JP2005101166A

JP2005101166A - 半導体装置及びその製造方法、ディスペンサ、半導体装置の製造装置並びに電子機器

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Publication number: JP2005101166A
Application number: JP2003331491A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Hori; 利之堀
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-09-24
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2005-04-14

Abstract

【課題】信頼性の高い半導体装置及びその製造方法、ディスペンサ、半導体装置の製造装置並びに電子機器を提供することにある。
【解決手段】半導体装置の製造方法は、配線パターン１２と配線パターン１２を覆う開口を有する保護膜２０とを含む配線基板１０に、樹脂ペースト３０を、開口からの露出部を覆うとともに、保護膜２０における開口の周縁に至るように設けること、その後、配線基板１０に半導体チップ５０を搭載し、配線パターン１２と電極５４とを対向させて電気的に接続すること、及び、樹脂ペースト３０を硬化させて配線基板１０と半導体チップ５０とを固着することを含む。そして、樹脂ペースト３０は、開口の中央部に凸部を有するように設ける。
【選択図】図７

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法、ディスペンサ、半導体装置の製造装置並びに電子機器に関する。

配線基板に半導体チップを固着するために、樹脂ペーストを利用することが知られている。そして、配線基板に樹脂ペーストを設けた後に、半導体チップを搭載することも知られている。このとき、配線基板と半導体チップとの間の樹脂内部に気泡が入らないようにすることができれば、半導体装置の信頼性を高めることができる。

本発明は、信頼性の高い半導体装置及びその製造方法、ディスペンサ、半導体装置の製造装置並びに電子機器を提供することにある。
特開昭６０−２６２４３０号公報

（１）本発明に係る半導体装置の製造方法は、配線パターンと前記配線パターンの一部を露出させる開口が形成された前記配線パターンを覆う保護膜とを有する配線基板に、樹脂ペーストを、前記開口からの露出部を覆うとともに、前記保護膜における前記開口の周縁に至るように設けること、その後、
前記配線基板に、集積回路が形成されてなり内部と電気的に接続された電極を有する半導体チップを搭載し、前記配線パターンと前記電極とを対向させて電気的に接続すること、及び、
前記樹脂ペーストを硬化させて前記配線基板と前記半導体チップとを固着することを含み、
前記樹脂ペーストを、前記開口の中央部に凸部を有するように設ける。本発明によれば、樹脂ペーストは予め保護膜における開口の周縁に至るように設けられる。そのため、配線パターンが露出することを防止することができる。また、樹脂ペーストは、開口の中央部に凸部を有するように設けられる。そのため、半導体チップを搭載する際に、樹脂ペーストは開口の端部方向へ流動する。これにより、半導体チップと配線パターンとの間に気泡が入り込むことを防止することができ、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
（２）この半導体装置の製造方法において、
前記開口は長方形をなし、
前記凸部が前記開口の長辺に沿って延びる形状となるように、前記樹脂ペーストを設けてもよい。
（３）この半導体装置の製造方法において、
前記樹脂ペーストを設ける工程は、
（ａ）前記配線基板の前記開口の中央部に前記樹脂ペーストを設けること、及び、
（ｂ）前記保護膜における前記開口の周縁に至るように前記樹脂ペーストを設けること、
を含んでもよい。
（４）この半導体装置の製造方法において、
前記（ａ）工程で、前記樹脂ペーストを、前記開口の長辺に沿って延びる形状となるように設けてもよい。
（５）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程で前記樹脂ペーストを、前記（ａ）工程よりも流動性が高い状態で設けてもよい。これによれば、樹脂ペーストの形状を容易に制御することが可能となる。
（６）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程で前記樹脂ペーストを、前記（ａ）工程よりも温度が高い状態で設けてもよい。
（７）この半導体装置の製造方法において、
前記（ａ）工程の後に、前記（ｂ）工程を行ってもよい。
（８）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程の後に、前記（ａ）工程を行ってもよい。
（９）本発明に係る半導体装置は、上記方法によって製造されてなる。
（１０）本発明に係る電子機器は、上記半導体装置を有する。
（１１）本発明に係るディスペンサは、樹脂ペーストを吐出する吐出口を有し、
前記吐出口は、長形の第１の開口領域と、前記第１の開口領域の中央部から長軸に交差する方向に拡がる第２の開口領域と、を有する。本発明によれば、樹脂ペーストを、広い範囲に設けることができる。そして、中央部付近からは、それ以外の領域よりも多量の樹脂ペーストを吐出させることができ、中央部に凸部を設けることができる。これによれば、樹脂ペーストを、配線パターン等が露出しにくく、かつ、内部に気泡が残りにくい形状に設けることができる。そのため、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
（１２）本発明に係る半導体装置の製造装置は、上記ディスペンサを含む。これによれば、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。

以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。図１〜図９は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。はじめに、配線基板１０を用意する。図１は、本実施の形態で使用される配線基板１０の概略図である。配線基板１０は、有機系又は無機系のいずれの材料で形成されていてもよく、これらの複合構造であってもよい。有機系の材料から形成された配線基板１０として、例えばポリイミド樹脂からなるフレキシブル基板が挙げられる。フレキシブル基板として、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）や、ＣＯＦ（Chip On Film）実装で使用されるテープを使用してもよい。また、無機系の材料から形成された配線基板１０として、例えばセラミック基板やガラス基板が挙げられる。有機系及び無機系の材料の複合構造として、例えばガラスエポキシ樹脂が挙げられる。図１に示すように、配線基板１０の全体形状はテープ状をなしてもよい。ただし、本発明の配線基板は、テープ状の基板に限られるものではない。

図１に示すように、配線基板１０は配線パターン１２を有する。配線パターン１２は、銅（Ｃｕ）、クローム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタンタングステン（Ｔｉ−Ｗ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケルバナジウム（ＮｉＶ）、タングステン（Ｗ）のうちのいずれかを積層して、あるいはいずれかの一層で形成してもよい。配線パターン１２を、図示しない接着材料を介して基板１０に貼り付けて、３層基板（又は３層テープ）を構成してもよい。あるいは、配線パターン１２を、接着剤なしで基板に形成して２層基板（２層テープ）を構成してもよい。例えば、スパッタリング等によって配線パターン１２を形成してもよいし、無電解メッキで配線パターン１２を形成するアディティブ法を適用してもよい。配線パターン１２は、ハンダ、スズ、金、ニッケル等でメッキされていてもよい。基板１０には図示しないメッキリードが形成されていてもよく、メッキリードを配線パターン１２と電気的に接続するように形成してもよい。こうすることで、メッキリードを介して配線パターン１２にメッキ処理を行うことができる。

図１に示すように、配線基板１０は保護膜２０を有する。保護膜２０を、レジストと称してもよい。保護膜２０は、配線パターン１２を覆うように形成されてなる。保護膜２０によって、配線パターン１２の耐食性が向上し、また、配線パターン１２のショートを防止できる等、半導体装置の信頼性を高めることができる。図１に示すように、保護膜２０は開口２２を有する。開口２２の形状は特に限定されないが、矩形であることが一般的である。例えば図１に示すように、開口２２の形状は、長方形であってもよい。あるいは、開口２２の形状は、正方形であってもよい（図示せず）。開口２２は、配線パターン１２の一部を露出させる。配線パターン１２の開口２２から露出した部分が、後述するように、半導体チップ５０との電気的な接続に利用される。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図２及び図３に示すように、配線基板１０に樹脂ペースト３０を設けることを含む。樹脂ペースト３０の材料は特に限定されないが、例えばエポキシ樹脂であってもよい。樹脂ペースト３０は、絶縁性のペースト（ＮＣＰ）であってもよい。あるいは、樹脂ペースト３０は、内部に導電粒子（図示せず）を含む異方性導電ペースト（ＡＣＰ）であってもよい。なお、図３は、図２のIII−III線断面の一部拡大図である。

本実施の形態では、樹脂ペースト３０を、開口２２からの露出部を覆うように設ける。また、樹脂ペースト３０を、保護膜２０における開口２２の周縁に至るように設ける（図２及び図３参照）。これにより、配線基板１０における開口２２から露出した部分を、樹脂ペースト３０によって完全に覆うことができる。そのため、配線パターン１２の耐食性を向上させること等が可能となり、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。

図２及び図３に示すように、本実施の形態では、樹脂ペースト３０を、保護膜２０の開口２２の中央部に凸部３２を有するように設ける。これにより、後述する、配線基板１０に半導体チップ５０を搭載する工程で、樹脂ペースト３０は開口２２の端部方向に流動する。そのため、樹脂ペースト３０は、配線基板１０と半導体チップ５０との間に充填される。すなわち、配線基板１０と半導体チップ５０との間に気泡が入り込まないように、半導体チップ５０を搭載することができる。これにより、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。なお、開口２２が長方形をなす場合、凸部３２が開口２２の長辺に沿って延びる形状となるように、樹脂ペースト３０を設けてもよい（図２参照）。これにより、配線基板１０と半導体チップ５０との間に、樹脂ペースト３０を充填させることが容易となる。なお、開口２２は正方形をなしていてもよく、このとき凸部３２は、正方形の中心（対角線の交点）に設けられてもよい。

樹脂ペースト３０は、１つの工程でこれを設けてもよい。例えば、図４に示すディスペンサ４０を利用して、樹脂ペースト３０を形成してもよい。ディスペンサ４０は、吐出口４２を有する。図５は、ディスペンサ４０の吐出口４２の平面図である。吐出口４２は、長形の第１の開口領域４４と、第１の開口領域４４の中央部から長軸に交差する方向に拡がる第２の開口領域４６と、を有する。なお、第２の開口領域４６は、第１の開口領域４４の両側に形成されてもよく（図５参照）、第１の開口領域４４の一方側のみに形成されていてもよい（図示せず）。吐出口４２は、長形の第１の開口領域４４を有する。そのため、樹脂ペースト３０を広い領域に塗布することができる。これにより、配線基板１０の開口２２からの露出部を覆うように、樹脂ペースト３０を設けることができる。特に、開口２２が長方形をなす場合、第１の開口領域４４の長軸方向の長さを、開口２２の短辺以上の長さとすることで、開口２２からの露出部を覆うように樹脂ペースト３０を設けることができる。また、吐出口４２は、第１の開口領域４４の中央部から長軸に交差する方向に広がる第２の開口領域４６を有する。そのため、吐出口４２の中央部付近では、それ以外の領域よりも多量の樹脂ペーストを吐出させることができる。これにより、開口２２の中央部に凸部３２を有するように、樹脂ペースト３０を設けることができる。このとき、図３に示すように、樹脂ペースト３０は一体的に形成される。そして、ディスペンサ４０を含む半導体装置の製造装置を利用すれば、効率よく半導体装置を製造することができる。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図６及び図７に示すように、配線基板１０に半導体チップ５０を搭載することを含む。なお、本工程は、配線基板１０に樹脂ペースト３０を設ける工程の後に行う。先に述べたように、樹脂ペースト３０は開口２２の中央部に凸部３２を有するように設けられる。そのため、樹脂ペースト３０を設けた後に半導体チップ５０を搭載することで、樹脂ペースト３０は開口２２の端部方向へ流動する。これにより、配線基板１０と半導体チップ５０との間に気泡が入り込むことを防止することができるため、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。半導体チップ５０の形状は特に限定されない。例えば、半導体チップ５０の平面形状は、長方形であってもよい（図６参照）。半導体チップ５０には、トランジスタやメモリ素子等からなる集積回路５２が形成されている（図７参照）。半導体チップ５０は、内部と電気的に接続した複数の電極５４を有してもよい。電極５４は、例えば、パッドと該パッド上に設けられたバンプとを含んでもよい。そして、図８に示すように、電極５４と配線パターン１２とを対向させて電気的に接続する。このとき、電極５４を、配線パターン１２の開口２２から露出した部分と対向させる。すなわち、配線パターン１２の開口２２から露出した部分が、半導体チップ５０（電極５４）との電気的な接続に利用される。半導体チップ５０は、図６及び図７に示すように、開口２２とオーバーラップするように搭載する。これにより、電極５４と配線パターン１２との電気的な接続を図ることができる。電極５４と配線パターン１２とを接触させて、両者の電気的な接続を図ってもよい（図８参照）。あるいは、樹脂ペーストとしてＡＣＦを使用する場合、電極５４と配線パターン１２との間に導電粒子を介在させて、該導電粒子を介して電気的な接続を図ってもよい。なお、図７は、図６のVII−VII線断面の一部拡大図である。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、樹脂ペースト３０を硬化させて、配線基板１０と半導体チップ５０とを固着することを含む（図８参照）。半導体チップ５０を、配線基板１０に搭載した後に、樹脂ペースト３０を硬化させる処理（加熱処理や紫外線照射処理等）を行って、配線基板１０と半導体チップ５０とを固着してもよい。あるいは、半導体チップ５０を配線基板１０に搭載する工程と、樹脂ペースト３０を硬化させる工程とを同時に行ってもよい。例えば、樹脂ペーストとして熱硬化性樹脂を利用する場合、過熱しながら半導体チップ５０を配線基板１０に搭載することで、これらの工程を同時に行ってもよい。

そして、検査工程や、配線基板１０を切断する工程等を経て、図９に示す、半導体装置１を製造してもよい。また、図１０には、半導体装置１を有する表示デバイス１０００を示す。表示デバイス１０００は、例えば液晶表示デバイスやＥＬ（Electrical Luminescence）表示デバイスであってもよい。さらに、半導体装置１を有する電子機器として、図１１にノート型パーソナルコンピュータ２０００を、図１２に携帯電話３０００を、それぞれ示す。

本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、樹脂ペースト３０を、配線基板１０の開口２２の中央部に樹脂ペースト３０を設ける（ａ）工程と、保護膜２０における開口２２の周縁に至るように樹脂ペースト３０を設ける（ｂ）工程と、によって設けてもよい。このとき、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示すように、先に（ａ）工程を行って、配線基板１０の開口２２の中央部に樹脂ペースト３０を設け（図１３（Ａ）参照）、その後、（ｂ）工程を行って、保護膜２０における開口２２の周縁に至るように樹脂ペースト３０を設けてもよい（図１３（Ｂ）参照）。あるいは、図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示すように、先に（ｂ）工程を行って、保護膜２０における開口２２の周縁に至るように樹脂ペースト３０を設け（図１４（Ａ）参照）、その後、（ａ）工程を行って、開口２２の中央部に樹脂ペースト３０を設けてもよい（図１４（Ｂ）参照）。すなわち、これらの方法によって、中央部に凸部を有し、保護膜２０における開口２２の周縁に至るように樹脂ペースト３０を設けてもよい（図１３（Ｂ）及び図１４（Ｂ）参照）。なお、（ａ）工程では、樹脂ペースト３０を、開口２２の中央部のみに設けてもよい（図１３（Ａ）及び図１４（Ｂ）参照）。開口２２が長方形をなす場合、（ａ）工程で、樹脂ペースト３０を、開口２２の長辺に沿って延びる形状となるように設けてもよい。また、（ｂ）工程は、例えば、長形の吐出口を有するディスペンサ（図示せず）を利用して行ってもよい。これにより、（ｂ）工程を容易に行うことができる。

本変形例に係る半導体装置の製造方法では、（ｂ）工程で、樹脂ペースト３０を、（ａ）工程よりも流動性が高い状態で設けてもよい。これによれば、容易に、凸部を有し、かつ、開口２２を覆うように樹脂ペースト３０を設けることができる。このとき、（ｂ）工程で、樹脂ペースト３０を、（ａ）工程よりも温度が高い状態で設けてもよい。樹脂ペーストは、一般的に、その温度を高くすると流動性が増すためである。なお、樹脂ペースト３０として熱硬化性の樹脂を利用する場合、樹脂ペースト３０を設けた後に、これを硬化させるための熱処理を行う。このとき、はじめに温度の低い状態（流動性の低い状態）で樹脂ペースト３０を設け、その後、温度が高い状態（流動性の高い状態）で樹脂ペースト３０を設ければ、その後効率よく熱処理を行うことができる。すなわち、はじめに、開口２２の中央部に樹脂ペースト３０を設け（図１３（Ａ）参照）、その後、開口２２の周縁に至るように樹脂ペースト３０を設ける（図１３（Ｂ）参照）ことで、効率よく半導体装置を製造することができる。ただし、（ａ）工程と（ｂ）工程とを、異なる粘性を有する、異なる樹脂ペーストを利用して行ってもよい。なお、以上に説明した変形例では、具体的に説明した内容以外の点については、上述した実施の形態と同じ内容が当てはまり、同じ効果を達成することができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

図１は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。図２は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。図３は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。図４は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。図５は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。図６は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。図７は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。図８は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。図９は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を示す図である。図１０は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する表示デバイスを示す図である。図１１は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。図１２は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造方法を示す図である。図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造方法を示す図である。

符号の説明

１０配線基板、１２配線パターン、２０保護膜、２２開口、３０樹脂ペースト、３２凸部、４０ディスペンサ、４２吐出口、４４第１の開口領域、４６第２の開口領域、５０半導体チップ、５２集積回路、５４電極

Claims

配線パターンと前記配線パターンの一部を露出させる開口が形成された前記配線パターンを覆う保護膜とを有する配線基板に、樹脂ペーストを、前記開口からの露出部を覆うとともに、前記保護膜における前記開口の周縁に至るように設けること、その後、
前記配線基板に、集積回路が形成されてなり内部と電気的に接続された電極を有する半導体チップを搭載し、前記配線パターンと前記電極とを対向させて電気的に接続すること、及び、
前記樹脂ペーストを硬化させて前記配線基板と前記半導体チップとを固着することを含み、
前記樹脂ペーストを、前記開口の中央部に凸部を有するように設ける半導体装置の製造方法。
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記開口は長方形をなし、
前記凸部が前記開口の長辺に沿って延びる形状となるように、前記樹脂ペーストを設ける半導体装置の製造方法。
請求項１又は請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
前記樹脂ペーストを設ける工程は、
（ａ）前記配線基板の前記開口の中央部に前記樹脂ペーストを設けること、及び、
（ｂ）前記保護膜における前記開口の周縁に至るように前記樹脂ペーストを設けること、
を含む半導体装置の製造方法。
請求項２を引用する請求項３記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ａ）工程で、前記樹脂ペーストを、前記開口の長辺に沿って延びる形状となるように設ける半導体装置の製造方法。
請求項３又は請求項４記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程で前記樹脂ペーストを、前記（ａ）工程よりも流動性が高い状態で設ける半導体装置の製造方法。
請求項５記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程で前記樹脂ペーストを、前記（ａ）工程よりも温度が高い状態で設ける半導体装置の製造方法。
請求項３から請求項６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ａ）工程の後に、前記（ｂ）工程を行う半導体装置の製造方法。
請求項３から請求項６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程の後に、前記（ａ）工程を行う半導体装置の製造方法。
請求項１から請求項８のいずれかに記載の方法によって製造された半導体装置。
請求項９記載の半導体装置を有する電子機器。
樹脂ペーストを吐出する吐出口を有し、
前記吐出口は、長形の第１の開口領域と、前記第１の開口領域の中央部から長軸に交差する方向に拡がる第２の開口領域と、を有するディスペンサ。
請求項１１記載のディスペンサを含む半導体装置の製造装置。