JP2005203598A

JP2005203598A - 半導体装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP2005203598A
Application number: JP2004009025A
Authority: JP
Inventors: Naoya Sato; 直也佐藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-01-16
Filing date: 2004-01-16
Publication date: 2005-07-28

Abstract

【課題】信頼性の高い半導体装置及びその製造方法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、配線基板１０と半導体チップ２０との間に樹脂４０を設ける工程と、配線基板１０に設けられた配線パターン１２のランド１４と半導体チップ２０の電極２２との間に配置されたはんだに、ランド１４にメッキされた金１５を拡散させて、ランド１４と電極２２とを電気的に接続する導電部３２を、金の含有量が３０重量％を超えるように形成する工程と、樹脂４０を硬化させる工程とを含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。

配線パターンのランドと半導体チップの電極とを、はんだを利用して電気的に接続することが知られている。また、ランドと電極と間にはんだを含む合金を形成して、両者を電気的に接続することが知られている。このとき、フラックスを利用しないで、ランドと電極とを電気的に接続させることができれば、信頼性の高い半導体装置を容易に製造することができる。

本発明の目的は、信頼性の高い半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
特開平８−１２５０８０号公報

（１）本発明に係る半導体装置の製造方法は、配線基板と半導体チップとの間に樹脂を設ける工程と、
前記配線基板に設けられた配線パターンのランドと前記半導体チップの電極との間に配置されたはんだに、前記ランドにメッキされた金を拡散させて、前記ランドと前記電極とを電気的に接続する導電部を、金の含有量が３０重量％を超えるように形成する工程と、
前記樹脂を硬化させる工程と、
を含む。本発明によれば、導電部を、金の含有量が３０重量％を超えるように形成する。これにより、はんだの濡れ性を確保することができるため、フラックスを使用せずに半導体装置を製造することが可能になる。また、樹脂を硬化させることによって、導電部の破断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。
（２）この半導体装置の製造方法において、
前記樹脂を硬化させる工程を、前記導電部を形成する工程よりも先又は同時に行ってもよい。
（３）この半導体装置の製造方法において、
前記導電部を形成する工程を、フラックスを利用しないで行ってもよい。
（４）本発明に係る半導体装置は、複数のランドを含む配線パターンが設けられた配線基板と、
複数の電極を有し、前記電極が前記配線パターンと対向するように前記配線基板に搭載されてなる半導体チップと、
それぞれの前記ランドといずれか１つの前記電極とを電気的に接続する、金の含有量が３０重量％を超える導電部と、
前記配線基板と前記半導体チップとの間に設けられた樹脂部と、
を有する。本発明によれば、樹脂部によって導電部の破断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。

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説明するための図である。本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、配線基板１０を用意することを含んでいてもよい。図１は、配線基板１０について説明するための図である。配線基板１０の材料は特に限定されるものではなく、有機系（例えばエポキシ基板）、無機系（例えばセラミック基板、ガラス基板）、又は、それらの複合構造（例えばガラスエポキシ基板）からなるものであってもよい。配線基板１０は、リジッド基板であってもよく、このとき、配線基板１０をインターポーザと称してもよい。あるいは、配線基板１０は、ポリエステル基板やポリイミド基板などのフレキシブル基板であってもよい。また、配線基板１０は、COF（Chip On Film）用の基板であってもよい。配線基板１０は、単一の層からなる単層基板であってもよく、積層された複数の層を有する積層基板であってもよい。そして、配線基板１０の形状や厚みについても、特に限定されるものではない。

配線基板１０には、配線パターン１２が設けられてなる（図１参照）。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は、配線基板１０の一方の面と他方の面とを電気的に接続するように形成されていてもよい。配線基板１０として積層基板を用意した場合、配線パターン１２は、各層間に設けられていてもよい。なお、配線パターン１２の形成方法は特に限定されない。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、複数のランド１４を有する。図２は、配線基板１０の断面の一部拡大図であり、ランド１４（配線パターン１２）を説明するための図である。ランド１４は、半導体チップ２０の電極２２との電気的な接続に利用される部分である。そして、ランド１４は金メッキされている。言い換えると、ランド１４は、図２に示すように、金１５によって被覆されている。ランド１４を金メッキする方法は特に限定されず、既に公知となっているいずれかの方法を適用してもよい。金メッキの厚みについても、既に公知となっているいずれかの方法で制御してもよい。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体チップ２０を用意することを含んでもよい（図３参照）。半導体チップ２０は、複数の電極２２を有する。電極２２は、半導体チップ２０の内部と電気的に接続されていてもよい。電極２２の材料は特に限定されず、既に公知となっているいずれかの材料を適用してもよい。また、電極２２の構成についても特に限定されない。例えば、電極２２は、複数の層から構成されていてもよい。このとき、電極２２は、ニッケルからなる層を含んでいてもよい。また、電極２２は、金からなる層を含んでいてもよい。半導体チップ２０は、トランジスタやメモリ素子等からなる集積回路２４を有していてもよく、電極２２は、集積回路２４と電気的に接続されていてもよい。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図３及び図４に示すように、配線基板１０に半導体チップ２０を搭載することを含んでもよい。半導体チップ２０は、配線パターン１２のランド１４と電極２２とが対向するように搭載する。例えば、図３に示すように、半導体チップ２０を、ボンディングツール５２によって保持して、電極２２が配線パターン１２と対向するように位置合わせを行う。そして、図４に示すように、ボンディングツール５２を配線基板１０に向かって押し下げることによって、配線基板１０に半導体チップ２０を搭載してもよい。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、配線パターン１２のランド１４と半導体チップ２０の電極２２との間にはんだ３０を配置する。はんだ３０は、図３に示すように、あらかじめ電極２２に設けておいてもよい。そして、半導体チップ２０を配線基板に搭載することで、図４に示すように、ランド１４と電極２２との間にはんだ３０を設けてもよい。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、配線基板１０と半導体チップ２０との間に樹脂４０を設けることを含んでもよい。図３及び図４に示すように、配線基板１０に樹脂４０を設けた後に半導体チップ２０を搭載してもよい。すなわち、半導体チップ２０によって樹脂４０を押し広げながら、半導体チップ２０を搭載してもよい。これにより、図４に示すように、配線基板１０と半導体チップ２０との間に樹脂４０を設けてもよい。なお、樹脂４０を設ける方法はこれに限られるものではないが、樹脂４０を設ける工程は、導電部３２を形成する工程（後述する）よりも先に行ってもよい。本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、樹脂４０として、図３に示すように、ペースト状の樹脂を利用してもよい。ただし、これとは別に、フィルム状の樹脂を利用してもよい（図示せず）。樹脂４０の材料は特に限定されるものではなく、既に公知となっているいずれかの材料を利用してもよい。樹脂４０は、導電粒子を含有しない樹脂（ＮＣＦ又はＮＣＰ）であってもよい。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、はんだ３０に金１５を拡散させて、図５に示すように、ランド１４と電極２２とを電気的に接続する導電部３２を形成することを含む。本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、導電部３２を、金１５の含有量が３０重量％を超えるように形成する。すなわち、ランド１４は、導電部３２の金１５の含有量が３０重量％を超えるように、金メッキされているといえる。導電部３２を形成する工程は、フラックスを利用しないで行ってもよい。本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、導電部３２を、金の含有量が３０重量％を超えるように形成する。言い換えると、ランド１４は、導電部３２の金の含有量が３０重量％を超えるようにメッキされてなる。そのため、フラックスを利用しなくても、はんだ３０の濡れ性を確保することができる。すなわち、フラックスを利用しなくても、ランド１４と電極２２とを電気的に接続する導電部３２を形成することができる。そのため、信頼性の高い半導体装置を容易に製造することができる。特に、電極２２のピッチあるいはランド１４のピッチが狭いときでも、信頼性の高い半導体装置を容易に製造することができる。なお、電極２２が金からなる層を有する場合、導電部３２を、電極２２に形成された金を拡散させて形成してもよい。導電部３２を形成する工程は、ヒータ５４（図３参照）によって半導体チップ２０を介してはんだ３０を加熱することを含んでもよい。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、樹脂４０を硬化させることを含む。樹脂４０を硬化させて、樹脂部４２を形成してもよい（図５参照）。一般的に、はんだに金が拡散した合金は、金の含有量が３０重量％を超えると、強度が低下する。本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、樹脂４０を硬化させて樹脂部４２を形成することから、導電部３２の強度が小さい場合でも、樹脂部４２によって、導電部３２が破壊されることを防止することができる。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。本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、樹脂４０を硬化させる工程を、導電部３２を形成する工程と同時に行ってもよい。樹脂４０として熱硬化性の樹脂を利用する場合、ヒータ５４（図３参照）によって半導体チップ２０を加熱して、これによって、樹脂４０を硬化させる工程と、導電部３２を形成する工程とを同時に行ってもよい。あるいは、樹脂４０を硬化させる工程を、導電部３２を形成する工程よりも前に行ってもよい。

まとめると、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は、配線基板１０に設けられた配線パターン１２のランド１４と半導体チップ２０の電極２２との間に配置されたはんだ３０に、ランド１４にメッキされた金１５を拡散させて、ランド１４と電極２２とを電気的に接続する導電部３２を形成することを含んでもよい。半導体装置の製造方法は、配線基板１０と半導体チップ２０との間に設けられた樹脂４０を硬化させることを含んでもよい。ランド１４は、導電部３２の金の含有量が３０重量％を超えるように金メッキされていてもよい。配線基板１０と半導体チップ２０との間に樹脂４０を設ける工程を、導電部３２を形成する工程よりも先に行ってもよい。そして、外部端子５０を設ける工程や、検査工程、打ち抜き工程などを経て、図６に示す半導体装置１を形成してもよい。半導体装置１は、複数のランド１４を含む配線パターン１２が形成された配線基板１０を有する。半導体装置１は、複数の電極２２を有し、電極２２が配線パターン１２と対向するように配線基板１０に搭載されてなる半導体チップ２０を有する。半導体装置１は、ランド１４と電極２２とを電気的に接続する、金の含有量が３０重量％を超える導電部３２を有する。半導体装置１は、配線基板１０と半導体チップ２０との間に設けられた樹脂部４２を有する。そして、図７には、半導体装置１が実装された回路基板１０００を示す。半導体装置１を有する電子機器として、図８にノート型パーソナルコンピュータ２０００を、図９に携帯電話３０００を、それぞれ示す。

なお、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説明するための図である。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説明するための図である。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説明するための図である。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説明するための図である。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説明するための図である。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説明するための図である。図７は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置が実装された回路基板を示す図である。図８は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。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有する電子機器を示す図である。

符号の説明

１０配線基板、１２配線パターン、１４ランド、２０半導体チップ、２２電極、３０はんだ、３２導電部、４０樹脂、４２樹脂部

Claims

配線基板と半導体チップとの間に樹脂を設ける工程と、
前記配線基板に設けられた配線パターンのランドと前記半導体チップの電極との間に配置されたはんだに、前記ランドにメッキされた金を拡散させて、前記ランドと前記電極とを電気的に接続する導電部を、金の含有量が３０重量％を超えるように形成する工程と、
前記樹脂を硬化させる工程と、
を含む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、
前記樹脂を硬化させる工程を、前記導電部を形成する工程よりも先又は同時に行う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、
前記導電部を形成する工程を、フラックスを利用しないで行う半導体装置の製造方法。
複数のランドを含む配線パターンが設けられた配線基板と、
複数の電極を有し、前記電極が前記配線パターンと対向するように前記配線基板に搭載されてなる半導体チップと、
それぞれの前記ランドといずれか１つの前記電極とを電気的に接続する、金の含有量が３０重量％を超える導電部と、
前記配線基板と前記半導体チップとの間に設けられた樹脂部と、
を有する半導体装置。