(57)【要約】【課題】本発明は、アンダーフィル剤中のボイドの発生が少なく、電極や半導体チップおよび回路基板とアンダーフィル剤との密着力に優れ、さらに接続信頼性にも優れた実装構造を有する半導体装置及びその製造方法を提供すること課題とする。【解決手段】半導体チップ１の電極２が回路基板３の電極パッド４に接合される。半導体チップ１と回路基板３との間が第２の樹脂層５により封止される。半導体チップ１の電極２の周囲に第１の樹脂層７が密着して設けられる。第１の樹脂層７の周囲に第２の樹脂層５が設けられる。【選択図】図２
2009117427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップの電極が回路基板の電極パッドに接合され、該半導体チップと該回路基板との間が第２の樹脂層により封止されている半導体装置であって、
前記半導体チップの前記電極の周囲に第１の樹脂層が密着して設けられ、該第１の樹脂層の周囲に前記第２の樹脂層が設けられたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置であって、
前記第１の樹脂層は、前記半導体チップの前記電極に対する濡れ性を前記第１の樹脂層に付与する官能基を含む樹脂よりなることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置であって、
前記第１の樹脂層の樹脂に含まれる前記官能基は、チオール基、ジスルフィド基、アミノ基、水酸基、カルボキシル基のうち少なくとも一つであることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の半導体装置であって、
前記半導体チップの前記電極は、金、銀、銅、ニッケル、錫のうち少なくとも１つ又はその合金により形成されていることを特徴とする半導体装置
【請求項５】
半導体チップの電極又は回路基板の電極パッドに第１の樹脂を供給し、該電極又は電極パッドを覆う第１の樹脂層を形成する工程と、
前記半導体チップと前記回路基板との間に第２の樹脂を供給する工程と、
前記半導体チップの前記電極と前記回路基板の電極パッドとを圧接又は超音波接合により接合する工程と、
前記第２の樹脂を硬化させる工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第２の樹脂を供給する工程は、前記第１の樹脂層を形成する工程の後であって、前記接合する工程の前に、前記半導体チップの前記電極が設けられた面に前記第２の樹脂を供給する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】
本発明は半導体装置に係り、特に半導体素子と基板との間にアンダーフィルが充填された半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子等の半導体部品には電極として多数のバンプが形成される。バンプは、半導体素子のＬＳＩ回路が形成された側の回路面に形成され、主に金属で形成され高さ数μｍから１００μｍの突起状電極である。一つの半導体素子に設けられるバンプの数は、ＬＳＩ回路の規模に応じて、数個から数千個となる。比較的バンプ数の多い半導体部品では、回路面のほぼ全面にバンプが設置される。この場合には、バンプの金属としてはんだが使用される場合が多く、フリップチップ実装で半導体装置が形成される場合が多い。
【０００３】
一方、比較的バンプ数が少ない半導体部品では、バンプは半導体部品の周辺部に設置されることが多い。この場合には、厚膜の金ピラーや金スタッドがバンプとして設けられる。金ピラーは、半導体部品が搭載される基板の電極上に被覆されたスズ膜との界面接合や超音波接合で接合されることが多い。金スタッドは、熱圧接や超音波接合で基板の電極と接合されることが多い。
【０００４】
上記各種のフリップチップ実装において、回路面の保護や、バンプ破断の抑制等のために、接着剤が使用されている。接着剤の使用形態としては、半導体部品と基板との間にアンダーフィル剤として使用される場合と、半導体部品全体を覆う封止剤として使用される場合とがある（例えば、特許文献１及び２参照。）。また、電極との密着性を高める成分をアンダーフィルに付加する場合もある（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
ここで、アンダーフィル剤として使用する接着剤と、封止剤として使用する接着剤とでは、望まれる特性が異なる場合が多い。封止剤として使用する接着剤は、フリップチップ実装では、回路が形成されていない面を覆うことになるため、アンダーフィル剤ほど下記に示すような回路保護機能や熱サイクルに対するバンプ破壊防止機能を必要としない。一方、アンダーフィル剤として使用する接着剤では、回路を水分等から保護する機能、半導体装置が高温または低温になった時に、例えばシリコン半導体部品（熱膨張率：３ｐｐｍ／℃）と、例えばガラスエポキシ基板（熱膨張率：１７ｐｐｍ／℃）との間の熱膨張率の差に起因するバンプ破壊を防止する機能、半導体部品と基板とを接着固定する機能等が望まれる場合が多い。更に、実用上では、アンダーフィル剤の適用時に、半導体部品の上面へのアンダーフィル剤の這い上がりがないこと、アンダーフィル剤の内部にボイドが発生しないこと等の特性が重要である。這い上がりは、装置を汚染し、アンダーフィル剤の内部にボイドが発生すると後述するような回路損傷の原因となり得る。
【０００６】
アンダーフィル剤が使用される手順としては、半導体部品を基板上に接合した後にアンダーフィル剤を半導体部品と基板との間に充填する方法（後入れ方式と称する）と、基板上に先にアンダーフィル剤を設け、次いで半導体部品を基板にフリップチップ実装する方法（先入れ方式と称する）とがある。アンダーフィル剤を後から充填する方式（後入れ方式）は、半導体部品が既にバンプで接合されているため、アンダーフィル剤の硬化を半導体部品の接合とは別個に多数個まとめて行えるため、硬化時間を短縮することに対する要求はそれ程高いものではない。
【０００７】
これに対し、アンダーフィル剤を先に基板上に設け、次いで半導体部品を基板にフリップチップ実装する方式（先入れ方式）では、高温で半導体部品と基板とを接合する場合に、同時にアンダーフィル剤を硬化させ、温度を下げる前にある程度硬化を進ませる必要があるため、短時間で硬化するアンダーフィル剤に対する要求は大きい。
【０００８】
先入れ方式には次のようなメリットがある。アンダーフィル剤を後から充填する方式においては、バンプが微細になってくると、アンダーフィル剤を硬化するまでの段階で半導体部品と基板との熱膨張率の差をアンダーフィル剤の機械的強度で吸収できずバンプが破断してしまうおそれがあるが、先入れ方式ではこのような問題を回避することができる。また、先入れ方式は、後述する熱圧接により半導体部品を実装する場合にも使用できる。
【０００９】
先入れ方式では、複数の電極が形成された基板上に、アンダーフィル剤が塗布される。この時点で基板は、例えば５０〜１００℃に加熱されている。次に、基板上で、複数のバンプが形成された半導体部品を位置合わせする。最後に、例えば２００〜２５０℃に加熱された半導体部品を基板に押圧して、電極とバンプとを接合（熱圧接）する。基板を予め５０〜１００℃に加熱しておくのは、最終的に半導体部品と基板とを熱圧接する際の温度（２００〜２５０℃）との温度差を小さくするためである。このため、アンダーフィル剤は、基板上に塗布した状態の５０〜１００℃の温度では硬化が進まず、粘度上昇も少なく、その後に２００〜２５０℃に昇温した時には速やかに硬化する特性であることが好ましい。特に実用上は、一枚の基板上に複数の半導体部品を実装する場合が多く、基板に塗布した後の一定時間内での粘度の安定性は重要である。また、製造上、アンダーフィル剤は短時間で硬化することが好ましい。これは、硬化に要する時間が長くなると、プロセスコストが高くなる問題があるためである。
【特許文献１】特開２００２−１１０７１５号公報
【特許文献２】特開２００７−５６０７０号公報
【特許文献３】特開２００３−３２７６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のように、先入れ方式に使用されるアンダーフィル剤には、ある温度以下では粘度が上昇し難く（あるいは硬化速度が小さく）、ある温度以上では硬化時間が短い（あるいは硬化速度が大きい）ことが要求される。具体的には、アンダーフィル剤をボンダ上で硬化させるのに要する時間は、現状で数秒から１０数秒であり、低コスト化の観点からは、この硬化時間を更に短くできるアンダーフィル剤が望まれている。
【００１１】
更に、先入れ方式では、半導体部品を実装する際に、基板上に設けられているアンダーフィル剤を半導体部品に急速に押し広げていくことになるため、後入れ方式に比べ、ボイドが生じ易くなるという問題がある。
【００１２】
図１はボイドが発生した状態を示す半導体装置の断面図である。図１において、半導体チップ１の電極２が回路基板３の電極パッド４にフリップチップ接合されており、半導体チップ１と回路基板３との間に、アンダーフィル５が充填されている。アンダーフィル５が電極２の周囲に流れ込む際にボイド６が発生する。ボイド６はアンダーフィル５の中に空気が閉じこめられた空間である。
【００１３】
ボイドが発生すると、半導体部品とアンダーフィルとの間、又は基板とアンダーフィルとの間の剥離の起点となったり、ボイドに水分が溜まり、回路損傷の原因となるおそれがある。先入れ方式用のアンダーフィルにとって、ボイド発生の少ないことが重要な要求される特性である。
【００１４】
ボイドの発生要因は多岐にわたり一概に特定できるものではないが、先入れ方式で実装する場合におけるアンダーフィル側の要因としては、電極の微細化や、電極表面の凹凸形状、さらに電極配置の複雑化等が考えられる。これらの要因により、アンダーフィル剤である樹脂が流れにくくなり、空気を巻き込みやすくなるためであると考えられる。特に、電極材質が金の場合、化学的に安定なため、アンダーフィル剤の樹脂との濡れ性が特に悪いため、ボイド発生の要因となりやすい。一方、上述の特許文献３で提案されているように、電極との密着性を高める成分をあらかじめアンダーフィル剤に添加する場合には、密着性を高める成分（例えば硫黄）とアンダーフィル剤内外の水分とが反応して、電極パッドの腐食を招くおそれがある。さらに、未反応の密着性を高める成分が硬化後のアンダーフィル内に残留するため、本来のアンダーフィルの密着強度が得られず、温度サイクル試験の際に応力集中が発生してアンダーフィルの樹脂割れ等が発生することがある。
【００１５】
本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、アンダーフィル中のボイドの発生が少なく、電極や半導体チップおよび回路基板とアンダーフィルとの密着力に優れ、さらに接続信頼性にも優れた実装構造を有する半導体装置及びその製造方法を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述の目的を達成するために、本発明によれば、半導体チップの電極が回路基板の電極パッドに接合され、該半導体チップと該回路基板との間が第２の樹脂層により封止されている半導体装置であって、前記半導体チップの前記電極の周囲に第１の樹脂層が密着して設けられ、該第１の樹脂層の周囲に前記第２の樹脂層が設けられたことを特徴とする半導体装置が提供される。
【００１７】
また、本発明によれば、半導体チップの電極又は回路基板の電極パッドに第１の樹脂を供給し、該電極又は電極パッドを覆う第１の樹脂層を形成する工程と、前記半導体チップと前記回路基板との間に第２の樹脂を供給する工程と、前記半導体チップの前記電極と前記回路基板の電極パッドとを圧接又は超音波接合により接合する工程と、前記第２の樹脂を硬化させる工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、半導体チップおよび回路基板の電極や電極パッドとの密着に優れ、ボイドの発生が少なく、温度サイクル試験において発生する応力にも耐えることができるアンダーフィル構造を実現することができる。第２の樹脂層をアンダーフィルとして用いて作製した本発明による半導体装置は、半導体チップと回路基板との接続信頼性を高めることができる。更に、本発明による半導体装置の製造方法によれば、半導体チップと回路基板との接続信頼性の高い半導体装置を低コストで製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の一実施形態について図を参照しながら説明する。図２は本発明の一実施形態による半導体装置の断面図である。
【００２０】
図２において、半導体チップ１の電極２が回路基板３の電極パッド４にフリップチップ接合されており、半導体チップ１と回路基板３との間に、第２の樹脂層を形成するアンダーフィル５が充填されている。本実施形態において、半導体チップ１の電極２の周囲に第１の樹脂層とし密着樹脂層７が設けられている。そして、アンダーフィル５は、密着樹脂層７を覆うように設けられている。
【００２１】
第１の樹脂層である密着樹脂層７は、半導体チップ１の電極２と密着性の高い樹脂で形成される。半導体チップ１の電極２は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、錫（Ｓｎ）のうち少なくとも一つ又はその合金により形成されることが多い。密着樹脂層７の樹脂としては、これらの金属又は合金に対して密着性に優れた材料が選定される。
【００２２】
そのような密着性を樹脂に付与する方法として、本実施形態では特定の官能基を含む化合物を、密着樹脂層７を形成する樹脂として用いている。そのような化合物としては、シランカップリング剤等のカップリング剤あるいはチオール化合物を用いることができる。すなわち、密着樹脂層７を形成する樹脂として用い化合物は、チオール基、ジスルフィド基、アミノ基、水酸基、カルボキシル基のうち少なくとも一つを含んでいるものである。
【００２３】
シランカップリング剤としては、有機官能基が、例えばビニル基、エポキシ基、ニトロ基、メタクリル基、アミノ基、メルカプト基、イソシアナト基、カルボキシル基、水酸基のうち少なくとも一つを含み、また、加水分解性基が、例えばクロル基、アルコキシ基、アセトキシ基、イソプロペノキシ基、アミノ基のうち少なくとも一つを含む化合物が用いられる。より具体的には、シランカップリング剤として、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランを用いることが好ましいが、それ以外にも、例えばビニルトリクロルシラン、ビニルメトキシシラン、ビニルトリス（２メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、３−（メタクリロキシプロピル）トリメトキシシラン、２−（３、４エポキシシクロヘキシル）３−グリシドキシプロピル３メチルジエトキシシラン、Ｍ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン等のうち少なくとも一つを用いてもよい。
【００２４】
また、チオール化合物としては、トリアジンチオールを用いることが好ましいが、それ以外にも、エタンチオール、ベンゼンチオール、ブタン−２，３−ジチオール、ヘキサ−５−エン−３−チオール、５−ヘキセン−３−チオール等のいずれかを用いてもよい。
【００２５】
上述の特定の官能基を含む化合物は、半導体チップの電極を形成する金属に対する濡れ性に優れている。したがって、上述のシランカップリング剤やチオール化合物を、密着樹脂層７を形成する樹脂として用いると、当該樹脂を電極の表面に容易に密着させることができる。また、上述の特定の官能基は、半導体チップの電極を形成する金属と反応して強固な結合を形成する。したがって、上述のシランカップリング剤やチオール化合物を、密着樹脂層７を形成する樹脂として用いると、当該樹脂を電極の表面に強固に密着させることができる。
【００２６】
半導体チップの電極を形成する金属として、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、錫（Ｓｎ）の単体あるいはそれらの合金を用いることができるが、それらの中でも金（Ａｕ）は、上述のシランカップリング剤やチオール化合物との密着性に優れるため、半導体チップの電極を形成する金属として金（Ａｕ）を用いることが好ましい。
【００２７】
本実施形態では、半導体チップ１の電極２の表面に密着樹脂層７が形成されており、アンダーフィル５は密着樹脂層７の周囲に充填される。密着樹脂層７は樹脂であり、同じく樹脂であるアンダーフィル５との密着性は良好である。したがって、電極２とアンダーフィル５は、密着樹脂層７を介して強固に密着した状態となり、電極２とアンダーフィル５との間での剥離を防止することができ、且つ電極２の周囲でのボイドの発生を防止することができる。
【００２８】
以上のように、本実施形態による半導体装置において、密着樹脂層７は半導体チップ１の電極２及び回路基板３の電極パッド４との密着性に優れており、ボイドの発生が少なく、温度サイクル試験において発生する応力にも耐えることができる。したがって、電極２の表面に密着樹脂層７を形成してからアンダーフィル５を充填して作製した本実施形態による半導体装置は、半導体チップ１と回路基板３との接続信頼性が高い。
【００２９】
次に、本実形態による半導体装置の製造方法について、図３を参照しながら説明する。
【００３０】
まず、図３（ａ）に示すように、電極２を有する半導体チップ１を準備する。次に、図（ｂ）に示すように、半導体チップ１の電極２の表面に、上述の特定の官能基を含む化合物である樹脂（第１の樹脂）を例えば塗布することにより供給する。第１の樹脂は硬化して上述の密着樹脂層７（第１の樹脂層）になるので、便宜上、第１の樹脂に密着樹脂層７と同じ符号７を付す。第１の樹脂７に含まれる上述の特定の官能基は電極２の材料と反応して強固な結合を形成する。この際、反応を促進し完了させるために第１の樹脂７を加熱処理することとしてもよい。第１の樹脂７を電極２の表面に供給して付着させる方法としては、液状の第１の樹脂７により電極２の外周を覆うような薄い膜を形成できる方法であればよく、例えば、ディッピング法やポッティング法が用いられる。
【００３１】
なお、第１の樹脂により覆われた電極２の表面粗さは、上述の特定の官能基が電極の表面と反応することにより、第１の樹脂に覆われる前の電極２の表面粗さより小さくなる。
【００３２】
次に、半導体チップ１と回路基板３との間に、アンダーフィル５を形成するための液状のアンダーフィル剤を供給する（便宜状、アンダーフィル剤にもアンダーフィル５と同じ符号５を付す）。具体的には、本実施形態では、図３（ｃ）に示すように、半導体チップ１の電極２が設けられた面にアンダーフィル剤５（第２の樹脂）を供給する。アンダーフィル剤５は、図３（ｃ）に示すように密着樹脂層７を覆うように半導体チップ１の面全体に塗布してもよいが、半導体チップ１の面に部分的にアンダーフィル剤５を供給しておき、半導体チップ１を回路基板３に接合する際にアンダーフィル剤５が広がって密着樹脂層７を覆うようにしてもよい。あるいは、回路基板３の電極パッド４が設けられた面にアンダーフィル剤５を供給しておき、半導体チップ１が搭載されたときにアンダーフィル剤５が密着樹脂層７を覆うように広がるようにしてもよい。
【００３３】
アンダーフィル剤５を供給したら、次に、図３（ｄ）に示すように半導体チップ１を回路基板３上に配置し、半導体チップ１の電極２を回路基板３の電極パッド４に対して位置合わせする。続いて、図３（ｅ）に示すように、半導体チップ１の電極２を回路基板３の電極パッド４に接合する。接合方法としては、圧接や超音波接合を用いることができる。この際、半導体チップ１の電極２を覆っていた第１の樹脂の膜は電極２により突き破られ、
電極２は電極パッド４に直接接触する。また、この際、突き破られた部分の第１の樹脂の膜は電極パッド４の表面に移行し、電極パッド４も第１の樹脂の膜により覆われた状態となる。
【００３４】
また、半導体チップ１の電極２を回路基板３の電極パッド４に接合した際に、半導体チップ１と回路基板３との間に所定の間隙が保たれるが、この間隙に既に供給されたアンダーフィル剤５が充填された状態となる。
【００３５】
図３（ｆ）に示すように、半導体チップ１の電極２の回路基板３の電極パッド４への接合が完了したら、第１の樹脂７及びアンダーフィル剤５を必要なら加熱して硬化させる。第１の樹脂が硬化して密着樹脂層７となり、第２の樹脂であるアンダーフィル剤が硬化してアンダーフィル５となり、半導体装置が完成する。
【００３６】
なお、上述の製造工程では、半導体チップ１の電極２に第１の樹脂７としてシランカップリング剤を用いたが、上述のようにチオール化合物を第１の樹脂７として用いてもよい。また、図３（ｂ）に示す工程では、電極２の表面に第１の樹脂を塗布しているが、電極２に第１の樹脂を塗布するのではなく、回路基板３の電極パッド４及びその近傍に第１の樹脂を供給しておくこととしてもよい。電極パッド４及びその近傍に例えばポッティングにより供給された第１の樹脂は、電極２が電極パッド４に接合される前に電極２の表面に付着して、電極２の表面を覆った状態となり、図３（ｅ）に示すような状態で電極パッド４及び電極２を第１の樹脂で覆うことができる。
【００３７】
以上の半導体装置の製造方法によれば、本実施形態による半導体装置を容易に且つ低コストで製造することができる。
【００３８】
本発明者は、上述の実施形態による半導体装置を作成して本発明の効果を確認したので、以下にその結果について説明する。
【００３９】
（実施例１）
まず、ビスフェノールＦ型エポキシ（大日本インキ化学工業社製の"ＥＸＡ８３０ＣＲＰ"）１００重量部、アミノメチルフェノールのトリグリシジルエーテル１５重量部、アジンアダクトされたイミダゾール系硬化剤（四国化成社製の"キュアゾールＣ１１Ｚ−Ａ"、融点：約１８４℃）７．５重量部、マイクロカプセル型イミダゾール系硬化剤（旭化成社製の"ノバキュアＨＸ３７２１"）７．５重量部、アルミナ粉末（アドマテックス製）６５重量部を混合、撹拌して、アンダーフィル剤を作製した。
【００４０】
次に、半導体部品として、サイズが８．５×８．５ｍｍで周辺に約１２０個の金バンプを配置した半導体チップを準備した。また、回路基板として、半導体チップの金バンプと同じ電極パッド配置を有する４０×４０ｍｍのＢＴレジン基板を準備した。さらに、回路基板の電極パッドが設置されている部位にシランカップリング剤、例えば、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランを塗布した。
【００４１】
次いで、回路基板の電極パッドが配置されている部位に上述のアンダーフィル剤を塗布し、６０℃に設定したボンダ装置の基板ステージに設置した。約１０分間放置した後、フェイスダウンの半導体チップの金バンプと基板の電極との位置合わせを行い、半導体部品を基板に超音波接合した。その後、ボンダ装置のチップ加熱ツールに半導体チップを保持し、１８０℃で約３秒間アンダーフィル剤を硬化させて、フリップチップ型半導体装置を作製した。
【００４２】
このようにして作製した半導体装置の基板側の引き出し配線を用いて接合部の導通を試験した結果、全ての接合部について導通していることが確認できた。また、超音波顕微鏡を用いて、硬化したアンダーフィル剤の内部のボイド面積比を測定した結果、アンダーフィル剤の面積に対するボイドの面積は２％以下であった。さらに、−６５℃〜１２５℃の温度サイクル試験（−６５℃、３０分間〜＋１２５℃、３０分間）を１サイクルとし、これを１０００サイクル繰り返す熱サイクル試験を行った結果、基板の接続抵抗変化率は＋５％以下であった。
【００４３】
（比較例１）
実施例1のシランカップリング剤を用いずに実施例1と同様のフリップチップ型半導体装置を作製し、実施例１と同様にして、導通とボイド面積比を測定した。その結果、導通のない接合部が存在することがわかった。また、アンダーフィル剤の面積に対するボイドの面積は約７％であった。導通のない接合部は、アンダーフィル剤の電極に対する濡れ性が低下したために生じたものと考えられる。さらに、−６５℃〜１２５℃の温度サイクル試験（−６５℃、３０分間〜＋１２５℃、３０分間）を１サイクルとし、これを１０００サイクル繰り返す熱サイクル試験を行った結果、基板の接続抵抗変化率は＋7％であった。
【００４４】
以上のように、シランカップリング剤を用いない場合はボイドの面積が約７％であるが、本発明によるシランカップリング剤を用いた場合はボイドの面積は２％以下となり、ボイドの発生が防止されていることが確認できた。また、熱サイクル試験の結果、シランカップリング剤を用いない場合は基板の接続抵抗変化率は＋７％であるが、本発明によるシランカップリング剤を用いた場合は接続抵抗変化率は＋５％以下であった。これにより、シランカップリング剤を用いた半導体装置のほうが、熱サイクルに起因する接合部の劣化が小さく、信頼性が高いことが確認できた。
【００４５】
（実施例２）
実施例１の基板と同様の電極配置を２０パターン備えた回路基板を準備した。回路基板の半導体チップが搭載される位置２０箇所に、チオール化合物である、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランを塗布した。さらに、回路基板の半導体部品が搭載される位置２０箇所に、実施例１で作製したアンダーフィル剤を塗布した。次いで、基板の電極が設置されている部位に上述のアンダーフィル剤を塗布し、６０℃に設定したボンダ装置の基板ステージに載置した。約１０分間放置した後、フェイスダウンの半導体チップの金バンプと回路基板の電極との位置合わせを行い、半導体チップを基板に超音波接合した。その後、ボンダ装置のチップ加熱ツールに半導体チップを保持し、１８０℃で約３秒間アンダーフィル剤を硬化させて、フリップチップ型半導体装置を作製した。
【００４６】
次に、実施例１と同様にして、接合部の導通を試験した結果、全ての接合部について導通を確認できた。また、ボイド面積比を実施例１と同様にして測定した結果、すべてのサンプルでアンダーフィル剤の面積に対するボイドの面積は２％以下であった。さらに、−６５℃〜１２５℃の温度サイクル試験（−６５℃、３０分間〜＋１２５℃、３０分間）を１サイクルとし、これを１０００サイクル繰り返す熱サイクル試験を行った結果、基板の接続抵抗変化率は＋５％以下であった。
【００４７】
（比較例２）
実施例２のチオール化合物を用いずに実施例２と同様のフリップチップ型半導体装置を作製し、実施例２と同様にして、導通とボイド面積比を測定した。その結果、導通のない接合部が存在することがわかった。また、アンダーフィル剤の面積に対するボイドの面積は約７％であった。導通のない接合部は、アンダーフィル剤の電極に対する濡れ性が低下したために生じたものと考えられる。さらに、さらに、−６５℃〜１２５℃の温度サイクル試験（−６５℃、３０分間〜＋１２５℃、３０分間）を１サイクルとし、これを１０００サイクル繰り返す熱サイクル試験を行った結果、基板の接続抵抗変化率は＋7％であった。
【００４８】
以上のように、チオール化合物を用いない場合はボイドの面積が約７％であるが、本発明によるチオール化合物を用いた場合はボイドの面積は２％以下となり、ボイドの発生が防止されていることが確認できた。また、熱サイクル試験の結果、チオール化合物を用いない場合は基板の接続抵抗変化率は＋７％であるが、本発明によるチオール化合物を用いた場合は接続抵抗変化率は＋５％以下であった。これにより、チオール化合物を用いた半導体装置のほうが、熱サイクルに起因する接合部の劣化が小さく、信頼性が高いことが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】ボイドが発生した状態を示す半導体装置の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による半導体装置の断面図である。
【図３】図２に示す半導体装置の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  半導体チップ
２  電極
３  回路基板
４  電極パッド
５  アンダーフィル（アンダーフィル剤：第２の樹脂）
６  ボイド
７  密着樹脂層（第１の樹脂）
【図１】
2009117427.tif 000003
【図２】
2009117427.tif 000004
【図３】
2009117427.tif 000005