(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配線パターンを形成する工程と、前記配線パターンを覆うように前記基板上に異方性導電樹脂を形成する工程と、半導体素子の底面に設けられた電極部と前記配線パターンとが所定位置で前記異方性導電樹脂を介して電気的に接続されるように位置合わせを行う工程と、位置合わせ後、前記半導体素子を前記基板に対して加熱しながら圧着する工程とを有し、前記加熱圧着の際に前記基板を前記半導体素子に対して凸状に反らせることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記異方性導電樹脂を形成する際に、その中央部が凸状になるように形成することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記異方性導電樹脂の中央部の凸状形成を、凹状の圧着ヘッドを前記異方性導電樹脂に押圧することにより行うとともに、その際、前記圧着ヘッドのエッジ部に設けられた切断部により、前記異方性導電樹脂を所定の大きさ、形状に切断することを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記異方性導電樹脂を形成する際に、前記半導体素子の大きさ、形状に合わせて、前記半導体素子の角部を多く取った大きさ、形状に前記異方性導電樹脂を形成す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】
前記半導体素子を前記異方性導電樹脂を介して前記基板に加熱圧着する際に、前記半導体素子を加熱圧着するための加熱圧着ヘッドを、その中央部が凸状のものを用いて行うことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記半導体素子を前記異方性導電樹脂を介して前記基板に加熱圧着する際に、加熱圧着時に発生する前記基板からの蒸気を、前記基板を載置するためのステージに設けられた蒸気孔から逃がしながら行うことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記半導体素子を前記異方性導電樹脂を介して前記基板に加熱圧着する際に、前記基板を載置するためのステージを１２０℃以下で加熱しながら行うことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記半導体素子の電極部を構成するバンプの大きさが、前記バンプが前記異方性導電性接着層を介して接続される前記基板上に設けられた配線パターンのパッド部の大きさよりも小さく形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記半導体素子の電極部を構成するバンプの形状が、加熱圧着により発生する前記異方性導電樹脂の流動方向に対して略流線形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は異方性導電樹脂材料を用いてパッケージ形成してなる半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の小型化及び低価格化の競争が進んでおり、それに伴って、狭ピッチパターンの実装が可能でプロセスの簡易な異方性導電樹脂を用いた実装方法が注目されるようになってきている。
【０００３】
この異方性導電樹脂とは、導電粒子を内部に分散してなる樹脂材料であり、フィルム状のもの（一般にＡＣＦと呼ぶ）、ペースト状のもの（一般にＡＣＰと呼ぶ）がある。
【０００４】
また、この材料を用いた実装プロセスは、図１０に示す通り、基板に異方性導電樹脂１を塗布または仮圧着し、半導体素子２を基板４のパターンにアライメントしてマウントし、半導体素子２上から加熱圧着してなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この異方性導電樹脂を用いて半導体実装した場合、半導体素子との密着性の問題で、吸湿信頼性が十分に得られないという問題があった。
【０００６】
それは、半導体素子及び異方性導電樹脂を加熱圧着する際、異方性導電樹脂が硬化すると同時に、半導体素子と異方性導電樹脂との間に噛み込んだ空気を吐き出そうとするが、十分に抜け切らないためにできた空洞が、水分等を溜め込んだりすることによる信頼性劣化を引き起こすものと考えられている。特に、半導体素子の電極パッドのある外周部には、空洞ができやすく、異方性導電樹脂の半導体実装の分野での使用を妨げてきた。
【０００７】
そこで本発明は、異方性導電樹脂を変形させて、加熱圧着時に空気を抜けやすくし、信頼性を向上することのできる異方性導電樹脂を用いた半導体装置の製造方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に配線パターンを形成する工程と、前記配線パターンを覆うように前記基板上に異方性導電樹脂を形成する工程と、半導体素子の底面に設けられた電極部と前記配線パターンとが所定位置で前記異方性導電樹脂を介して電気的に接続されるように位置合わせを行う工程と、位置合わせ後、前記半導体素子を前記基板に対して加熱しながら圧着する工程とを有し、前記加熱圧着の際に前記基板を前記半導体素子に対して凸状に反らせることを特徴としている。この発明によれば、半導体素子を基板に対して加熱しながら圧着する際、異方性導電樹脂の中心から周辺へ徐々に負荷が加えられるため、異方性導電樹脂と半導体素子の間に、空気だまりができにくくなる。これにより、異方性導電樹脂と半導体素子の密着性、半導体装置の信頼性が向上する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、基板上に配線パターンを形成する工程と、前記配線パターンを覆うように前記基板上に異方性導電樹脂を形成する工程と、半導体素子の底面に設けられた電極部と前記配線パターンとが所定位置で前記異方性導電樹脂を介して電気的に接続されるように位置合わせを行う工程と、位置合わせ後、前記半導体素子を前記基板に対して加熱しながら圧着する工程とを有し、前記加熱圧着の際に前記基板を前記半導体素子に対して凸状に反らせることを特徴としており、その結果、半導体素子を基板に対して加熱しながら圧着する際、異方性導電樹脂の中心から周辺へ徐々に負荷が加えられるため、異方性導電樹脂と半導体素子の間に、空気だまりができにくくなり、異方性導電樹脂と半導体素子の密着性、半導体装置の信頼性が向上する。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、前記異方性導電樹脂を形成する際に、その中央部が凸状になるように形成することを特徴としており、請求項１と同様の効果が得られる。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の発明は、前記異方性導電樹脂の中央部の凸状形成を、凹状の圧着ヘッドを前記異方性導電樹脂に押圧することにより行うとともに、その際、前記圧着ヘッドのエッジ部に設けられた切断部により、前記異方性導電樹脂を所定の大きさ、形状に切断することを特徴としており、異方性導電樹脂の貼り付けと同時に切断も行うことにより、工程の削減ができる。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の発明は、前記異方性導電樹脂を形成する際に、前記半導体素子の大きさ、形状に合わせて、前記半導体素子の角部を多く取った大きさ、形状に前記異方性導電樹脂を形成することを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項５に記載の発明は、前記半導体素子を前記異方性導電樹脂を介して前記基板に加熱圧着する際に、前記半導体素子を加熱圧着するための加熱圧着ヘッドを、その中央部が凸状のものを用いて行うことを特徴としており、その結果、半導体素子を基板に対して加熱しながら圧着する際、異方性導電樹脂の中心から周辺へ徐々に負荷が加えられるため、異方性導電樹脂と半導体素子の間に、空気だまりができにくくなり、異方性導電樹脂と半導体素子の密着性、半導体装置の信頼性が向上する。
【００１４】
本発明の請求項６に記載の発明は、前記半導体素子を前記異方性導電樹脂を介して前記基板に加熱圧着する際に、加熱圧着時に発生する前記基板からの蒸気を、前記基板を載置するためのステージに設けられた蒸気孔から逃がしながら行うことを特徴としており、基板及び異方性導電樹脂に蓄えられた水分の影響による異方性導電樹脂と半導体素子の密着性劣化を防ぎ、半導体装置の信頼性を向上させる。
【００１５】
本発明の請求項７に記載の発明は、前記半導体素子を前記異方性導電樹脂を介して前記基板に加熱圧着する際に、前記基板を載置するためのステージを１２０℃以下で加熱しながら行うことを特徴としており、異方性導電樹脂が硬化しない程度の温度で、加熱圧着するまでの基板及び異方性導電樹脂への吸湿を妨げ、水分の影響による異方性導電樹脂と半導体素子の密着性劣化を防ぎ、半導体装置の信頼性を向上させる。
【００１６】
本発明の請求項８に記載の発明は、前記半導体素子の電極部を構成するバンプの大きさが、前記バンプが前記異方性導電性接着層を介して接続される前記基板上に設けられた配線パターンのパッド部の大きさよりも小さく形成されていることを特徴としており、基板に含まれる水分の影響がバンプ付近に及ばないようになり、半導体素子と基板の接続信頼性を向上する。
【００１７】
本発明の請求項９に記載の発明は、前記半導体素子の電極部を構成するバンプの形状が、加熱圧着により発生する前記異方性導電樹脂の流動方向に対して略流線形状に形成されていることを特徴としており、その結果、バンプの陰になる部分に異方性導電樹脂が流れ込みやすく、バンプの陰付近に空気だまりができにくくなり、異方性導電樹脂と半導体素子の密着性、半導体装置の信頼性が向上する。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図１〜図９を用いて説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の半導体装置の製造方法を示す断面図である。図１において、１は異方性導電樹脂、２は半導体素子、３はバンプ、４は基板、５は加熱圧着ヘッド、６は加熱圧着方向を示す。
【００２０】
本発明で説明する半導体装置の実装プロセスは、従来例（図１０に示す）とほぼ同様である。本発明では、図１に示す通り、半導体素子２に対して凸状に形成した異方性導電樹脂１に半導体素子２を加熱圧着することを特徴としている。このように異方性導電樹脂１を凸状に形成することにより、半導体素子２を異方性導電樹脂１を介して加熱圧着する際に、異方性導電樹脂１の中心から周辺へ徐々に負荷が加えられるため、異方性導電樹脂１と半導体素子２の間に、空気だまりができにくくなり、異方性導電樹脂１と半導体素子２の密着性、半導体装置の信頼性が向上できる。
【００２１】
なお、図１では、半導体素子を基板上にマウントする際に、同時に加熱圧着するように示しているが、半導体素子のマウントと加熱圧着を別工程で行っても同様の効果が得られる。
【００２２】
次に、この異方性導電樹脂を凸状に形成する方法として、具体的に図を用いて説明する。
【００２３】
図２は、本実施の形態１での半導体素子の圧着方法を示す断面図である。図２において、７は基板負荷方向を示す。
【００２４】
図２に示す通り、半導体素子２を加熱圧着する際に、基板４の側面から負荷を加えることにより、基板４を半導体素子２に対して凸状に反らせることを特徴としており、その結果、半導体素子２を基板４に対して加熱しながら圧着する際、異方性導電樹脂１の中心から周辺へ徐々に負荷が加えられるため、異方性導電樹脂１と半導体素子２の間に、空気だまりができにくくなり、異方性導電樹脂１と半導体素子２の密着性、半導体装置の信頼性が向上する。
【００２５】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２での異方性導電樹脂の形成方法について、図を用いて説明する。
【００２６】
図３は、本実施の形態２での異方性導電樹脂の形成方法を示す断面図である。図３において、８は仮圧着ヘッド、９は仮圧着方向、１０は保護シートを示す。
【００２７】
図３に示す通り、基板４に対して凹状に形成した仮圧着ヘッド８で、基板４上にフィルム状の異方性導電樹脂１を仮圧着し、異方性導電樹脂１を凸状に形成するというものである。これにより、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００２８】
なお、ペースト状の異方性導電樹脂を用いる場合、基板中央を厚めに異方性導電樹脂ペーストを塗布することにより同様の効果が得られる。
【００２９】
（実施の形態３）
実施の形態３は、実施の形態２で示した基板に対して凹状に形成した圧着ヘッドの周辺に切断部を設け、異方性導電樹脂を仮圧着する際に、同時にシート状の異方性導電樹脂を所望の形状に切断するというものである。これにより、従来、シート状の異方性導電樹脂フィルムを用いる場合、切断工程を別に必要としていたが、本実施の形態では、必要とせず、工程数が削減できる。
【００３０】
また、このように切断する方法を用いて、より信頼性の得られる形状を実現することが可能となる。従来では、異方性導電樹脂フィルムを四角形に切断していたが、図４に示す通り、この異方性導電樹脂１を加熱圧着した場合、半導体素子２の角部よりも辺部の方が多く異方性導電樹脂１がはみ出すことになる。この場合、半導体素子２の角部付近の異方性導電樹脂１の量が少なくなるため、その付近での密着力が得にくくなる。また、半導体素子の角部付近での異方性導電樹脂量を増やすためには、異方性導電樹脂の切断面積を増やす必要があり、半導体装置の拡大につながるという問題がある。そこで、本実施の形態の切断方法で、図５に示す通り、半導体素子２の角部を多く取った形状に異方性導電樹脂１フィルムを切断することにより、半導体装置を拡大することなく、半導体素子の角部付近での密着力を得ることができる。
【００３１】
なお、ペースト状の異方性導電樹脂を用いる場合、半導体素子の角部付近を多めに異方性導電樹脂ペーストを塗布することにより同様の効果が得られる。
【００３２】
（実施の形態４）
次に、実施の形態４での半導体素子の圧着方法について、図を用いて説明する。
【００３３】
図６は、本実施の形態４での半導体素子の圧着方法を示す断面図である。
【００３４】
図６に示す通り、本実施の形態では、加熱圧着するための加熱圧着ヘッド５を、その中央部が凸状のものを用いて行うことを特徴としており、その結果、半導体素子２を基板４に対して加熱しながら圧着する際、異方性導電樹脂１の中心から周辺へ徐々に負荷が加えられるため、異方性導電樹脂１と半導体素子２の間に、空気だまりができにくくなり、異方性導電樹脂１と半導体素子２の密着性、半導体装置の信頼性が向上する。
【００３５】
（実施の形態５）
次に、実施の形態５での半導体素子の圧着方法について、図を用いて説明する。
【００３６】
図７は、本実施の形態５での半導体素子の圧着方法を示す断面図である。図７において、１１はステージ、１２は蒸気孔、１３は加熱装置を示す。
【００３７】
図７に示す通り、本実施の形態では、加熱圧着装置の基板を載置するステージ１１に蒸気孔１２及び加熱装置１３を設けることが特徴である。
【００３８】
吸湿しやすい樹脂基板を用いる場合、半導体素子２を異方性導電樹脂１を介して基板４に加熱圧着する際に、加熱圧着時に発生する基板４からの蒸気を、ステージ１１に設けられた蒸気孔１２から逃がしながら行うことにより、基板４及び異方性導電樹脂１に蓄えられた水分の影響による異方性導電樹脂１と半導体素子２の密着性劣化を防ぎ、半導体装置の信頼性を向上させることができる。また、半導体素子２を異方性導電樹脂１を介して基板４に加熱圧着する際に、加熱装置１３によりステージ１１を１２０℃以下で加熱しながら行うことにより、異方性導電樹脂１が硬化しない程度の温度で、加熱圧着するまでの基板４及び異方性導電樹脂１への吸湿を妨げ、水分の影響による異方性導電樹脂１と半導体素子２の密着性劣化を防ぎ、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００３９】
（実施の形態６）
次に、実施の形態６での半導体装置の構造について、図を用いて説明する。
【００４０】
図８は、本実施の形態６での基板パッド形状及び半導体素子のバンプ形状を示す断面図である。図８において、１３はパッド、１４は導電粒子を示す。
【００４１】
図９は、本実施の形態６でのバンプ形状を示す平面図である。図９において、１５は樹脂の流動方向を示す。
【００４２】
まず、図８に示す通り、本実施の形態では、半導体素子２の電極部を構成するバンプ３の大きさＡが、バンプ３が異方性導電樹脂の導電粒子１４を介して接続される基板上に設けられた配線パターンのパッド１３部の大きさＢよりも小さく形成されていることを特徴としており、基板４に含まれる水分の影響がバンプ３付近に及ばないようになり、半導体素子２と基板４の接続信頼性を向上することができる。
【００４３】
また、図９に示す通り、半導体素子の電極部を構成するバンプ３の形状が、加熱圧着により発生する異方性導電樹脂の流動方向１５に対して、菱形、楕円形状等の略流線形状に形成されていることを特徴としており、その結果、バンプ３の陰になる部分に異方性導電樹脂が流れ込みやすく、バンプ３の陰付近に空気だまりができにくくなり、異方性導電樹脂と半導体素子の密着性、半導体装置の信頼性を向上することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように本発明での半導体の製造方法では、異方性導電樹脂を基板上に凸状に形成することにより、半導体素子を異方性導電樹脂を介して加熱圧着する際に、異方性導電樹脂と半導体素子の間に、空気だまりができにくくなり、異方性導電樹脂と半導体素子の密着性、半導体装置の信頼性が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の半導体装置の製造方法を示す断面図
【図２】    実施の形態１での半導体素子の圧着方法を示す断面図
【図３】  実施の形態２での異方性導電樹脂の形成方法を示す断面図
【図４】  従来での異方性導電樹脂フィルムの加熱圧着後の形状を示す図
【図５】  実施の形態３での異方性導電樹脂フィルムの切断方法を示す図
【図６】  実施の形態４での半導体素子の圧着方法を示す断面図
【図７】  実施の形態５での半導体素子の圧着方法を示す断面図
【図８】  実施の形態６での基板パッド形状及び半導体素子のバンプ形状を示す断面図
【図９】  実施の形態６でのバンプ形状を示す平面図
【図１０】  従来での異方性導電樹脂を用いた半導体実装プロセス図
【符号の説明】
１  異方性導電樹脂
２  半導体素子
３  バンプ
４  基板
５  加熱圧着ヘッド
６  加熱圧着方向
【図１】
0004356137.tif 000002
【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】
0004356137.tif 000008
【図８】
0004356137.tif 000009
【図９】
0004356137.tif 000010
【図１０】
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