(57)【要約】【課題】半導体装置の性能を向上させる。【解決手段】半導体チップＣＨを覆う封止樹脂ＭＲ中に、グラフェン粒子ＧＲを混合する。このように、封止樹脂ＭＲ中にグラフェン粒子ＧＲを混合することにより、封止樹脂ＭＲの熱伝導性が向上し、半導体装置の放熱性を向上させることができる。グラフェンは、１原子の厚さのｓｐ２結合炭素原子のシートである。炭素原子とその結合からできた六角形格子が平面に広がる構造をとっている。グラフェンは、熱伝導率が良好で、重量も軽いため、伝熱用フィラーとして用いて好適である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと、
前記半導体チップを覆う樹脂体と、
を有し、
前記樹脂体は、樹脂とグラフェン粒子とを含有する、半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、
前記グラフェン粒子の粒径は、１０μｍ以上５００μｍ以下である、半導体装置。
【請求項３】
請求項１記載の半導体装置において、
前記樹脂体中の前記グラフェン粒子の含有量は、４０体積％以上７０体積％以下である、半導体装置。
【請求項４】
請求項３記載の半導体装置において、
前記樹脂体中の前記グラフェン粒子の含有量は、６０体積％以上７０体積％以下である、半導体装置。
【請求項５】
請求項１記載の半導体装置において、
前記樹脂体中に、カリウムイオンを含有する、半導体装置。
【請求項６】
基板と、
前記基板上にバンプ電極を介して接続された半導体チップと、
前記基板と前記半導体チップとの間に配置されたアンダーフィル材と、
を有し、
前記アンダーフィル材は、樹脂とグラフェン粒子とを含有する、半導体装置。
【請求項７】
請求項６記載の半導体装置において、
前記グラフェン粒子の粒径は、１μｍ以上１００μｍ以下である、半導体装置。
【請求項８】
請求項６記載の半導体装置において、
前記アンダーフィル材中の前記グラフェン粒子の含有量は、３０体積％以下である、半導体装置。
【請求項９】
半導体チップと、
前記半導体チップを覆う樹脂体と、
前記樹脂体中に埋め込まれた放熱板と、
を有し、
前記放熱板は、積層された複数のグラフェン片を有し、
前記放熱板は、前記グラフェン片が前記半導体チップの表面と交差する方向に配置されるように、前記半導体チップ上に搭載され、
前記放熱板は、前記樹脂体の表面に露出している、半導体装置。
【請求項１０】
半導体チップと、
前記半導体チップを覆う樹脂体と、
前記樹脂体中に埋め込まれた放熱板と、
を有し、
前記放熱板は、スーパーグローステープを巻回し、熱処理してなるカーボンナノチューブのブロックであり、
前記放熱板は、前記カーボンナノチューブが前記半導体チップの表面と交差する方向に配置されるように、前記半導体チップ上に搭載され、
前記放熱板は、前記樹脂体の表面に露出している、半導体装置。
【請求項１１】
半導体チップと、
前記半導体チップを覆う樹脂体と、
前記樹脂体中に埋め込まれた放熱板と、
を有し、
前記放熱板は、グラファイトの２次元テープを巻回し、熱処理してなるグラファイトブロックであり、
前記放熱板は、前記グラファイトの層が前記半導体チップの表面と交差する方向に配置されるように、前記半導体チップ上に搭載され、
前記放熱板は、前記樹脂体の表面に露出している、半導体装置。
【請求項１２】
半導体チップと、
前記半導体チップを覆う樹脂体と、
前記樹脂体中に埋め込まれた放熱板と、
を有し、
前記放熱板は、複数のグラファイトの層が積層されたグラファイトブロックであり、
前記放熱板は、前記グラファイトの層が前記半導体チップの側面と交差する方向に配置されるように、前記半導体チップの側面と接するように配置され、
前記放熱板は、前記樹脂体の表面に露出している、半導体装置。
【請求項１３】
半導体チップと、
前記半導体チップを覆う樹脂体と、
前記樹脂体中に埋め込まれた第１放熱板および第２放熱板と、
を有し、
前記第１放熱板および前記第２放熱板は、複数のグラファイトの層が積層されたグラファイトブロックであり、
前記第１放熱板は、前記グラファイトの層が前記半導体チップの表面と交差する方向に配置されるように、前記半導体チップ上に配置され、
前記第２放熱板は、前記グラファイトの層が前記半導体チップの側面と交差する方向に配置されるように、前記半導体チップの側面と接するように配置され、
前記第１放熱板および前記第２放熱板は、前記樹脂体の表面に露出している、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、例えば、樹脂によりモールドされた半導体チップを有する半導体装置に好適に利用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップは、マザーボードなどの外部端子と接続された後、樹脂によりモールドされ、保護される。このような樹脂による被覆により、水分の侵入などを防止し、半導体チップの特性劣化を防いでいる。
【０００３】
しかしながら、半導体チップに集積された半導体素子を動作させる際、動作電流などにより発熱するため、樹脂により被覆されている場合、放熱性が低く、高温になりやすい。
【０００４】
特開平１１−２８４１０３号公報（特許文献１）には、直径の等しい球状の窒化アルミニウムからなる絶縁体粒子を含んだモールド樹脂を用いた半導体装置が開示されている。
【０００５】
特許第５６４１４８４号公報（特許文献２）には、グラフェン薄膜の形成方法として以下の方法が開示されている。（１）ＨＯＰＧなどのグラファイトをスコッチテープなどで機械的に剥離することにより、グラフェン薄膜形成する、（２）ＳｉＣの熱分解により、グラフェン薄膜を形成する、（３）化学気相成長法によって遷移金属膜上で炭化反応を行うことにより、グラフェン薄膜を形成する。さらに、単結晶基板の表面にエピタキシャルな金属膜を成膜した基板を用いて、このエピタキシャルな金属膜の表面に炭素原料を接触させることによりグラフェン薄膜を成長させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２８４１０３号公報
【特許文献２】特許第５６４１４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したように、樹脂封止された半導体チップの温度対策は、重要な課題である。特に、携帯用の端末など、小型機器には、ファンなどの放熱性を促す機能を採用し難く、小型化、高性能化の要望により、放熱対策の重要性が顕著となる。例えば、携帯端末のＣＰＵの動作速度を向上させるために、動作周波数をあげると、周波数に比例して実行的な電流が増え、発熱量が多くなる。
【０００８】
さらに、半導体チップの微細化に伴い、放熱面積は減少する。例えば、１ｃｍ角の半導体チップが微細化して１ｍｍ角になると、放熱面積が１／１００となり、放熱性は、２桁低下することとなる。
【０００９】
温度対策について、高熱伝導性樹脂を用いる方法がある。例えば、高熱伝導性樹脂としては、カーボン系樹脂中に、アルミニウムや、セラミックや、シリコンを添加するものが一般的である。
【００１０】
例えば、アルミニウムのような、金属塊を添加すると、リークや、重量の増加が問題となる。具体的には、回路のショートの誘発や、絶縁耐圧の劣化が生じ得る。特に、ＲＦデバイスにおいては、電波の受信不良などが生じ得る。また、化学気相成長法によってグラフェン薄膜を形成する場合には、形成温度が１０００℃近くとなる。このため、半導体装置上に、成膜する場合、すでに形成されている素子への熱ダメージが大きい。
【００１１】
このため、樹脂封止された半導体チップの放熱性の向上について、より有効な対策が望まれる。
【００１２】
その他の課題と新規な特徴は、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】
【００１３】
本願において開示される実施の形態のうち、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。
【００１４】
本願において開示される一実施の形態に示される半導体装置は、半導体チップと、半導体チップを覆う樹脂と、を有し、樹脂中に、グラフェン粒子を含有する。
【００１５】
本願において開示される一実施の形態に示される半導体装置は、２次元方向に配置されたグラファイト材料を有する放熱板を有する。
【００１６】
本願において開示される一実施の形態に示される半導体装置は、２次元方向に配置されたグラファイト材料を有する放熱板を半導体チップの側壁に配置する。
【発明の効果】
【００１７】
本願において開示される代表的な実施の形態に示される半導体装置によれば、熱伝導性の良い材料の配置や放熱面の追加により、半導体装置の放熱特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１の半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態１の半導体装置の構成を示す断面図である。
【図３】グラフェンの構造を示す図である。
【図４】実施の形態１の半導体装置の製造工程のフローを示す図である。
【図５】実施の形態１の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図６】実施の形態１の半導体装置の製造工程を示す断面図であって、図５に続く製造工程を示す断面図である。
【図７】実施の形態１の半導体装置の製造工程を示す断面図であって、図６に続く製造工程を示す断面図である。
【図８】実施の形態１の半導体装置の製造工程を示す図である。
【図９】実施の形態１の半導体装置の製造工程を示す図である。
【図１０】実施の形態１の半導体装置の製造工程を示す断面図であって、図７に続く製造工程を示す断面図である。
【図１１】実施の形態１の半導体装置の製造工程を示す断面図であって、図１０に続く製造工程を示す断面図である。
【図１２】各種材料を添加したモールド樹脂の熱伝導率を示すグラフである。
【図１３】封止樹脂中の伝熱用フィラーと、熱伝導率の関係を模式的に示す図である。
【図１４】グラフェン中の不純物と熱伝導率の関係を示すグラフである。
【図１５】実施の形態２の応用例１の半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１６】実施の形態２の応用例１の半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１７】実施の形態２の応用例１の半導体装置の製造工程のフローを示す図である。
【図１８】実施の形態２の応用例１の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１９】実施の形態２の応用例１の半導体装置の製造工程を示す断面図であって、図１８に続く製造工程を示す断面図である。
【図２０】実施の形態２の応用例１の半導体装置の製造工程を示す断面図であって、図１９に続く製造工程を示す断面図である。
【図２１】実施の形態２の応用例２の半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２２】実施の形態２の応用例３の半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２３】実施の形態３の半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２４】グラフェンブロックの構成を模式的に示す断面図である。
【図２５】実施の形態３の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２６】実施の形態３の半導体装置の製造工程を示す断面図であって、図２５に続く製造工程を示す断面図である。
【図２７】グラフェンブロックの形成工程を示す断面図である。
【図２８】グラフェンブロックの形成工程を示す断面図である。
【図２９】グラフェンブロックの形成工程を示す断面図である。
【図３０】グラフェンブロックの形成工程を示す図である。
【図３１】グラフェンブロックの形成工程を示す断面図である。
【図３２】グラフェンブロックの形成工程を示す断面図である。
【図３３】グラフェンブロックの形成工程を示す断面図である。
【図３４】カーボンナノチューブブロックの形成工程を示す斜視図である。
【図３５】実施の形態５の応用例１の半導体装置の構成を示す断面図である。
【図３６】実施の形態５の応用例２の半導体装置の構成を示す断面図である。
【図３７】実施の形態５の応用例３の半導体装置の構成を示す断面図である。
【図３８】チップ面積と放熱面積との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００２０】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等（個数、数値、量、範囲等を含む）についても同様である。
【００２１】
以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の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または関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、複数の類似の部材（部位）が存在する場合には、総称の符号に記号を追加し個別または特定の部位を示す場合がある。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００２２】
また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。
【００２３】
また、断面図および平面図において、各部位の大きさは実デバイスと対応するものではなく、図面を分かりやすくするため、特定の部位を相対的に大きく表示する場合がある。また、断面図と平面図が対応する場合においても、図面を分かりやすくするため、特定の部位を相対的に大きく表示する場合がある。
【００２４】
（実施の形態１）
以下、図面を参照しながら本実施の形態の半導体装置について詳細に説明する。
【００２５】
［構造説明］
図１および図２は、本実施の形態の半導体装置の構成を示す断面図である。図２は、図１の部分拡大図である。図１に示す半導体装置は、半導体チップＣＨと、この半導体チップを覆う封止樹脂（樹脂体）ＭＲとを有する。ここでは、半導体チップＣＨは、基板（実装基板、配線基板ともいう）Ｓ上に、ダイボンディング材（例えば、樹脂ペースト）ＤＢを介して接着されている。半導体チップＣＨの上面には、パッド領域ＰＤが設けられている。このパッド領域ＰＤは、例えば、半導体チップ内に形成された最上層配線の一部（露出領域）である。半導体チップＣＨのパッド領域ＰＤは、基板Ｓの表面に設けられた導電性部（配線の一部、パッド領域）Ｍ１と、ボンディングワイヤＷを介して接続されている。また、基板Ｓの裏面には、導電性部（配線の一部、パッド領域）Ｍ２を介してバンプ電極ＢＰが形成されている。
【００２６】
そして、半導体チップＣＨを覆うように、封止樹脂ＭＲが設けられ、この封止樹脂ＭＲは、グラフェン粒子ＧＲを含有している（図２）。このように、封止樹脂ＭＲ中に、グラフェン粒子ＧＲを混合することにより、封止樹脂ＭＲの熱伝導性が向上し、放熱性が向上する。
【００２７】
封止樹脂ＭＲの材料に制限はないが、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂やフェノール樹脂、メラミン樹脂などを用いることができる。
【００２８】
図３は、グラフェンの構造を示す図である。黒丸が炭素原子である。グラフェン（graphene）は、１原子の厚さのｓｐ２結合炭素原子のシートである。炭素原子とその結合からできた六角形格子が平面に広がる構造をとっている。グラフェンは、例えば、“グラフェンパウダー”などとして、市販されている。グラフェンは、熱伝導率が良好で、重量も軽いため、伝熱用フィラーとして用いて好適である。
【００２９】
本実施の形態において、封止樹脂ＭＲ中に、混合するグラフェン粒子ＧＲの粒径（平均直径）は、例えば、１０μｍ以上５００μｍ以下とすることができる。粒径は、例えば、断面ＳＥＭ（スキャニングエレクトスコープ）により測定することができる。粒子としては、グラフェンの単層膜または積層膜を粒状に加工したものを用いることができる。また、粒子としては、グラフェンの粉砕物（粒状物、粉状物）を、樹脂などで固めたものを用いてもよい。封止樹脂ＭＲ中への添加量（封止樹脂ＭＲ中の含有量）としては、例えば、５０体積％程度とすることができる。体積％は、例えば、実際の体積比を変えたサンプルをＸ線測定して、半値幅とピーク強度換算表により測定（算出）することができる。
【００３０】
グラフェン粒子ＧＲのサイズは大きいほど熱伝導率を確保でき、グラフェン粒子ＧＲの添加量は多いほど熱伝導率を確保できるが、後述するように、樹脂の注入時において、液状樹脂を注入するためのノズルのつまりが懸念される。しかしながら、上記粒径の範囲や添加量の範囲であれば、ノズルつまりを回避し、樹脂の注入を効率的に行うことができる。
【００３１】
また、グラフェン粒子ＧＲのサイズや添加量によっては、ボンディングワイヤＷ間の短絡が考え得る。これに対しては、カリウムイオンなどの荷電不純物を混合することにより、グラフェンの移動度を低下させ、調整することがきる。また、プラズマ照射を行うことにより、カーボン結合を壊し、移動度を低下させることがきる。また、ボンディングワイヤＷの表面にコート剤を形成することにより、ボンディングワイヤＷ間の短絡を防止してもよい。例えば、ボンディングワイヤＷの表面をセラミックコートする。また、銅などの金属よりなるボンディングワイヤＷの表面を酸化することにより、絶縁コートしてもよい。
【００３２】
［製法説明］
次いで、本実施の形態の半導体装置の製造工程を説明するとともに、本実施の形態の半導体装置の構造をより明確にする。図４は、本実施の形態の半導体装置の製造工程のフローを示す図である。図５〜図１１は、本実施の形態の半導体装置の製造工程を示す図である。
【００３３】
図４に示すように、本実施の形態の半導体装置の製造工程は、バックグラインド工程Ｓ１、ダイシング工程Ｓ２、ダイボンド工程Ｓ３、ワイヤーボンド工程Ｓ４、モールド工程（樹脂封止工程）Ｓ５、半田ボール形成工程Ｓ６、シンギュレーション工程Ｓ７およびマーキング工程Ｓ８を有する。
【００３４】
図１に示す半導体チップは、ウエハから切り出されたものである。ウエハは、Ｓｉなどの半導体よりなる略円形の板状部材である。このウエハの主表面に、ＭＩＳＦＥＴなどの半導体素子が形成され、さらに、これらの素子が、複数の配線層を介して接続される。最上層配線上には、保護膜が形成され、保護膜の開口部から露出した最上層配線の一部がパッド領域ＰＤとなる。なお、ここでは、半導体素子の一例としてＭＩＳＦＥＴを形成する例を示したが、この他、半導体素子として、ＤＲＡＭやフラッシュメモリなどの記憶素子を形成してもよい。
【００３５】
半導体素子や配線の形成工程（前工程ともいう）の後、ウエハの裏面を研削して薄くする（バックグラインド工程Ｓ１）。例えば、ウエハの表面に保護テープを貼り、表面側を真空チャックテーブルにセットし、テーブルを回転させながら、裏面側を回転砥石で研削する。この後、裏面側にダイシング用のＵＶテープを張り付け、表面側の保護テープを剥離する。例えば、ウエハの厚さを、６５０μｍ程度から１００μｍ程度とする。
【００３６】
次いで、ウエハをチップ領域ごとに切り離す（ダイシング工程Ｓ２）。ウエハの表面側のスクライブライン（ダイシングエリア）に沿って、高速回転させた円盤状のブレードにより、ウエハを切断する。この際、ウエハの裏面のダイシング用のＵＶテープは切断されず、ＵＶテープ上に、略矩形の複数の半導体チップＣＨが接着した状態となる。
【００３７】
次いで、図５に示すように、基板Ｓ上に半導体チップＣＨを接着する（ダイボンディング工程Ｓ３）。例えば、ダイシング用のＵＶテープ上の複数の半導体チップＣＨに、ＵＶを照射し、ＵＶテープの接着力を低下させる。次いで、半導体チップＣＨの表面側をコレット（吸着部材）により吸着し、ＵＶテープから剥離しつつ、あらかじめ接着剤（樹脂ペースト）が塗布された基板Ｓ上に押し付ける。次いで、加熱処理などにより、接着剤を硬化させる。なお、基板Ｓの表面と裏面には、印刷配線などの導電性部（配線の一部、パッド領域）Ｍ１、Ｍ２が形成されている。これらの導電性部Ｍ１、Ｍ２間は、例えば、基板Ｓを貫通するように設けられたビアにより接続されている。
【００３８】
次いで、図６に示すように、半導体チップＣＨのパッド領域ＰＤと基板Ｓの導電性部Ｍ１との間をボンディングワイヤＷで接続する（ワイヤボンディング工程Ｓ４）。ボンディングワイヤＷとしては、金、銅、アルミニウムなどの金属を用いることができる。例えば、金属のワイヤの一端に溶融ボールを形成し、これをパッド領域ＰＤ上に押しつぶしながら接着する（ボールボンディング）。ワイヤの他端は、基板Ｓの導電性部Ｍ１に熱溶着する（ウェッジボンディング）。この他、超音波併用熱圧着方式にて、ワイヤボンディングを行ってもよい。
【００３９】
次いで、図７〜図１０に示すように、半導体チップＣＨおよびボンディングワイヤＷの周辺を封止樹脂（モールド樹脂）ＭＲで覆う（モールド工程Ｓ５）。このように、半導体チップＣＨおよびボンディングワイヤＷを封止樹脂ＭＲで覆うことにより、機械的な外力により損傷を防止し、水分の侵入や埃の付着を防止することができる。樹脂材料としては、グラフェン粒子を含有する熱硬化樹脂を用いることができる。添加するグラフェン粒子ＧＲの粒径（平均直径）は、例えば、１０μｍ以上５００μｍ以下であり、粒子としては、グラフェンの単層膜または積層膜を粒状に加工したものを用いることができる。また、粒子としては、グラフェンの粉砕物（粒状物、粉状物）を、樹脂などで固めたものを用いてもよい。さらに、グラフェン粒子ＧＲの添加量としては、５０体積％以下とすることができる。
【００４０】
例えば、図７に示すように、基板Ｓを上金型ＭＭ１と下金型ＭＭ２とで挟持する。上金型ＭＭ１と下金型ＭＭ２との間には、半導体チップＣＨおよびボンディングワイヤＷが配置されるキャビティＣが設けられている。ゲート（流入口）Ｇ１から、液状樹脂（ここでは、グラフェン粒子を含有する熱硬化樹脂）Ｒを注入し、キャビティＣ内に充填させる。なお、図７においては、１のキャビティＣしか示していないが、液状樹脂Ｒは、ポットＰから複数のキャビティＣに注入される。例えば、図８に示すように、比較的大きなポットＰからランナ（流路）Ｒ１を介して複数のキャビティＣに、液状樹脂Ｒを注入する（ポット方式）。また、図９に示すように、複数の小規模のポットＰを設け、ポットＰからキャビティＣまでの距離を短くしてもよい（マルチポット方式）。液状樹脂（ここでは、グラフェン粒子を含有する熱硬化樹脂）ＲをキャビティＣに充填した後、熱処理を施すことにより、熱硬化性樹脂を硬化させ、金型をはずす（図１０）。
【００４１】
次いで、図１１に示すように、基板Ｓの導電性部Ｍ２上に半田ボールを形成する（半田ボール形成工程Ｓ６）。例えば、基板Ｓの導電性部Ｍ２上に、半田ペースト（図示せず）などを介して半田ボールを固着する。
【００４２】
この後、例えば、複数の半導体装置が、封止樹脂などにより連結した状態であれば、これらを切り離し、成形する（シンギュレーション工程Ｓ７）。次いで、半導体装置の表面（例えば、封止樹脂ＭＲの表面）に、製品の型番号などを刻印する（マーキング工程Ｓ８）。
【００４３】
このように、本実施の形態によれば、封止樹脂ＭＲ中に、グラフェン粒子ＧＲを混合したので、封止樹脂ＭＲの熱伝導性が向上し、放熱性を向上させることができる。
【００４４】
図１２は、各種材料を添加したモールド樹脂の熱伝導率を示すグラフである。横軸は、フィラーの割合（フィラー／モールド樹脂［％］）を示し、縦軸は、熱伝導率（Ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ  ［Ｗ／ＭＫ］）を示す。図１２に示すように、封止樹脂（パッケージ）ＭＲ中にフィラーとしてグラフェンを７０体積％含有させた場合には、熱伝導率は、３０Ｗ／ＭＫとなる。また、６０体積％含有させた場合には、熱伝導率は、１５Ｗ／ＭＫとなる。フィラーとしてグラファイトやＳｉを用いた場合には、熱伝導率は、４〜５Ｗ／ＭＫであるため、グラフェンは、これらの３倍の熱伝導率を有する。グラフェンの充填限界は、約７０体積％である。グラフェンの添加量として好ましい範囲は、４０体積％以上、より好ましくは５０体積％以上、さらに好ましくは、６０体積％以上である。なお、封止樹脂ＭＲの熱伝導率は、１〜２Ｗ／ＭＫ程度である。
【００４５】
図１３は、封止樹脂中の伝熱用フィラー（例えば、Ｓｉ、グラファイト、グラフェンなど）と、熱伝導率の関係を模式的に示す図である。図の下部の式（１）は、Ｂｒｕｇｇｅｍａｎの式である。このＢｒｕｇｇｅｍａｎの式から、伝熱用フィラーとして、熱伝導率の高い材料を添加しても、比例配分的な熱伝導率の上昇は現れないことがわかる。これは、伝熱用フィラーのまわりの樹脂量により、熱伝導率が支配されるためである（図１３）。パーコレーションモデルによれば、伝熱用フィラーの体積率（体積％）で７０％を超えると熱伝導が急上昇することがわかっている。よって、グラフェンの添加量としては、充填限界である約７０体積％が最も好ましい。
【００４６】
なお、図１４は、グラフェン中の不純物と熱伝導率の関係を示すグラフである。グラフェン中の不純物（重量％）が、０．０１％、１．１％、５０％、９９．２％の場合について、熱伝導率の温度変化が示されている。横軸は、温度（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ［Ｋ］）を示し、縦軸は、熱伝導率（Ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ  ［Ｗ／ｍＫ］）を示す。グラフェンは、３００Ｋ〜３５０Ｋの範囲で、グラファイト（２０００Ｗ／ｍＫ）以上の熱伝導率を有する。また、不純物量が増加すると、熱伝導率が低下する傾向を有する。よって、熱伝導率を向上させるためには、不純物の含有量の少ないグラフェンを用いることが好ましい。また、逆に、不純物の添加により、熱伝導率を調整することができる。不純物としては、前述した、カリウムイオンなどを用いることができる。
【００４７】
（まとめ）
以上、詳細に説明したように、本実施の形態によれば、封止樹脂ＭＲ中に、グラフェン粒子ＧＲを混合したので、封止樹脂ＭＲの熱伝導性が向上し、放熱性を向上させることができる。
【００４８】
グラフェン粒子ＧＲの粒径としては、例えば、１０μｍ以上５００μｍ以下とすることができる。
【００４９】
グラフェン粒子ＧＲの添加量の範囲は、４０体積％以上７０体積％以下、より好ましくは５０体積％以上７０体積％以下、さらに好ましくは、６０体積％以上７０体積％以下である。
【００５０】
また、封止樹脂ＭＲ中に不純物（例えば、カリウムイオンなど）を添加することにより、封止樹脂の熱伝導率を調整することができる。
【００５１】
特に、携帯用の端末など、小型機器には、ファンなどの強制空冷式の冷却装置を採用し難く、小型化、高性能化の要望により、放熱対策が重要となっているため、グラフェン粒子を混合した封止樹脂を用いて好適である。これにより、オーバーヒートによる熱暴走を防止し、設計上の寿命（Ｔｊ  ｍａｘ）を長くすることができる。例えば、現在の携帯端末では、ＰＭＩＣや電源電圧管理技術で消費電力を管理する技術が主流であり、Ｔｊ  ｍａｘに達すると電流値や周波数を下げて、ジュール熱を下げることが一般的である。しかしながら、Ｔｊ  ｍａｘを維持できれば、電流値や周波数を下げる必要がなく、機器の性能を最大限に引き出すことができる。
【００５２】
なお、図１においては、基板Ｓ上に半導体チップＣＨを実装したが、携帯用の端末など、小型機器の筐体に直接、半導体チップを実装してもよい。この場合も、半導体チップＣＨの周辺を、グラフェン粒子を混合した封止樹脂で覆う。この場合、半導体チップＣＨのみならず、筐体自体の放熱性も向上させることができる。
【００５３】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１の応用例について説明する。
【００５４】
（応用例１）
実施の形態１（図１）においては、半導体チップを覆う封止樹脂として、グラフェン粒子を混合した封止樹脂を用いたが、いわゆる、フリップチップ用のアンダーフィル材として、グラフェン粒子を混合したアンダーフィル材を用いてもよい。
【００５５】
図１５および図１６は、本実施の形態の応用例１の半導体装置の構成を示す断面図である。図１６は、図１５の部分拡大図である。
【００５６】
図１５に示す半導体装置は、フリップチップ実装された半導体装置である。フリップチップ実装とは、基板上に半導体チップを実装する方法の１つであり、半導体チップの表面と基板とを電気的に接続する際、実施の形態１のように、ボンディングワイヤによって接続するのではなく、アレイ状に並んだバンプ（ここでは、スタッドバンプ）と呼ばれる突起状の端子によって接続するものである。
【００５７】
図１５に示す半導体チップＣＨの裏面には、スタッドバンプＳＢが設けられている。このスタッドバンプＳＢは、例えば、アレイ状に配置されている。また、基板Ｓの表面には、導電性部（配線の一部、パッド領域）Ｍ１が設けられている。半導体チップＣＨのスタッドバンプＳＢと、基板Ｓの導電性部Ｍ１とが、電気的に接続されている。即ち、半導体チップＣＨの裏面側と基板Ｓの表面側とが、スタッドバンプＳＢおよび導電性部Ｍ１を介して接続されている。また、基板Ｓの裏面には、導電性部（配線の一部、パッド領域）Ｍ２を介してバンプ電極ＢＰが形成されている。
【００５８】
そして、半導体チップＣＨの裏面と基板Ｓの表面との間の隙間には、アンダーフィル材ＵＦが充填されている。このアンダーフィル材ＵＦは、緩衝材としての機能を有する。また、アンダーフィル材ＵＦは、グラフェン粒子ＧＲを含有している（図１６）。このように、アンダーフィル材ＵＦ中に、グラフェン粒子ＧＲを混合することにより、アンダーフィル材ＵＦの熱伝導性が向上し、放熱性が向上する。
【００５９】
アンダーフィル材ＵＦとして用いられる樹脂に制限はないが、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂やフェノール樹脂、メラミン樹脂などを用いることができる。
【００６０】
次いで、本実施の形態の半導体装置の製造工程を説明するとともに、本実施の形態の半導体装置の構造をより明確にする。図１７は、本実施の形態の応用例１の半導体装置の製造工程のフローを示す図である。図１８〜図２０は、本実施の形態の応用例１の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【００６１】
図１７に示すように、本実施の形態の半導体装置の製造工程のフローは、バックグラインド工程Ｓ１、ダイシング工程Ｓ２、スタッドバンプ形成工程Ｓ３、フリップチップ実装工程Ｓ４、アンダーフィル充填工程Ｓ５、半田ボール形成工程Ｓ６、シンギュレーション工程Ｓ７およびマーキング工程Ｓ８を有する。
【００６２】
図１８に示す半導体チップは、ウエハから切り出されたものである。ウエハは、Ｓｉなどの半導体よりなる略円形の板状部材である。このウエハの主表面に、ＭＩＳＦＥＴなどの半導体素子が形成され、さらに、これらの素子が、複数の配線層を介して接続される。最上層配線上には、保護膜が形成され、保護膜の開口部から露出した再配線の一部がパッド領域となる。例えば、このパッド領域は、アレイ状に配置されている。なお、ここでは、半導体素子の一例としてＭＩＳＦＥＴを形成する例を示したが、この他、半導体素子として、ＤＲＡＭやフラッシュメモリなどの記憶素子を形成してもよい。
【００６３】
上記半導体素子や配線の形成工程（前工程ともいう）の後、ウエハの裏面を研削し（バックグラインド工程Ｓ１）、ウエハをチップ領域ごとに切り離す（ダイシング工程Ｓ２）。これらの工程は、実施の形態１と同様の工程である。これにより、半導体チップＣＨが個片化される（図１８）。
【００６４】
次いで、図１９に示すように、半導体チップＣＨの裏面に、スタッドバンプＳＢを形成する（スタッドバンプ形成工程Ｓ３）。スタッドバンプ材料としては、例えば、金などの金属を用いることができる。例えば、キャピラリ中の金ワイヤを放電溶融し、溶融ボールを形成し、これを半導体チップＣＨのパッド領域（図示せず）上に押しつぶしながら接着する。次いで、ワイヤを切断し、必要に応じてバンプ高さをそろえるためレベリングを行う。金ワイヤの金の純度は、ワイヤーボンド工程に用いる金ワイヤの純度より低くてもよい。また、スタッドバンプ構成においては、ループが無いため使用するワイヤ量が、ワイヤーボンド工程より少ない。また、スタッドバンプ形成工程に使用するキャピラリは、ループや第２ボンド工程を考慮して設計する必要がない。また、スタッドバンプ構成においては、フェースアングルが０度であり、ループがないためワイヤ間の接触を考慮する必要がなく、先端が細いボトルネックキャピラリを使う必要はない。
【００６５】
次いで、図２０に示すように、半導体チップＣＨのスタッドバンプＳＢの形成側を下側としつつ、スタッドバンプＳＢと基板Ｓの導電性部Ｍ１とを位置合わせし、スタッドバンプＳＢと導電性部Ｍ１とを接続する（フリップチップ実装工程Ｓ４）。この後、半導体チップＣＨと基板Ｓとの間の隙間に、グラフェン粒子ＧＲを含有する液状のアンダーフィル材を充填する。例えば、液状のアンダーフィル材を半導体チップＣＨの外周部から供給し、半導体チップＣＨの裏面と基板Ｓとの間に流し込む。この後、熱処理を施すことにより、液状のアンダーフィル材を硬化させる。
【００６６】
アンダーフィル材ＵＦを構成する樹脂としては、例えば、熱硬化樹脂を用いることができる。添加するグラフェン粒子ＧＲの粒径（平均直径）は、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下である。半導体チップＣＨと基板Ｓとの間の隙間の大きさ（例えば、０．５ｍｍ程度）を考慮し、実施の形態１の場合より粒径の小さいグラフェン粒子ＧＲを用いる。また、粒子としては、グラフェンの単層膜または積層膜を粒状に加工したものを用いることができる。また、粒子としては、グラフェンの粉砕物（粒状物、粉状物）を、樹脂などで固めたものを用いてもよい。さらに、グラフェン粒子ＧＲの添加量としては、３０体積％以下とすることができる。グラフェン粒子ＧＲの添加量は、多い方が熱伝導性が向上するが、多すぎると硬化物が硬く脆くなる。また、充填時の浸透性が劣化し、さらに、ボイドが発生しやすくなる。このため、グラフェン粒子ＧＲの添加量としては、３０体積％以下とすることが好ましい。グラフェン粒子ＧＲの粒径、添加量、樹脂材料などを適宜調整し、アンダーフィル材の粘度や浸透性の最適化を行い、ボイドの低減を行うことが好ましい。
【００６７】
次いで、基板Ｓの導電性部Ｍ２上に半田ボールを形成する（半田ボール形成工程Ｓ６）。例えば、基板Ｓの導電性部Ｍ２上に、半田ペーストなどを介して半田ボールを固着する（図１５参照）。
【００６８】
この後、例えば、複数の半導体装置が連結した状態であれば、これらを切り離し、成形する（シンギュレーション工程Ｓ７）。次いで、半導体装置の表面（例えば、半導体チップＣＨの表面）に、製品の型番号などを刻印する（マーキング工程Ｓ８）。
【００６９】
このように、本実施の形態によれば、アンダーフィル材ＵＦ中に、グラフェン粒子ＧＲを混合したので、アンダーフィル材ＵＦの熱伝導性が向上し、放熱性を向上させることができる。
【００７０】
特に、携帯用の端末など、小型機器には、フリップチップ実装により、実装面積の小面積化を図ることも多い。このため、本応用例のように、アンダーフィル材ＵＦの熱伝導性を向上させることにより、基板からの放熱性を向上させつつ、半導体チップと基板との間への水分の侵入や埃の付着を防止することができる。
【００７１】
（応用例２）
上記応用例１においては、半導体チップの表面が露出しているが、半導体チップＣＨを覆うように、封止樹脂ＭＲを設けてもよい。
【００７２】
図２１は、本実施の形態の応用例２の半導体装置の構成を示す断面図である。半導体チップＣＨを覆う封止樹脂ＭＲ以外の構成は、上記応用例１の場合と同様である。
【００７３】
図２１に示す封止樹脂ＭＲは、グラフェン粒子ＧＲを含有しない、熱硬化性樹脂でもよいし、実施の形態１で説明したグラフェン粒子ＧＲを含有する熱硬化性樹脂でもよい。
【００７４】
また、フリップチップ実装された半導体装置において、半導体チップＣＨを覆う封止樹脂ＭＲとして、実施の形態１で説明したグラフェン粒子ＧＲを含有する熱硬化性樹脂を用い、アンダーフィル材ＵＦとして、グラフェン粒子ＧＲを含有しないものを用いてもよい。
【００７５】
（応用例３）
本応用例においては、リードフレームパッケージ製品への適用例について説明する。図２２は、本実施の形態の応用例３の半導体装置の構成を示す断面図である。
【００７６】
図２２に示す半導体装置は、半導体チップＣＨと、半導体チップＣＨが搭載されているダイパッドＤＰと、リードＬＤとを有する。半導体チップＣＨのパッド領域とリードＬＤとの間は、ボンディングワイヤＷで接続されている。そして、半導体チップＣＨの周囲およびリードＬＤの一端は、封止樹脂ＭＲで覆われている。
【００７７】
半導体素子や配線の形成工程（前工程ともいう）の後、ウエハの裏面を研削し（バックグラインド工程Ｓ１）、ウエハをチップ領域ごとに切り離した（ダイシング工程Ｓ２）後、リードフレーム中のダイパッドＤＰ上に半導体チップＣＨを接着する（ダイボンディング工程）。リードフレームは、ダイパッドＤＰと、この周囲に配置された複数のリードＬＤを有する。次いで、半導体チップＣＨのパッド領域とリードＬＤとの間をボンディングワイヤＷで接続する（ワイヤボンディング工程）。
【００７８】
この後、リードフレームを上金型と下金型とで挟持し、キャビティ内に、液状樹脂（ここでは、グラフェン粒子を含有する熱硬化樹脂）Ｒを注入する。次いで、熱処理を施すことにより、熱硬化性樹脂を硬化させ、封止樹脂ＭＲを形成する。
【００７９】
この後、リードフレームの不要な個所切り離し、封止樹脂ＭＲから突出したリードＬＤを所望の形状に加工する。
【００８０】
このように、本応用例においても、封止樹脂ＭＲ中にグラフェン粒子ＧＲを混合することで、封止樹脂ＭＲの熱伝導性が向上し、放熱性を向上させることができる。
【００８１】
（実施の形態３）
実施の形態１においては、封止樹脂中にグラフェン粒子を混合したが、封止樹脂中にグラフェンブロック（グラフェン塊、グラフェン板）を埋め込んでもよい。
【００８２】
以下、図面を参照しながら本実施の形態の半導体装置について詳細に説明する。
【００８３】
［構造説明］
図２３は、本実施の形態の半導体装置の構成を示す断面図である。図２４は、グラフェンブロックの構成を模式的に示す断面図である。
【００８４】
図２３に示す半導体装置は、実施の形態１の場合と同様に、半導体チップＣＨと、この半導体チップＣＨを覆う封止樹脂ＭＲ２とを有する。ここでは、半導体チップＣＨは、基板（実装基板、配線基板ともいう）Ｓ上に、ダイボンディング材（例えば、樹脂ペースト）ＤＢを介して接着されている。半導体チップＣＨの上面には、パッド領域ＰＤが設けられている。このパッド領域ＰＤは、例えば、半導体チップ内に形成された最上層配線の一部（露出領域）である。半導体チップＣＨのパッド領域ＰＤは、基板Ｓの表面に設けられた導電性部（配線の一部、パッド領域）Ｍ１と、ボンディングワイヤＷを介して接続されている。また、基板Ｓの裏面には、導電性部（配線の一部、パッド領域）Ｍ２を介してバンプ電極ＢＰが形成されている。
【００８５】
そして、半導体チップＣＨを覆うように、封止樹脂ＭＲ２が設けられ、この封止樹脂ＭＲ２中には、グラフェンブロックＧＢが埋め込まれている。具体的には、グラフェンブロックＧＢは、半導体チップＣＨ上に、接着剤Ｒ２を用いて固定され、グラフェンブロックＧＢの表面は、封止樹脂ＭＲ２から露出している。
【００８６】
このグラフェンブロックＧＢは、グラフェンフレーク（単層グラフェン、グラフェンシート、グラフェン片）ＧＦの積層体である。グラフェンフレークＧＦは、平面状に広がるグラフェンの破片である。グラフェンフレークＧＦの積層方向は、半導体チップＣＨの表面と平行な方向である。即ち、グラフェンフレークＧＦは、半導体チップＣＨの表面と垂直方向に配置されている。
【００８７】
このように、半導体チップＣＨの表面と垂直方向に配置されたグラフェンフレークＧＦを積層したグラフェンブロックＧＢを、放熱板として用いることで、半導体装置の放熱性を向上させることができる。また、グラフェンブロックＧＢは、半導体チップＣＨから外まで連結されているので、熱伝導効率が格段に向上する。例えば、３５００Ｗ／ＭＫ程度の熱伝導効率が期待できる。さらに、封止樹脂ＭＲ２には、グラフェン粒子が含まれておらず、ボンディングワイヤＷ間には絶縁性の樹脂しかないので、ボンディングワイヤの絶縁性を維持するための手法（絶縁コートや、カリウムイオン熱伝導効率の調整）を考慮する必要がなく、簡単な構成で熱伝導効率の向上を図ることができる。
【００８８】
［製法説明］
次いで、本実施の形態の半導体装置の製造工程を説明する。図２５および図２６は、本実施の形態の半導体装置の製造工程を示す断面図である。なお、実施の形態１や２と同様の工程についてはその詳細な説明を省略する。
【００８９】
実施の形態１の場合と同様に、半導体素子や配線の形成工程（前工程ともいう）の後、ウエハの裏面を研削し（バックグラインド工程）、ウエハをチップ領域ごとに切り離した（ダイシング工程）後、基板Ｓ上に半導体チップＣＨを接着する（ダイボンディング工程、図５参照）。次いで、半導体チップＣＨのパッド領域ＰＤと基板Ｓの導電性部Ｍ１との間をボンディングワイヤＷで接続する（ワイヤボンディング工程、図６参照）。
【００９０】
次いで、図２５に示すように、半導体チップＣＨ上にグラフェンブロックＧＢを接着する。例えば、半導体チップＣＨ上に、接着剤Ｒ２を塗布し、グラフェンブロックＧＢを押し付ける。この際、グラフェンブロックＧＢを構成する平面状のグラフェンフレークＧＦが半導体チップＣＨと垂直方向に配置されるように、グラフェンブロックＧＢを押し付ける（図２４参照）。次いで、接着剤Ｒ２を固化させ、グラフェンブロックＧＢを半導体チップＣＨ上に固定する。
【００９１】
次いで、半導体チップＣＨおよびボンディングワイヤＷの周辺を封止樹脂（モールド樹脂）ＭＲ２で覆う（モールド工程）。例えば、図２６に示すように、基板Ｓを上金型ＭＭ１と下金型ＭＭ２とで挟持する。上金型ＭＭ１と下金型ＭＭ２との間には、グラフェンブロックＧＢ、半導体チップＣＨおよびボンディングワイヤＷが配置される。キャビティＣ内に、液状樹脂（ここでは、熱硬化樹脂）Ｒを注入し、キャビティＣ内に充填させる。充填後、熱処理を施すことにより、熱硬化性樹脂を硬化させる。これにより、半導体チップＣＨおよびボンディングワイヤＷを封止樹脂ＭＲ２で覆うことができる。また、グラフェンブロックＧＢと半導体チップＣＨとを一体化することができる。この封止樹脂ＭＲ２からはグラフェンブロックＧＢの表面が露出している。
【００９２】
この後、実施の形態１の場合と同様に、半田ボール形成工程、シンギュレーション工程、マーキング工程を経て、本実施の形態の半導体装置を形成することができる（図１７等参照）。
【００９３】
（グラフェンブロックの形成方法）
次いで、グラフェンブロックの形成方法の一例について説明する。図２７〜図３３は、グラフェンブロックの形成工程を示す断面図である。但し、図３０は、斜視図を含む。
【００９４】
図２７に示すように、水やアルコールなどの溶媒に有機溶剤を溶かした溶液１０に、グラフェンフレークＧＦを混合する。グラフェンフレークＧＦの平均粒径は、例えば、２０ｎｍ程度である。
【００９５】
次いで、図２８に示すように、上記溶液にグラフェンフレークＧＦを混合したものを容器１３に入れ、所定の時間（例えば、２４時間程度）放置する。この間、グラフェンフレークＧＦは沈殿する。この際、グラフェンフレークＧＦの尖った面は、重力に対して安定性が低いため、必然的に面が揃うように沈殿する（図２８）。また、５ｎｍ角以下の小さいグラフェンフレークＧＦｍは、上記溶液の上部に浮遊する。
【００９６】
次いで、図２９に示すように、５ｎｍ角の複数の開口部Ｆａを有するメッシュフィルタＦを支持棒１７により、容器１３の上部から押し下げる。これにより、５ｎｍ角以下の小さいグラフェンフレークＧＦｍは、メッシュフィルタＦにより分離され、排液溝１５から溶液とともに除去される。メッシュフィルタＦは、いわゆるＳＯＩ基板をメッシュ露光することにより形成することができる。図３０は、メッシュフィルタの構成を示す図である。（ａ）は、メッシュフィルタの斜視図であり、（ｂ）は、断面図である。開口部Ｆａの周りには、シリコン膜Ｓｉと酸化膜Ｏｘとの積層膜Ｆｂが配置されている。
【００９７】
次いで、図３１に示すように、支持棒１７を押し下げ、グラフェンフレークＧＦを高密度化する。そして、メッシュフィルタＦ上の溶液を排水するとともに、加熱や圧力調整により、水やアルコールなどの溶媒や有機溶剤を揮発させる。
【００９８】
次いで、図３２に示すように、容器１３の底部１３ｂ、側部１３ａ、１３ｃを取り外し、図３３に示すようなグラフェンブロックＧＢを得ることができる。
【００９９】
なお、積層されたグラフェンフレークＧＦ間を樹脂で固着してもよい。
【０１００】
（実施の形態４）
実施の形態１〜３においては、伝熱用フィラーとしてグラフェン粒子を用い、また、放熱板として、グラフェンブロックを用いたが、これらの材料として、カーボンナノチューブを用いてもよい。
【０１０１】
例えば、実施の形態１のグラフェン粒子に代えて、カーボンナノチューブを粉砕した粒子を用いてもよい。このカーボンナノチューブ粒子の粒径としては、例えば、１０μｍ以上５００μｍ以下とすることができる。また、封止樹脂への添加量の範囲は、４０体積％以上７０体積％以下、より好ましくは５０体積％以上７０体積％以下、さらに好ましくは、６０体積％以上７０体積％以下とすることができる。また、実施の形態２の応用例１のグラフェン粒子に代えて、カーボンナノチューブを粉砕した粒子を用いてもよい。このカーボンナノチューブ粒子の粒径としては、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。また、封止樹脂への添加量の範囲は、３０体積％以下とすることができる。また、実施の形態２の応用例２や３のグラフェン粒子に代えて、カーボンナノチューブを粉砕した粒子を用いてもよい。
【０１０２】
また、実施の形態３のグラフェンブロックＧＢに代えて、カーボンナノチューブブロックを用いてもよい。
【０１０３】
図３４は、カーボンナノチューブブロックの形成工程を示す斜視図である。黒丸が炭素原子である。図３４に示すように、スーパーグローステープを、巻回する。スーパーグローステープは、スーパーグロースＣＶＤ法を用いて形成された複数のカーボンナノチューブよりなるテープである。例えば、図３４に示すように、テープの長手方向と交差する方向にカーボンナノチューブが並んで配置されている。テープの幅は、例えば、４μｍ程度である。巻回後、熱処理を施すことで、円筒状のカーボンナノチューブブロックを形成することができる。そして、カーボンナノチューブブロックは、半導体チップＣＨ上に、カーボンナノチューブが半導体チップＣＨの表面と交差する方向に配置され、封止樹脂の表面に露出する（図２３参照）。
【０１０４】
このように、スーパーグローステープを巻回し、熱処理を施した、円筒状のカーボンナノチューブブロックを、実施の形態３において説明したように放熱板として使用することで、半導体装置の放熱性を向上させることができる。
【０１０５】
また、上記スーパーグローステープに代えて、グラファイトの２次元テープを用いてもよい。即ち、グラファイトの２次元テープを、巻回し、熱処理を施す。この場合も、テープの長手方向と交差する方向に炭素元素が並んで配置されることとなる。巻回後、熱処理を施すことで、円筒状のグラファイトブロックを形成することができる。そして、グラファイトブロックは、半導体チップＣＨ上に、グラファイトの層が半導体チップＣＨの表面と交差する方向に配置され、封止樹脂の表面に露出する（図２３参照）。
【０１０６】
このように、グラファイトの２次元テープを巻回し、熱処理を施した、円筒状のカーボンナノチューブブロックを、実施の形態３において説明したように放熱板として使用することで、半導体装置の放熱性を向上させることができる。
【０１０７】
（実施の形態５）
本実施の形態においては、各種応用例について説明する。図３５〜図３７は、本実施の形態の応用例の半導体装置の構成を示す断面図である。図３５は、応用例１の場合、図３６は、応用例２の場合、図３７は、応用例３の場合を示す。
【０１０８】
（応用例１）
本応用例は、実施の形態２の応用例２（図２）で説明したタイプの半導体装置に、上記グラフェンブロックＧＢを適用したものである（図３５）。なお、本応用例においては、アンダーフィル材にグラフェン粒子を混合していない。本応用例においても、半導体チップＣＨの表面と垂直方向に配置されたグラフェンフレークＧＦを積層したグラフェンブロックＧＢを、放熱板として用いることで、半導体装置の放熱性を向上させることができる。
【０１０９】
（応用例２）
上記応用例１（図３５）においては、半導体チップＣＨ上に、グラフェンブロックＧＢを搭載したが、図３６に示すように半導体チップＣＨの側面と接するように、グラフェンブロックＧＢを配置してもよい。この場合、グラフェンフレークＧＦの積層方向は、半導体チップＣＨの表面と平行な方向である。即ち、グラフェンフレークＧＦは、半導体チップＣＨの側面と垂直方向に配置されている。そして、グラフェンブロックＧＢの表面は、封止樹脂ＭＲの側面から露出している。このグラフェンブロックＧＢの固定（接着）には、接着剤を用いてもよいし、また、アンダーフィル材を利用して固定してもよい。本応用例においても、半導体チップＣＨの側面と垂直方向に配置されたグラフェンフレークＧＦを積層したグラフェンブロックＧＢを、放熱板として用いることで、半導体装置の放熱性を向上させることができる。
【０１１０】
（応用例３）
上記応用例２（図３６）においては、薄膜化された半導体チップＣＨの側面に、グラフェンブロックＧＢを搭載したが、図３７に示すように、薄膜化していない半導体チップＣＨの側面と接するように、グラフェンブロックＧＢを配置してもよい。半導体チップＣＨの厚さは、例えば、７００μｍ程度である。この場合も、グラフェンフレークＧＦの積層方向は、半導体チップＣＨの表面と平行な方向である。このように、バックグラインド工程（Ｓ１）を省略し、半導体チップＣＨの側面を大きく確保することで、グラフェンブロックＧＢとの接触面積が大きくなり、半導体装置の放熱性を向上させることができる。
【０１１１】
例えば、半導体チップＣＨの側面からの放熱を利用すると、１０ｍｍ角の半導体チップでは１０％程度の面積増加しかないが、汎用マイコンなど１μｍ角の半導体チップでは、３．５倍、０．５ｍｍ角の半導体チップでは６倍の放熱面積を確保することができる。このように、チップサイズが、１ｍｍ以下の微細な半導体製品では、側面を利用することにより効果的な放熱ができる。図３８は、チップ面積と放熱面積との関係を示すグラフである。横軸は、チップサイズ（Die size、［ｍｍ］）、左の縦軸は、サイド効果（Side effect、［倍率］）、右の縦軸は、放熱面積（Area reduction、［％］）である。図３８に示すように、チップサイズの減少により、放熱面積は小さくなり、チップサイズが小さい程、側面によるサイズ効果が大きくなる。
【０１１２】
（応用例４）
上記応用例１〜３においては、実施の形態３で説明したグラフェンブロックＧＢ（図３３等参照）を例に説明したが、実施の形態４で説明した、スーパーグローステープを熱処理して形成されたカーボンナノチューブブロックＧＢや、グラファイトの２次元テープを熱処理して形成されたグラファイトブロックＧＢを用いてもよい。グラファイトブロックＧＢは、複数のグラファイトの層（２次元方向に配置されたグラファイト材料）が積層されている。
【０１１３】
例えば、略矩形状のグラファイトの２次元テープを積層し、熱処理することにより、略直方体状の放熱板（グラファイトブロックＧＢ）を形成し、半導体チップＣＨの上面や側面に接するように固定してもよい。また、略直方体状の放熱板を、半導体チップの側面に対応する大きさに、適宜カットして用いてもよい。グラファイトの２次元テープに代えて、スーパーグローステープを用いてもよい。
【０１１４】
また、グラファイトの２次元テープを四角柱の棒を芯として、巻回し、熱処理することにより、略直方体状の放熱板（グラファイトブロックＧＢ）を形成し、半導体チップＣＨの上面や側面に接するように固定してもよい。なお、四角柱の棒は、放熱板中に内在した状態でもよいし、取り外したものを放熱板として用いてもよい。グラファイトの２次元テープに代えて、スーパーグローステープを用いてもよい。
【０１１５】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の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。
【０１１６】
［付記］
［付記１］
半導体チップと、
前記半導体チップを覆う樹脂体と、
を有し、
前記樹脂体中に、樹脂とカーボンナノチューブ粒子とを含有する、半導体装置。
［付記２］
基板と、
前記基板上にバンプ電極を介して接続された半導体チップと、
前記基板と前記半導体チップとの間に配置されたアンダーフィル材と、
を有し、
前記アンダーフィル材は、樹脂とカーボンナノチューブ粒子とを含有する、半導体装置。
【符号の説明】
【０１１７】
１０  溶液
１３  容器
１３ａ  側部
１３ｂ  側部
１３ｂ  底部
１５  排液溝
１７  支持棒
ＢＰ  バンプ電極
Ｃ  キャビティ
ＣＨ  半導体チップ
ＤＢ  ダイボンディング材
ＤＰ  ダイパッド
Ｆ  メッシュフィルタ
Ｆａ  開口部
Ｆｂ  積層膜
Ｇ１  ゲート（流入口）
ＧＢ  グラフェンブロック
ＧＦ  グラフェンフレーク
ＧＦｍ  角以下の小さいグラフェンフレーク
ＧＲ  グラフェン粒子
ＬＤ  リード
Ｍ１  導電性部
Ｍ２  導電性部
ＭＭ１  上金型
ＭＭ２  下金型
ＭＲ  封止樹脂
ＭＲ２  封止樹脂
Ｏｘ  酸化膜
Ｐ  ポット
ＰＤ  パッド領域
Ｒ  液状樹脂（熱硬化樹脂）
Ｒ１  ランナ（流路）
Ｒ２  接着剤
Ｓ  基板
ＵＦ  アンダーフィル材
Ｗ  ボンディングワイヤ
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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