(57)【要約】【課題】基板配線に対する外部からの衝撃や、基板配線に発生する応力を低減して基板配線のクラックを防止できる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】レジストが塗布されていない配線基板１を用意し、熱硬化性樹脂シート４を配線基板１の全面に貼り付け、半導体素子５の実装時に半導体素子５と配線基板１間の熱硬化性樹脂４ａを硬化させた後、硬化炉を用いて、半導体素子５周辺の熱硬化性樹脂の未硬化部４ｂを硬化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板の表層に形成された基板配線の電極部に半導体素子のバンプが接続された半導体装置であって、前記配線基板の半導体搭載面側に貼り付けられたシート状の封止樹脂を熱硬化して形成された封止樹脂を備え、前記封止樹脂は、前記電極部以外の前記基板配線の全部に密着していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
配線基板の表層に形成された基板配線の電極部に半導体素子のバンプが接続された半導体装置を製造する方法であって、
半導体装置のサイズに合わせた大きさにカットされたシート状の封止樹脂を配線基板の半導体搭載面側に貼り付ける工程と、
半導体素子のバンプと配線基板の電極部の位置合わせを行い、半導体素子をシート状の封止樹脂を介して配線基板に載置する工程と、
半導体素子を加熱・押圧し、半導体素子のバンプと配線基板の電極部を接続して配線基板に半導体素子を実装するとともに、封止樹脂の一部を熱硬化する工程と、
半導体素子の実装後、封止樹脂の未硬化部を熱硬化する工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
配線基板の表層に形成された基板配線の電極部に半導体素子のバンプが接続された半導体装置を製造する方法であって、
複数個の配線基板により形成されている基板の半導体搭載面側に所定の大きさにカットされたシート状の封止樹脂を貼り付ける工程と、
半導体素子のバンプと配線基板の電極部の位置合わせを行い、半導体素子をシート状の封止樹脂を介して配線基板に載置する工程と、
半導体素子を加熱・押圧し、半導体素子のバンプと配線基板の電極部を接続して配線基板に半導体素子を実装するとともに、封止樹脂の一部を熱硬化する工程と、
各配線基板に半導体素子を実装した後、封止樹脂の未硬化部を熱硬化する工程と、
封止樹脂の未硬化部を熱硬化した後、各配線基板により形成されている基板から各配線基板をカットする工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
シート状の封止樹脂は、半導体装置のサイズに合わせた大きさにカットされて各配線基板に貼り付けられることを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
シート状の封止樹脂は、各配線基板により形成されている基板のサイズに合わせた大きさにカットされて該基板に貼り付けられることを特徴とする請求項３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、半導体装置、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子配線基板が多くの分野の製品に使用されるようになり、特に最近では携帯機器の増加から電子配線基板の小型化・高密度化が要求されるようになってきた。このような要求に応えるため、電子配線基板に実装する半導体装置として、半導体素子を１つのパッケージ内に複数個積層させモールド樹脂により封止したＳｉＰ（システム・イン・パッケージ）が用いられている。
【０００３】
ＳｉＰは、あらかじめ検査した良品の半導体素子を積層させ、各半導体素子を１つの配線基板に接続し、モールド樹脂により封止して１つの半導体装置としたものであるが、いずれか１つの半導体素子の実装不良などが発生すると、同一半導体装置に含まれている他の半導体素子までも不良品として扱われることになり、歩留まりが下がるおそれがある。また、全ての半導体素子との電気的接続に用いる配線基板は１つであるため、配線基板設計にも制約がかかり、使用できる半導体素子も限定される。このような不自由さをなくすため、ＰｏＰ（パッケージ・オン・パッケージ）が提案されている。
【０００４】
ＰｏＰは、半導体素子を積層させるのではなく、パッケージを複数個積層させたものである。そのため、検査はパッケージ毎に行うことが可能で、良品のパッケージのみ積層が可能であり、歩留を下げるおそれもない。さらに、配線基板設計の自由度が増し、使用できる半導体素子の制限が小さくなる。
【０００５】
また、ＰｏＰでは、各パッケージの実装密度を向上させるため、従来のワイヤボンディングによるパッケージではなく、配線基板に半導体素子を直接搭載するフリップチップ実装によるパッケージが提案されている。
【０００６】
従来のフリップチップ実装方法では、熱硬化性樹脂シートを配線基板の半導体搭載部に貼り付け、その熱硬化性樹脂シートを介して半導体素子を配線基板に載置し、半導体素子を圧着ツールで加熱・押圧して、熱硬化性樹脂を流動させながら、半導体素子の端子に形成されたバンプと配線基板の表層に形成された基板配線の電極部を接合していた。
【０００７】
しかし、この従来のフリップチップ実装方法では、基板配線の露出している部分に、外部からの衝撃や応力によりクラックが生じ、信頼性が低下するおそれがあった。この問題を解決するために、従来より、半導体搭載部以外の基板配線上にレジストを塗布するとともに、レジストの開口部（半導体搭載部）に熱硬化性樹脂シートを貼り付けることにより、基板配線を保護し、かつパッケージ反りを低減させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
図３は、従来の半導体装置の製造方法を説明するための一部断面図である。図３において、１は配線基板、２は基板配線、２ａは基板配線２の電極部（電極面）、３はレジスト、４は熱硬化性樹脂シート、５は半導体素子、６はスタッドバンプ、７は圧着ツール、８は保護シートを示す。
【０００９】
まず、図３（ａ）に示すように、半導体搭載部に開口部を有するレジスト３が塗布された配線基板１を用意する。次に、図３（ｂ）に示すように、半導体素子のサイズに合わせてカットした熱硬化性樹脂シート４を半導体搭載部内の所定の位置に貼り付ける。
【００１０】
次に、半導体素子５のスタッドバンプ６と配線基板１の電極部２ａの位置合わせを行って、半導体素子５を熱硬化性樹脂シート４を介して配線基板１に載置した後、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、半導体素子５のスタッドバンプ形成面の反対面（裏面）上に保護シート８を載置し、保護シート８を介して圧着ツール７により半導体素子５を加熱・押圧して、熱硬化性樹脂を流動させながら、半導体素子５のスタッドバンプ６と配線基板１の電極部２ａを圧着し、熱硬化性樹脂を熱硬化して、半導体素子５を配線基板１にフリップチップ実装する。
【００１１】
従来より、電子機器の小型化を実現するために、以上のようなフリップチップ実装方法が提案され、実用化されている。しかしながら、従来のフリップチップ実装方法では、以下に説明する問題があった。
【００１２】
（１）半導体素子のスタッドバンプを配線基板の電極部へ圧着した後、図４に示すように、熱硬化した熱硬化性樹脂の端部とレジスト３の端部と間に形成される隙間に露出した基板配線２に対して外部から衝撃が加わり、配線の品質が低下することで、半導体装置の信頼性が著しく低下するおそれがあった。
【００１３】
（２）基板配線２のレジスト３端部との接続点（図４の矢印で示す位置）に応力が発生し、基板配線２にクラックが生じて、半導体装置の信頼性が著しく低下するおそれがあった。また図示しないが、基板配線２の熱硬化性樹脂端部との接続点にも同様に応力が発生し、基板配線２にクラックが生じて、半導体装置の信頼性が著しく低下するおそれがあった。
【特許文献１】特開平１０−１１２４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記問題点に鑑み、レジストが塗布されていない配線基板を用意し、熱硬化性樹脂シートなどのシート状の封止樹脂を熱硬化して形成される封止樹脂を、半導体素子のバンプに接続された電極部（電極面）以外の基板配線の全部に密着させることにより、基板配線に対する外部からの衝撃や、基板配線に発生する応力を低減して基板配線のクラックを防止できる半導体装置、およびそ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】
【００１５】
本発明の請求項１記載の半導体装置は、配線基板の表層に形成された基板配線の電極部に半導体素子のバンプが接続された半導体装置であって、前記配線基板の半導体搭載面側に貼り付けられたシート状の封止樹脂を熱硬化して形成された封止樹脂を備え、前記封止樹脂は、前記電極部以外の前記基板配線の全部に密着していることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項２記載の半導体装置の製造方法は、配線基板の表層に形成された基板配線の電極部に半導体素子のバンプが接続された半導体装置を製造する方法であって、半導体装置のサイズに合わせた大きさにカットされたシート状の封止樹脂を配線基板の半導体搭載面側に貼り付ける工程と、半導体素子のバンプと配線基板の電極部の位置合わせを行い、半導体素子をシート状の封止樹脂を介して配線基板に載置する工程と、半導体素子を加熱・押圧し、半導体素子のバンプと配線基板の電極部を接続して配線基板に半導体素子を実装するとともに、封止樹脂の一部を熱硬化する工程と、半導体素子の実装後、封止樹脂の未硬化部を熱硬化する工程と、を具備することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項３記載の半導体装置の製造方法は、配線基板の表層に形成された基板配線の電極部に半導体素子のバンプが接続された半導体装置を製造する方法であって、複数個の配線基板により形成されている基板の半導体搭載面側に所定の大きさにカットされたシート状の封止樹脂を貼り付ける工程と、半導体素子のバンプと配線基板の電極部の位置合わせを行い、半導体素子をシート状の封止樹脂を介して配線基板に載置する工程と、半導体素子を加熱・押圧し、半導体素子のバンプと配線基板の電極部を接続して配線基板に半導体素子を実装するとともに、封止樹脂の一部を熱硬化する工程と、各配線基板に半導体素子を実装した後、封止樹脂の未硬化部を熱硬化する工程と、封止樹脂の未硬化部を熱硬化した後、各配線基板により形成されている基板から各配線基板をカットする工程と、を具備することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の請求項４記載の半導体装置の製造方法は、請求項３記載の半導体装置の製造方法であって、シート状の封止樹脂は、半導体装置のサイズに合わせた大きさにカットされて各配線基板に貼り付けられることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の請求項５記載の半導体装置の製造方法は、請求項３記載の半導体装置の製造方法であって、シート状の封止樹脂は、各配線基板により形成されている基板のサイズに合わせた大きさにカットされて該基板に貼り付けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、封止樹脂を電極部以外の基板配線の全部に密着させることにより、基板配線を保護して、基板配線に対する外部からの衝撃を防ぐことができる。また、レジストをなくすことで基板配線に発生する応力を低減することができる。よって、基板配線にかかる負担を抑えて、基板配線のクラックを防止し、配線の品質を向上させることができ、延いては半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
図１は、本発明の実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための一部断面図であり、複数個の配線基板により形成されている基板のうちの１つの配線基板の一部断面を図示している。
【００２２】
図１において、１は配線基板、２は配線基板１の表層に形成されている基板配線、２ａは基板配線２の電極部（電極面）、４はシート状の封止樹脂の一例としての熱硬化性樹脂シートである。熱硬化性樹脂シート４は、加熱した際に流動する性質を有する。また、熱硬化性樹脂シート４は、熱硬化することでパッケージ（配線基板）の反りを矯正する機能を有する。５は半導体素子、６は半導体素子５の端子に形成されるスタッドバンプ、７は圧着ツール、８は保護シートである。
【００２３】
まず、図１（ａ）に示すように、レジストが塗布されていない配線基板１（基板）を用意する。次に、図１（ｂ）に示すように、熱硬化性樹脂シート４をパッケージサイズもしくは必要なサイズにカットして、配線基板１の半導体搭載面側の所定の位置に、配線基板１のガラス転移温度以下の温度で貼り付ける。一方で、半導体素子５の端子に対して金線によりスタッドバンプ６を形成しておく（図示せず。）。
【００２４】
次に、図１（ｃ）に示すように、半導体素子５を反転し、半導体素子５のスタッドバンプ６と配線基板１の電極部２´の位置合わせを行い、半導体素子５を熱硬化性樹脂シート４を介して配線基板１に載置する。
【００２５】
次に、図１（ｄ）に示すように、半導体素子５の裏面上に保護シート８を載置した後、保護シート８の上から圧着ツール７により半導体素子５を加熱・押圧し、熱硬化性樹脂を流動させながら、半導体素子５のスタッドバンプ６と配線基板１の電極部２ａを圧着させ、その圧着状態を維持したまま、半導体素子５と配線基板１の間に存在する熱硬化性樹脂４ａを硬化させる。このとき半導体素子５の周辺には、熱硬化性樹脂の未硬化部４ｂが残る。
【００２６】
このように熱圧着により半導体素子５を実装することで、半導体素子５のスタッドバンプ６と配線基板１の電極部２ａが電気的に接続され、かつ半導体素子５と配線基板１の間に存在する熱硬化性樹脂４ａが硬化されるとともに、配線基板１の反りが矯正される。
【００２７】
基板を形成する各配線基板１に対して半導体素子の実装を行った後、図１（ｅ）に示すように、図示しない硬化炉を用いて、半導体素子５周辺の熱硬化性樹脂の未硬化部４ｂを硬化させる。このときの硬化温度は、配線基板１のガラス転移温度よりも低く、かつ熱硬化性樹脂シート４の硬化温度以上に設定し、十分に硬化を行う。その後、半導体素子を実装した各配線基板のボールつけ工程を経て、基板を個片（配線基板）にカットするためにダイシング工程を行う。
【００２８】
なお、基板を形成する各配線基板に対して、図１（ｂ）〜（ｄ）に示す工程を順次実施してもよいし、平行に実施してもよい。平行に実施する場合には、同時平行的に実施してもよい。
【００２９】
このように本実施の形態では、まず半導体素子５の実装時に、半導体素子５と配線基板１の間に存在する熱硬化性樹脂４ａを硬化させた後、半導体素子５周辺の熱硬化性樹脂の未硬化部４ｂを硬化炉を用いて硬化させることで、配線基板１と熱硬化性樹脂を密着させ、電極部２ａ以外の基板配線２の全部に熱硬化性樹脂を密着させる。
【００３０】
続いて、本発明の他の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図２は、本発明の他の実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための平面図であり、複数個の配線基板により形成される基板９の各配線基板上に半導体素子５が実装されている。
【００３１】
上記の実施の形態では、熱硬化性樹脂シート４をパッケージサイズもしくは必要なサイズにカットして、基板９を形成する各配線基板１に貼り付けたが、図２（ａ）に示すように、基板９のサイズに合わせた大きさにカットした熱硬化性樹脂シート４を基板９の半導体搭載面側に貼り付け、上記の実施の形態と同様に半導体素子５を実装し、硬化炉を用いて熱硬化性樹脂の未硬化部を硬化させた後、半導体素子を実装した各配線基板のボールつけ工程を経て、図２（ｂ）に示すように、基板９を個片（配線基板）にカットするためにダイシング工程を行うようにしてもよい。
【００３２】
本実施の形態によれば、レジストを塗布していない配線基板を用意して、熱硬化性樹脂シートのみを貼り付け、半導体素子実装時に半導体素子と配線基板の間に存在する熱硬化性樹脂を硬化させた後、硬化炉を用いて半導体素子周辺の熱硬化性樹脂の未硬化部を硬化させ、熱硬化性樹脂を電極部以外の基板配線の全部に密着させることで、基板配線を熱硬化性樹脂により保護することができ、基板配線への衝撃を抑えることができる。さらに、従来の配線基板において基板配線に発生していた応力（図４を参照。）をなくすことができるので、配線のクラックをなくすことができる。よって、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明にかかる半導体装置、およびその製造方法は、フリップチップ実装方法により半導体素子が実装される半導体装置の信頼性を向上させることができ、フリップチップ実装された半導体パッケージを用いるＰｏＰや、そのＰｏＰが搭載される電子配線基板、その電子配線基板が使用される携帯機器などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための一部断面図
【図２】本発明の他の実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための平面図
【図３】従来の半導体装置の製造方法を説明するための一部断面図
【図４】従来の半導体装置の問題点を説明するための一部拡大断面図
【符号の説明】
【００３５】
１      配線基板
２      基板配線
２ａ    電極部
３    レジスト
４      熱硬化性樹脂シート
４ａ、ｂ    熱硬化性樹脂
５      半導体素子
６      スタッドバンプ
７      圧着ツール
８      保護シート
９      基板
【図１】
2007173497.tif 000003
【図２】
2007173497.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007173497.tif 000006