びた横配線部３２を含んでいる。さらには、外部機器との接続に供せられる外部接続用電極３３も、導体パターン３０の一部として含んでいる。
【００３９】
そして、各パッド３１は、半導体チップ５０の電極５１ａのピッチに合わせたピッチで設けられている。図示しないが、本実施形態では、電極５１ａが、１辺９個で一列の矩形環状に配置されており、電極５１ａに対応するパッド３１も、電極５１ａの配置に対応して複数のパッド３１が図４に示すように矩形環状に設けられている。そして、各パッド３１は、図１に示すように、同一層に設けられた横配線部３２により、矩形環状の環の外側又は内側に引き出され（再配線され）て、層間接続部４０と接続されている。なお、図４では、便宜上、横配線部３２を省略して図示している。
【００４０】
また、本実施形態では、層間接続部４０が、Ａｇ−Ｓｎ合金からなる。そして、上記したように、層間接続部４０として、配線部のうちの縦配線部を構成する第１層間接続部４１と、ダミー電極５１ｂと放熱部材６０とを熱的に接続するための第２層間接続部４２を含んでいる。
【００４１】
Ｃｕからなる導体パターン３０とＡｇ−Ｓｎ合金からなる層間接続部４０（第１層間接続部４１）との界面には、ＣｕとＳｎとが相互に拡散してなる金属拡散層（Ｃｕ−Ｓｎ合金層）が形成され、これにより、導体パターン３０と層間接続部４０との接続信頼性が向上されている。
【００４２】
また、Ｃｕからなる導体パターン３０としてのパッド３１と、半導体チップ５０の電極５１ａ上に設けられた金（Ａｕ）からなる接続部５２との界面には、ＣｕとＡｕとが相互に拡散してなる金属拡散層（ＣｕＡｕ３合金を含むＣｕ−Ａｕ合金層）が形成され、これにより、パッド３１と接続部５２との接続信頼性が向上されている。
【００４３】
また、本実施形態では、絶縁基材２０の一面２０ａ側表層をなす熱硬化性樹脂フィルム２１ａの内面に、導体パターン３０として外部接続用電極３３が形成されている。
【００４４】
半導体チップ５０は、シリコンなどの半導体基板に、トランジスタ、ダイオード、抵抗、コンデンサなどの素子が集積され、回路（大規模集積回路）が構成されたＩＣチップ（ベアチップ）である。この半導体チップ５０の表面には、外部との接続用に電極５１が形成されており、この電極５１として、少なくとも上記配線部が接続される電極を含む。また、半導体チップ５０は、上記した絶縁基材２０によって封止されている。
【００４５】
本実施形態では、図１に示すように、上記回路と電気的に接続された電極５１ａと、上記回路とは接続されず、電気的な接続機能を提供しないダミー電極５１ｂとが形成されている。
【００４６】
半導体チップ５０の一面側には電極５１ａが複数形成されており、電極５１ａには、Ａｕからなる接続部５２がそれぞれ接続されている。電極５１ａにおける接続部５２と対向する部位の厚み方向全てが、Ａｕ−Ａｌ合金（主としてＡｕ４Ａｌ合金）からなり、アルミニウム（Ａｌ）を金属単体で含まないものとなっている。電極５１ａにおける接続部５２と対向する部位の厚み方向全てとは、換言すれば、電極５１ａのうち、接続部５２の直下（乃至直上）における厚み方向全ての部位（接続部５２との界面及び該界面から厚み方向全ての部位）である。また、電極５１ａのうち、半導体チップ５０と接続部５２に挟まれた部位ともいえる。以下、電極５１ａのうち、Ａｕからなる接続部５２の直下部位と示す。
【００４７】
また、電極５１ａのうち、接続部５２の直下領域ではない部分（例えば保護膜で覆われた部分）については、Ａｌを金属単体で含む構成となっている。
【００４８】
電極５１ａのうち、Ａｕからなる接続部５２の直下部位に単体でＡｌが残存すると、高温の使用環境において、電極５１ａ中のＡｌに隣接する接続部５２のＡｕが固相拡散し、Ａｕ５Ａｌ２を生成する。このＡｕ５Ａｌ２の成長速度はＡｕ４Ａｌに比べて格段に速く、このため、Ａｕ５Ａｌ２の生成にＡｕの拡散が間に合わずに、接続部５２と電極５１ａの界面にカーケンダルボイドを生じる。また、カーケンダルボイドを起点としてクラックが生じる。
【００４９】
これに対し、本実施形態では、電極５１ａのうち、Ａｕからなる接続部５２の直下部位が、Ａｌを金属単体で含まず、Ａｕ−Ａｌ合金の最終生成物であるＡｕ４Ａｌ合金を主として含んでいる。したがって、高温の使用環境においても、カーケンダルボイド、ひいてはクラックが生じるのを抑制することができる。
【００５０】
また、電極５１ａ間のピッチ（間隔）は、半導体チップ５０の反対側の面に形成された電極（ダミー電極５１ｂ）のピッチよりも狭いものとなっている。具体的には、数十μｍピッチ（例えば６０μｍピッチ）となっている。
【００５１】
一方、半導体チップ５０の電極５１ａ形成面とは反対側の面には、Ｎｉ系材料からなるダミー電極５１ｂが形成されている。このダミー電極５１ｂには、第２層間接続部４２が接続されている。Ｎｉからなるダミー電極５１ｂとＡｇ−Ｓｎ合金からなる第２層間接続部４２との界面には、ＳｎとＮｉとが相互に拡散してなる金属拡散層（Ｎｉ−Ｓｎ合金層）が形成され、これにより、ダミー電極５１ｂと第２層間接続部４２（伝熱経路部）との接続信頼性が向上されている。なお、ダミー電極５１ｂは、例えば百μｍ単位のピッチで形成されている。
【００５２】
このように、半導体チップ５０は、一面に電気的な接続機能を提供する電極５１ａを有するとともに、放熱用のダミー電極５１ｂも有している。
【００５３】
放熱部材６０は、シリコン系材料（シリコン、シリコンカーバイド等）からなり、半導体チップ５０に構成された素子の動作による熱を外部に放熱するためのものである。このような放熱部材６０としては、所謂ヒートシンク、放熱フィンなどを採用することができる。
【００５４】
本実施形態では、シリコンからなり、絶縁基材２０の一面２０ｂと略一致する大きさ及び形状を有し、一面２０ｂ全域を被覆するように配置された平板状の放熱部材６０を採用している。そして、この放熱部材６０に熱可塑性樹脂フィルム２２ｃが密着することで、放熱部材６０が絶縁基材２０の一面２０ｂに固定されている。すなわち、放熱部材６０は、絶縁基材２０との接着面を除く表面の部分が外部に露出されている。
【００５５】
また、放熱部材６０には、熱可塑性樹脂フィルム２２ｃに形成された第２層間接続部４２の一端が接続されている。したがって、半導体チップ５０で生じた熱が、ダミー電極５１ｂから、熱可塑性樹脂フィルム２２ｃに形成された第２層間接続部４２からなる伝熱経路部を通じて放熱部材６０に伝達される構成となっている。このため、放熱性が向上されている。
【００５６】
また、絶縁基材２０の一面２０ａ側には、一面２０ａ側から外部接続用電極３３を底面として形成された孔内にメッキ膜などの導電部材が配置され、この導電部材上にはんだボール７０が形成されている。
【００５７】
このように、本実施形態では、絶縁基材２０に埋設された半導体チップ５０が、絶縁基材２０の一面２０ａ側に設けられた外部接続用電極３３（はんだボール７０）と電気的に接続されている。また、半導体チップ５０は、絶縁基材２０の一面２０ｂ側に固定されたシリコン系材料からなる放熱部材６０と、第２層間接続部４２により熱的に接続されている。
【００５８】
次に、上記した半導体装置１０の製造方法について説明する。この製造方法では、ＭＡＰ（Mold Array Package）法、すなわち複数の半導体チップ５０を一括封止した後、ダイシングして個々の半導体装置を得る方法を適用する。なお、導電性ペーストを示す符号４０ａの後の括弧内は、対応する層間接続部の符号を記載している。
【００５９】
先ず、積層体を加圧・加熱して半導体装置１０を形成すべく、積層体を構成する要素を準備する。すなわち、複数枚の樹脂フィルムと、複数個の半導体チップ５０と、１枚の放熱部材６０をそれぞれ準備する。
【００６０】
本実施形態では、半導体チップ５０が実装された基板（以下、半導体ユニット８０と示す）と、該半導体ユニット８０に積層される複数枚の樹脂フィルムと、放熱部材６０とをそれぞれ準備する。なお、複数の樹脂フィルムとして、外形輪郭が互いにほぼ同じものを採用し、放熱部材６０として、樹脂フィルムとほぼ同じ外形輪郭を有するものを採用する。
【００６１】
また、複数枚の樹脂フィルムのうち、熱硬化性樹脂フィルム２１ａ〜２１ｃとして、ガラス繊維などの無機材料を含まない、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）からなるフィルムを採用する。本実施形態では、一例として、全ての樹脂フィルム２１ａ〜２１ｄの厚さを同一（例えば５０μｍ）とする。
【００６２】
一方、熱可塑性樹脂フィルム２２ａ〜２２ｃとして、ガラス繊維などの無機材料や線膨張係数などを調整するための無機フィラーを含まない、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）３０重量％とポリエーテルイミド（ＰＥＩ）７０重量％からなる樹脂フィルムを採用する。本実施形態では、一例として、樹脂フィルム２２ａ，２２ｃを同一の厚さ（例えば８０μｍ）とし、第２フィルムとしての熱可塑性樹脂フィルム２２ｂを、上記樹脂フィルム２２ａ，２２ｃよりも薄い厚さ（例えば５０μｍ）とする。
【００６３】
この準備工程では、ＰＡＬＡＰとして知られる一括積層法で周知のごとく、一括積層する前に、絶縁基材２０を構成する樹脂フィルムに対して、導体パターン３０を形成したり、焼結により層間接続部４０となる導電性ペースト４０ａをビアホールに充填しておく。導体パターン３０や、導電性ペースト４０ａが充填されるビアホールの配置は、上記した配線部や伝熱経路部に応じて適宜決定される。
【００６４】
導体パターン３０は、樹脂フィルムの表面に貼着した導体箔をパターニングすることで形成することができる。絶縁基材２０を構成する複数枚の樹脂フィルムとしては、導体パターン３０を有する樹脂フィルムを含めばよく、例えば全ての樹脂フィルムが導体パターン３０を有する構成や、一部の樹脂フィルムが導体パターン３０を有さない構成も採用することができる。また、導体パターン３０を有する樹脂フィルムとしては、片面のみに導体パターン３０を有する樹脂フィルム、積層方向における両面に導体パターン３０を有する樹脂フィルムのいずれも採用することができる。
【００６５】
一方、導電性ペースト４０ａは、導電性粒子にエチルセルロース樹脂やアクリル樹脂などを保形性付与のため添加し、テルピネオールなどの有機溶剤を加えた状態で混練することで得ることができる。そして、炭酸ガスレーザなどにより、樹脂フィルムを貫通するビアホールを形成し、スクリーン印刷などによって、導電性ペースト４０ａをビアホール内に充填する。ビアホールは、上記導体パターン３０を底面として形成しても良いし、導体パターン３０の無い位置に、ビアホールを形成しても良い。
【００６６】
導体パターン３０上にビアホールを形成する場合、導体パターン３０が底となるため、ビアホール内に導電性ペースト４０ａを留めることができる。一方、導体パターン３０を有さない樹脂フィルム、又は、導体パターン３０を有しながらも、導体パターン３０の形成位置とは異なる位置にビアホールを形成する場合には、底のないビアホール内に導電性ペースト４０ａを留めるために、本出願人による特願２００８-２９６０７４号に記載の導電性ペースト４０ａを用いる。また、この導電性ペースト４０ａを充填する装置（方法）としては、本出願人による特願２００９−７５０３４号に記載の装置（方法）を採用すると良い。
【００６７】
この導電性ペースト４０ａは、導電性粒子に対し、導電性粒子の焼結温度よりも低い温度で分解または揮発するとともに、該温度よりも低く、室温よりも高い温度で溶融状態となり、室温で固体状態となる低融点室温固体樹脂が添加されている。低融点室温固体樹脂としては、例えばパラフィンがある。これによれば、充填時には加温することで、低融点室温固体樹脂が溶融してペースト状となり、充填後の冷却において、低融点室温固体樹脂が固化することで導電性ペースト４０ａも固まって、ビアホール内に保持することができる。なお、充填する際には、ビアホールの一端を平坦な部材にて塞いでおけば良い。
【００６８】
先ず、半導体ユニット８０に積層される４枚の樹脂フィルム２１ａ，２１ｃ，２２ａ，２２ｃを準備する工程を説明する。
【００６９】
本実施形態では、図２に示すように、４枚の樹脂フィルム２１ａ，２１ｃ，２２ａ，２２ｃのうち、熱硬化性樹脂フィルム２１ａのみ、片面に銅箔（例えば厚さ１８μｍ）が貼着されたフィルムを準備し、銅箔をパターニングして導体パターン３０をそれぞれ形成する。なお、半導体ユニット８０を構成する残り２枚の樹脂フィルム２１ｂ，２２ｂについても、熱硬化性樹脂フィルム２１ｂのみ片面に銅箔（同じく厚さ１８μｍ）が貼着されたフィルムを準備し、この銅箔をパターニングして導体パターン３０を形成する。
【００７０】
すなわち、樹脂フィルム２１ａ〜２１ｃ，２２ａ〜２２ｃのうち、熱硬化性樹脂フィルム２１ａ，２１ｂが片面に導体パターン３０を有する構成とし、熱可塑性樹脂フィルム２２ａ〜２２ｃは、導体パターン３０を有さない構成とする。
【００７１】
また、４枚の樹脂フィルム２１ａ，２１ｃ，２２ａ，２２ｃのうち、導体パターン３０として外部接続用電極３３を片面（積層状態で内面）に有し、熱可塑性樹脂フィルム２２ａ，２２ｃに、ビアホール（符号略）をそれぞれ形成し、該ビアホール内に導電性ペースト４０ａを充填する。そして充填後、乾燥工程にて溶剤を揮発させる。
【００７２】
このように本実施形態では、熱硬化性樹脂フィルム２１ａのみに導体パターン３０を形成するため、導体パターン３０を形成しない熱可塑性樹脂フィルム２２ａ，２２ｃについては、導電性粒子としてＡｇ粒子とＳｎ粒子を所定の比率で含み、且つ、上記したように、パラフィンなどの低融点室温固体樹脂が添加された導電性ペースト４０ａを用いる。
【００７３】
さらに、この準備工程では、積層体が、複数の半導体チップ５０をそれぞれ収容するために、複数枚の樹脂フィルムのうちの一部に予め孔部を形成しておく。この孔部は貫通孔及び未貫通孔のいずれも採用することができる。本実施形態では、熱硬化性樹脂フィルム２１ｃに、孔部として、複数個の半導体チップ５０をそれぞれ収容するための複数個の空洞部２３（貫通孔）を形成する。このため、空洞部２３を有する熱硬化性樹脂フィルム２１ｃは格子状を呈する。
【００７４】
各空洞部２３は、パンチやドリルなどによる機械的加工、レーザ光の照射により形成することができ、１つの半導体チップ５０の体格に対し、加圧・加熱時の熱可塑性樹脂の流動により空洞が埋める程度の所定のマージンをもって形成される。空洞部２３の形成タイミングとしては、導体パターン３０及び層間接続部４０の形成前、形成後のいずれでも良い。
【００７５】
また、上記した樹脂フィルム２１ａ，２１ｃ，２２ａ，２２ｃの準備工程に並行して、半導体ユニット８０の形成工程を実施する。なお、半導体ユニット８０の形成工程を示す図３及び図４では、複数の半導体チップ５０のうち、１つの半導体チップ５０の周辺領域を拡大して図示している。
【００７６】
先ず、少なくとも第１フィルムを含み、半導体チップ５０を実装するための基板を構成する樹脂フィルムと、基板と半導体チップ５０との間を封止する第２フィルムを準備する。
【００７７】
本実施形態では、図３（ａ）に示すように、基板をなす第１フィルムとしての熱硬化性樹脂フィルム２１ｂと第２フィルムとしての熱可塑性樹脂フィルム２２ｂを準備する。熱硬化性樹脂フィルム２１ｂについては片面に銅箔が貼着されたものを準備し、この銅箔をパターニングして導体パターン３０を形成する。このとき、導体パターン３０として、パッド３１や横配線部３２が形成される。
【００７８】
次いで、加熱・加圧することで、熱可塑性樹脂フィルム２２ｂを、パッド３１を覆うように基板のパッド形成面に貼り付ける。
【００７９】
本実施形態では、図３（ｂ）及び図４に示すように、熱可塑性樹脂フィルム２２ｂを、パッド３１を覆うように、基板としての熱硬化性樹脂フィルム２１ｂのパッド形成面に熱圧着する。なお、図４に二点鎖線で示す領域は、半導体チップ５０の搭載領域２４を示している。
【００８０】
具体的には、熱可塑性樹脂フィルム２２ｂの温度が、該フィルム２２ｂを構成する熱可塑性樹脂のガラス転移点以上、融点以下となるように加熱しつつ、熱硬化性樹脂フィルム２１ｂ側に加圧することで、軟化した熱可塑性樹脂を熱硬化性樹脂フィルム２１ｂのパッド形成面及び導体パターン３０の表面に密着させる。
【００８１】
熱可塑性樹脂フィルム２２ｂを熱硬化性樹脂フィルム２１ｂに熱圧着した後、熱硬化性樹脂フィルム２１ｂに導体パターン３０を底面としてビアホールを形成するとともに、ビアホールに対して、図３（ｂ）に示すように導電性ペースト４０ａを充填する。ここでは、導体パターン３０を底面とするため、導電性ペースト４０ａとして、低融点室温固体樹脂を含まない導電性ペーストを採用しても良いし、低融点室温固体樹脂を含む導電性ペーストを採用しても良い。
【００８２】
次に、別途準備した半導体チップ５０を、基板にフリップチップ実装する。
【００８３】
半導体チップ５０には、基板に対する搭載面の電極５１ａ上にスタッドバンプ５２ａが形成されている。本実施形態では、Ａｌ系材料からなる電極５１ａ上に、例えばワイヤを使った周知の方法でＡｕからなるスタッドバンプ５２ａ（鋲状のバンプ）が形成されている。
【００８４】
そして、図３（ｃ）に示すように、例えばパルスヒート方式の熱圧着ツール１００により、この半導体チップ５０を、基板搭載面の裏面側から加熱しつつ基板に向けて加圧する。このとき、熱可塑性樹脂フィルム２２ｂを構成する熱可塑性樹脂の融点（ＰＥＥＫ：ＰＥＩ＝３０：７０で３３０℃）以上の温度で加熱しつつ、熱硬化性樹脂フィルム２１ｂ側に加圧する。
【００８５】
熱圧着ツール１００からの熱が半導体チップ５０に伝わり、スタッドバンプ５２ａの先端温度が熱可塑性樹脂フィルム２２ｂを構成する熱可塑性樹脂の融点以上となると、スタッドバンプ５２ａが接する熱可塑性樹脂フィルム２２ｂの部分が軟化・溶融（熔融）する。したがって、熱可塑性樹脂フィルム２２ｂを溶融させながら、スタッドバンプ５２ａを熱可塑性樹脂フィルム２２ｂに押し込んで、対応するパッド３１に接触させることができる。これにより、図３（ｄ）に示すように、スタッドバンプ５２ａとパッド３１とを圧接状態とすることができる。
【００８６】
また、溶融・軟化した熱可塑性樹脂は、圧力を受けて流動し、半導体チップ５０の基板搭載面、熱硬化性樹脂フィルム２１ｂのパッド形成面、導体パターン３０、電極５１ａ、及びスタッドバンプ５２ａに密着する。したがって、図３（ｄ）に示すように、熱可塑性樹脂フィルム２２ｂによって、半導体チップ５０と熱硬化性樹脂フィルム２１ｂ（基板）との間を封止することができる。このようにして、半導体ユニット８０を形成する。
【００８７】
本実施形態では、フリップチップ実装時の加熱温度を、融点よりも若干高い３５０℃程度とし、１つのスタッドバンプ５２ａにかかる荷重が２０〜５０ｇｆ程度となる圧力を印加する。これにより、短時間で、スタッドバンプ５２ａとパッド３１とを圧接状態とすることができる。
【００８８】
なお、圧接状態となった後も、加熱・加圧を継続すると、スタッドバンプ５２ａを構成するＡｕとパッド３１を構成するＣｕとが相互に拡散（固相拡散）し、金属拡散層（Ｃｕ−Ａｕ合金層）を形成する。また、スタッドバンプ５２ａを構成するＡｕが電極５１ａを構成するＡｌに対して固相拡散し、金属拡散層（Ａｕ−Ａｌ合金層）を形成する。しかしながら、このような金属拡散層を形成するには、上記した圧接状態を形成するのに比べ、加熱・加圧時間として長時間を要する。半導体チップ５０を基板に実装するのに長時間を要すると、半導体装置１０の形成時間が結果として長くなり、製造コストも増加してしまう。また、その間、電極５１ａ、スタッドバンプ５２ａ、パッド３１の電気的な接続部以外の箇所にも、不必要な熱が印加されることとなる。このため、この実装工程では、スタッドバンプ５２ａとパッド３１との接続状態を圧接状態にとどめる。
【００８９】
また、本実施形態では、熱可塑性樹脂フィルム２２ｂを熱硬化性樹脂フィルム２１ｂに貼り付けた後で、ビアホールを形成し、導電性ペースト４０ａを充填する例を示した。しかしながら、貼り付け前の状態で、熱硬化性樹脂フィルム２１ｂにビアホールを形成し、導電性ペースト４０ａを充填しても良い。
【００９０】
導電性ペースト４０ａについては、半導体チップ５０を、基板にフリップチップ実装する際の加熱・加圧や、熱可塑性樹脂フィルム２２ｂを貼り付け前に形成した場合には、貼り付け時の加圧・加熱により、導電性粒子が焼結されて層間接続部４０（４１）を形成しても良いし、焼結されずに半導体ユニット８０が形成された時点で導電性ペースト４０ａのままでも良い。また、一部が焼結された状態としても良い。本実施形態では、フリップチップ実装後の状態で導電性ペースト４０ａとする。
【００９１】
次に、積層体を形成する積層工程を実施する。この積層工程では、表面に導体パターン３０が形成された樹脂フィルム、ビアホール内に導電性ペースト４０ａが充填された樹脂フィルム、複数個の半導体チップ５０それぞれに対応して形成された複数個の孔部（空洞部２３）を有する樹脂フィルム、を含む複数枚の樹脂フィルムを、複数個の半導体チップ５０及び放熱部材６０とともに積層して、積層体を形成する。
【００９２】
このとき、１）複数個の半導体チップ５０が空洞部２３（孔部）に配置されて積層方向において互いに同一位置となる、２）１枚の放熱部材６０が複数個の半導体チップ５０と対向しつつ積層方向において表層となる、３）各半導体チップ５０におけるフリップチップ実装面の反対面と放熱部材６０との間に、各半導体チップ５０と放熱部材６０とを熱的に接続するための導電性ペースト４０ａを有した樹脂フィルムが位置する、４）熱可塑性樹脂フィルムが少なくとも１枚おきに位置しつつ、半導体チップ５０のフリップチップ実装面、該フリップチップ実装面と反対の面、及び放熱部材６０における半導体チップ５０との対向面に隣接するように、積層する。
【００９３】
本実施形態では、図５に示すように、積層方向における一端側から、熱硬化性樹脂フィルム２１ａ、熱可塑性樹脂フィルム２２ａ、熱硬化性樹脂フィルム２１ｂ、熱可塑性樹脂フィルム２２ｂ、熱硬化性樹脂フィルム２１ｃ、熱可塑性樹脂フィルム２２ｃ、放熱部材６０の順となるように、複数枚の樹脂フィルム２１ａ，２１ｃ，２２ａ，２２ｃ、樹脂フィルム２１ｂ，２２ｂ及び複数個の半導体チップ５０を含む半導体ユニット８０、及び放熱部材６０を積層する。このように本実施形態では、熱可塑性樹脂フィルム２２ａ〜２２ｃと熱硬化性樹脂フィルム２１ａ〜２１ｃとを交互に位置するように積層する。なお、図５では、便宜上、積層体を構成する要素を、離間させて図示している。
【００９４】
詳しくは、熱硬化性樹脂フィルム２１ａの導体パターン形成面上に熱可塑性樹脂フィルム２２ａを積層し、熱可塑性樹脂フィルム２２ａ上に、半導体ユニット８０を、熱硬化性樹脂フィルム２１ｂを搭載面として積層する。半導体ユニット８０における熱可塑性樹脂フィルム２２ｂ上には、空洞部２３内に半導体チップ５０が位置するように、熱硬化性樹脂フィルム２１ｃを積層する。また、熱硬化性樹脂フィルム２１ｃ及び半導体チップ５０上に熱可塑性樹脂フィルム２２ｃを積層し、熱可塑性樹脂フィルム２２ｃ上に放熱部材６０を積層して、１つの積層体を形成する。
【００９５】
この積層体では、積層方向において、半導体チップ５０に隣接する樹脂フィルムが、熱可塑性樹脂フィルム２２ｂ，２２ｃとなる。少なくともこれら樹脂フィルム２２ｂ，２２ｃは、加圧・加熱工程において、半導体チップ５０の周囲を封止する機能を果たす。本実施形態では、垂直方向において各半導体チップ５０を取り囲む樹脂フィルムが熱硬化性樹脂フィルム２１ｃであるので、上記２枚の樹脂フィルム２２ｂ，２２ｃが、半導体チップ５０の周囲を封止する機能を果たす。
【００９６】
このように、半導体チップ５０を封止する熱可塑性樹脂フィルム２２ｂ，２２ｃとしては、熱可塑性樹脂フィルムにガラス繊維やアラミド繊維などの無機材料を含まないだけでなく、線膨張係数や融点を調整するための無機フィラーも含まないものを採用することが好ましい。こうすることで、加圧・加熱工程において、半導体チップ５０に、局所的に応力がかかるのを抑制することができる。
【００９７】
しかしながら、線膨張係数や融点を調整するための無機フィラーも含まない熱可塑性樹脂フィルム２２ｂ，２２ｃを採用すると、無機フィラーが無い分、半導体チップ５０との線膨張係数差が大きくなり、これにともなう応力が増加することが考えられる。したがって、応力低減のために、熱可塑性樹脂フィルム２２ｂ，２２ｃとして弾性率の低い（例えば１０ＧＰａ以下）樹脂フィルムを採用すると良い。
【００９８】
また、半導体チップ５０を封止する熱可塑性樹脂フィルム２２ｂ，２２ｃとしては、厚さが５μｍ以上のものを採用することが好ましい。５μｍ未満とすると、加圧・加熱工程において、これら樹脂フィルム２２ｂ，２２ｃの応力が高くなり、半導体チップ５０の表面から剥がれてしまう恐れがあるためである。
【００９９】
次いで、真空熱プレス機を用いて積層体を積層方向上下から加圧しつつ加熱する加圧・加熱工程を実施する。この工程では、熱可塑性樹脂を軟化させて、１）複数枚の樹脂フィルムを一括で一体化して絶縁基材２０とする、２）半導体チップ５０を封止する、３）放熱部材６０を絶縁基材２０と一体化する、４）導電性ペースト４０ａ中の導電性粒子を焼結体として、該焼結体と導体パターン３０を有した配線部、及び、放熱部材６０と各半導体チップ５０とを熱的に接続する伝熱経路部を形成する。
【０１００】
加圧・加熱工程では、上記１）〜４）を実現するために、樹脂フィルムを構成する熱可塑性樹脂のガラス転移点以上融点以下の温度、数ＭＰａの圧力を所定時間保持する。本実施形態では、２８０℃〜３３０℃のプレス温度、４〜５ＭＰａの圧力を５分以上（例えば１０分）保持する。
【０１０１】
先ず、加圧・加熱工程において、樹脂フィルム部分の接続について説明する。
【０１０２】
１枚おきに配置された熱可塑性樹脂フィルム２２ａ〜２２ｃは、上記加熱により軟化する。このとき、圧力を受けているため、軟化した熱可塑性樹脂フィルム２２ａ〜２２ｃは、隣接する熱硬化性樹脂フィルム２１ａ〜２１ｃに密着する。これにより、複数枚の樹脂フィルム２１ａ〜２１ｃ，２２ａ〜２２ｃが一括で一体化し、絶縁基材２０が形成される。このとき、放熱部材６０にも、隣接する熱可塑性樹脂フィルム２２ｃが密着するため、放熱部材６０も絶縁基材２０に一体化する。
【０１０３】
本実施形態では、シリコン系材料からなる放熱部材６０が表層に配置された積層体を、積層方向上下から加圧しつつ加熱する。すなわち、シリコン系材料からなる放熱部材６０を加圧する。しかしながら、複数個の半導体チップ５０それぞれに対応して形成された複数個の空洞部２３（孔部）を有する熱硬化性樹脂フィルム２１ｃ（樹脂フィルム）を準備しておき、積層工程において、該樹脂フィルム２１ｃの各空洞部２３に半導体チップ５０をそれぞれ配置させる。すなわち、垂直方向において、半導体チップ５０は積層体の状態で熱硬化性樹脂フィルム２１ｃ（樹脂フィルム）によって囲まれており、シリコン系材料からなる放熱部材６０は、半導体チップ５０の配置部位だけでなく、放熱部材６０を除く積層体の部分全体で支持されている。したがって、シリコン系材料からなる放熱部材６０を破損させずに、加圧・加熱することができる。
【０１０４】
また、本実施形態では、加圧・加熱工程において、放熱部材６０を支持する樹脂フィルムのうち、熱可塑性樹脂フィルム２１ａ〜２１ｃの熱可塑性樹脂が軟化する。したがって、複数の半導体チップ５０における厚さばらつき、各フリップチップ実装部分の高さばらつきなどにより、複数個の半導体チップ５０と１枚の放熱部材６０を備える１つの積層体内において、放熱部材６０により構成される積層体の一方の表面と、放熱部材６０とは反対側の表面（熱硬化性樹脂フィルム２１ａにおける導体パターン形成面の裏面）との距離にばらつきが生じる、すなわち、熱硬化性樹脂フィルム２１ａの裏面を基準面として放熱部材６０が傾いて配置されても、加圧・加熱工程において、放熱部材６０の傾きを抑制する（距離ばらつきを抑制する）ように、軟化した熱可塑性樹脂が流動する。したがって、放熱部材６０面内での応力のばらつきを低減することができる。この効果によっても、シリコン系材料からなる放熱部材６０を破損させずに、加圧・加熱することができる。
【０１０５】
また、半導体チップ５０に隣接する熱可塑性樹脂フィルム２２ｂ，２２ｃは、圧力を受けて流動し、半導体チップ５０のフリップチップ実装面（電極５１ａ形成面）、及び、フリップチップ実装面と反対の面に密着する。また、半導体チップ５０の側面と熱硬化性樹脂フィルム２１ｃとの隙間にも入り込み、該隙間を埋めるとともに、半導体チップ５０の側面に密着する。したがって、熱可塑性樹脂（熱可塑性樹脂フィルム２２ｂ，２２ｃ）により、各半導体チップ５０が封止される。
【０１０６】
次に、加圧・加熱工程において、層間接続部４０による接続について説明する。
【０１０７】
上記加熱により、導電性ペースト４０ａ中のＳｎ（融点２３２℃）が溶融し、同じく導電性ペースト４０ａ中のＡｇ粒子に拡散して、Ａｇ−Ｓｎ合金（融点４８０℃）を形成する。また、導電性ペースト４０ａに圧力が加えられているため、焼結により一体化した合金からなる層間接続部４０（４１，４２）がビアホール内に形成される。この第２層間接続部４２により、各半導体チップ５０と放熱部材６０とを熱的に接続する伝熱経路部が構成される。
【０１０８】
溶融したＳｎは、導体パターン３０（横配線部３２）を構成するＣｕとも相互拡散する。これにより、第１層間接続部４１と横配線部３２の界面に金属拡散層（Ｃｕ−Ｓｎ合金層）が形成される。
【０１０９】
溶融したＳｎは、半導体チップ５０のダミー電極５１ｂを構成するＮｉとも相互拡散する。これにより、第２層間接続部４２とダミー電極５１ｂとの界面に金属拡散層（Ｎｉ−Ｓｎ合金層）が形成される。
【０１１０】
また、スタッドバンプ５２ａを構成するＡｕが、半導体チップ５０の電極５１ａを構成するＡｌに固相拡散する。電極５１ａはファインピッチ対応の電極であるため、電極５１ａを構成するＡｌの量は、スタッドバンプ５２ａを構成するＡｕの量に比べて少なく、電極５１ａのうち、スタッドバンプ５２ａと対向する部位の厚み方向のＡｌ全てがＡｕとの合金化に費やされて、加圧・加熱工程後では、上記部位において、Ａｌを金属単体で含まないものとなる。また、加圧・加熱後の電極５１ａは、Ａｕ−Ａｌ合金として、主としてＡｕ４Ａｌ合金を含むものとなる。
【０１１１】
なお、加圧・加熱工程において、Ａｕ４Ａｌ合金が生成する前に、成長速度の速いＡｕ５Ａｌ２が生成されたとしても、圧力が印加されているため、上記したカーケンダルボイドの生成を抑制することができる。
【０１１２】
さらに、スタッドバンプ５２ａを構成するＡｕと導体パターン３０（パッド３１）を構成するＣｕとが相互に拡散する。これにより、スタッドバンプ由来の接続部５２とパッド３１との界面に、ＣｕＡｕ３合金を含むＣｕ―Ａｕ合金層が形成される。Ｃｕ−Ａｕ合金は、２５０℃程度以上の加熱があれば生成でき、上記した加圧・加熱条件によれば、ＣｕＡｕ３合金層を形成することができる。
【０１１３】
また、スタッドバンプ５２ａは、固相拡散接合に消費されたＡｕの残りにより、Ａｕ−Ａｌ合金からなる部位を含む電極５１ａと、Ｃｕからなり、界面にＣｕ−Ａｕ合金層を有するパッド３１とを電気的に接続する接続部５２となる。このように、加圧・加熱工程において、スタッドバンプ５２ａとパッド３１との接続状態を、直接的な接合状態とする。
【０１１４】
以上により、図６に示すように、絶縁基材２０に半導体チップ５０が内蔵され、半導体チップ５０が熱可塑性樹脂によって封止され、半導体チップ５０と外部接続用電極３３とが配線部によって電気的に接続され、半導体チップ５０と放熱部材６０とが伝熱経路部（第２層間接続部４２）によって熱的に接続された配線基板を得ることができる。
【０１１５】
次に、加圧・加熱工程を経て得られた、複数の半導体チップ５０が埋設された配線基板をダイシングし、個々の半導体装置１０に分離するダイシング工程を実施する。このダイシング工程では、各半導体装置１０が１つの半導体チップ５０を含むように、図６に破線で示すダイシングライン１０１に沿って、シリコン系材料からなる放熱部材６０及び絶縁基材２０をダイシングし、図７に示すように、各半導体チップ５０ごとに個片化した配線基板とする。
【０１１６】
そして、本実施形態では、ダイシング後の個片化した配線基板について、絶縁基材２０の一面２０ａ側から外部接続用電極３３を底面とする孔を形成し、孔内にメッキ膜などの導電部材を配置したあと、導電部材上にはんだボール７０を形成する。以上により、図１に示す半導体装置１０を得ることができる。
【０１１７】
次に、上記実施形態に示した半導体装置１０及びその製造方法における特徴部分の効果について説明する。先ず主たる特徴部分の効果について説明する。
【０１１８】
本実施形態では、半導体装置１０を形成するに当たり、熱可塑性樹脂フィルム２２ａ〜２２ｃが、少なくとも１枚おきに位置しつつ、半導体チップ５０のフリップチップ実装面、フリップチップ実装面と反対の面、及び放熱部材６０における半導体チップ５０との対向面に隣接するように、半導体チップ５０の電極５１ａ形成面及び該電極形成面の裏面に隣接するように、複数枚の樹脂フィルム２１ａ〜２１ｃ，２２ａ〜２２ｃを積層して積層体とする。
【０１１９】
したがって、加圧・加熱により、熱可塑性樹脂フィルム２２ａ〜２２ｃを構成する熱可塑性樹脂を接着材として、複数枚の樹脂フィルム２１ａ〜２１ｃ，２２ａ〜２２ｃを一括で一体化し、絶縁基材２０とすることができる。また、少なくとも半導体チップ５０に隣接する熱可塑性樹脂フィルム２２ｂ，２２ｃによって半導体チップ５０を封止することができる。また、熱可塑性樹脂フィルム２２ｃを接着剤として、放熱部材６０を絶縁基材２０と一体化することができる。さらには、上記加圧・加熱により、導電性ペースト４０ａ中の導電性粒子を焼結体とし、導体パターン３０とともに配線部を形成するとともに、半導体チップ５０と放熱部材６０とを熱的に接続する伝熱経路部を形成することができる。そして、複数の半導体チップ５０を一括封止した後、ダイシングすることで、個々の半導体装置１０を得ることができる。
【０１２０】
このように本実施形態によれば、配線基板に半導体チップ５０がフリップチップ実装され、半導体チップ５０が樹脂封止され、半導体チップ５０におけるフリップチップ実装面と反対の面に、シリコン系材料からなる放熱部材６０が熱的に接続された半導体装置１０を、従来のように一括封止後の研削工程を経ることなく、形成することができる。したがって、製造工程を簡素化することができる。
【０１２１】
また、シリコン系材料からなる放熱部材６０を採用しているので、ＭＡＰ法を適用し、放熱部材６０ごとダイシングしても、金属材料からなる放熱部材に比べて、放熱部材に生じるバリを抑制することができる。
【０１２２】
また、本実施形態では、複数個の半導体チップ５０それぞれに対応して形成された複数個の空洞部２３（孔部）を有する熱硬化性樹脂フィルム２１ｃ（樹脂フィルム）を準備しておき、積層工程において、該樹脂フィルム２１ｃの各空洞部２３に半導体チップ５０をそれぞれ配置させる。このため、シリコン系材料からなる放熱部材６０は、半導体チップ５０の配置部位だけでなく、放熱部材６０を除く積層体の部分全体で支持される。したがって、シリコン系材料からなる放熱部材６０を加圧しながらも、放熱部材６０を破損させずに、加圧・加熱することができる。
【０１２３】
また、本実施形態では、加圧・加熱工程において、放熱部材６０を支持する樹脂フィルムのうち、熱可塑性樹脂フィルム２２ａ〜２２ｃの熱可塑性樹脂が軟化する。したがって、複数の半導体チップ５０における厚さばらつき、各フリップチップ実装部分の高さばらつきなどにより、積層体の一方の表面をなす熱硬化性樹脂フィルム２１ａの裏面を基準面として放熱部材６０が傾いて配置されても、加圧・加熱工程において、放熱部材６０の傾きを抑制する（距離ばらつきを抑制する）ように、軟化した熱可塑性樹脂が流動する。このように基準面に対して放熱部材６０が平行となるように位置が修正されるため、真空熱プレス機のプレス部材が放熱部材６０面内で偏って当たるのを抑制し、ひいては放熱部材６０面内での応力のばらつきを低減することができる。したがって、これによっても、シリコン系材料からなる放熱部材６０を破損させずに、加圧・加熱することができる。
【０１２４】
以上より、本実施形態に係る製造方法によれば、配線基板に半導体チップ５０がフリップチップ実装され、半導体チップ５０が樹脂封止され、半導体チップ５０におけるフリップチップ実装面と反対の面に、シリコン系材料からなる放熱部材６０が熱的に接続された半導体装置１０を、放熱部材６０の破損を抑制しつつ簡素な製造工程で提供することができる。
【０１２５】
特に本実施形態では、各半導体チップ５０におけるフリップチップ実装面の反対面と放熱部材６０との間に、各半導体チップ５０に対応してビアホールが形成されるとともに、該ビアホール内に導電性ペースト４０ａが充填された１枚の熱可塑性樹脂フィルム２２ｃのみを介在させて、積層体を形成する。したがって、半導体装置１０において、半導体チップ５０と放熱部材６０とを熱的に接続する伝熱経路部が、熱可塑性樹脂フィルム２２ｃの導電性ペースト４０ａ由来の第２層間接続部４２のみ、すなわち積層方向において１層分の第２層間接続部４２のみ、により構成される。これにより、伝熱経路部を介した、半導体チップ５０から放熱部材６０への放熱性を向上することができる。
【０１２６】
次に、その他の特徴部分の効果について説明する。
【０１２７】
本実施形態では、積層体を形成する積層工程の前に、半導体チップ５０と、基板（熱硬化性樹脂フィルム２１ｂ）との間に熱可塑性樹脂フィルム２２ｂを配置し、熱可塑性樹脂の融点以上の温度で加熱しつつ加圧する。したがって、温度を熱可塑性樹脂の融点以上まで上げている間は、熱可塑性樹脂に流動性を持たせることができ、加圧によりスタッドバンプ５２ａとパッド３１との間に位置する熱可塑性樹脂を移動させ、スタッドバンプ５２ａをパッド３１に直接接触させて、スタッドバンプ５２ａとパッド３１とを圧接状態とすることができる。
【０１２８】
このとき、溶融した熱可塑性樹脂が圧力を受けて流動し、スタッドバンプ５２ａとパッド３１の接続部の周囲を含んで、半導体チップ５０と基板（熱硬化性樹脂フィルム２１ｂ）の間を封止する。したがって、各接続部間での電気的な絶縁性を確保することができる。また、接続部における接続信頼性を向上することができる。
【０１２９】
また、スタッドバンプ５２ａとパッド３１とが圧接状態となった時点でフリップチップ実装工程を終了し、加圧・加熱工程で受ける加圧・加熱により、スタッドバンプ５２ａとパッド３１とを接合状態とする。このように、加圧・加熱工程の熱と圧力を利用することで、スタッドバンプ５２ａ（接続部５２）とパッド３１とを接合状態とするので、圧接状態に比べて、半導体チップ５０の電極５１ａとパッド３１との電気的な接続信頼性を向上することができる。
【０１３０】
また、フリップチップ実装工程では、スタッドバンプ５２ａとパッド３１とを圧接状態としておき、加圧・加熱工程の熱と圧力を利用することで、スタッドバンプ５２ａとパッド３１とを接合状態とする。したがって、フリップチップ実装工程において、スタッドバンプ５２ａとパッド３１とを接合状態とし、その後、加圧・加熱工程を実施する方法に比べて、製造時間を短縮することができる。
【０１３１】
なお、積層工程の前にスタッドバンプ５２ａをパッド３１に接触させず、加圧・加熱工程にて、スタッドバンプ５２ａをパッド３１に接触させ、且つ、接合状態となるようにすると、軟化した熱可塑性樹脂の緩衝効果により、スタッドバンプ５２ａが第２フィルムとしての熱可塑性樹脂フィルム２２ｂに押し込まれにくくなる。その結果、スタッドバンプ５２ａとパッド３１との間に熱可塑性樹脂が残ってしまうことも考えられる。
【０１３２】
これに対し、本実施形態では、積層工程の前に、スタッドバンプ５２ａとパッド３１とを圧接状態としておくので、加圧・加熱工程の加圧・加熱により、スタッドバンプ５２ａとパッド３１とを確実に接合状態とすることができる。
【０１３３】
以上より、本実施形態の製造方法によれば、半導体装置１０の製造工程を簡素化するとともに、製造時間（サイクルタイム）を短縮することができる。
【０１３４】
また、本実施形態では、熱硬化性樹脂フィルム２１ａ，２１ｂのみに導体パターン３０を形成し、熱可塑性樹脂フィルム２２ａ〜２２ｃには導体パターン３０を形成しない。したがって、加圧・加熱工程などで熱可塑性樹脂が軟化し、圧力を受けて流動しても、導体パターン３０は熱硬化性樹脂フィルム２１ａ，２１ｂに固定されているため、導体パターン３０の位置ズレを抑制することができる。このため、ファインピッチ対応の半導体チップ５０を内蔵する半導体装置１０に好適である。
【０１３５】
また、本実施形態では、加圧・加熱工程において、スタッドバンプ５２ａを構成するＡｕが、スタッドバンプ５２ａの一端側に接する電極５１ａのＡｌに固相拡散するとともに、スタッドバンプ５２ａの他端側に接するパッド３１のＣｕと固相拡散する。したがって、スタッドバンプ５２ａ（接続部５２）を介した電極５１ａとパッド３１との電気的な接続信頼性をより向上できるとともに、Ａｕ−Ａｌ合金とＣｕ−Ａｕ合金を同一の工程で形成することで製造工程を簡素化することもできる。
【０１３６】
ところで、両面に電極５１を有する半導体チップ５０において、両面に設けられた電極５１をともに固相拡散接合すると、加圧・加熱工程の間中、半導体チップ５０の両面側に固体が接しているので、半導体チップ５０に印加される圧力（プレス圧）が高くなる。これに対し、本実施形態では、半導体チップ５０の一面側では、Ａｕの固相拡散により、電極５１ａとパッド３１とを電気的に接続し、一方、半導体チップ５０の反対の面側では、溶融したＳｎの液相拡散により、ダミー電極５１ｂと接続する。したがって、液相側で半導体チップ５０に印加される圧力を緩衝することができる。このため、一方をスタッドバンプ５２ａを用いた固相拡散としてファインピッチ対応しながらも、加圧・加熱工程で半導体チップ５０に印加される圧力を低減して、半導体チップ５０の信頼性を高めることができる。
【０１３７】
また、本実施形態では、熱可塑性樹脂フィルム２２ｂ，２２ｃとして、ガラス繊維などの無機材料や、無機フィラーを含まない樹脂フィルムを採用するため、これによっても、加圧・加熱工程で半導体チップ５０に印加される圧力を低減することができる。
【０１３８】
また、本実施形態では、加圧・加熱工程において、スタッドバンプ５２ａからのＡｕの固相拡散により、電極５１ａのうち、スタッドバンプ５２ａの直下部位を、金属単体としてのＡｌが存在しない、Ａｕ−Ａｌ合金からなるものとする。これにより、Ａｕからなる接続部５２に接する電極５１ａの部位は全て合金化しているため、高温の使用環境においても、接続部５２からのＡｕの拡散によるカーケンダルボイドの発生を抑制することができる。
【０１３９】
（第２実施形態）
第１実施形態では、半導体チップ５０を、基板としての熱硬化性樹脂フィルム２１ｂにフリップチップ実装する際に、スタッドバンプ５２ａを、熱硬化性樹脂フィルム２１ｂのパッド形成面上に貼り付けた熱可塑性樹脂フィルム２２ｂに押し込んで、パッド３１との圧接状態を確保する例を示した。
【０１４０】
これに対し、本実施形態では、図８（ａ），（ｂ）に示すように、熱硬化性樹脂フィルム２１ｂのパッド形成面に、パッド３１に対応する位置に貫通孔２５が設けられた熱可塑性樹脂フィルム２２ｂを、貫通孔２５がパッド３１を覆うように貼り付けておく点を特徴とする。
【０１４１】
図８（ａ），（ｂ）に示す例では、各パッド３１ごとに貫通孔２５を設けている。これによれば、スタッドバンプ５２ａとパッド３１との各接続部の間に、熱可塑性樹脂フィルム２２ｂが位置するため、フリップチップ実装工程において、軟化した熱可塑性樹脂が接続部を覆いやすい。すなわち、貫通孔２５を設けながらも、各接続部間での電気的な絶縁性を確保しやすく、接続部における接続信頼性を向上しやすい。
【０１４２】
なお、半導体チップ５０の電極５１ａがファインピッチの場合、パッド３１もファインピッチとなる。したがって、パッド３１（例えば直径３０μｍ）よりも小さい貫通孔２５を形成することは困難である。しかしながら、層間接続部４０を形成するためのビアホール（貫通孔）とは異なり、貫通孔２５には、導電性ペースト４０ａが充填されず、また、半導体チップ５０の電極５１ａとパッド３１とを電気的に接続する接続部５２の体格を規定するものでもない。したがって、貫通孔２５については、パッド３１より大きくしても良いため、ビアホールよりも貫通孔形成の自由度が高く、パッド３１ごとに設けることができる。
【０１４３】
そして、熱可塑性樹脂フィルム２２ｂを構成する熱可塑性樹脂のガラス転移点（換言すれば、熱可塑性樹脂が軟化する軟化点）以上の温度で加熱しつつ加圧して、半導体チップ５０を熱硬化性樹脂フィルム２１ｂにフリップチップ実装する。これにより、半導体チップ５０のスタッドバンプ５２ａを、貫通孔２５を通じて対応するパッド３１に圧接させるとともに、軟化した熱可塑性樹脂にて半導体チップ５０と熱硬化性樹脂フィルム２１ｂとの間を封止する。
【０１４４】
このような方法を用いても、第１実施形態に示した製造方法と同様の効果を奏することができる。
【０１４５】
また、本実施形態に示す製造方法によれば、スタッドバンプ５２ａとパッド３１との圧接状態を形成するに当たり、熱可塑性樹脂フィルム２２ｂを溶融させなくとも良い。熱可塑性樹脂フィルム２２ｂを構成する熱可塑性樹脂のガラス転移点以上の温度で加熱しつつ加圧することで、軟化した熱可塑性樹脂にて半導体チップ５０と熱硬化性樹脂フィルム２１ｂとの間を封止できれば良い。換言すれば、半導体チップ５０を熱可塑性樹脂フィルム２２ｂに熱圧着できれば良い。熱可塑性樹脂フィルム２２ｂには、フリップチップ実装前に予め貫通孔２５を設けるため、第１実施形態に示す方法に比べて、圧接状態を容易に形成することができる。
【０１４６】
したがって、熱量が同じであれば、第１実施形態に示す方法よりも短時間で、スタッドバンプ５２ａとパッド３１との圧接状態及び熱可塑性樹脂フィルム２２ｂによる封止構造を形成することができる。すなわち、フリップチップ実装工程での加熱・加圧時間、ひいては半導体装置１０の製造時間をより短縮することができる。
【０１４７】
また、加熱・加圧時間及び加圧条件が同じなら、第１実施形態に示す方法よりも少ない熱量をもって、スタッドバンプ５２ａとパッド３１との圧接状態を確保することができる。
【０１４８】
なお、貫通孔２５は、熱可塑性樹脂フィルム２２ｂを、熱硬化性樹脂フィルム２１ｂに貼り付ける前に形成しても良いし、貼り付けた後に形成しても良い。本実施形態では、貼り付けた後、熱可塑性樹脂フィルム２２ｂにおけるパッド３１に対応する位置に、炭酸ガスレーザなどにより貫通孔２５を形成する。このような方法を採用すると、位置精度よく貫通孔２５を形成することができる。
【０１４９】
一方、貼り付ける前にレーザ光の照射などにより貫通孔２５を形成する場合、熱可塑性樹脂フィルム２２ｂを貼り付ける際に、該樹脂フィルム２２ｂにおける貫通孔２５の形成位置とは異なる位置を加熱しつつ加圧して貼り付けると良い。貫通孔２５の形成位置とは異なる位置を加熱・加圧して貼り付けるため、貫通孔２５の潰れ（閉塞）を防ぐことができる。したがって、半導体チップ５０を基板に実装する際に、短時間でスタッドバンプ５２ａとパッド３１とを圧接状態とすることができる。
【０１５０】
本実施形態では、パッド３１ごとに貫通孔２５を設ける例を示したが、複数のパッド３１ごとに貫通孔２５を１つ設けても良い。例えば図９（ａ），（ｂ）に示す例では、複数のパッド３１が、１辺９個で一列の矩形環状に配置されており、貫通孔２５は、各辺ごと、つまり９個のパッド３１に対して１つの貫通孔２５が設けられている。すなわち、垂直方向のうちの一方向に長い貫通孔２５となっている。
【０１５１】
これによれば、図８（ａ），（ｂ）に示した１つのパッド３１ごとに１つの貫通孔２５を設ける構成に比べて、パッド３１間の間隔（ピッチ）によらず、貫通孔２５を形成することができる。すなわち、貫通孔２５の形成自由度が高く、ファインピッチに適している。
【０１５２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【０１５３】
絶縁基材２０を構成する複数枚の樹脂フィルムの構成は、上記例に限定されるものではない。樹脂フィルムの枚数は上記例（６枚）に限定されるものではない。半導体チップ５０を内蔵できる枚数であれば良い。
【０１５４】
熱可塑性樹脂フィルムの構成材料も上記例に限定されない。例えば、ＰＥＥＫ／ＰＥＩからなるものであっても、上記例とは比率の異なるものを採用しても良い。また、ＰＥＥＫ／ＰＥＩ以外の構成材料、例えば液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）などを採用しても良い。
【０１５５】
加圧・加熱工程での半導体チップ５０への局所的な応力印加を抑制すべく、熱可塑性樹脂フィルム２２ａ〜２２ｃとして、ガラス繊維、アラミド繊維などの基材に用いられる無機材料、融点や線膨張係数の調整のために添加される無機フィラーを有さないフィルムを用いる例を示したが、これらを含む熱可塑性樹脂フィルム２２ａ〜２２ｃを採用することもできる。しかしながら、上記したように、半導体チップ５０を封止するのに用いる熱可塑性樹脂フィルム（本実施形態では２枚の熱可塑性樹脂フィルム２２ｂ，２２ｃ）については、半導体チップ５０への局所的な応力印加を抑制するために、ガラス繊維、アラミド繊維などの基材に用いられる無機材料、融点や線膨張係数の調整のために添加される無機フィラーを有さないフィルムを用いることが好ましい。
【０１５６】
熱硬化性樹脂フィルムの構成材料も上記例に限定されない。例えば、ガラス繊維、アラミド繊維などの基材に用いられる無機材料を含むフィルムを採用することもできる。また、熱硬化性ポリイミド以外の熱硬化性樹脂を採用することもできる。
【０１５７】
また、複数枚の樹脂フィルムとして、熱硬化性樹脂フィルムを含まず、熱可塑性樹脂フィルムのみを含む構成としても良い。また、熱硬化性樹脂フィルムよりも熱可塑性樹脂フィルムの枚数が多く、積層状態で一部、熱可塑性樹脂フィルムが連続する構成としても良い。
【０１５８】
本実施形態では、半導体チップ５０がフリップチップ実装される基板として、第１フィルムとしての熱硬化性樹脂フィルム２１ｂの例を示した。しかしながら、第１フィルムとして熱可塑性樹脂フィルムを採用しても良い。また、第１フィルムを含む、複数枚の樹脂フィルムを用いて基板を構成しても良い。
【０１５９】
本実施形態では、半導体チップ５０の電極５１ａにスタッドバンプ５２ａが設けられ、スタッドバンプ５２ａ由来の接続部５２により、電極５１ａと対応するパッド３１が電気的に接続される、すなわち半導体チップ５０が基板（熱硬化性樹脂フィルム２１ｂ）にフリップチップ実装される例を示した。しかしながら、半導体チップ５０が基板（熱硬化性樹脂フィルム２１ｂ）にフリップチップ実装される構成としては、上記スタッドバンプ５２ａに限定されるものではない。
【０１６０】
また、樹脂フィルムの厚さや、導体パターン３０の厚さも上記例に限定されるものではない。ただし、積層方向において、半導体チップ５０に隣接し、半導体チップ５０を封止する熱可塑性樹脂フィルム２２ｂ，２２ｃについては、上記したように、厚さが５μｍ以上のものを採用することが好ましい。
【０１６１】
また、絶縁基材２０に構成される配線部、伝熱経路部は上記例に限定されるものではない。
【０１６２】
本実施形態では、放熱性を向上するために、半導体チップ５０にダミー電極５１ｂを設け、ダミー電極５１ｂに伝熱経路部としての第２層間接続部４２を接続する例を示した。しかしながら、ダミー電極５１ｂを有さず、半導体チップ５０の表面に第２層間接続部４２が接する構成としても良い。
【０１６３】
本実施形態では、半導体チップ５０の一面（フリップチップ実装面）のみに、電気的な接続機能を提供する電極５１ａが形成される例を示した。しかしながら、例えば図１０に示すように、フリップチップ実装面と反対の面に、電気的な接続機能を提供する電極５１ｃが形成された半導体チップ５０を採用することもできる。両面に電極５１ａ，５１ｃを有する構成としては、素子として、厚み方向に電流が流れる素子、例えば縦型のＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ、抵抗などを含む半導体チップ５０が考えられる。
【０１６４】
図１０では、半導体チップ５０の電極５１ａ形成面とは反対側の面に、Ｎｉ系材料からなるダミー電極５１ｂ及び電極５１ｃがそれぞれ形成されている。これら電極５１ｂ，５１ｃには、対応するパッド３４，３５との接続部として、層間接続部４１，４２がそれぞれ接続されている。詳しくは、ダミー電極５１ｂとパッド３４とが第２層間接続部４２により接続されている。また、電極５１ｃとパッド３５とが、第１層間接続部４１により接続されている。Ｎｉからなる電極５１ｂ，５１ｃとＡｇ−Ｓｎ合金からなる層間接続部４１，４２との界面には、ＳｎとＮｉとが相互に拡散してなる金属拡散層（Ｎｉ−Ｓｎ合金層）が形成され、これにより、電極５１ｂ，５１ｃと層間接続部４０との接続信頼性が向上されている。なお、電極５１ｂ，５１ｃは、例えば百μｍ単位のピッチで形成されている。
【０１６５】
また、第１層間接続部４１を介して電極５１ｃと接続されたパッド３５は、該パッド３５に連結された横配線部３２により、垂直方向において半導体チップ５０の外側に引き出され（再配線され）、横配線部３２におけるパッド３５と反対の端部に接続された第１層間接続部４１を介して外部接続用電極３３に接続されている。
【０１６６】
このような構成の半導体装置１０では、電極５１ｃを再配線するために、半導体チップ５０と放熱部材６０との間に複数枚の樹脂フィルムが必要である。一例として、図１０では、半導体チップ５０側から、熱可塑性樹脂フィルム２２ｃ、熱硬化性樹脂フィルム２１ｄ、熱可塑性樹脂フィルム２２ｄの３枚が配置されている。そして、電極５１ｃに対応するパッド３５及び横配線部３２は、熱硬化性樹脂フィルム２１ｄにおける熱可塑性樹脂フィルム２２ｃ側の面上に形成されている。また、第２層間接続部４２は、３枚の樹脂フィルム２１ｄ，２２ｃ，２２ｄにそれぞれ形成されている。
【０１６７】
なお、図１０に示す例では、半導体チップ５０と放熱部材６０との間に３枚の樹脂フィルム２１ｄ，２２ｃ，２２ｄを配置する例を示したが、２枚の熱可塑性樹脂フィルム２２ｃ，２２ｄが配置された構成を採用することもできる。
【０１６８】
本実施形態では、積層工程の前に、半導体チップ５０を基板（熱硬化性樹脂フィルム２１ｂ）にフリップチップ実装しつつ熱可塑性樹脂フィルム２２ｂで封止する例を示した。しかしながら、予めフリップチップ実装せず、全ての樹脂フィルム２１ａ〜２１ｃ，２２ａ〜２２ｃ、複数の半導体チップ５０、放熱部材６０を積層して積層体としても良い。この場合、第２実施形態に示したように、パッド３１に対応した貫通孔２５を設けておくと、加圧・加熱工程において、パッド３１と対応するスタッドバンプ５２ａ（電極５１ａ）とを電気的に接続しやすくなる。
【０１６９】
本実施形態では、スタッドバンプ５２ａを用いて、半導体チップ５０の電極５１ａとパッド３１とが接続される例を示したが、接続部５２を構成するものはスタッドバンプ５２ａに限定されるものではない。換言すれば、電極５１ａはファインピッチに限定されるものではない。半導体チップ５０はフリップチップ接続されれば良い。例えば、はんだペーストにより、電極５１ａとパッド３１とが接続されても良い。
【符号の説明】
【０１７０】
１０・・・半導体装置
２０・・・絶縁基材
２１ａ〜２１ｃ・・・熱硬化性樹脂フィルム
２２ａ〜２２ｃ・・・熱可塑性樹脂フィルム
３０・・・導体パターン
３１・・・パッド
４０・・・層間接続部
４２・・・第２層間接続部（伝熱経路部）
５０・・・半導体チップ
６０・・・放熱部材
１０１・・・ダイシングライン
【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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