(57)【要約】【課題】ＰｏＰパッケージの信頼性を向上する。【解決手段】ＰｏＰパッケージ１０は、主面３２ａとその反対の裏面３２ｂとを有する半導体チップ３２と、半導体チップ３２が実装された基板３１と、基板３１に積み重ねられた基板５１と、を備えている。基板３１の基板５１側に設けられた外部接続パッド３５に、基板５１の基板３１側に設けられた外部接続バンプ５３が接続されて、基板３１と基板５３との間にギャップＧが形成されている。ギャップＧには、主面３２ａを対向させて基板３１に実装した半導体チップ３２と、半導体チップ３２の裏面３２ｂに貼り付けられた絶縁性フィルム３２とが設けられている。【選択図】図１
2012009655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面とその反対の第２面とを有する半導体チップと、
前記半導体チップが実装された第１基板と、
前記第１基板に積み重ねられた第２基板と、
を備えた半導体パッケージであって、
前記第１基板の前記第２基板側に設けられた外部接続パッドに、前記第２基板の前記第１基板側に設けられた外部接続バンプが接続されて、前記第１基板と前記第２基板との間にギャップが形成されており、
前記ギャップには、前記第１面を対向させて前記第１基板に実装した前記半導体チップと、該半導体チップの第２面に貼り付けられた絶縁性フィルムとが設けられていることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
請求項１記載の半導体パッケージにおいて、
前記半導体チップは、前記第１基板にフリップチップ実装されており、
前記第１基板と前記半導体チップとの間には、アンダーフィル樹脂が設けられており、
前記絶縁性フィルムは、前記アンダーフィル樹脂に接して前記半導体チップの第２面に貼り付けられていることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項３】
請求項２記載の半導体パッケージにおいて、
前記アンダーフィル樹脂にはフィレットが形成されており、
前記絶縁性フィルムは、前記フィレットにならって前記半導体チップの第２面に貼り付けられていることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項４】
請求項２記載の半導体パッケージにおいて、
前記半導体チップは、前記第１基板上に設けられた前記アンダーフィル樹脂に埋め込まれており、
前記アンダーフィル樹脂には、埋め込まれた前記半導体チップの第２面と同一平面の表面が形成されており、
前記絶縁性フィルムは、前記アンダーフィル樹脂の表面と前記半導体チップの第２面では平らに貼り付けられていることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体パッケージにおいて、
前記絶縁性フィルムは、前記半導体チップを覆うように、前記半導体チップおよび前記第１基板の実装面全体に貼り付けられており、
前記絶縁性フィルムは、前記外部接続パッドを露出する開口部を有していることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体パッケージにおいて、
前記絶縁性フィルムは、熱膨張係数が前記第１基板より高いことを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項７】
（ａ）外部接続パッドが形成された第１基板を準備する工程と、
（ｂ）外部接続バンプが形成された第２基板を準備する工程と、
（ｃ）前記第１基板に前記第２基板を積み重ねて、前記外部接続パッドに前記外部接続バンプをリフロー処理によって接続する工程と、
を含む半導体パッケージの製造方法であって、
前記（ａ）工程には、
（ａ１）第１面とその反対の第２面とを有する半導体チップを、前記第１面を対向させて前記第１基板に実装する工程と、
（ａ２）前記半導体チップの第２面に、絶縁性フィルムを貼り付ける工程と、
が含まれていることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の半導体パッケージの製造方法において、
前記（ａ１）工程では、前記第１基板に前記半導体チップをフリップチップ実装し、
前記（ａ１）工程の後、前記第１基板と前記半導体チップとの間に、アンダーフィル樹脂を埋め込み、フィレットを形成し、
前記（ａ２）工程では、前記フィレットにならって前記半導体チップの第２面に、前記絶縁性フィルムを貼り付けることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
【請求項９】
請求項７記載の半導体パッケージの製造方法において、
前記（ａ１）工程前に、前記第１基板上にアンダーフィル樹脂を形成しておき、
前記（ａ１）工程では、前記アンダーフィル樹脂を介して前記第１基板に前記半導体チップをフリップチップ実装し、
前記（ａ２）工程では、前記アンダーフィル樹脂に接して前記半導体チップの第２面に前記絶縁性フィルムを貼り付けることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体パッケージの製造方法において、
前記（ａ１）工程では、前記第１基板上に設けられた前記アンダーフィル樹脂に、前記半導体チップの第２面と同一面の表面を形成するように、前記半導体チップを埋め込んで、前記第１基板に前記半導体チップをフリップチップ実装し、
前記（ａ２）工程では、前記アンダーフィル樹脂の表面と前記半導体チップの第２面で、前記絶縁性フィルムを平らに貼り付けることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体パッケージおよびその製造技術に関し、特に、ＰｏＰ（Package on Package：パッケージオンパッケージ）構造のものに適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機などの電子機器における高機能化を可能にするための半導体パッケージ技術として、複数の半導体パッケージを積層した構造の、いわゆるＰｏＰ構造がある。
【０００３】
特開２００９−１４６９６９号公報（特許文献１）には、下側（被搭載側）の半導体パッケージ（以下、単に「下側パッケージ」ともいう。）と、上側（搭載側）の半導体パッケージ（以下、単に「上側パッケージ」ともいう。）とから構成されるＰｏＰ構造の半導体パッケージ（以下、単に「ＰｏＰパッケージ」ともいう。）が開示されている。この特許文献１のＰｏＰパッケージでは、上側パッケージの基板と、下側パッケージの基板との間に、下側パッケージの基板にフリップチップ実装された半導体チップが設けられた構造となっている。
【０００４】
なお、フリップチップ実装に関する技術が、特開２００３−２７３２５９号公報（特許文献２）において開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１４６９６９号公報
【特許文献２】特開２００３−２７３２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電子機器への搭載に際し、ＰｏＰ構造の半導体パッケージには、小型化、薄型化が要求されてきている。このため、特許文献１に記載のような、ＰｏＰパッケージでは、下側パッケージおよび上側パッケージのそれぞれも小型化、薄型化する必要がある。下側パッケージは、例えば、基板に半導体チップがフリップ実装されたものである。一方、上側パッケージは、例えば、上側パッケージ用の基板に半導体チップがワイヤボンディング実装され、半導体チップおよびボンディングワイヤはモールド樹脂で封止されたものである。
【０００７】
ところで、下側パッケージおよび上側パッケージに用いられる基板は、例えば、ガラス繊維入りのエポキシ系樹脂および配線パターンなどを含む配線基板であり、その配線基板の熱膨張係数は、１４〜１５ｐｐｍ／Ｋ程度である。なお、半導体チップは、例えば、シリコンからなり、その熱膨張係数は、３ｐｐｍ／Ｋ程度である。
【０００８】
ガラス繊維入りのエポキシ系樹脂および配線パターンなどを含む配線基板は、半導体チップに対して、熱膨張係数が大きく、また、熱による膨張、収縮も大きい。このため、例えば、半導体チップを実装する際の加熱処理時に、半導体チップと基板との間の熱膨張係数の差によって熱応力が発生し、これに起因して基板に反りが発生する場合がある。例えば、図１６に示すように、半導体チップ７１を実装した状態の基板７２では、基板７２が上に凸となるような反りが発生してしまう。
【０００９】
このような反りが発生したままの下側パッケージを用いたＰｏＰパッケージでは、その信頼性が低下してしまうことが考えられる。また、反りが発生したままでは、製造過程において扱いにくく、またＰｏＰパッケージの製造歩留まりも低下することが考えられる。
【００１０】
具体的には、下側パッケージにおいては、基板とそれにフリップチップ実装した半導体チップとの間（接合部分）に注入したアンダーフィル樹脂を硬化させることに伴う加熱処理（例えば、１５０〜２００℃程度）時の熱応力によって、反りが発生する場合がある。基板とチップとの間に設けられたアンダーフィル樹脂は、半導体チップと基板との間で生じる熱応力を抑制するために用いられる。しかしながら、ＰｏＰパッケージの薄型化の要求に対して下側パッケージの基板を薄くすると、このようなアンダーフィル樹脂を用いても反りが発生してしまう。
【００１１】
また、下側パッケージと上側パッケージとを積み重ねて、下側パッケージの外部接続パッドと上側パッケージの外部接続バンプとを電気的に接続することに伴うリフロー加熱処理（例えば、２５０℃〜２７０℃程度）時の熱応力によって、下側パッケージに反りが発生する場合がある。なお、上側パッケージでは、その基板上の半導体チップがモールド樹脂で封止しているため、反りが発生することが防止されている。
【００１２】
下側パッケージの反りの発生を防止するために、下側パッケージの半導体チップの厚さを厚くすることが考えられる。しかしながら、半導体チップ（シリコン）のコストが増加してしまい、ＰｏＰパッケージの製造コストが増加してしまう。
【００１３】
また、下側パッケージの反りの発生を防止するために、下側パッケージの半導体チップもモールド樹脂で封止することが考えられる。このようにモールド樹脂で封止する場合、増加したモールド樹脂の厚さ分だけ下側パッケージと上側パッケージとの間のギャップを広くする必要があり、ＰｏＰパッケージとして厚さが増加してしまい、ＰｏＰパッケージの薄型化に反することとなる。また、下側パッケージの半導体チップの周辺においてモールド樹脂分だけ領域を確保する必要があり、ＰｏＰパッケージとして面積が増加してしまい、ＰｏＰパッケージの小型化に反することとなる。
【００１４】
また、例えば、下側パッケージは、大判の基板から個片化されてなるものであるが、モールド樹脂で封止する場合、その厚みを確保するため大判の基板からの取れ数が減少してしまう。さらに、モールド樹脂で封止する場合、モールド金型代が高く、製造コストが増加してしまう。
【００１５】
本発明の目的は、半導体パッケージの信頼性を向上することのできる技術を提供することにある。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１７】
本発明の一実施形態における半導体パッケージは、第１面とその反対の第２面とを有する半導体チップと、前記半導体チップが実装された第１基板と、前記第１基板に積み重ねられた第２基板と、を備えている。前記第１基板の前記第２基板側に設けられた外部接続パッドに、前記第２基板の前記第１基板側に設けられた外部接続バンプが接続されて、前記第１基板と前記第２基板との間にギャップが形成されており、前記ギャップには、前記第１面を対向させて前記第１基板に実装した前記半導体チップと、該半導体チップの第２面に貼り付けられた絶縁性フィルムとが設けられている。
【００１８】
なお、特許文献２には、フリップチップ実装構造において、半導体チップの背面に板部材が貼付されたものを用いる技術が開示されているが、前述したようなＰｏＰ構造およびその課題については開示も示唆もされていない。ＰｏＰ構造では、下側パッケージと上側パッケージとは、所望の接続部の他は絶縁性が確保されなければならない。しかしながら、特許文献２では、板部材には例えばアルミニウムや銅を主成分としている（特許文献２の明細書段落［０００６］参照）ことから、ＰｏＰ構造に関しては考慮されていないと考えられる。
【発明の効果】
【００１９】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、半導体パッケージの信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態におけるＰｏＰパッケージの断面図を示す。
【図２】図１に示すＰｏＰパッケージの製造工程中の断面図である。
【図３】図２に続く製造工程中のＰｏＰパッケージの断面図である。
【図４】図３に続く製造工程中のＰｏＰパッケージの断面図である。
【図５】図４に続く製造工程中のＰｏＰパッケージの断面図である。
【図６】図５に続く製造工程中のＰｏＰパッケージの断面図である。
【図７】図６に続く製造工程中のＰｏＰパッケージの断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態におけるＰｏＰパッケージの断面図を示す。
【図９】図８に示すＰｏＰパッケージの製造工程中の断面図である。
【図１０】図９に続く製造工程中のＰｏＰパッケージの断面図である。
【図１１】図１０に続く製造工程中のＰｏＰパッケージの断面図である。
【図１２】図１１に続く製造工程中のＰｏＰパッケージの断面図である。
【図１３】図１２に続く製造工程中のＰｏＰパッケージの断面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態におけるＰｏＰパッケージの断面図を示す。
【図１５】図１４に示すＰｏＰパッケージ要部の平面図である。
【図１６】半導体チップを実装した状態の基板に発生する反りを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【００２２】
（実施形態１）
まず、本実施形態におけるＰｏＰパッケージ１０の構造について説明する。図１に本実施形態におけるＰｏＰパッケージ１０の断面図を示す。ＰｏＰパッケージ１０は、下側（被搭載側）の半導体パッケージ（以下、単に「下側パッケージ」ともいう。）３０と、上側（搭載側）の半導体パッケージ（以下、単に「上側パッケージ」ともいう。）５０とから構成されている。
【００２３】
上側パッケージ５０は、基板５１と、基板５１のチップ実装面上に実装された半導体チップ（図示しない）と、基板５１上に設けられ、前記半導体チップを封止するモールド樹脂５２と、基板５１のチップ実装面とは反対の裏面に設けられ、前記半導体チップと電気的に接続された外部接続バンプ５３とを備えている。
【００２４】
基板５１は、例えば、図示しない配線パターンなどを有する配線基板である。また、半導体チップは、基板５１に複数実装されており、上側パッケージ５０は、マルチチップパッケージ（ＭＣＰ：Multi Chip Package）となっている。また、外部接続バンプ５３は、例えば、はんだボールであり、その高さによって、下側パッケージ３０と上側パッケージ５０との間でギャップＧ（離間距離）を形成している。なお、ギャップＧは、外部接続バンプ５３の大きさ（高さ）に制限され、また、外部接続バンプ５３の大きさによって、隣接する外部接続バンプ５３のピッチが制限される。
【００２５】
下側パッケージ３０は、基板３１と、基板３１のチップ実装面上に実装され、主面（素子形成面）３２ａとその反対の裏面３２ｂ（図２参照）とを有する例えば平面矩形状の半導体チップ３２と、半導体チップ３２の裏面に貼り付けられた絶縁性フィルム３３とを備えている。また、下側パッケージ３０は、基板３１と半導体チップ３２との間に形成されたアンダーフィル樹脂３９を備えている。なお、アンダーフィル樹脂３９の熱膨張係数は、例えば５５〜６０ｐｐｍ／Ｋ程度である。
【００２６】
また、下側パッケージ３０には、基板３１のチップ実装面とは反対の裏面に、半導体チップ３２と電気的に接続された外部接続バンプ３４が設けられている。なお、この外部接続バンプ３４は、外部接続パッドでも良い。
【００２７】
基板３１は、例えば、図示しない配線パターンなどを有する配線基板である。この基板３１は、上側パッケージ５０側に設けられた外部接続パッド３５と、外部接続パッド３５を露出するような開口部が形成された絶縁層３６（例えばソルダレジスト）とを有している。半導体チップ３２は、基板３１上にフリップチップ実装されており、その主面３２ａに設けられた外部接続バンプ３７と、基板３１の外部接続パッド３５の一部とは、導電性部材３８（はんだ）を介して、電気的に接続されている。
【００２８】
このように、ＰｏＰパッケージ１０では、基板３１の基板５１側に設けられた外部接続パッド３５に、基板５１の基板３１側に設けられた外部接続バンプ５３が接続されて、基板３１と基板５１との間にギャップＧが形成されている。このギャップＧには、主面３２ａを対向させて基板３１に実装した半導体チップ３２と、半導体チップ３２の裏面３２ｂに貼り付けられた絶縁性フィルム３３とが設けられている。
【００２９】
これにより、下側パッケージ３０およびそれを含むＰｏＰパッケージ１０の反りを防止することができ、ＰｏＰパッケージ１０の信頼性を向上することができる。なお、本実施形態では、半導体チップ３２の裏面３２ｂ全体を覆うように絶縁性フィルム３３が設けられているが、これに限らず、半導体チップ３２の裏面３２ｂの中央部に絶縁性フィルムを貼り付けても、同様の効果を得ることができる。
【００３０】
基板３１上には半導体チップ３２がフリップチップ実装されている。基板３１は、例えば、ガラス繊維入りのエポキシ樹脂および配線パターンなどを含む配線基板であり、その熱膨張係数が１４〜１５ｐｐｍ／Ｋ程度である。また、半導体チップ３２は、例えば、シリコンからなり、その熱膨張係数が３ｐｐｍ／Ｋ程度である。このように基板３１と半導体チップ３２とでは熱膨張係数差があるため、熱応力によって基板３１が反ろうとする。そこで、本実施形態では、絶縁性フィルム３３を半導体チップ３２の裏面に貼り付け、基板３１（下側パッケージ３０）の反りを防止している。
【００３１】
基板３１の反りを防止するために、絶縁性フィルム３３はその熱膨張係数や厚さを任意に選択することができる。絶縁性フィルム３３の熱膨張係数が基板３１より高いと、熱応力による基板３１の反りを、反り戻そうとする方向に作用して、基板３１（下側パッケージ３０）の反りを防止することができる。また、絶縁性フィルム３３の厚さを厚くすることにより、同様に、熱応力による基板３１の反りを、反り戻そうとする方向に作用して、基板３１（下側パッケージ３０）の反りを防止することができる。
【００３２】
また、ＰｏＰパッケージ１０では、下側パッケージ３０と上側パッケージ５０とは、外部接続パッド３５と外部接続バンプ５３との接続部の他は絶縁性が確保されなければならない。そこで、本実施形態では、導電性ではなく、絶縁性のフィルムである絶縁性フィルム３３を用いて、確実に絶縁性を確保している。
【００３３】
また、前述したように、絶縁性フィルム３３の厚さを厚くするほど、基板３１の反りを防止することができる。しかしながら、絶縁性フィルム３３の厚さの上限は、ＰｏＰパッケージ１０のギャップＧによって制限される。本実施形態では、絶縁性のフィルムである絶縁性フィルム３３を用いているので、半導体チップ３２の裏面に貼り付けられた絶縁性フィルム３３が、上側パッケージ５０の基板５１と接触しても、絶縁性を確保することができる。
【００３４】
このように、ＰｏＰパッケージ１０では、ギャップＧによって絶縁性フィルム３３の厚さが制限されてしまう。このため、熱膨張係数を、基板３１より高くした絶縁性フィルム３３を用いることは、特に、有効となる。本実施形態では、例えば、絶縁性フィルム３３としては、エポキシ系樹脂を用いることができる。このエポキシ系樹脂では、熱膨張係数が５５〜６０ｐｐｍ／Ｋ程度である。また、ギャップＧが例えば２００μｍ程度、半導体チップ３２の厚さが例えば５０μｍ程度の場合、絶縁性フィルム３３の厚さとしては、例えば、８０μｍ〜１３０μｍ程度とすることができる。
【００３５】
また、本実施形態におけるＰｏＰパッケージ１０のように、絶縁性フィルム３３をアンダーフィル樹脂３９に接して半導体チップ３２の裏面に貼り付けることによって、絶縁性フィルム３３とアンダーフィル樹脂３９との接着性が強固となり、下側パッケージ３０の反りを防止することができる。特に、絶縁性フィルム３３とアンダーフィル樹脂３９とを同一材料（例えば、エポキシ系樹脂）で用いることで、より接着性が強固となり、下側パッケージ３０の反りを防止することができる。
【００３６】
また、本実施形態におけるＰｏＰパッケージ１０では、アンダーフィル樹脂３９にはフィレット３９ａが形成されており、絶縁性フィルム３３は、そのフィレットにならって半導体チップ３２の裏面に貼り付けられている。このため、半導体チップ３２およびアンダーフィル樹脂３９は、絶縁性フィルム３３によって覆われることとなる。半導体チップ３２を絶縁性フィルム３３およびアンダーフィル樹脂３９で被覆するため、半導体チップ３２を保護することができる。また、半導体チップ３２をモールド封止した場合と同様に封止（被覆）した構造となるため、下側パッケージ３０の反りを防止することができる。
【００３７】
次に、本実施形態におけるＰｏＰパッケージ１０の製造方法について説明する。図１に示すように、外部接続パッド３５が形成された基板３１を有する下側パッケージ３０を準備する。また、外部接続バンプ５３が形成された基板５１を有する上側パッケージ５０を準備する。そして、基板３１に基板５０を積み重ねて、例えば２５０℃〜２７０℃程度のリフロー炉内に送り、外部接続パッド３５に外部接続バンプ５３をリフロー処理によって接続する。これにより、ＰｏＰパッケージ１０が略完成する。
【００３８】
この下側パッケージ３０は、次のようにして、製造することができる。図２に示すように、主面（素子形成面）３２ａとその反対の裏面３２ｂとを有する半導体チップ３２において、主面３２ａ上に外部接続バンプ３７を形成する。この外部接続バンプ３７は、例えば、金バンプからなる。
【００３９】
続いて、図３に示すように、半導体チップ３２を、主面３２ａを対向させて基板３１の所定の領域（チップ実装領域）にフリップチップ実装する。具体的には、治具６０を用いて、荷重、加熱しながら、基板３１に半導体チップ３２をフリップチップ実装する。これにより、図４に示すように、半導体チップ３２の外部接続バンプ３７と、基板３１の外部接続パッド３５とは、接続部材３８を介して電気的に接続される。なお、接続部材３８は、予め、半導体チップ３２の外部接続バンプ３７と電気的に接続される基板３１の外部接続パッド３５に形成しておく。
【００４０】
続いて、図４に示すように、基板３１と半導体チップ３２との間に、アンダーフィル樹脂３９をノズル６１から注入して埋め込み、図５に示すように、アンダーフィル樹脂３９にフィレット３９ａを形成する。ここで、加熱処理（例えば、１５０〜２００℃程度）を行って、アンダーフィル樹脂３９を硬化させる。なお、基板３１と半導体チップ３２とでは熱膨張係数差があるため、熱応力によって基板３１が反ろうとする力が作用している。
【００４１】
続いて、半導体チップ３２の裏面３２ｂに、絶縁性フィルム３３を貼り付けるため、図６に示すように、弾性を有する加圧部６２（例えば、風船）によって、絶縁性フィルム３３を、半導体チップ３２の裏面３２ｂ側へ加圧して、フィレット３９ａにならって貼り付ける。加圧部６２は弾性を有するので、絶縁フィルム３３に均等に圧が加わるようになる。このようにして、図７に示すように、下側パッケージ３０が略完成する。
【００４２】
本実施形態によれば、絶縁性フィルム３３をアンダーフィル樹脂３９のフィレット３９ａにならって貼り付けることができるので、絶縁性フィルム３３と、半導体チップ３２およびアンダーフィル樹脂３９との接着性が増加し、また、絶縁性フィルム３３の剥がれを防止することができる。そして、下側パッケージ３０ならびにＰｏＰパッケージ１０の反りを防止することができ、ＰｏＰパッケージ１０の製造歩留まりを向上することができる。
【００４３】
アンダーフィル樹脂３９を硬化させる際の熱処理（処理温度が例えば１５０〜２００℃程度）の際、主に、基板３１と半導体チップ３２との熱膨張係数差により発生する熱応力によって、下側パッケージ３０の基板３１には反ろうとする力が作用しようとする。また、下側パッケージ３０と上側パッケージ５０とを積層してリフロー処理で接続させる際の熱処理（処理温度が例えば２５０〜２７０℃程度）の際、主に、基板３１と半導体チップ３２との熱膨張係数差により発生する熱応力によって、下側パッケージ３０の基板３１には反ろうとする力が作用しようとする。
【００４４】
そこで、本実施形態では、絶縁性フィルム３３と、半導体チップ３２およびアンダーフィル樹脂３９との接着性を増加し、剥がれを防止しているので、基板３１の反りを、反り返すように作用する絶縁性フィルム３３の力を十分に発揮することができる。したがって、ＰｏＰパッケージ１０の反りを防止することができる。
【００４５】
（実施形態２）
前記実施形態１では、下側パッケージ３０の基板３１と、半導体チップ３２との間に、液状のアンダーフィル樹脂を埋め込み、硬化することによって、フィレット３９ａが形成されたアンダーフィル樹脂３９を用いた場合について説明した。本実施形態では、アンダーフィル樹脂として、ＮＣＦ（Non Conductive Film：ノンコンダクティブフィルム）を用いる場合について説明する。なお、その他の構成は、前述しているので、その説明は省略する場合がある。
【００４６】
まず、本実施形態におけるＰｏＰパッケージ１１０の構造について説明する。図８に本実施形態におけるＰｏＰパッケージ１１０の断面図を示す。ＰｏＰパッケージ１１０は、下側パッケージ１３０と、上側パッケージ５０とから構成されている。ＰｏＰパッケージ１１０では、ギャップＧには、主面３２ａを対向させて基板３１に実装した半導体チップ３２と、半導体チップ３２の裏面に貼り付けられた絶縁性フィルム１３３とが設けられている。これにより、下側パッケージ１３０およびそれを含むＰｏＰパッケージ１１０の反りを防止することができ、ＰｏＰパッケージ１１０の信頼性を向上することができる。
【００４７】
半導体チップ３２は、基板３１上に設けられたＮＣＦからなるアンダーフィル樹脂１３９に埋め込まれており、アンダーフィル樹脂１３９には、埋め込まれた半導体チップ３２の裏面３２ｂと同一平面の表面が形成されている。また、絶縁性フィルム１３３は、アンダーフィル樹脂１３９の表面と半導体チップ３２の裏面３２ｂで平らに貼り付けられている。絶縁性フィルム１３３は、平らに貼り付けることができるので、半導体チップ３２およびアンダーフィル樹脂１３９との接着性を向上することができる。
【００４８】
このため、半導体チップ３２は、アンダーフィル樹脂１３９および絶縁性フィルム１３３によって覆われることとなる。半導体チップ３２を絶縁性フィルム１３３で被覆するため、半導体チップ３２を保護することができる。また、半導体チップ３２をモールド封止した場合と同様に封止（被覆）した構造となるため、下側パッケージ１３０の反りを防止することができる。
【００４９】
基板３１の反りを防止するために、絶縁性フィルム１３３はその熱膨張係数や厚さを任意に選択することができる。絶縁性フィルム１３３の熱膨張係数が基板３１より高いと、熱応力による基板３１の反りを、反り戻そうとする方向に作用して、基板３１（下側パッケージ１３０）の反りを防止することができる。また、絶縁性フィルム１３３の厚さを厚くすることにより、同様に、熱応力による基板３１の反りを、反り戻そうとする方向に作用して、基板３１（下側パッケージ１３０）の反りを防止することができる。
【００５０】
また、ＰｏＰパッケージ１１０では、下側パッケージ１３０と上側パッケージ５０とは、外部接続パッド３５と外部接続バンプ５３との接続部の他は絶縁性が確保されなければならない。そこで、本実施形態では、導電性ではなく、絶縁性のフィルムである絶縁性フィルム１３３を用いて、確実に絶縁性を確保している。
【００５１】
また、絶縁性フィルム１３３の厚さを厚くするほど、基板３１の反りを防止することができる。しかしながら、絶縁性フィルム１３３の厚さの上限は、ＰｏＰパッケージ１１０のギャップＧによって制限される。本実施形態では、絶縁性のフィルムである絶縁性フィルム１３３を用いているので、半導体チップ３２の裏面に貼り付けられた絶縁性フィルム１３３が、上側パッケージ５０の基板５１と接触しても、絶縁性を確保することができる。
【００５２】
このように、ＰｏＰパッケージ１１０では、ギャップＧによって絶縁性フィルム１３３の厚さが制限されてしまう。このため、熱膨張係数を、基板３１より高くした絶縁性フィルム１３３を用いることは、特に、有効となる。本実施形態では、例えば、絶縁性フィルム１３３としては、エポキシ系樹脂を用いることができる。このエポキシ系樹脂では、熱膨張係数が５５〜６０ｐｐｍ／Ｋ程度である。また、ギャップＧが例えば２００μｍ程度、半導体チップ３２の厚さが例えば５０μｍ程度の場合、絶縁性フィルム３３の厚さとしては、例えば、８０μｍ〜１３０μｍ程度とすることができる。
【００５３】
また、本実施形態におけるＰｏＰパッケージ１１０のように、絶縁性フィルム１３３をアンダーフィル樹脂１３９に接して半導体チップ３２の裏面に貼り付けることによって、絶縁性フィルム１３３とアンダーフィル樹脂１３９との接着性が強固となり、下側パッケージ１３０の反りを防止することができる。特に、絶縁性フィルム１３３とアンダーフィル樹脂１３９とを同一材料（例えば、エポキシ系樹脂）で用いることで、より接着性が強固となり、下側パッケージ１３０の反りを防止することができる。
【００５４】
次に、本実施形態におけるＰｏＰパッケージ１１０の製造方法について説明する。図８に示すように、外部接続パッド３５が形成された基板３１を有する下側パッケージ１３０を準備する。また、外部接続バンプ５３が形成された基板５１を有する上側パッケージ５０を準備する。そして、基板３１に基板５０を積み重ねて、例えば２５０℃〜２７０℃程度のリフロー炉内に送り、外部接続パッド３５に外部接続バンプ５３をリフロー処理によって接続する。これにより、ＰｏＰパッケージ１１０が略完成する。
【００５５】
この下側パッケージ１３０は、次のようにして、製造することができる。図９に示すように、基板３１の所定の領域（チップ実装領域）上にアンダーフィル樹脂１３９を形成する。具体的には、基板３１上にＮＣＦからなるアンダーフィル樹脂１３９を貼り付ける。
【００５６】
続いて、図１０に示すように、半導体チップ３２を、主面３２ａを対向させて基板３１のチップ実装領域に、アンダーフィル樹脂１３９を介して、フリップチップ実装する。具体的には、治具６０を用いて、荷重、加熱しながら、基板３１上に設けられたアンダーフィル樹脂１３９に、半導体チップ３２の裏面３２ｂと同一面の表面を形成するように、半導体チップ３２を埋め込んで、基板３１に半導体チップ３２をフリップチップ実装する。これにより、半導体チップ３２の外部接続バンプ３７と、基板３１の外部接続パッド３５とは、接続部材３８を介して電気的に接続される。
【００５７】
続いて、加熱処理（例えば、１５０〜２００℃程度）を行って、アンダーフィル樹脂３９を硬化させる。これにより、図１１に示すように、半導体チップ３２は、基板３１上に設けられたアンダーフィル樹脂１３９に埋め込まれ、そのアンダーフィル樹脂１３９には、埋め込まれた半導体チップ３２の裏面３２ｂと同一平面の表面が形成される。なお、基板３１と半導体チップ３２とでは熱膨張係数差があるため、熱応力によって基板３１が反ろうとする力が作用している。
【００５８】
続いて、半導体チップ３２の裏面３２ｂに、絶縁性フィルム１３３を貼り付けるため、図１２に示すように、弾性を有する加圧部６２（例えば、風船）によって、絶縁性フィルム１３３を、半導体チップ３２の裏面３２ｂ側へ加圧して貼り付ける。加圧部６２は弾性を有するので、絶縁フィルム１３３に均等に圧が加わるようになる。
【００５９】
このとき、アンダーフィル樹脂１３９を覆う程度に、アンダーフィル樹脂１３９より大きい絶縁性フィルム１３３を用いることで、アンダーフィル樹脂１３９に接して半導体チップ３２の裏面３２ｂに貼り付けることができる。また、アンダーフィル樹脂１３９に埋め込まれた半導体チップ３２の裏面３２ｂと同一平面の表面が、アンダーフィル樹脂１３９に形成されているので、アンダーフィル樹脂１３９の表面と半導体チップ３２の裏面３２ｂで、絶縁性フィルム１３３を平らに貼り付けることができる。このようにして、図１３に示すように、下側パッケージ１３０が略完成する。
【００６０】
本実施形態によれば、絶縁性フィルム１３３を半導体チップ３２の裏面３２ｂおよびアンダーフィル樹脂１３９に平らに貼り付けることができるので、絶縁性フィルム１３３と、半導体チップ３２およびアンダーフィル樹脂１３９との接着性が増加し、また、絶縁性フィルム１３３の剥がれを防止することができる。そして、下側パッケージ１３０ならびにＰｏＰパッケージ１１０の反りを防止することができ、ＰｏＰパッケージ１１０の製造歩留まりを向上することができる。
【００６１】
アンダーフィル樹脂１３９を硬化させる際の熱処理（処理温度が例えば１５０〜２００℃程度）の際、主に、基板３１と半導体チップ３２との熱膨張係数差により発生する熱応力によって、下側パッケージ３０の基板３１には反ろうとする力が作用しようとする。また、下側パッケージ１３０と上側パッケージ５０とを積層してリフロー処理で接続させる際の熱処理（処理温度が例えば２５０〜２７０℃程度）の際、主に、基板３１と半導体チップ３２との熱膨張係数差により発生する熱応力によって、下側パッケージ１３０の基板３１には反ろうとする力が作用しようとする。
【００６２】
そこで、本実施形態では、絶縁性フィルム１３３と、半導体チップ３２およびアンダーフィル樹脂１３９との接着性を増加し、剥がれを防止しているので、基板３１の反りを、反り返すように作用する絶縁性フィルム１３３の力を十分に発揮することができる。したがって、ＰｏＰパッケージ１１０の反りを防止することができる。
【００６３】
（実施形態３）
前記実施形態１では、基板３１のチップ実装領域を覆うように絶縁性フィルム３３を設けた場合について説明した。本実施形態では、基板３１のチップ実装面全体を覆うように絶縁フィルムを設ける場合について説明する。なお、その他の構成は、前述しているので、その説明は省略する場合がある。
【００６４】
本実施形態におけるＰｏＰパッケージ２１０の構造について説明する。図１４に本実施形態におけるＰｏＰパッケージ２１０の断面図を示す。また、図１５にＰｏＰパッケージ２１０に用いられる絶縁性フィルム２３３の平面図を示す。なお、図１５は平面図であるが、説明を明解にするために、ハッチングを付し、また、半導体チップ３２と貼り付けられる領域を破線で示している。
【００６５】
図１４に示すように、ＰｏＰパッケージ２１０は、下側パッケージ２３０と、上側パッケージ５０とから構成されている。ＰｏＰパッケージ２１０では、ギャップＧには、主面３２ａを対向させて基板３１に実装した半導体チップ３２と、半導体チップ３２を覆うように半導体チップ３２の裏面３２ｂおよび基板３１のチップ実装面全体に貼り付けられた絶縁性フィルム２３３とが設けられている。
【００６６】
この絶縁性フィルム２３３は、図１５に示すように、基板３１の外部接続パッド３５を露出するための開口部２３３ａを有している。この開口部２３３ａにおいて、上側パッケージ５０の外部接続バンプ５３が貫通するようにして、下側パッケージ２３０の外部接続パッド３５と電気的に接続される。
【００６７】
このように、基板３１の一部のチップ実装領域の他に、基板３１のチップ実装面全体を覆うように絶縁フィルム２３３を貼り付けることで、下側パッケージ２３０およびそれを含むＰｏＰパッケージ２１０の反りをより防止することができ、ＰｏＰパッケージ２１０の信頼性を向上することができる。
【００６８】
また、上側パッケージ５０の外部接続バンプ５３がはんだボールの場合、リフロー処理することによって、はんだボールが溶融する。このとき、溶融したはんだが絶縁性フィルム２３３の開口部２３３ａを埋め込むようにして、外部接続パッド３５と、外部接続バンプ５３とが電気的に接続される。この接続箇所は上側パッケージ５０と下側パッケージ２３０と接続において、熱応力がかかりやすい箇所である。絶縁性フィルム２３３の開口部２３３ａにはんだが埋め込まれることで、接続強度を増加し、ＰｏＰパッケージ２１０の信頼性を向上することができる。
【００６９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００７０】
前記実施形態では、下側パッケージに半導体チップをフリップチップ実装に適用した場合について説明したが、半導体チップをワイヤボンディング実装した半導体パッケージにも適用することができる。ワイヤボンディング実装の場合、例えば、半導体チップの主面の外側からボンディングワイヤが引き出される。このため、絶縁性フィルムを半導体チップの内側に貼り付ければ良い。
【符号の説明】
【００７１】
１０、１１０、２１０  ＰｏＰパッケージ
３０、１３０、２３０  下側パッケージ
３１  基板
３２  半導体チップ
３２ａ  主面
３２ｂ  裏面
３３、１３３、２３３  絶縁性フィルム
３４  外部接続バンプ
３５  外部接続バンプ
３６  絶縁層
３７  外部接続バンプ
３８  接続部材
３９、１３９  アンダーフィル樹脂
３９ａ  フィレット
５０  上側パッケージ
５１  基板
５２  モールド樹脂
５３  外部接続バンプ
６０  治具
６１  ノズル
６２  加圧部
７１  半導体チップ
７２  基板
２３３ａ  開口部
Ｇ  ギャップ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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