(57)【要約】【課題】パッケージの反りを低減しつつ、半導体チップを安定して封止できるようにする。【解決手段】半導体チップ５の内側のキャリア基板１上に第１の樹脂８を配置し、半導体チップ５をキャリア基板１上にフェースダウン実装することにより、第１の樹脂８にて半導体チップ５をキャリア基板１上に固着し、フェースダウン実装された半導体チップ５下の第１の樹脂８の周囲に第２の樹脂９を注入することにより、半導体チップ５下の第１の樹脂８の周囲に第２の樹脂９を充填する。【選択図】図１
2007227608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極パッドが形成された半導体チップと、
前記電極パッド上に配置された突出電極を介して前記半導体チップがフェースダウン実装されたキャリア基板と、
前記半導体チップからはみ出すことなく、前記半導体チップと前記キャリア基板との間に充填された第１の樹脂と、
前記第１の樹脂の周囲に充填され、前記第１の樹脂よりも線膨張係数が小さな第２の樹脂とを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
電極パッドが形成された半導体チップと、
前記電極パッド上に配置された突出電極を介して前記半導体チップがフェースダウン実装されたキャリア基板と、
前記半導体チップからはみ出すことなく、前記半導体チップと前記キャリア基板との間に充填された第１の樹脂と、
前記第１の樹脂の周囲に充填され、前記第１の樹脂よりも粘度が小さな第２の樹脂とを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記突出電極は配列ピッチが等しくなるように配列され、前記第１の樹脂と前記突出電極との間隔は等しいことを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記突出電極は配列ピッチが異なる部分を有するように配列され、前記配列ピッチが小さいほど前記第１の樹脂と前記突出電極との間隔は狭いことを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１の樹脂は、前記突出電極の内側に沿って前記半導体チップの中央部の周囲に配置され、前記半導体チップの端部から前記半導体チップの中央部に通じる隙間が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の半導体装置。
【請求項６】
フェースダウン実装される半導体チップの内側のキャリア基板上に第１の樹脂を配置する工程と、
前記第１の樹脂を介して前記半導体チップを前記キャリア基板上にフェースダウン実装する工程と、
前記第１の樹脂よりも線膨張係数が小さな第２の樹脂を前記半導体チップ下の第１の樹脂の周囲に充填する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７】
フェースダウン実装される半導体チップの内側のキャリア基板上に第１の樹脂を配置する工程と、
前記第１の樹脂を介して前記半導体チップを前記キャリア基板上にフェースダウン実装する工程と、
前記第１の樹脂よりも粘度が小さな第２の樹脂を前記半導体チップ下の第１の樹脂の周囲に充填する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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、半導体パッケージの反りを低減させる方法に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置では、バンプ電極を介して基板上にフェースダウン実装された半導体チップの表面を封止するため、アンダーチップフィラーと呼ばれる樹脂を半導体チップと基板との間に充填する方法がある。
また、例えば、特許文献１には、半導体装置と回路基板との接続信頼性を向上させるために、半導体装置の突起電極と回路基板の電極パッドとを導電性ペーストを介して接続し、半導体装置と回路基板との間には、中央部の第１の樹脂と周辺部の第２の樹脂とを配する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２７０８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の半導体装置の製造方法では、半導体チップを基板上に安定して封止できるようにするために、接着力の強い樹脂を用いると、樹脂の硬化収縮が大きくなり、パッケージに反りが発生したり、熱ストレスに起因する半導体チップのクラックが発生したりするという問題があった。
そこで、本発明の目的は、パッケージの反りを低減しつつ、半導体チップを安定して封止することが可能な半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、電極パッドが形成された半導体チップと、前記電極パッド上に配置された突出電極を介して前記半導体チップがフェースダウン実装されたキャリア基板と、前記半導体チップからはみ出すことなく、前記半導体チップと前記キャリア基板との間に充填された第１の樹脂と、前記第１の樹脂の周囲に充填され、前記第１の樹脂よりも線膨張係数が小さな第２の樹脂とを備えることを特徴とする。
【０００５】
これにより、半導体チップをキャリア基板上に安定して固着することが可能となるとともに、キャリア基板と樹脂との熱膨張係数差を低減しつつ、半導体チップを封止することが可能となる。このため、パッケージの反りを抑制することができ、パッケージの実装に支障が発生することを防止することが可能となるとともに、熱ストレスに起因する半導体チップのクラックを防止することができ、半導体チップの薄型化を達成することができる。
【０００６】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、電極パッドが形成された半導体チップと、前記電極パッド上に配置された突出電極を介して前記半導体チップがフェースダウン実装されたキャリア基板と、前記半導体チップからはみ出すことなく、前記半導体チップと前記キャリア基板との間に充填された第１の樹脂と、前記第１の樹脂の周囲に充填され、前記第１の樹脂よりも粘度が小さな第２の樹脂とを備えることを特徴とする。
【０００７】
これにより、半導体チップをキャリア基板上に安定して固着することが可能となるとともに、半導体チップとキャリア基板との間に樹脂を入り込み易くして、半導体チップを安定して封止することが可能となる。このため、キャリア基板との間で熱膨張係数差の小さな樹脂を選択することが可能となり、パッケージの反りを抑制することが可能となるとともに、熱ストレスに起因する半導体チップのクラックを防止することができ、半導体チップの薄型化を達成することができる。
【０００８】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、前記突出電極は配列ピッチが等しくなるように配列され、前記第１の樹脂と前記突出電極との間隔は等しいことを特徴とする。
これにより、半導体チップとキャリア基板との間に第２の樹脂を均一に充填することができ、半導体チップの封止性を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、前記突出電極は配列ピッチが異なる部分を有するように配列され、前記配列ピッチが小さいほど前記第１の樹脂と前記突出電極との間隔は狭いことを特徴とする。
これにより、突出電極の配列ピッチが小さいほど第１の樹脂を半導体チップの端部に近づけることが可能となり、第２の樹脂を半導体チップ下に注入するために必要な距離を減らすことが可能となることから、突出電極の配列ピッチが異なる場合においても、半導体チップの封止性を確保することができる。
【００１０】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、前記第１の樹脂は、前記突出電極の内側に沿って前記半導体チップの中央部の周囲に配置され、前記半導体チップの端部から前記半導体チップの中央部に通じる隙間が設けられていることを特徴とする。
これにより、半導体チップの中央部の周囲に第１の樹脂を配置した場合においても、半導体チップの中央部に第２の樹脂を入り込ませることができ、パッケージの反りを抑制しつつ、半導体チップの封止性を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、フェースダウン実装される半導体チップの内側のキャリア基板上に第１の樹脂を配置する工程と、前記第１の樹脂を介して前記半導体チップを前記キャリア基板上にフェースダウン実装する工程と、前記第１の樹脂よりも線膨張係数が小さな第２の樹脂を前記半導体チップ下の第１の樹脂の周囲に充填する工程とを備えることを特徴とする。
これにより、キャリア基板と樹脂との熱膨張係数差を低減しつつ、半導体チップを封止することが可能となり、パッケージの反りを抑制することが可能となるとともに、熱ストレスに起因する半導体チップのクラックを防止することができる。
【００１２】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、フェースダウン実装される半導体チップの内側のキャリア基板上に第１の樹脂を配置する工程と、前記第１の樹脂を介して前記半導体チップを前記キャリア基板上にフェースダウン実装する工程と、前記第１の樹脂よりも粘度が小さな第２の樹脂を前記半導体チップ下の第１の樹脂の周囲に充填する工程とを備えることを特徴とする。
これにより、キャリア基板との間で熱膨張係数差の小さな樹脂を選択することが可能となり、パッケージの反りを抑制することが可能となるとともに、熱ストレスに起因する半導体チップのクラックを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
図１（ａ）において、キャリア基板１の表面にはランド３が形成されるとともに、キャリア基板１の裏面にはランド２が形成され、キャリア基板１内には内部配線４が形成されている。また、半導体チップ５には電極パッド６が形成され、電極パッド６上には突出電極７が形成されている。なお、キャリア基板１としては、例えば、両面基板、多層配線基板、ビルドアップ基板、テープ基板またはフィルム基板などを用いることができ、キャリア基板１の材質としては、例えば、ポリイミド樹脂、ガラスエポキシ樹脂、ＢＴレジン、アラミドとエポキシのコンポジットまたはセラミックなどを用いることができる。また、突出電極７としては、例えば、Ａｕバンプ、半田材などで被覆されたＣｕバンプやＮｉバンプ、あるいは半田ボールなどを用いることができる。
【００１４】
そして、半導体チップ５をキャリア基板１上にフェースダウン実装する場合、半導体チップ５の内側のキャリア基板１上に第１の樹脂８を配置する。言い換えると、半導体チップ５をキャリア基板１に実装した際、キャリア基板１の半導体チップ５が搭載される領域（半導体チップ５とオーバーラップする領域）の内側のキャリア基板１上に第１の樹脂８を配置する。ここで、第１の樹脂８としては、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を用いることができる。また、キャリア基板１上に第１の樹脂８を配置する方法としては、フィルム状の第１の樹脂８をキャリア基板１上に貼り付けるようにしてもよいし、半固形状の第１の樹脂８をキャリア基板１上に塗布するようにしてもよい。なお、第１の樹脂８は、半導体チップ５側に設けておいてもよい。
【００１５】
次に、図１（ｂ）に示すように、半導体チップ５とキャリア基板１との位置決めを行った後、半導体チップ５をキャリア基板１上にフェースダウン実装することにより、第１の樹脂８にて半導体チップ５をキャリア基板１上に固着するとともに、突出電極７をランド３上に接合する。なお、突出電極７をランド３上に接合する場合、例えば、半田接合や合金接合などの金属接合を用いるようにしてもよく、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）接合、ＮＣＦ（Ｎｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）接合、ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）接合、ＮＣＰ（Ｎｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）接合などの圧接接合を用いるようにしてもよい。
【００１６】
次に、図１（ｃ）に示すように、フェースダウン実装された半導体チップ５下の第１の樹脂８の周囲に第２の樹脂９を注入することにより、半導体チップ５下の第１の樹脂８の周囲に第２の樹脂９を充填する。なお、第２の樹脂９としては、第１の樹脂８よりも線膨張係数が小さな材料を用いるようにしてもよく、第１の樹脂８よりも粘度が小さな材料を用いるようにしてもよい。また、第２の樹脂９としては、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を用いることができる。
【００１７】
次に、図１（ｄ）に示すように、キャリア基板１の裏面に設けられたランド２上に、キャリア基板１をマザー基板上に実装するための突出電極１０を形成する。なお、突出電極１０としては、例えば、Ａｕバンプ、半田材などで被覆されたＣｕバンプやＮｉバンプ、あるいは半田ボールなどを用いることができる。
これにより、半導体チップ５をキャリア基板１上に安定して固着することが可能となるとともに、キャリア基板１と第２の樹脂９との熱膨張係数差を低減しつつ、半導体チップ５を封止することが可能となる。このため、半導体チップ５がフェースダウン実装されたキャリア基板１の反りを抑制することができ、キャリア基板１の実装に支障が発生することを防止することが可能となるとともに、熱ストレスに起因する半導体チップ５のクラックを防止することができ、半導体チップ５の薄型化を達成することができる。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態に係る接着層の配置方法を示す平面図である。
図２（ａ）において、半導体チップ２１には、半導体チップ２１の４辺にそれぞれ沿うようにして突出電極２２が形成されている。ここで、突出電極２２は配列ピッチ（隣り合う突出電極２２の間の距離）が等しくなるように４辺にそれぞれ沿って配列されている。この場合、半導体チップ２１に内側に配置される第１の樹脂２３は、突出電極２２との間隔が等しくなるように形成することができる。また、この場合、半導体チップ２１の第１の辺と、第１の辺に向かい合う第１の樹脂２３の辺との距離をａ１、半導体チップ２１の第１の辺と直交する第２の辺と、第２の辺に向かい合う第１の樹脂２３の辺との距離をｂ１としたとき、第１の樹脂２３は、ａ１とｂ１が等しくなるように形成してもよい。
これにより、半導体チップとキャリア基板との間に第２の樹脂を均一に充填することができ、半導体チップの封止性を向上させることができる。
【００１９】
また、図２（ｂ）において、半導体チップ３１には、半導体チップ３１の対向する２辺にそれぞれ沿うようにして突出電極３２が形成されている。ここで、突出電極３２は配列ピッチが互いに異なるように２辺にそれぞれ沿って配列されている。この場合、半導体チップ３１に内側に配置される第１の樹脂３３は、配列ピッチが小さいほど突出電極３２との間隔が狭くなるように形成することができる。また、この場合、突出電極３２の配列ピッチが最も小さい、半導体チップ３２の第１の辺と第１の辺に向かい合う第１の樹脂３３の辺との距離をａ２、第１の辺に沿って並んでいる突出電極３２のピッチよりも広いピッチの突出電極３２が並んでいる半導体チップ３２の第２の辺と第２の辺に向かい合う第１の樹脂３３の辺との距離をｂ２、第２の辺に沿って並んでいる突出電極３２のピッチよりも広いピッチの突出電極３２が並んでいる半導体チップ３２の第３の辺と第３の辺に向かい合う第１の樹脂３３の辺との距離をｃ２としたとき、ａ２はｂ２よりも狭く、ｂ２はC２よりも狭くしてもよい。
【００２０】
これにより、突出電極３２の配列ピッチが小さいほど第１の樹脂３３を半導体チップ３１の端部に近づけることが可能となり、第２の樹脂を半導体チップ３１下に注入するために必要な距離を減らすことが可能となることから、突出電極３２の配列ピッチが異なる場合においても、半導体チップ３１の封止性を確保することができる。
【００２１】
また、図２（ｃ）において、半導体チップ４１には、半導体チップ４１の４辺にそれぞれ沿うようにして突出電極４２が形成されている。ここで、第１の樹脂４３は、突出電極４２の内側に沿って半導体チップ４１の中央部の周囲に配置され、半導体チップ４１の端部から半導体チップ４１の中央部に通じる隙間４４が設けられている。
これにより、半導体チップ４１の中央部の周囲に第１の樹脂４３を配置した場合においても、半導体チップ４１の中央部に第２の樹脂を入り込ませることができ、パッケージの反りを抑制しつつ、半導体チップ４１の封止性を向上させることができる。
【００２２】
また、図２（ｄ）において、半導体チップ５１には、半導体チップ５１の４辺にそれぞれ沿うようにして突出電極５２が形成されている。ここで、第１の樹脂５３は、突出電極５２の内側に沿って半導体チップ５１の中央部の周囲に配置され、半導体チップ５１の端部から半導体チップ５１の中央部に通じる隙間５４が設けられている。また、突出電極５２は、第１の樹脂５３の外側だけでなく、第１の樹脂５３の内側にも配置されている。
これにより、半導体チップ５１の中央部の周囲に第１の樹脂５３を配置した場合においても、半導体チップ５１の中央部に第２の樹脂を入り込ませることができ、パッケージの反りを抑制しつつ、半導体チップ５１の封止性を向上させることが可能となるとともに、突出電極５２の配置密度を向上させることができる。
【００２３】
図３は、本発明の一実施形態に係る樹脂の物性例を示す図である。
図３において、図１の第１の樹脂８として、例えば、ACF、図１の第２の樹脂９として、例えば、アンダーチップフィラーを用いることができる。この場合、第１の樹脂８の粘度は第２の樹脂９の粘度の数万倍程度に設定することができ、第１の樹脂８にて半導体チップ５をキャリア基板１上に安定して固着することが可能となるとともに、半導体チップ５とキャリア基板１との間に第２の樹脂９を入り込み易くして、半導体チップ５を安定して封止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る接着層の配置方法を示す平面図。
【図３】本発明の一実施形態に係る樹脂の物性例を示す図。
【符号の説明】
【００２５】
１  キャリア基板、２、３  ランド、４  内部配線、５、２１、３１、４１、５１  半導体チップ、６  電極パッド、７、１０、２２、３２、４２、５２  突出電極、８、２３、３３、４３、５３  第１の樹脂、９  第２の樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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