(57)【要約】【課題】接続信頼性の高い半導体装置、および半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】電極パッド１２が一方の面に形成された基板１１と、バンプ１６が一方の面に形成された半導体チップ１５とを備え、半導体チップ１５の一方の面が基板１１の一方の面に対向する向きで、半導体チップ１５が基板１１に実装されている半導体装置１０であって、基板１１の一方の面には、少なくとも電極パッド１２を覆うように、ソルダーレジスト１３が形成され、ソルダーレジスト１３には、導電粒子１４が分散され、半導体チップ１５のバンプ１６は、導電粒子１４を介して基板１１の電極パッド１２と電気的に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極パッドが一方の面に形成された基板と、バンプが一方の面に形成された半導体チップとを備え、上記半導体チップの一方の面が上記基板の一方の面に対向する向きで、上記半導体チップが上記基板に実装されている半導体装置であって、
上記基板の一方の面には、少なくとも上記電極パッドを覆うように、ソルダーレジストが形成され、
上記ソルダーレジストには、導電粒子が分散され、
上記半導体チップのバンプは、上記導電粒子を介して上記基板の電極パッドと電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
電極パッドが一方の面に形成された基板と、バンプが一方の面に形成された半導体チップとを備え、上記半導体チップの一方の面が上記基板の一方の面に対向する向きで、上記半導体チップが上記基板に実装されている半導体装置であって、
上記基板の一方の面には、少なくとも上記電極パッドを覆うように、ソルダーレジストが形成され、
上記ソルダーレジストの表面には、導電粒子が塗布され、
上記半導体チップのバンプは、上記導電粒子を介して上記基板の電極パッドと電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
上記ソルダーレジストは、熱硬化型、紫外線硬化型、または光感光型の絶縁性樹脂により構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
上記導電粒子は、金属でめっきされたプラスチック粒子、または、金属粒子により構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項５】
上記ソルダーレジストの厚みは、上記導電粒子の粒径と等しい、または、上記導電粒子の粒径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
上記ソルダーレジストの厚みは、１０μｍ〜５０μｍであり、
上記導電粒子の粒径は、１μｍ〜１０μｍであることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
上記ソルダーレジストの厚みは、上記導電粒子の粒径よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項８】
上記半導体チップは、発光素子を有していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
電極パッドが一方の面に形成された基板と、バンプが一方の面に形成された半導体チップとを備え、上記半導体チップの一方の面が上記基板の一方の面に対向する向きで、上記半導体チップが上記基板に実装されている半導体装置の製造方法であって、
上記基板の一方の面に、少なくとも上記電極パッドを覆うように、導電粒子が分散されたソルダーレジストを形成する工程と、
上記半導体チップのバンプを上記基板の電極パッドに位置を合わせて、該バンプを上記ソルダーレジストの上に置いた後、上記半導体チップと上記基板とを加熱圧着し、上記半導体チップのバンプを、上記導電粒子を介して上記基板の電極パッドと電気的に接続する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
電極パッドが一方の面に形成された基板と、バンプが一方の面に形成された半導体チップとを備え、上記半導体チップの一方の面が上記基板の一方の面に対向する向きで、上記半導体チップが上記基板に実装されている半導体装置の製造方法であって、
上記基板の一方の面に、少なくとも上記電極パッドを覆うように、ソルダーレジストを形成する工程と、
上記ソルダーレジストの表面に、導電粒子を塗布する工程と、
上記半導体チップのバンプを上記基板の電極パッドに位置を合わせて、該バンプを上記導電粒子が塗布されたソルダーレジストの上に置いた後、上記半導体チップと上記基板とを加熱圧着し、上記半導体チップのバンプを、上記導電粒子を介して上記基板の電極パッドと電気的に接続する工程とを含む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、半導体チップを能動素子形成面を下向きにして基板に実装するフリップチップ接続技術を用いた半導体装置、および半導体装置の製造方法に関するものであり、特に、半導体チップと基板間の接続信頼性を向上させる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の急速な発達に伴い、半導体素子は、これまで以上に高機能・多機能化が進んでいる。しかし、高機能・多機能化によって、半導体素子の入出力端子数は増加し、また、半導体素子を高速動作させるための配線長は短縮化が求められる。そこで、このような半導体素子の要件を満たすために開発された接続工法として、フリップチップ方式がある。フリップチップ方式は、電極パッドを半導体素子の配線面の全面に設けることができるため、多ピン化に適している。また、フリップチップ方式は、ワイヤボンディングなどの半導体素子接続工法と比較して、引き出し線を必要としないため、配線長の短縮化が可能となっている。
【０００３】
図１１（ａ）〜（ｃ）に、フリップチップ方式を用いた半導体装置１００の製造工程を示す。半導体装置１００は、半導体チップ１０４がフリップチップ接続によって基板１０１に実装された構成を有するものである。
【０００４】
まず、図１１（ａ）に示すように、基板１０１を準備する。基板１０１の表面には、複数の配線および複数の電極パッドにより構成される配線パターンと、ソルダーレジスト１０３とが形成されている。ここで、図１１に示す１０２は、半導体チップ１０４と接続するための電極パッドである。ソルダーレジスト１０３は、配線を覆い、かつ、電極パッド１０２を露出するように、基板１０１の表面に形成されている。
【０００５】
続いて、図１１（ｂ）に示すように、基板１０１に半導体チップ１０４を電気的に接続する。具体的には、まず、基板１０１の電極パッド１０２、すなわち半導体チップ１０４のバンプ１０５を接続する部位に、導電ペースト（図示せず）を塗布する。導電ペーストは、導電粒子が分散されたペースト状の樹脂である。そして、バンプ１０５を電極パッド１０２に位置合わせして、バンプ１０５を電極パッド１０２の上に置く。半導体チップ１０４は、能動素子が形成された面に、電気信号を入出力するための電極パッド（図示せず）が複数形成されるとともに、各電極パッド上にバンプ１０５がそれぞれ形成されている。その後、基板１０１と半導体チップ１０４とを加熱圧着して、導電ペーストを硬化させる。これにより、半導体チップ１０４のバンプ１０５を、導電粒子を介して基板１０１の電極パッド１０２に電気的に接続することができる。
【０００６】
続いて、図１１（ｃ）に示すように、アンダーフィル樹脂１０６を形成する。具体的には、液状のアンダーフィル用樹脂を、半導体チップ１０４と基板１０１との空隙に注入する。このとき、液状のアンダーフィル用樹脂を、上記空隙を充填し、露出していた基板１０１の電極パッド１０２を覆う程度に注入する。そして、注入した液状のアンダーフィル用樹脂を加熱硬化させる。これにより、アンダーフィル樹脂１０６を形成することができる。
【０００７】
このようにして、半導体チップ１０４を基板１０１に実装することができる。半導体装置１００は、実装面積が半導体チップの面積とほぼ等しく、ワイヤボンディングなどの半導体素子接続工法を用いた場合と比較して非常に小さいため、高密度実装が可能である。
【０００８】
一方、生産性向上を目的として、アンダーフィル樹脂形成工程を削減する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法は、半導体チップを実装する前に、導電粒子を含有した樹脂を基板の半導体チップ実装領域に塗布しておき、その後、半導体チップを実装することで、電極間の接続と樹脂充填とを同時に行うというものである。
【０００９】
図１２（ａ）〜（ｄ）に、特許文献１に記載の半導体装置の製造工程を示す。図１２（ａ）〜（ｄ）は、半導体チップ２０７のバンプ２０９と配線基板２０１の電極パッド２０２との接続部分付近を拡大して示している。
【００１０】
まず、図１２（ａ）に示すように、配線基板２０１の電極パッド２０２上に、樹脂２０４に導電粒子２０５を添加してなる導電性ペースト２０６を塗布する。なお、導電性ペースト２０６に替えて、樹脂に導電粒子を添加してなる導電性フィルムを貼り付けてもよい。配線基板２０１の電極パッド２０２の周りには、すり鉢状形状のソルダーレジスト２０３が形成されている。導電性ペースト２０６の塗布後、導電粒子２０５は、重力の影響で沈殿し、電極パッド２０２上とソルダーレジスト２０３の平坦部上とに堆積する。
【００１１】
続いて、図１２（ｂ）に示すように、配線基板２０１に、基板平面方向に振動を加える。これにより、ソルダーレジスト２０３の平坦部上にあった導電粒子２０５が、ソルダーレジスト２０３のすり鉢状部に落ち込み、図１２（ｃ）に示すように、電極パッド２０２上およびその近傍に集合する。
【００１２】
続いて、図１２（ｄ）に示すように、半導体チップ２０７の電極２０８上に形成されたバンプ２０９を、配線基板２０１の電極パッド２０２に位置合わせして、バンプ２０９を電極パッド２０２上に置いた状態で加熱圧着することにより、樹脂２０４を硬化させる。このとき、導電粒子２０５は、加熱圧着によりバンプ２０９と電極パッド２０２とに挟み込まれて両者に接触しているので、両者の導通を得ることが可能となっている。
【００１３】
こうして作製した半導体装置では、電極パッド２０２上およびその近傍に導電粒子２０５を集合させることで、バンプ２０９と電極パッド２０２との間に確実に導電粒子２０５を挟み込ませて、安定した導通を得ている。これにより、半導体チップ２０７と配線基板２０１との間の電気的接続を確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００７−２８１２６９号公報（２００７年１０月２５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、フリップチップ方式を用いた半導体装置において、上述した従来の接続方法は接続信頼性が低いという問題点を有している。
【００１６】
つまりは、半導体チップを実装する前の基板（配線基板）の電極パッドは露出しているため、基板の保管時および搬送途中において、電極パッドへの汚染が生じることがある。また、電極パッドとソルダーレジストとの段差によって、電極パッドに異物が付着し易くなっている。この結果、付着した異物や汚染によって接続後の電気的接続不良が発生しており、接続信頼性を低下させている。このことは、特に、多出力およびファインピッチ化が進んだ半導体装置において顕著に現われている。
【００１７】
また、基板の電極パッドが、従来一般的である、表面に錫めっき処理が施された銅により構成されている場合、接合後、時の経過につれ、銅と錫と間の相互拡散が進む。このため、電極パッドとバンプ間の接合性が低下する。相互拡散を抑制するためには、半導体装置の保管環境および保管期間を管理する必要があり、制約条件が増えるという問題を招く。
【００１８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、接続信頼性の高い半導体装置、および半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の半導体装置は、上記課題を解決するために、電極パッドが一方の面に形成された基板と、バンプが一方の面に形成された半導体チップとを備え、上記半導体チップの一方の面が上記基板の一方の面に対向する向きで、上記半導体チップが上記基板に実装されている半導体装置であって、上記基板の一方の面には、少なくとも上記電極パッドを覆うように、ソルダーレジストが形成され、上記ソルダーレジストには、導電粒子が分散され、上記半導体チップのバンプは、上記導電粒子を介して上記基板の電極パッドと電気的に接続されていることを特徴としている。
【００２０】
上記の構成によれば、基板の電極パッドは、ソルダーレジストに覆われているので露出しない。これにより、半導体チップを実装する前の段階において、基板の保管時および搬送途中における、電極パッドへの汚染を防止することが可能となる。また、従来存在していた電極パッドとソルダーレジストとの段差が解消することにより、異物付着を減少することが可能となる。
【００２１】
また、半導体チップのバンプは、ソルダーレジスト中の導電粒子を介して基板の電極パッドと電気的に接続されているので、基板の電極パッドの表面への、接合のためのめっき処理（例えば、電極パッドが銅の場合、錫めっき処理）が不要となる。よって、接合後の時の経過による電極パッドとめっき部との相互拡散を気にする必要がなく、半導体装置の保管環境および保管期間を緩和することが可能となる。
【００２２】
したがって、接続信頼性の高い半導体装置を提供することが可能となる。
【００２３】
また、本発明の半導体装置は、電極パッドが一方の面に形成された基板と、バンプが一方の面に形成された半導体チップとを備え、上記半導体チップの一方の面が上記基板の一方の面に対向する向きで、上記半導体チップが上記基板に実装されている半導体装置であって、上記基板の一方の面には、少なくとも上記電極パッドを覆うように、ソルダーレジストが形成され、上記ソルダーレジストの表面には、導電粒子が塗布され、上記半導体チップのバンプは、上記導電粒子を介して上記基板の電極パッドと電気的に接続されている構成とすることもできる。
【００２４】
また、本発明の半導体装置では、上記ソルダーレジストは、熱硬化型、紫外線硬化型、または光感光型の絶縁性樹脂により構成されていることが好ましい。
【００２５】
また、本発明の半導体装置では、上記導電粒子は、金属でめっきされたプラスチック粒子、または、金属粒子により構成されていることが好ましい。
【００２６】
また、本発明の半導体装置では、上記ソルダーレジストの厚みは、上記導電粒子の粒径と等しい、または、上記導電粒子の粒径よりも大きいことが好ましい。上記ソルダーレジストの厚みは、１０μｍ〜５０μｍであり、上記導電粒子の粒径は、１μｍ〜１０μｍであるとすることができる。
【００２７】
また、本発明の半導体装置では、上記ソルダーレジストの厚みは、上記導電粒子の粒径よりも小さいことが好ましい。
【００２８】
また、本発明の半導体装置では、上記半導体チップは、発光素子を有していることが好ましい。
【００２９】
本発明の半導体装置の製造方法は、上記課題を解決するために、電極パッドが一方の面に形成された基板と、バンプが一方の面に形成された半導体チップとを備え、上記半導体チップの一方の面が上記基板の一方の面に対向する向きで、上記半導体チップが上記基板に実装されている半導体装置の製造方法であって、上記基板の一方の面に、少なくとも上記電極パッドを覆うように、導電粒子が分散されたソルダーレジストを形成する工程と、上記半導体チップのバンプを上記基板の電極パッドに位置を合わせて、該バンプを上記ソルダーレジストの上に置いた後、上記半導体チップと上記基板とを加熱圧着し、上記半導体チップのバンプを、上記導電粒子を介して上記基板の電極パッドと電気的に接続する工程とを含むことを特徴としている。
【００３０】
上記の構成によれば、基板の電極パッドは、ソルダーレジストに覆われているので露出しない。これにより、半導体チップを実装する前の段階において、基板の保管時および搬送途中における、電極パッドへの汚染を防止することが可能となる。また、従来存在していた電極パッドとソルダーレジストとの段差が解消することにより、異物付着を減少することが可能となる。
【００３１】
また、半導体チップのバンプは、ソルダーレジスト中の導電粒子を介して基板の電極パッドと電気的に接続するので、基板の電極パッドの表面への、接合のためのめっき処理（例えば、電極パッドが銅の場合、錫めっき処理）が不要となる。よって、接合後の時の経過による電極パッドとめっき部との相互拡散を気にする必要がなく、半導体装置の保管環境および保管期間を緩和することが可能となる。
【００３２】
したがって、接続信頼性の高い半導体装置の製造方法を提供することが可能となる。
【００３３】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、電極パッドが一方の面に形成された基板と、バンプが一方の面に形成された半導体チップとを備え、上記半導体チップの一方の面が上記基板の一方の面に対向する向きで、上記半導体チップが上記基板に実装されている半導体装置の製造方法であって、上記基板の一方の面に、少なくとも上記電極パッドを覆うように、ソルダーレジストを形成する工程と、上記ソルダーレジストの表面に、導電粒子を塗布する工程と、上記半導体チップのバンプを上記基板の電極パッドに位置を合わせて、該バンプを上記導電粒子が塗布されたソルダーレジストの上に置いた後、上記半導体チップと上記基板とを加熱圧着し、上記半導体チップのバンプを、上記導電粒子を介して上記基板の電極パッドと電気的に接続する工程とを含む方法とすることもできる。
【発明の効果】
【００３４】
以上のように、本発明の半導体装置は、基板の一方の面には、少なくとも電極パッドを覆うように、ソルダーレジストが形成され、上記ソルダーレジストには、導電粒子が分散され、半導体チップのバンプは、上記導電粒子を介して上記基板の電極パッドと電気的に接続されている構成を有する。また、本発明の半導体装置は、基板の一方の面には、少なくとも電極パッドを覆うように、ソルダーレジストが形成され、上記ソルダーレジストの表面には、導電粒子が塗布され、半導体チップのバンプは、上記導電粒子を介して上記基板の電極パッドと電気的に接続されている構成を有する。それゆえ、接続信頼性の高い半導体装置を提供することができるという効果を奏する。
【００３５】
本発明の半導体装置の製造方法は、基板の一方の面に、少なくとも電極パッドを覆うように、導電粒子が分散されたソルダーレジストを形成する工程と、半導体チップのバンプを上記基板の電極パッドに位置を合わせて、該バンプを上記ソルダーレジストの上に置いた後、上記半導体チップと上記基板とを加熱圧着し、上記半導体チップのバンプを、上記導電粒子を介して上記基板の電極パッドと電気的に接続する工程とを含む方法を有する。また、本発明の半導体装置の製造方法は、基板の一方の面に、少なくとも電極パッドを覆うように、ソルダーレジストを形成する工程と、上記ソルダーレジストの表面に、導電粒子を塗布する工程と、半導体チップのバンプを上記基板の電極パッドに位置を合わせて、該バンプを上記導電粒子が塗布されたソルダーレジストの上に置いた後、上記半導体チップと上記基板とを加熱圧着し、上記半導体チップのバンプを、上記導電粒子を介して上記基板の電極パッドと電気的に接続する工程とを含む方法を有する。それゆえ、接続信頼性の高い半導体装置の製造方法を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明における半導体装置の実施の一形態を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、図１の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図３】図１の半導体装置の製造工程における実装工程の流れを示すフローチャートである。
【図４】図１の半導体装置の製造工程の大きな流れを示すフローチャートである。
【図５】図１の半導体装置の実装工程完了後の構成を示す平面図である。
【図６】図１の半導体装置におけるソルダーレジストの構成を示す平面図である。
【図７】上記ソルダーレジストの他の構成例を示す平面図である。
【図８】本発明における半導体装置の他の実施の形態を示す断面図である。
【図９】図８の半導体装置における、半導体チップ実装前のソルダーレジストの構成を示す断面図である。
【図１０】本発明における半導体装置のさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、従来の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１２】（ａ）〜（ｄ）は、従来の他の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図面に基づいて説明すれば以下の通りである。本実施形態では、例えば液晶モニターの表示装置にＩＣドライバとして搭載される、ＣＯＦ（Chip on Film）と呼ばれる半導体装置について説明する。
【００３８】
図１は、本実施の形態の半導体装置１０の一構成例を示す断面図である。図１に示すように、半導体装置１０は、基板１１、半導体チップ１５、およびアンダーフィル樹脂１７を備えている。
【００３９】
基板１１は、絶縁性の樹脂フィルムを基材としたフレキシブル基板である。基板１１の一方の面（以下、表面とする）には、複数の配線および複数の電極パッドにより構成された配線パターンが形成されている。樹脂フィルムは、例えばポリイミド樹脂により構成されている。樹脂フィルムの厚みは、例えば０．０３４ｍｍである。配線パターンは、例えば銅により構成されている。配線パターンの厚みは、例えば０．００８ｍｍである。
【００４０】
なお、配線パターンは、複数の配線および複数の電極パッドにより構成されているが、それらは複数に限るものではない。ここで、図１に示す１２は、半導体チップ１５を接続するための電極パッドである。電極パッド１２は、半導体チップ１５の入出力端子の数、すなわちバンプ１６の数に合わせて複数設けられているとともに、バンプ１６のレイアウトに合わせて配置されている。
【００４１】
基板１１の表面全域には、配線パターンを覆うように、ソルダーレジスト１３が形成されている。ソルダーレジスト１３には、その内部に、導電粒子１４が分散されている。ソルダーレジスト１３としては、例えば、熱硬化型、紫外線硬化型、または光感光型の絶縁性樹脂を用いることができる。ソルダーレジスト１３の厚みは、例えば１０μｍ〜５０μｍである。導電粒子１４としては、例えば、金などの金属でめっきされたプラスチック粒子、または、ニッケル粒子などの金属粒子を用いることができる。導電粒子１４の粒径は、例えば１μｍ〜１０μｍである。
【００４２】
半導体チップ１５は、ダイシングにより個片に切り出されたベアチップであり、フリップチップ方式に対応している。半導体チップ１５の一方の面であって、能動素子が形成された面（以下、表面とする）には、電気信号を入出力するための電極パッド（図示せず）が複数形成されるとともに、各電極パッド上にバンプ１６がそれぞれ形成されている。なお、半導体チップ１５には、機能に応じて、能動素子以外に抵抗やコンデンサが形成されていてもよい。
【００４３】
半導体チップ１５は、その表面が基板１１の表面に対向する向きで、基板１１の表面に実装されている。より厳密には、半導体チップ１５は、基板１１の表面に、ソルダーレジスト１３の上から実装されている。バンプ１６と電極パッド１２とは、その両者に挟まれた（接触した）導電粒子１４を介して、電気的に接続されている。
【００４４】
アンダーフィル樹脂１７は、半導体チップ１５とソルダーレジスト１３との間の空隙を充填し、かつ、半導体チップ１５の周囲に残存するように形成されている。アンダーフィル樹脂１７としては、例えば、エポキシ系樹脂およびシリコーン系樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。アンダーフィル樹脂１７は、半導体チップ１５と基板１１との熱膨張係数の差に起因する接続部の破壊を防ぐために、すなわち接合箇所の補強を目的に形成されている。
【００４５】
＜製造方法＞
次に、上記構成を有する半導体装置１０の製造方法について説明する。
【００４６】
図４は、半導体装置１０の製造工程の大きな流れを示すフローチャートである。半導体装置１０は、図４に示すように、実装工程（ステップＳ２１）、検査工程（ステップＳ２２）、および切断工程（ステップＳ２３）を経て完成する。以下では、最初に、注目すべき工程である実装工程について具体的に説明し、その後、残りの工程について説明する。
【００４７】
なお、半導体装置１０は、後述の図５に示すような、長尺テープに連続的に形成された形態で実装工程および検査工程が行われ、切断工程にて打ち抜きにより個片化される。すなわち、実装工程および検査工程では複数個が連続して処理され、最後の切断工程にて個々の形態となる。但し、実装工程の説明においては、説明の便宜上、ある１つの半導体装置１０に着目して説明および図示する。
【００４８】
（１）実装工程
図２（ａ）〜（ｄ）は、半導体装置１０の実装工程における構成を示す断面図である。図３は、半導体装置１０の実装工程の流れを示すフローチャートである。
【００４９】
まず、図２（ａ）に示すように、配線パターンが形成された基板１１を準備する（図３のステップＳ１１）。なお、予め出来上がっていた基板１１を準備することに限らず、この時点で、基板１１に配線パターンを形成してもよい。例えば、市販の銅張りポリイミド基板（ポリイミド厚：０．０３４ｍｍ、銅箔厚：０．００８ｍｍ）をエッチング法により処理し、電気的な配線パターンを形成することができる。
【００５０】
続いて、図２（ｂ）に示すように、基板１１の表面に、導電粒子１４が分散されたソルダーレジスト１３を形成する（図３のステップＳ１２）。具体的には、予め、例えば熱硬化型の液状の絶縁性樹脂に、導電粒子１４を充填し、十分に分散させておく（以下、ソルダーレジスト液と呼ぶ）。そして、まず、基板１１の表面に、例えば１０μｍ〜５０μｍ厚のソルダーレジスト用マスク（図示せず）を重ねる。その後、ソルダーレジスト液を、ソルダーレジスト用マスクの上から印刷し、所定の温度で所定の時間加熱することによって硬化させる。これにより、基板１１の表面に、配線パターンを覆うように、導電粒子１４が分散されたソルダーレジスト１３を形成することができる。
【００５１】
なお、ソルダーレジスト用マスクは、長尺テープに複数個設けられる半導体装置で共通して用いるものであり、複数個の半導体装置に対し一括して重ねる。また、基板１１の表面全域にソルダーレジスト１３を塗布する場合でも、後の検査工程で使用する、各半導体装置間に形成されたテスト用パッドを開口するために、マスクを使用している。
【００５２】
続いて、図２（ｃ）に示すように、基板１１に半導体チップ１５を電気的に接続する（図３のステップＳ１３）。具体的には、まず、バンプ１６が形成された半導体チップ１５を、フリップチップボンダーなどの実装機を用いて、ソルダーレジスト１３の上に置く。このとき、半導体チップ１５の表面が基板１１の表面に対向する向きで、バンプ１６を電極パッド１２に位置を合わせて、バンプ１６をソルダーレジスト１３の上に置く。そして、基板１１と半導体チップ１５とを加熱圧着する。この加熱圧着は、例えば、接合温度が２８０℃〜３４０℃、接合圧力が１００ｇｆ〜１５０ｇｆの条件で行う。加熱圧着によって、バンプ１６がソルダーレジスト１３に埋まり、バンプ１６の下方付近に存在していたソルダーレジスト１３中の導電粒子１４が移動、変形し、バンプ１６と電極パッド１２とに挟み込まれて、両者に接触する。これにより、半導体チップ１５のバンプ１６を、導電粒子１４を介して、基板１１の電極パッド１２に電気的に接続することができる。
【００５３】
続いて、図２（ｄ）に示すように、アンダーフィル樹脂１７を形成する（図３のステップＳ１４）。具体的には、例えば液状のエポキシ系樹脂（以下、アンダーフィル液と呼ぶ）を、半導体チップ１５とソルダーレジスト１３との空隙に注入する。このとき、アンダーフィル液を、上記空隙を充填し、半導体チップ１５の周囲に残存する程度に注入する。そして、注入したアンダーフィル液を、所定の温度で所定の時間加熱することによって硬化させる。これにより、アンダーフィル樹脂１７を形成することができる。
【００５４】
このようにして、半導体チップ１５を基板１１に実装することができる。図５は、半導体チップ実装後の半導体装置１０の様子を示している。図５に示すように、半導体装置１０は、長尺テープに、所定の間隔をあけて繰り返し組み立てられている。各半導体装置１０間には、外部と接続可能なテスト用パッド１８が形成されている。テスト用パッド１８は、半導体装置１０の配線パターンと電気的に接続されている。長尺テープの幅方向の両端には、連続した穴が加工されたスプロケット部１９が設けられている。この穴は、スプロケットホールと呼ばれ、搬送用の穴として利用される。
【００５５】
（２）検査工程
半導体チップ１５を基板１１に実装した後、最終の良否確認として、半導体装置１０の機能テストを実施する。具体的には、テスタのピンをテスト用パッド１８に当て、半導体装置１０に電気信号を供給し、半導体装置１０内の各種信号を採取することで、半導体装置１０の良否を判定する。
【００５６】
（３）切断工程
機能テストを実施した後、「良」と判定した半導体装置１０を、金型を用いて打ち抜く（切り離す）。長尺テープのうち、製品として必要な領域は半導体装置１０となる部分のみであり、残存した部分であるテスト用パッド１８およびスプロケット部１９は廃棄する。こうして、半導体装置１０を完成することができる。個片化することにより、図６に示すように、基板１１の表面全域に、ソルダーレジスト１３が形成された状態となる（図６の斜線部：ソルダーレジスト１３の形成領域）。
【００５７】
＜まとめ＞
以上のように、半導体装置１０は、半導体チップ１５が基板１１にフリップチップ接続された構成であって、基板１１の表面には、電極パッド１２を覆うように、ソルダーレジスト１３が形成され、ソルダーレジスト１３には、導電粒子１４が分散され、半導体チップ１５のバンプ１６は、導電粒子１４を介して、基板１１の電極パッド１２と電気的に接続されている構成である。
【００５８】
また、半導体装置１０の製造方法は、半導体チップ１５を基板１１にフリップチップ接続する工程において、基板１１の表面に、電極パッド１２を覆うように、導電粒子１４が分散されたソルダーレジスト１３を形成する工程と、半導体チップ１５のバンプ１６を基板１１の電極パッド１２に位置を合わせて、該バンプ１６をソルダーレジスト１３の上に置いた後、半導体チップ１５と基板１１とを加熱圧着し、半導体チップ１５のバンプ１６を、導電粒子１４を介して基板１１の電極パッド１２と電気的に接続する工程とを含む方法である。
【００５９】
それゆえ、基板１１の電極パッド１２は、ソルダーレジスト１３に覆われているので露出しない。これにより、半導体チップ１５を実装する前の段階において、基板１１の保管時および搬送途中における、電極パッド１２への汚染を防止することが可能となる。また、従来存在していた電極パッドとソルダーレジストとの段差が解消することにより、異物付着を減少することが可能となる。
【００６０】
また、半導体チップ１５のバンプ１６は、ソルダーレジスト１３中の導電粒子１４を介して基板１１の電極パッド１２と電気的に接続されているので、基板１１の電極パッド１２の表面への、接合のためのめっき処理（例えば、電極パッドが銅の場合、錫めっき処理）が不要となる。よって、接合後の時の経過による電極パッドとめっき部との相互拡散を気にする必要がなく、半導体装置１０の保管環境および保管期間を緩和することが可能となる。
【００６１】
したがって、接続信頼性の高い半導体装置１０およびその製造方法を提供することが可能となる。
【００６２】
なお、半導体装置１０では、導電粒子１４の粒径をバンプ１６間ピッチの１／２以下にすることと、導電粒子１４の充填密度制御とによって、導電粒子１４によるバンプ１６間のショートを防止することができる。
【００６３】
また、半導体チップ１５−基板１１間の加熱圧着時、加熱温度を２８０℃〜３８０℃、加熱圧力を１００ｇｆ〜２００ｇｆとすることで、バンプ１６−電極パッド１２間の領域に確実に導電粒子１４を介在させ、かつ、バンプ１６間を確実に絶縁することができる。
【００６４】
＜ソルダーレジストの塗布領域＞
ソルダーレジスト１３の塗布領域は、上述のように基板１１の表面全域に限るものではなく、基板１１の表面における部分的な領域とすることができる。つまりは、ソルダーレジスト１３は、配線パターンを被覆すればよく、少なくとも配線パターンの形成領域に形成されていればよい。
【００６５】
ソルダーレジスト１３を部分的に形成した場合の一例を、図７に示す。図７に示すソルダーレジスト１３は、スリット１３ａを有している。スリット１３ａは、ソルダーレジスト１３の非塗布領域であり、基板１１の表面が露出している。なお、スリット１３ａにより露出している基板１１の表面には、配線パターンを形成していない。スリット１３ａは、平面視長方形の基板１１の表面において、各短辺に、半導体チップ１５と並ぶようにそれぞれ配置されている。
【００６６】
液晶モニターの表示装置などでは、ＣＯＦ（半導体装置）は折り曲げた状態で搭載される。例えば、ＣＯＦは、９０度折り曲げた状態で表示装置に組み込まれる。それゆえ、スリット１３ａを形成することにより、半導体装置の剛性を落として、折り曲げを容易にすることが可能となり、ユーザでの使い勝手を向上することができる。
【００６７】
また、上述の半導体装置１０の製造方法によれば、２種以上の半導体装置１０の開発において、ソルダーレジスト用マスクを共用化することができ、マスクにかかる費用を低減することができる。例えば、機能が異なる半導体チップ１５を備え、配線パターンが異なる２つの半導体装置１０であっても、両者の外形サイズが同じで、両者ともにソルダーレジスト１３を表面全域に形成する場合は、ソルダーレジスト用マスクを共用化することが可能となり、必要なマスクは１枚のみとなる。また、ソルダーレジスト１３を部分的に形成する場合であっても、半導体装置１０の外形サイズが同じであれば、マスクを共用化することができる。
【００６８】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６９】
図８は、本実施の形態の半導体装置２０の一構成例を示す断面図である。本実施の形態の半導体装置２０は、前記実施の形態１の半導体装置１０と比較して、ソルダーレジストの構成が異なっている。つまりは、図８に示すように、半導体装置２０は、半導体装置１０の構成のうちソルダーレジスト１３を除いた構成に加えて、ソルダーレジスト２１および導電粒子２２を備えている。
【００７０】
ソルダーレジスト２１は、基板１１の表面全域に、配線パターンを覆うように形成されている。ソルダーレジスト２１は、導電粒子を含有していない。ソルダーレジスト２１としては、例えば、熱硬化型、紫外線硬化型、または光感光型の絶縁性樹脂を用いることができる。ソルダーレジスト２１の厚みは、導電粒子２２の粒径よりも小さい。
【００７１】
導電粒子２２は、ソルダーレジスト２１の表面全域に塗布されている。導電粒子２２としては、例えば、金でめっきされたプラスチック粒子、または、ニッケル粒子などの金属粒子を用いることができる。
【００７２】
上記構成を有する半導体装置２０の製造方法は、前記実施の形態１の半導体装置１０の製造方法と比較して、実装工程でのソルダーレジスト１３の形成工程（図３のステップＳ１２）が異なる。
【００７３】
半導体装置２０では、配線パターンが形成された基板１１を準備した後、図９に示すように、基板１１の表面に、ソルダーレジスト２１、導電粒子２２を順番に形成する。具体的には、まず、基板１１の表面に、ソルダーレジスト用マスク（図示せず）を重ねる。そして、例えば熱硬化型の液状の絶縁性樹脂を、ソルダーレジスト用マスクの上から印刷し、所定の温度で所定の時間加熱することによって硬化させる。これにより、基板１１の表面に、配線パターンを覆うように、ソルダーレジスト２１を形成する。その後、ソルダーレジスト２１の表面全域に、導電粒子２２を塗布する。
【００７４】
このように、ソルダーレジスト２１の表面に導電粒子２２を形成した場合であっても、図３のステップＳ１３で説明したように、半導体チップ１５と基板１１とを加熱圧着することによって、半導体チップ１５のバンプ１６を、導電粒子１４を介して、基板１１の電極パッド１２に電気的に接続することができる。
【００７５】
半導体装置２０は、半導体チップ１５が基板１１にフリップチップ接続された構成であって、基板１１の表面には、電極パッド１２を覆うように、ソルダーレジスト２１が形成され、ソルダーレジスト２１の表面には、導電粒子２２が塗布され、半導体チップ１５のバンプ１６は、導電粒子２２を介して、基板１１の電極パッド１２と電気的に接続されている構成である。
【００７６】
また、半導体装置２０の製造方法は、半導体チップ１５を基板１１にフリップチップ接続する工程において、基板１１の表面に、電極パッド１２を覆うように、ソルダーレジスト２１を形成する工程と、ソルダーレジスト２１の表面に、導電粒子２２を塗布する工程と、半導体チップ１５のバンプ１６を基板１１の電極パッド１２に位置を合わせて、該バンプ１６を導電粒子２２が塗布されたソルダーレジスト２１の上に置いた後、半導体チップ１５と基板１１とを加熱圧着し、半導体チップ１５のバンプ１６を、導電粒子２２を介して基板１１の電極パッド１２と電気的に接続する工程とを含む方法である。
【００７７】
それゆえ、前記実施の形態１の半導体装置１０と同様に、接続信頼性の高い半導体装置２０およびその製造方法を提供することが可能となる。
【００７８】
なお、半導体装置２０では、導電粒子２２は、少なくとも、バンプ１６と電極パッド１２との間に介在するように塗布すればよい。
【００７９】
半導体装置２０は、ソルダーレジストを、導電粒子の粒径よりも小さい値で、薄く均一に形成する場合に適した構造となっている。つまりは、ソルダーレジストの厚みが導電粒子の粒径よりも大きい場合、および、等しい場合は、ソルダーレジスト中に導電粒子を混ぜることが望ましく、ソルダーレジストの厚みが導電粒子の粒径よりも小さい場合は、ソルダーレジストの表面に導電粒子を塗布する構成となる。
【００８０】
〔実施の形態３〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１，２と同じである。また、説明の便宜上、前記実施の形態１，２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８１】
本実施の形態では、半導体装置の他の例として、発光装置について説明する。
【００８２】
図１０は、本実施の形態の発光装置３０の一構成例を示す断面図である。図１０に示すように、発光装置３０は、基板１１、ＬＥＤチップ３４（半導体チップ）、および封止樹脂３５を備えている。
【００８３】
基板１１の表面には、配線パターンが形成されている。また、基板１１の表面全域には、配線パターンを覆うように、導電粒子１４が分散されたソルダーレジスト１３が形成されている。ここで、電極パッド１２は、ＬＥＤチップ３４を接続するための電極パッドである。電極パッド１２は、ＬＥＤチップ３４の入出力端子の数、すなわちバンプ３２の数に合わせて複数設けられているとともに、バンプ３２のレイアウトに合わせて配置されている。
【００８４】
ＬＥＤチップ３４は、サファイアガラス３３と、サファイアガラス３３上に形成されたＬＥＤ素子３１（発光素子）とにより構成されている。ＬＥＤチップ３４は、フリップチップ方式に対応している。ＬＥＤ素子３１の一方の面であって、能動素子が形成された面（以下、ＬＥＤチップ３４の表面とする）には、電気信号を入出力するための電極パッド（図示せず）が複数形成されるとともに、各電極パッド上にバンプ３２がそれぞれ形成されている。ＬＥＤ素子３１の他方の面には、サファイアガラス３３が設けられている。
【００８５】
ＬＥＤチップ３４は、その表面が基板１１の表面に対向する向きで、基板１１の表面に実装されている。より厳密には、ＬＥＤチップ３４は、基板１１の表面に、ソルダーレジスト１３の上から実装されている。バンプ３２と電極パッド１２とは、その両者に挟まれた（接触した）導電粒子１４を介して、電気的に接続されている。
【００８６】
封止樹脂３５は、基板１１の表面に、ＬＥＤチップ３４を封止するように形成されている。封止樹脂３５は、半球型の形状を有している。封止樹脂３５の内部には、蛍光体が分散されている。封止樹脂３５としては、例えば、エポキシ系樹脂およびシリコーン系樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。蛍光体は、ＬＥＤチップ３４の発光色と組み合わせて、所望の色の発光を得るように選択することができる。封止樹脂３５は、接合箇所の補強、および、サファイアガラス３３の保護を目的に形成されている。
【００８７】
上記構成を有する発光装置３０の製造方法は、前記実施の形態１の半導体装置１０の製造方法と比較して、実装工程における、半導体チップ１５の接続工程（図３のステップＳ１３）、および、アンダーフィル樹脂１７の形成工程（図３のステップＳ１４）が異なる。
【００８８】
発光装置３０では、ソルダーレジスト１３を形成した後、基板１１にＬＥＤチップ３４を接続する。具体的には、まず、バンプ３２が形成されたＬＥＤチップ３４を、フリップチップボンダーなどの実装機を用いて、ソルダーレジスト１３の上に置く。このとき、ＬＥＤチップ３４の表面が基板１１の表面に対向する向きで、バンプ３２を電極パッド１２に位置合わせして、バンプ１６をソルダーレジスト１３の上に置く。そして、基板１１とＬＥＤチップ３４とを加熱圧着する。この加熱圧着は、例えば、接合温度が２８０℃〜３４０℃、接合圧力が１００ｇｆ〜１５０ｇｆの条件で行う。加熱圧着によって、バンプ３２がソルダーレジスト１３に埋まり、バンプ３２の下方付近に存在していたソルダーレジスト１３中の導電粒子１４が移動、変形し、バンプ３２と電極パッド１２とに挟み込まれて、両者に接触する。これにより、ＬＥＤチップ３４のバンプ３２を、導電粒子１４を介して、基板１１の電極パッド１２に電気的に接続することができる。
【００８９】
続いて、封止樹脂３５を形成する。具体的には、予め、例えば液状のエポキシ系樹脂に、蛍光体を充填し、十分に分散させておく（以下、蛍光体含有樹脂液と呼ぶ）。そして、まず、封止樹脂形成領域が開口したダムシートなどを、ソルダーレジスト１３の上に貼り付ける。そして、ディスペンサーなどを用いて、蛍光体含有樹脂液をダムシートの開口部に注入する。その後、注入した蛍光体含有樹脂液を、所定の温度で所定の時間加熱することによって硬化させる。これにより、封止樹脂３５を形成することができる。
【００９０】
このようにして、ＬＥＤチップ３４を基板１１に実装することができる。上記の構成および製造方法によれば、前記実施の形態１の半導体装置１０と同様に、接続信頼性の高い発光装置３０およびその製造方法を提供することが可能となる。
【００９１】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、フリップチップ方式を用いた半導体装置に関する分野に好適に用いることができるだけでなく、半導体装置の製造方法に関する分野に好適に用いることができ、さらには、半導体装置を備える電子機器、例えば、半導体装置としての液晶ドライバを備える液晶表示装置や、半導体装置としての発光装置を備える表示装置などの分野にも広く用いることができる。
【符号の説明】
【００９３】
１０  半導体装置
１１  基板
１２  電極パッド
１３  ソルダーレジスト
１３ａ  スリット
１４  導電粒子
１５  半導体チップ
１６  バンプ
１７  アンダーフィル樹脂
２０  半導体装置
２１  ソルダーレジスト
２２  導電粒子
３０  発光装置（半導体装置）
３１  ＬＥＤ素子（発光素子）
３２  バンプ
３３  サファイアガラス
３４  ＬＥＤチップ（半導体チップ）
３５  封止樹脂
【図１】
2012124333.tif 000003
【図２】
2012124333.tif 000004
【図３】
2012124333.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012124333.tif 000009
【図８】
2012124333.tif 000010
【図９】
2012124333.tif 000011
【図１０】
2012124333.tif 000012
【図１１】
2012124333.tif 000013
【図１２】
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