JP2006156794A - 半導体装置の接合方法及び接合構造 - Google Patents

半導体装置の接合方法及び接合構造 Download PDF

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Abstract

【課題】 接合部を保護する樹脂材の充填性を高め、且つ信頼性にも優れた半導体装置の接合方法及び接合構造を提供すること。
【解決手段】 バンプ２を半導体装置１に形成する工程と、バンプ２を覆うように第１の樹脂材３を半導体装置１のバンプ形成面１ａに形成した後、第１の樹脂材３を硬化させる工程と、バンプ２の先端部２ｂを第１の樹脂材３から露出させる工程と、露出された先端部２ｂを接合対象物１１に形成された導体部１２に押し当てた状態で溶融させて接合させる工程と、未硬化状態で先端部２ｂを覆った後、接合時に硬化されて第１の樹脂材３の厚さよりも小さい第１の樹脂材３と接合対象物１１の導体部形成面１１ａとの間の間隙を充填する第２の樹脂材４を形成する工程とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、半導体装置を導電性のバンプを介して接合対象物に接合させる半導体装置の接合方法及び接合構造に関し、詳しくは、半導体装置のバンプ形成面と接合対象物の導体部形成面との間にバンプを覆って充填されるアンダーフィル材としてそれぞれ別に形成され特性の異なる２つの樹脂材を用いた半導体装置の接合方法及び接合構造に関する。
半導体装置の回路基板などへの接合（実装）形態は、電子機器の軽薄短小の要求に応えてピン挿入型から表面実装型へ移行してきている。表面実装型の中でも接続リードが半導体装置の側面から出るタイプよりも、裏面（回路基板に向き合わされる面）にはんだやめっき金属などによるバンプをアレイ状に並べ、面全体で接続できるＢＧＡ（Ball Grid Array）タイプが特に多ピン化に対して有利である。
ＢＧＡタイプの半導体装置の接合方法としては、図６に示す方法が従来よりよく採用されている。図６Ａに示すように、半導体装置３１には高温はんだのバンプ３２が形成され、接合対象物である基板３４の導体部（ランド）３５上には低温はんだ３６が塗布され、さらに基板３４上には、酸化膜を除去して接合性を高めるためのフラックス３３が塗布されている。
図６Ｂに示すように、半導体装置３１は基板３４に対して押圧されながら加熱され、低温はんだ３６が溶融して半導体装置３１のバンプ３２が基板３４の導体部３５と電気的に接合される。接合後、図６Ｃに示すように、フラックス３３が洗浄により除去される。そして、図６Ｄに示すように、半導体装置３１と基板３４との間の間隙に熱硬化性樹脂からなるアンダーフィル材３７を供給して加熱硬化させて接合部を保護する。
また、最近は、図７Ａに示すように、フラックス機能を有する樹脂材４４を基板４５に前もって塗布しておき、図７Ｂに示すように、半導体装置４１のバンプ４２の先端部４２ａの溶融による導体部４６との接合と、樹脂材４４の加熱硬化による半導体装置４１と基板４５との間の間隙の充填とを同時に行う方法も提案されている（例えば特許文献１参照）。これに用いられる樹脂材４４は、未硬化状態では接合面及びはんだ材料の酸化物などを除去して接合性を高め、さらに接合時にそのまま加熱されることで３次元架橋した樹脂となり接合部に補強材として作用するため、接合後に洗浄によるフラックス除去が不要である。
特開２００３−１５８１５３号公報
図６に示した、接合後にアンダーフィル材３７を形成するいわゆる後アンダーフィル法では、バンプの狭ピッチ化、微細化に伴って半導体装置３１と基板３４との間の狭ギャップ化が進むと充填性が悪くなり、図８に示すように、アンダーフィル材３７の未充填部分ｓが生じやすい。元々、後アンダーフィル用の樹脂材は、バンプの保護機能を高めるべく熱膨張係数や弾性率を小さくするためにフィラーを多く混入しておりその分粘度が大きく充填性が悪い。充填しやすいフィラーの少ない材料を用いると熱膨張係数や弾性率が大きくなり信頼性に問題が出てくる。
図７に示した、接合前に基板４５に樹脂材４４を供給するいわゆるプリコート法では、図９に示すように、半導体装置４１を基板４５に押し付ける際に空気を取り込んでしまうことや、硬化時に樹脂材４４から発生する溶剤分のガスが抜けきらないことによるボイド（空隙）ｖが形成されやすく信頼性に支障をきたす場合がある。また、フラックス機能を持たせたり、はんだの溶融による接合を阻害しないようにするためにフィラーを十分に混入できず、樹脂材４４の熱膨張係数や弾性率が大きく、特に熱サイクル試験で問題を生じやすい。
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、その目的とするところは、接合部を保護する樹脂材の充填性を高め、且つ信頼性にも優れた半導体装置の接合方法及び接合構造を提供することにある。
本発明は前記課題を解決するため以下の構成を採用した。
すなわち、本発明の半導体装置の接合方法は、導電性のバンプを半導体装置に形成する工程と、このバンプを覆うように第１の樹脂材を半導体装置のバンプ形成面に形成した後第１の樹脂材を硬化させる工程と、バンプの先端部を第１の樹脂材から露出させる工程と、この露出された先端部を接合対象物に形成された導体部に押し当てた状態で溶融させて接合させる工程と、未硬化状態で先端部を覆った後、接合時に硬化されて第１の樹脂材の厚さよりも小さい第１の樹脂材と接合対象物の導体部形成面との間の間隙を充填する第２の樹脂材を形成する工程と、を有する。
上記第１の樹脂材は、半導体装置と接合対象物との接合前に、半導体装置のバンプ形成面に形成される。したがって、接合対象物に向き合わされずに開放された状態のバンプ形成面に第１の樹脂材を供給することができるので、接合後に形成される半導体装置と接合対象物との間の間隙の大きさには関係なく、バンプを隙間なく覆うことが容易に行える。また、その第１の樹脂材は形成された後、接合前に硬化されるため、接合時には硬化収縮や溶剤の揮発による体積の収縮が生じず、半導体装置や接合対象物の反りや変形を防げる。
バンプの先端部はその溶融による接合対象物の導体部との接合を可能にするため、接合前に第１の樹脂材から露出させる必要がある。したがって、第１の樹脂材だけでは半導体装置を接合対象物に接合させた際にこれら両者の間隙を完全に充填させることができず、露出させたバンプ先端部の高さ分だけ空隙ができてしまう。そこで、第２の樹脂材でその空隙を充填する。また、第１の樹脂材は接合前に硬化され接着性に優れないので、未硬化状態で半導体装置と接合対象物との間に介在される第２の樹脂材が両者の接着層としても機能する。
第２の樹脂材は、バンプ先端部の溶融による導体部への接合を妨げないようにフィラーを含まないかあるいは含有量が第１の樹脂材に比べれば少ない。よって熱膨張係数と弾性率の低減を図ることができず信頼性が第１の樹脂材に比べて低い。しかし、第２の樹脂材は導体部との接合に寄与するバンプ先端部のみを覆い、バンプの特に強度に不安のある付け根部を含む大部分は第１の樹脂材が覆っておりこの第１の樹脂材が接合部の強度補強の役割を担っている。
第１の樹脂材は、バンプにおける接合に寄与しない部分を覆うのでその覆われた部分の溶融を許容する必要がなく、また接合後に形成される半導体装置と接合対象物との間隙に後から供給するのでもないので粘度を小さく調整する必要もなく、よって熱膨張係数や弾性率を下げる目的でフィラーを多く混入できる。したがって、第１の樹脂材は信頼性が高く、これが前記間隙の大部分に充填されるので、接合部の強度補強を図ることができる。
また、第２の樹脂材として、未硬化状態でフラックス作用を有するものを用いれば、接合時にはバンプ先端部と導体部の酸化膜などを除去して両者の接合性を高めることができ、さらに加熱されると硬化してバンプ先端部を覆って保護する樹脂となる。このような第２の樹脂材を用いれば、別途フラックスを用いる必要がなく、またその洗浄工程も不要となる。
また、接合前にバンプの高さを揃えるためにバンプを研磨する場合には、バンプは硬化された第１の樹脂で覆われているので、その第１の樹脂材を研磨して平坦化することで前記バンプの高さを前記第１の樹脂材の厚さにそろえることができる。バンプは第１の樹脂材で保護された状態で研磨されるので、特に微細バンプに生じやすいバンプ側面側の削れや折損といった研磨不良を防げる。
また、本発明の半導体装置の接合構造は、互いに向き合わされた半導体装置のバンプ形成面と接合対象物の導体部形成面との間に、導体部に接合された先端部を除いてバンプを覆う第１の樹脂材と、第１の樹脂材の厚さよりも小さい第１の樹脂材と導体部形成面との間の間隙を充填しバンプの先端部を覆う第２の樹脂材とが形成され、第１の樹脂材の熱膨張係数の大きさは第２の樹脂材の熱膨張係数の大きさ以下であり、第１の樹脂材の弾性率の大きさは第２の樹脂材の弾性率の大きさ以下であることを特徴としている。
上記バンプ先端部を覆う第２の樹脂材は、バンプ先端部の溶融による導体部への接合を妨げないようにフィラーを含まないかあるいは含有量が第１の樹脂材に比べれば少ない。よって熱膨張係数と弾性率の低減を図ることができず信頼性が第１の樹脂材に比べて低い。しかし、バンプの特に強度に不安のある付け根部を含む大部分は第１の樹脂材が覆っており、この第１の樹脂材には熱膨張係数と弾性率を下げる目的でフィラーが多く混入され、この第１の樹脂材によって接合部の強度補強が図られている。
本発明の半導体装置の接合方法によれば、半導体装置と接合対象物との間隙の大部分を覆ってバンプを保護する第１の樹脂材が、接合前に予め半導体装置側に形成されてから半導体装置と接合対象物との間の間隙に介在されるので、これら両者の間隙が狭いものであっても隙間なく充填を行え、バンプ保護を確実に行える。また、第２の樹脂材に比べて物性の点で信頼性に優れる第１の樹脂材が上記間隙の大部分を充填しているので、このことによってもバンプ保護効果が高められている。
本発明の半導体装置の接合構造によれば、バンプの先端部を除く大部分を覆い熱膨張係数と弾性率が低く抑えられた第１の樹脂材によってバンプの保護が図られ、バンプの先端部と接合対象物の導体部との接合を妨げないようにフィラー混入が制限された第２の樹脂材によって、良好な接合性の確保と、バンプ先端部と導体部との接合部位の保護が図られている。
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
［第１の実施形態］
図１Ａに本実施形態に係る半導体装置１を示す。半導体装置１は、例えばシリコンなどの半導体に集積回路が作り込まれた半導体回路形成体であり、その形態としては、チップ状のもの、チップがパッケージングされたもの、さらにはウェーハ状のものが挙げられる。
（図１Ｂの工程）
半導体装置１の電極パッド（図示せず）上に導電性のバンプ２を形成する。バンプ２は例えば略円柱状であり、基部２ａと先端部２ｂの２つの部分からなる。基部２ａは、電極パッド上に例えばめっき法で形成された銅やニッケルといった金属または合金からなる。基部２ａの直径は例えば２５μｍ、高さは例えば２０μｍである。先端部２ｂは、基部２ａに続いてめっき法により形成され、例えば錫、銀等を含むはんだからなる。先端部２ｂの高さは例えば１０μｍである。後述する接合工程における加熱温度では、基部２ａは溶融せず、先端部２ｂのみが溶融する。バンプ２間のピッチは例えば５０μｍである。
（図１Ｃの工程）
バンプ２を覆うように、半導体装置１のバンプ形成面１ａに第１の樹脂材３を形成する。第１の樹脂材３は、熱硬化性のエポキシ系やアクリル系の主剤樹脂に硬化剤やフィラーなどを混入させたものである。フィラーは例えば球状シリカであり、熱膨張係数や弾性率を下げる目的で、約５０重量％の比率で混入されている。
第１の樹脂材３は、未硬化状態でバンプ形成面１ａ上に例えば３０μｍの厚さで塗布された後、その表面が例えばローラで押圧されることで平坦化される。第１の樹脂材３は、バンプ先端部２ｂの下端面上を覆う部分の厚さが２〜３μｍとなるように平坦化される。この平坦化後、加熱により第１の樹脂材３は硬化される。これにより、バンプ２は、硬化された第１の樹脂材３に覆われて保護される。
また、半導体装置１が接合対象物に対して接合される前の、バンプ形成面１ａ側が開放されている状態で、第１の樹脂材３をバンプ形成面１ａ上に供給できるので充填性が良く、未充填部分（空隙）を生じさせることなく第１の樹脂材３を形成できる。
（図１Ｄの工程）
例えばレーザートリミング法によって、第１の樹脂材３における、バンプ先端部２ｂを覆っている部分（厚さ約１０μｍ）を除去し、先端部２ｂを露出させる。前工程での第１の樹脂材３の平坦化によって、均一に同じ厚さ分を除去すればよい。なお、先端部２ｂを構成するはんだは溶かさずに、第１の樹脂材３だけを溶かす薬品を使って、第１の樹脂材３の除去による先端部２ｂの露出を行ってもよい。
（図２Ｅの工程）
前工程で露出されたバンプ先端部２ｂを加熱溶融させて半球状にする。図２Ｈに示す接合対象物１１の導体部１２との接合の際には、その半球状の先端部２ｂの頂部が導体部１２に先に接触してその先端部２ｂがつぶれることで、先端部２ｂが後述する第２の樹脂材４を押し退けながら導体部１２に接合されるので、先端部２ｂと導体部１２との間に第２の樹脂材４を挟み込むことによる接続不良を防げる。
（図２Ｆの工程）
例えば印刷法でペースト状の第２の樹脂材４をバンプ先端部２ｂを覆うように第１の樹脂材３に約１０μｍの厚さで塗布する。あるいはフィルム状の第２の樹脂材４を加熱加圧して接着してもよい。ペースト状、フィルム状、何れにしても未硬化状態である。
第２の樹脂材４は、未硬化状態ではフラックス作用を有し、加熱されて硬化されると３次元架橋した樹脂となり、接合部の補強材として機能する。例えば、少なくとも１つ以上のフェノール性水酸基を有する化合物と、硬化剤として作用するエポキシ樹脂やイソシアネート樹脂を含む組成物が挙げられる。第２の樹脂材４に含まれるフィラーの含有比率は、フラックス作用を阻害しないために第１の樹脂材３よりも小さく、例えば０〜１０重量％ほどである。
（図２Ｇの工程）
半導体装置１の第２の樹脂材４の形成面と、接合対象物１１の導体部形成面１１ａとを向き合わせて、半導体装置１と接合対象物１１とを位置合わせする。各バンプ２が、接合すべき導体部１２上に位置するように位置合わせされる。半導体装置１はバンプ形成面１ａの反対面側が実装機の吸着具に吸着保持され、接合対象物１１はテーブル上に支持されている。接合対象物１１は、例えば樹脂やシリコンからなる基板であり、半導体装置１との接合面に導体部１２が形成されている。導体部１２は例えば銅材料からなり、その表面には、無電解めっきによって、ニッケル（１.５μｍ）／金（０.１０μｍ）の表面処理が施されている。
（図２Ｈの工程）
実装機のテーブル側と吸着具側の温度をそれぞれ例えば１５０℃に予熱した状態で半導体装置１に形成された第２の樹脂材４を接合対象物１１の導体部形成面１１ａに接触させ、さらに半導体装置１を接合対象物１１に対して押圧しながら吸着具側を例えば２９０℃に加熱する。この吸着具側からの熱がバンプ先端部２ｂに伝わり、バンプ先端部２ｂは溶融して第２の樹脂材４を押し退けて導体部１２に接合する。さらに、この加熱により第２の樹脂材４は硬化する。先端部２ｂの溶融による導体部１２との接合が数秒程度であるのに対して、第２の樹脂材４が完全に硬化するまでの時間はそれよりも遅く、第２の樹脂材４の硬化が先端部２ｂと導体部１２との接合を妨げることはない。
以上の接合により、半導体装置１に形成された半導体集積回路は、バンプ形成面１ａに形成された電極パッド、バンプ２、および導体部１２を介して接合対象物１１と電気的に接続される。
また、上記接合時の加熱温度では、バンプ２の基部２ａは溶融せず、先端部２ｂのみが溶融し、その先端部２ｂは５μｍほどの高さにまでつぶれた。バンプ２の基部２ａが溶融しないので、基部２ａの高さによって、半導体装置１と接合対象物１１との間の距離を安定して保持でき、また、基部２ａがつぶれないため基部２ａによる応力緩和作用も損なわれない。
また、上記接合時、第２の樹脂材４は、硬化前はそのフラックス作用により、先端部２ｂと導体部１２との接合面の酸化膜などを除去して接合性を高めた後、硬化されると３次元架橋した樹脂となりバンプ先端部２ｂを覆って保護する。このような特性のためフラックスの洗浄工程が必要ない。バンプ２の狭ピッチ化や、半導体装置１と接合対象物１１との間の狭ギャップ化が進むと、フラックスの洗浄が不十分になりやすく、また、洗浄力に優れた有機溶剤を用いて洗浄することも考えられるがそのような溶剤は環境問題の面から使用が規制されつつある。このような背景から、フラックスの洗浄を不要にできることは大きな利点である。また、フラックスの洗浄工程が不要な分コスト低減も図れる。
また、第１の樹脂材３は接合前にすでに硬化されており接着性を失っているので、接合時には、第１の樹脂材３と導体部形成面１１ａとの間に介在される未硬化状態の第２の樹脂材４が、半導体装置１と接合対象物１１とを接着する接着層として機能する。
以上述べた接合方法によれば、バンプ２と導体部１２との接合と、半導体装置１と接合対象物１１との間の間隙への樹脂材３、４の充填とが同時に行われ、工程数を削減でき生産効率の向上を図れる。また、樹脂材３、４の充填は、いわゆる後アンダーフィル法と呼ばれる接合後の狭い間隙に樹脂材を供給することによる充填ではないので未充填部分をなくせ、半導体装置１と接合対象物１１との間の間隙を完全に充填することが可能になる。この結果、信頼性を向上できる。
また、得られた接合体においては、半導体装置１と接合対象物１１間の間隙に第１の樹脂材３と第２の樹脂材４という特性の異なる２つの樹脂材が充填された構造となっており、それぞれに混入されているフィラーの含有率の違いによって、第１の樹脂材３の方が第２の樹脂材４よりも、熱膨張係数及び弾性率を小さくすることができる。
熱膨張係数と弾性率が小さく調整された第１の樹脂材３が、バンプ２において特に応力に弱い付け根部を含むバンプ２の大部分を保護し、半導体装置１と接合対象物１１間の間隙の約８０％を占めている（約２５μｍの間隙に対して第１の樹脂材３の厚さは約２０μｍ）ので、高い信頼性を得ることができる。
その第１の樹脂材３は接合前にバンプ形成面１ａ側に形成されて硬化されることから、バンプ先端部２ｂの導体部１２に対する接合を妨げないようにするため先端部２ｂは覆わない。したがって、第１の樹脂材３だけでは半導体装置１と接合対象物１１との間隙を完全に充填することはできない。そこで、第２の樹脂材４が未硬化の状態で先端部２ｂを覆うように供給された後、先端部２ｂと導体部１２との接合完了後に完全硬化されることで、前記間隙は２つの樹脂材３、４によって隙間なく充填される。
また、第２の樹脂材４は未硬化状態でフラックス機能をもたせるため、これを阻害しないためにフィラーをそれほど混入できず、熱膨張係数と弾性率は大きめになる。しかし、第２の樹脂材４はバンプ２の先端部２ｂを覆うだけで、上記間隙の充填樹脂の大部分を占める信頼性の高い第１の樹脂材３に比べれば量が少なく（例えば体積比で、第１の樹脂材３が８０％に対して第２の樹脂材４は２０％）、第１の樹脂材３によって第２の樹脂材４の信頼性不足は十分に補えている。また、第２の樹脂材４を少なくできるということは、その分、硬化時に発生するガスに起因するボイドの形成も抑えられる。
一般に半導体装置の実装は、図１０に概略示すような実装機を用いて行われる。昇降体２１がガイド軸２５に沿って矢印方向に下降することで、昇降体２１の下端部に設けられた吸着部２２に吸着保持された半導体装置１のバンプ２が、テーブル２３の保持面２４上に支持された接合対象物１１の導体部に一定荷重で押し付けられる。このとき、実装機側の精度あるいは半導体装置１側の精度によっては、図１０に１点鎖線で示すように、半導体装置１が接合対象物１１に対して傾いた状態で（両者の接合面が非平行の状態）で押し付けられることがあり、一部のバンプ２に、設定された荷重よりも大きな荷重がかかってしまうことがある。バンプ２に過荷重がかかると、図１１に示すように、特に付け根部が折損しやすい。
しかし、本実施形態では、接合前に、バンプ２の付け根部を含む大部分を占める基部２ａを、硬化された第１の樹脂材３で覆って保護しているのでバンプ２の傾きは第１の樹脂材３によって規制され折損を防げる。
また、近年、半導体装置１に対する薄型化の要求が強く、半導体装置１における電極パッド及びバンプ２の形成面の反対側の面をバックグラインディングして１００μｍ以下まで薄くすることがある。このように半導体装置１が薄くなった場合には、従来の接合後に接合部に樹脂材を供給して硬化させる後アンダーフィル法では、樹脂材からの溶剤揮発と硬化収縮によって樹脂材の体積が収縮し、図１３に示すように、半導体装置１の変形をきたす場合がある。また、接合対象物１１にも変形が生じ得る。
これに対して、本実施形態では、半導体装置１と接合対象物１１との間の間隙を充填する樹脂材の約８０％の体積を占める第１の樹脂材３は、接合前に一方の面側が開放され拘束を受けない状態で完全に硬化されることから、接合時の加熱を受けた際には上記間隙を充填する樹脂材に起因する半導体装置１や接合対象物１１の変形を抑えられる。なお、第２の樹脂材４は接合時に加熱硬化されるが、上述したようにその量は少なく、よって溶剤揮発や硬化収縮による体積の収縮も小さい。
［第２の実施形態］
次に、図３を参照して第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、第２の樹脂材４を、半導体装置１と接合対象物１１との接合後に、両者の間隙に供給している。すなわち、図３Ａに示すように、第２の樹脂材４を介在させないでバンプ先端部２ｂを接合対象物１１の導体部１２に押し付けながら加熱溶融させて接合させた後、図３Ｂに示すように、未硬化状態の第２の樹脂材４を、第１の樹脂材３と接合対象物１１の導体部形成面１１ａとの間の間隙に供給して、その後硬化させる。
この場合、第２の樹脂材４にフィラーを入れない、または含有量を少なくして流動性を高めることで、微小間隙であっても空隙を生じさせずに充填が可能になる。上記第１の実施形態で述べたように、第２の樹脂材４は第１の樹脂材３に比べて量が少なく、接合部の保護は、前記間隙を充填する樹脂材の大部分を占めフィラー含有量を多くした信頼性の高い第１の樹脂材３が担っており、フィラーを多く含まない第２の樹脂材４の物性が接合部の強度補強に不十分であっても問題ない。
［第３の実施形態］
次に、図４を参照して第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、第２の樹脂材４を、図４に示すように、半導体装置１との接合前の接合対象物１１側に形成している。第２の樹脂材４は未硬化状態で接合対象物１１の導体部形成面１１ａに供給され、その後、上記第１の実施形態と同様に、半導体装置１を接合対象物１１に対して押圧しながらバンプ先端部２ｂを加熱溶融させて導体部１２に接合させると共に、第２の樹脂材４を加熱硬化させる
なお、１つの接合対象物１１に対して１つの半導体装置１を接合させることに限らず複数の半導体装置１を接合させてもよい。この場合に、第３の実施形態の方法を実施するとなると、生産性を高めるために第２の樹脂材４を先に接合対象物１１上の複数箇所に供給してから、１個ずつ半導体装置１をその上に押し付けて接合していく方法の採用が考えられる。通常、実装機の吸着具側からバンプ２に伝わる熱が接合対象物１１を支持するテーブルに逃げて安定温度に達するのが遅くならないように、テーブル側も接合前の状態で予熱されている。この場合には、ある１つの半導体装置１の接合を行っているときに、まだ半導体装置１が接合されていない箇所の第２の樹脂材４がテーブルからの熱を受けて硬化し始めフラックス作用が失われる可能性が起こり得る。
これに対して上記第１の実施形態では、第２の樹脂材４を半導体装置１側に形成した上で接合対象物１１に接合させるので、各々の半導体装置１に形成された第２の樹脂材４に作用する熱履歴を同じにすることができ、品質のばらつきを抑えられる。
［第４の実施形態］
図１２Ａに示すように、各バンプ２の高さにばらつきがあると、接合時にバンプ２を接合対象物１１の導体部１２に押し付ける際に、最も高いバンプ２が接合対象物１１の導体部１２に最初に接触することになり、そのバンプ２に過大に荷重がかかってしまいバンプ２の折損をきたす可能性がある。
そこで、従来より、バンプ高さのばらつきが大きい場合には、研磨によってバンプ高さを揃えることが行われているが、ピッチが６０μｍで微細なバンプになると研磨機の研磨パッドとバンプ先端部２ｂの下端面とが平行に当接した状態で研磨されず、図１２Ｂに示すようにバンプ先端部２ｂが側面側から削れた状態（いわゆる片当たり状態）になりやすい。そして、その先端部２ｂの傾斜した面に研磨パッドが当接することでバンプ２が斜めに傾いてしまい、場合によっては図１２Ｃに示すようにバンプ２が折損してしまう。
しかし、本実施形態では、図５Ａに示すように、バンプ２は、導体部１２との接合前に第１の樹脂材３で覆われるので、バンプ２が単独で研磨されることはなく、硬化された第１の樹脂材３と共に研磨できる。この結果、バンプ２の側面側に研磨パッドが当たることがなく、よってバンプ２の側面が削れたり、バンプ２を折損させることなく、バンプ高さの均一化が可能になる。バンプ高さは第１の樹脂材３の厚さと略同じに揃えられる。この後、先端部２ｂの溶融による導体部１２への接合を可能にするため、上記第１の実施形態と同様、図１Ｄに示す工程にて先端部２ｂの露出が行われる。
なお、接合の阻害やフラックス機能の阻害にならないようであれば、第２の樹脂材４にもフィラーを多く混入して、第２の樹脂材４の熱膨張係数及び弾性率を第１の樹脂材３と同程度まで低減させてもよい。
本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の接合工程を示す断面図である。 図１に続く工程を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の接合工程を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の接合工程を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の接合工程を示す断面図である。 従来例の半導体装置の接合工程を示す断面図である。 他従来例の半導体装置の接合工程を示す断面図である。 図６の従来において、アンダーフィル材に未充填部分が生じた状態を示す断面図である。 図７の従来例において、アンダーフィル材にボイドが生じた状態を示す断面図である。 実装機の概略図である。 バンプの折損を示す断面図である。 高さばらつきのあるバンプの研磨時に、片あたりや折損が生じた場合を示す断面図である。 半導体装置や接合対象物に反りが生じた状態を示す断面図である。
符号の説明
１…半導体装置、１ａ…バンプ形成面、２…バンプ、２ａ…基部、２ｂ…先端部、３…第１の樹脂材、４…第２の樹脂材、１１…接合対象物、１１ａ…導体部形成面、１２…導体部。

Claims (6)

  1. 半導体装置を接合対象物に接合させる半導体装置の接合方法であって、
    導電性のバンプを前記半導体装置に形成する工程と、
    前記バンプを覆うように第１の樹脂材を前記半導体装置のバンプ形成面に形成した後、前記第１の樹脂材を硬化させる工程と、
    前記バンプの先端部を前記第１の樹脂材から露出させる工程と、
    前記露出された先端部を前記接合対象物に形成された導体部に押し当てた状態で溶融させて接合させる工程と、
    未硬化状態で前記先端部を覆った後、接合時に硬化されて前記第１の樹脂材の厚さよりも小さい前記第１の樹脂材と前記接合対象物の導体部形成面との間の間隙を充填する第２の樹脂材を形成する工程と、
    を有することを特徴とする半導体装置の接合方法。
  2. 前記第２の樹脂材は未硬化状態でフラックス作用を有し、
    前記先端部の露出後に前記先端部を覆うように未硬化状態の前記第２の樹脂材を前記第１の樹脂材に形成する工程と、
    未硬化状態の前記第２の樹脂材を前記導体部形成面に押し当てて加熱し、前記先端部を溶融させて前記導体部に接合させると共に前記第２の樹脂材を硬化させる工程と、
    を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の接合方法。
  3. 前記第２の樹脂材は未硬化状態でフラックス作用を有し、
    未硬化状態の前記第２の樹脂材を前記接合対象物の前記導体部形成面に形成する工程と、
    未硬化状態の前記第２の樹脂材に、前記先端部が露出された前記バンプ形成面を押し当てて加熱し、前記先端部を溶融させて前記導体部に接合させると共に前記第２の樹脂材を硬化させる工程と、
    を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の接合方法。
  4. 前記バンプを覆う前記第１の樹脂材を形成して硬化させた後、前記第１の樹脂材を研磨して平坦化することで前記バンプの高さを前記第１の樹脂材の厚さにそろえる工程を有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の接合方法。
  5. 半導体装置が導電性のバンプを介して接合対象物の導体部に接合された半導体装置の接合構造であって、
    互いに向き合わされた前記半導体装置のバンプ形成面と前記接合対象物の導体部形成面との間に、前記導体部に接合された先端部を除いて前記バンプを覆う第１の樹脂材と、前記第１の樹脂材の厚さよりも小さい前記第１の樹脂材と前記導体部形成面との間の間隙を充填し前記先端部を覆う第２の樹脂材とが形成され、
    前記第１の樹脂材の熱膨張係数の大きさは前記第２の樹脂材の熱膨張係数の大きさ以下であり、前記第１の樹脂材の弾性率の大きさは前記第２の樹脂材の弾性率の大きさ以下である
    ことを特徴とする半導体装置の接合構造。
  6. 前記第２の樹脂材は未硬化状態でフラックス作用を有する
    ことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の接合構造。
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