(57)【要約】【課題】回路基板上のバンプを半導体チップ上の電極パッドに接続させる構造を有しながら、電極パッド下のクラック発生を防ぐことができる半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】回路基板4の配線電極5上にバンプ3を形成する工程と、半導体チップ1の電極パッド2のバンプ対応位置に樹脂突起9を形成する工程と、半導体チップ1と回路基板4のいずれかの電極形成面に熱硬化性の絶縁樹脂シート6′を配置する工程と、半導体チップ1と回路基板4とを互いの電極パッド2と配線電極5とが対向するように位置合わせする工程と、半導体チップ1を回路基板4に向けて押圧してバンプ3を樹脂突起9と電極パッド2とに接触させレベリングしながら、絶縁樹脂シート6′を熱硬化させて絶縁樹脂6とする工程とを行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップを回路基板上に接合した半導体装置の製造方法であって、
前記回路基板の電極上にバンプを形成する工程と、前記半導体チップの電極パッドのバンプ対応位置に樹脂突起を形成する工程と、前記半導体チップと回路基板のいずれかの電極形成面に熱硬化性の絶縁樹脂を配置する工程と、前記半導体チップと回路基板とを互いの電極パッドと電極とが対向するように位置合わせする工程と、前記半導体チップを回路基板に向けて押圧して前記バンプを前記樹脂突起と電極パッドとに接触させレベリングしながら、前記絶縁樹脂を熱硬化させる工程とを有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
半導体チップを回路基板上に接合した半導体装置であって、
前記回路基板の電極上に形成されたバンプが、前記半導体チップの電極パッド上のバンプ対応位置に形成された樹脂突起と電極パッドとに接触してレベリングされており、前記半導体チップと回路基板との間に絶縁樹脂が配置されている半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップがインターポーザとしての配線基板に搭載されてなる半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話をはじめとする各種電子機器は、小型化および高機能化が進んでいる。それに伴う電子部品実装スペース削減および高速動作の要望に応えるため、半導体チップをインターポーザとなる回路基板上へフリップチップ接合する形態の半導体装置が多く用いられるようになってきている。
【０００３】
この種の半導体装置の製造方法を図１１（ａ）（ｂ）に示す。電極パッド２上にワイヤボンド工法によりバンプ３を形成した半導体チップ１を、熱硬化性絶縁樹脂シート６´を貼付した回路基板４に対し、電極パッド２と配線電極５とが相対するように位置合わせし、押圧ツール１０で半導体チップ１を押圧してバンプ３のレベリングと回路基板４の反り矯正とを同時に行いながら、押圧ツール１０および基板固定ステージ（図示せず）からの熱で熱硬化性絶縁樹脂シート６´を流動・硬化させ、半導体チップ１と回路基板４とをバンプ３を介して接合する（特許文献１）。
【特許文献１】特許第３９２３２４８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の製造方法は、半導体チップ１を回路基板４へ圧着する際に、上記のようにバンプ３の頭頂を変形させてレベリングする一方で、熱硬化性絶縁樹脂シート１０を半導体チップ１中心から外周へ向かう方向に押し出すものであり、半導体チップ１の回路素子形成面１ａ（電極パッド２形成面）、特に電極パッド２下に高い応力がかかる。そのためチップ絶縁層にLow-k（低誘電率）材料のような機械的強度の低い材料が用いられている場合に、電極パッド２下の絶縁層にクラックが発生することがある。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑み、回路基板上のバンプを半導体チップ上の電極パッドに接続させる構造を有しながら、電極パッド下のクラック発生を防ぐことができる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、半導体チップを回路基板上に接合した半導体装置を製造する際に、前記回路基板の電極上にバンプを形成する工程と、前記半導体チップの電極パッドのバンプ対応位置に樹脂突起を形成する工程と、前記半導体チップと回路基板のいずれかの電極形成面に熱硬化性の絶縁樹脂を配置する工程と、前記半導体チップと回路基板とを互いの電極パッドと電極とが対向するように位置合わせする工程と、前記半導体チップを回路基板に向けて押圧して前記バンプを前記樹脂突起と電極パッドとに接触させレベリングしながら、前記絶縁樹脂を熱硬化させる工程とを行うことを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、回路基板上のバンプを半導体チップ上の電極パッドに接触させレベリングするにあたり、バンプの先端が電極パッドに対して直接押圧されるのでなく、樹脂突起に対して押圧され変形しながら電極パッドに接触するので、つまり樹脂突起が緩衝材となるため、バンプが電極パッドに及ぼす応力を軽減し、電極パッド下のクラック発生を防ぐことができる。
【０００８】
半導体チップの樹脂突起は、当該半導体チップの電極パッド形成面に形成する保護膜と同時に形成してもよいし、別工程で形成してもよい。
本発明の半導体装置は、半導体チップを回路基板上に接合した半導体装置において、前記回路基板の電極上に形成されたバンプが、前記半導体チップの電極パッド上のバンプ対応位置に形成された樹脂突起と電極パッドとに接触してレベリングされており、前記半導体チップと回路基板との間に絶縁樹脂が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、半導体チップを回路基板上へ接合する際に、樹脂突起が緩衝材となって、回路基板上のバンプが半導体チップの電極パッドへ及ぼす応力を軽減するため、電極パッド下のクラック発生を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態の半導体装置の断面図である。この半導体装置において、半導体チップ１は電極パッド２を有しており、バンプ３を介して、回路基板４の配線電極５と電気的に接続されている。半導体チップ１と回路基板４との間には絶縁樹脂６が充満されている。半導体チップ１の電極パッド２形成面には保護膜７が、電極パッド２を露出させる開口部８を設けて形成されている。
【００１１】
この半導体装置が従来のものと異なるのは、電極パッド２上のバンプ対応位置、つまり中央部に円盤状の樹脂突起９が形成されており、上記バンプ３が、樹脂突起９と電極パッド２とに接触してレベリングされている点である。
【００１２】
上記半導体装置の製造方法を説明する。
図２（ａ）に示すように、Ａｌ等の材料で構成された電極パッド２の中央部に樹脂突起９を形成する。この樹脂突起９の形成には、例えば、液状材料をノズル等を用いて滴下した後で熱硬化する方法、あるいは樹脂突起９の形状にあらかじめ仕上げられた部材を電極パッド２上へ転写する方法を用いる。樹脂突起９の材料には、熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂等を用いる。次に、図２（ｂ）に示すように、半導体チップ１の電極パッド２形成面上に熱硬化性絶縁樹脂シート６´を貼付する。
【００１３】
一方で、図２（ｃ）および図２（ｄ）に示すように、回路基板４の配線電極５上に、ワイヤボンドのボールボンディングと同様にして導電性材料からなるバンプ３を形成する。バンプ３は図示したように２段突起状となるが、他の方法によって形成しても構わない。
配線電極５は、例えばＣｕ配線上に電解Ａｕメッキを施すことにより形成されているもので、バンプ３の材料には、例えばＡｕ、Ｃｕが用いられる。
【００１４】
図３（ａ）に示すように、半導体チップ１を押圧ツール１０の押圧面１０ａに吸引固定し、基板固定ステージ１１上に固定した回路基板４に対して電極パッド２と配線電極５とが相対するように位置決めし、回路基板４に向けて押圧する。押圧ツール１０および基板固定ステージ１１は、熱硬化性絶縁樹脂シート６´が溶融・硬化するために必要な温度まで加熱する。
【００１５】
このことにより、図３（ｂ）（ｃ）に示すように、回路基板４上のバンプ３が変形しながら電極パッド２に接合されるとともに、熱硬化性絶縁樹脂シート６´が溶解・硬化して半導体チップ１と回路基板４とを接合する絶縁樹脂６となる。なおこのときに、バンプ３の先端が電極パッド２に対して直接押圧されるのでなく、樹脂突起９に接触してから開口部８内で押し広げられるように変形しながら電極パッド２に接合されるので、樹脂突起９が緩衝材となって、バンプ３が電極パッド２に及ぼす応力を軽減し、電極パッド２下のクラック発生を防ぐことができる。バンプ３の周辺部を拡大表示した図を図４（ａ）（ｂ）に示す。
【００１６】
図５（ａ）に上述の円盤状の樹脂突起９を平面視して模式的に示す。１３はバンプ３の接合位置を示している。樹脂突起９の形状は円盤状に限定されるものではなく、例えば図５（ｂ）に示すような直方体としてもよい。バンプ３の直径Ｄは、電極パッド２上の開口部８の短辺の長さ以下であることが望ましく、かつ、樹脂突起９が円盤状であれば直径ｄ１、直方体であれば辺ａ０１、ａ０２が、バンプ３の直径Ｄの５％以上５０％以下であることが望ましい。直径ｄ１、辺ａ０１、ａ０２が小さすぎると、樹脂突起９に接触したバンプ３の先端部が電極パッド２上の開口部８内で押し広げられる際に電極パッド２へ加わる応力を分散させることができない。直径ｄ１、辺ａ０１、ａ０２が大きすぎると、樹脂突起９に接触したバンプ３の先端部が電極パッド２上の開口部８内で押し広げられる際に、バンプ３と電極パッド２表面との十分な接触面積を確保できず、電極パッド２と配線電極５との間の電気抵抗が過大となる。
【００１７】
樹脂突起９は上述のように保護膜７を形成する際に同時に同一材料で形成するのでなくとも構わない。半導体チップ１を回路基板４に接合する前に形成すればよいのである。樹脂突起９の材料としては、ポリイミド等、十分な硬度を持ち、かつ、熱硬化性絶縁樹脂シート６´の溶解・硬化のために押圧ツール１０，基板固定ステージ１１より加えられる熱に耐える程度の耐熱性を持った樹脂材料を用いる。樹脂突起９の形成は、所望形状としたシート状材料を貼付する方法、液状材料を塗布・硬化した後に不要部をエッチングして除去する方法、液状材料を滴下・硬化する方法等を使用できる。
【００１８】
樹脂突起９の形状は、上述した円盤状や直方体状の他、図６に示した半球状、図７に示した四角錘状、図８に示した四角錘台状、図９に示した三角錐状、図１０に示した三角錘台状など、種々可能である。
【００１９】
図６〜図１０に示した各樹脂突起９において、寸法ａ２（直径）、ａ３１およびａ３２（下辺）、ａ４１およびａ４２（下辺）、ｂ４１およびｂ４２（上辺）、ａ５１およびａ５２（下辺）、ａ６１およびａ６２（下辺）は、バンプ３の直径Ｄの５％以上５０％以下であることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、半導体チップをインターポーザとしての回路基板に搭載したＢＧＡ（Ball Grid Array）等の半導体パッケージに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態の半導体装置の断面図
【図２】図１の半導体装置を製造する前半工程を示す断面図
【図３】図１の半導体装置を製造する後半工程を示す断面図
【図４】図１の半導体装置の一部を構成するバンプの周辺部の拡大図
【図５】図１の半導体装置の一部を構成する樹脂突起の模式図
【図６】図１の半導体装置に設けられる他の樹脂突起の構成図
【図７】図１の半導体装置に設けられるさらに他の樹脂突起の構成図
【図８】図１の半導体装置に設けられるさらに他の樹脂突起の構成図
【図９】図１の半導体装置に設けられるさらに他の樹脂突起の構成図
【図１０】図１の半導体装置に設けられるさらに他の樹脂突起の構成図
【図１１】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図
【符号の説明】
【００２２】
１  半導体チップ
２  電極パッド
３  バンプ
４  回路基板
５  配線電極
６  絶縁樹脂
７  保護膜
９  樹脂突起
【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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