JP2006303239A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2006303239A
JP2006303239A JP2005123897A JP2005123897A JP2006303239A JP 2006303239 A JP2006303239 A JP 2006303239A JP 2005123897 A JP2005123897 A JP 2005123897A JP 2005123897 A JP2005123897 A JP 2005123897A JP 2006303239 A JP2006303239 A JP 2006303239A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
interposer
bump
circuit board
semiconductor element
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005123897A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4894159B2 (ja
Inventor
Michihiko Ueda
充彦 植田
Nobuhiro Yoshioka
伸宏 吉岡
Yoshiharu Sanagawa
佳治 佐名川
Takeshi Nakasuji
威 中筋
Sadayuki Sumi
貞幸 角
Toshihiko Takahata
利彦 高畑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP2005123897A priority Critical patent/JP4894159B2/ja
Publication of JP2006303239A publication Critical patent/JP2006303239A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4894159B2 publication Critical patent/JP4894159B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144Gold (Au) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors

Landscapes

  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

【課題】半導体装置の高密度実装が可能で、且つ回路基板に生じる熱応力の影響を半導体素子に生じさせることがない信頼性の高い半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】半導体素子2と回路基板1とが、導電パターンを形成した薄肉フィルム状のインターポーザ3を介して電気的に接合して構成された半導体装置Aであって、上面3aに上記半導体素子2を第1のバンプB1によって接合支持したインターポーザ3の下面3bを、第2のバンプB2によって回路基板1上に接合支持して、上記半導体素子2を上記回路基板1より浮き上がらせた状態にして電気的に接合していることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、詳しくは半導体素子と回路基板とをインターポーザを介して電気的に接合して構成された半導体装置及びその製造方法に関する。
従来より、半導体素子を回路基板に実装する方法として、フリップチップ実装やワイヤボンド実装が知られている。
図8(a)は、フリップチップ実装されたフェイスダウン構造の半導体装置A’を示しており、半導体素子200と回路基板100とはバンプBを介して電気的に接合され、半導体素子200と回路基板100との間隙には、封止材として補強のためのアンダーフィル樹脂400が充填されている。
図8(b)は、ワイヤボンド実装されたフェイスアップ構造の半導体装置A’を示しており、半導体素子200は封止材としてダイボンド樹脂500等で回路基板100に固定され、半導体素子200と回路基板100とは、ワイヤWによって電気的に接合されている。
しかしながら、このような実装方法は構造が簡易で実装も容易という利点があるが、近年は、半導体装置の小型化、薄型化が求められており、これに応じて半導体素子がピンの数が増えると、バンプ電極間のピッチが狭小化し、上記の実装方法では半田不良を起こしやすいという問題があった。
下記特許文献1には、半導体素子を高密度に実装させるため、半導体素子と回路基板との間にインターポーザ(中間基板)を介在させ、回路基板側のバンプのピッチを大きくとる構成が開示されている。ここで、インターポーザと半導体素子との空間にはアンダーフィル樹脂が充填されている。
特開2004−207566号公報
しかしながら、上述の従来の実装方法は、回路基板と半導体素子とを、回路基板の熱膨張係数の異なる封止材をそれらの間隙に充填し、直接的に接合させる構造であるので、回路基板の熱による応力(膨張、収縮)がバンプや導体パターンに直接加わり、バンプにクラックが生じたり、半導体素子との接続が断線する等の問題があった。
また上記特許文献1に記載の実装方法によれば高密度に実装することは可能であっても、回路基板とは熱膨張係数の異なるインターポーザが熱により応力を生じるので、上記と同様にバンプにクラックが生じたり、半導体素子との接続が断線してしまうという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、高密度実装が可能で、且つ回路基板に生じる熱応力の影響を半導体素子に生じさせることがない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を目的とするものである。
請求項1の発明に係る半導体装置は、半導体素子と回路基板とが、導電パターンを形成した薄肉フィルム状のインターポーザを介して電気的に接合して構成されており、上面に上記半導体素子を第1のバンプによって接合支持したインターポーザの下面を、第2のバンプによって回路基板上に接合支持して、上記半導体素子を上記回路基板より浮き上がらせた状態にして電気的に接合していることを特徴とする。
また請求項2の発明に係る半導体装置は、半導体素子と回路基板とが、導電パターンを形成した薄肉フィルム状のインターポーザを介して電気的に接合して構成されており、上記回路基板は、外周部を有し、上記半導体素子の厚み以上の深さに形成された凹部を形成しており、上記インターポーザの同一面に第1のバンプと第2のバンプを形成し、上記第1のバンプを介して半導体素子と接合されたインターポーザは、該半導体素子を下方に向け、該半導体素子の全体部分が上記凹部に落とし込まれるように吊り下げ保持した状態で、上記凹部の上記外周部に形成された上記第2のバンプで接合支持されていることを特徴とする。
上記発明においては、請求項3の発明のように、インターポーザは、柔軟性を有する程度まで薄肉にしたシリコンで構成できる。また、請求項4の発明のように、インターポーザは、上記第2のバンプの周辺部に撓みを有するようにして、該第2のバンプによって、上記回路基板上に浮き上がった状態で接合支持されてもよい。
請求項5の発明に係る半導体装置の製造方法は、第2のバンプを介して上記インターポーザと上記回路基板とを接合する前に、上記半導体素子と上記インターポーザとは上記第1のバンプを介して常温接合することを特徴とする。
請求項6の発明に係る半導体装置の製造方法は、インターポーザと上記回路基板とは上記第2のバンプを介して加熱接合により接合することを特徴とする。
請求項7の発明に係る半導体装置の製造方法は、上記第1のバンプを介して上記半導体素子と上記インターポーザとが常温接合した後、該インターポーザと上記回路基板とは、上記第2のバンプを介して加熱接合により接合することを特徴とする。
請求項1又は請求項2の発明に係る半導体装置によれば、回路基板の熱応力による膨張或いは収縮をインターポーザの変形により吸収でき、半導体素子に回路基板の熱応力の影響を与えることがない。
よって回路基板の熱応力がバンプや導体パターンに加わり、バンプにクラックが生じたり、半導体素子との接続が断線したりすることがなく信頼性の高い半導体装置を構成することができる。
またインターポーザを介して回路基板と半導体素子とが実装されるので、半導体素子が多ピン化して、電極間のピッチが狭くなっても、回路基板の電極のピッチは大きくとることができるので、半導体装置の高密度化が可能である。
請求項3の発明に係る半導体装置によれば、インターポーザは、柔軟性を有する程度まで薄肉にしたシリコンで構成されるので、回路基板の熱応力を吸収することができる。
また半導体素子や回路基板も、インターポーザと同じ熱膨張係数のシリコンで構成されるものであれば、熱を受けたときには同様に熱膨張が生じるため、より一層熱応力による悪影響を受けることがなく、信頼性の高い半導体装置を構成することができる。
請求項4の発明に係る半導体装置によれば、第2のバンプの周辺部に撓みを有するようにして、該第2のバンプによって、回路基板上に浮き上がった状態で接合支持されているので、熱を受けたときでも回路基板とインターポーザの膨張係数の違いによって生じる引っ張り応力が上記撓みにより吸収でき、半導体素子に回路基板の熱応力の影響を与えることがない。
請求項5に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体素子とインターポーザとは第1のバンプを介して常温接合されるので、熱応力を発生させることなく接合できるので、接合後に熱収縮が生じるようなことがない。
請求項6に係る半導体装置の製造方法によれば、インターポーザと回路基板とは第2のバンプを介して加熱接合により接合されるので、熱膨張した回路基板にインターポーザが接合され、加熱接合後の冷却により回路基板が収縮するので、インターポーザに回路基板の熱応力を吸収できる適度な撓みを容易に形成することができる。
請求項7に係る半導体装置の製造方法によれば、第1のバンプを介して半導体素子とインターポーザとが常温接合された後、該インターポーザと回路基板とを、上記第2のバンプを介して加熱接合により接合するので、請求項5及び請求項6に記載の効果が得られると共に、容易な製造工程により請求項1乃至請求項4に記載の半導体装置を製造することができる。
以下に本発明の最良の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図1は本発明の半導体装置の基本構造を説明する断面図、図2は本発明の半導体装置の基本構造を示す断面図であり、そのうちの(a)は回路基板が熱膨張した場合の図、(b)は回路基板が熱収縮した場合の図である。図3(a)乃至(c)は本発明の半導体装置の製造工程を示す断面図である。図4は本発明の別実施形態の半導体装置の基本構造を説明する断面図、図5は本発明の別実施形態の半導体装置の基本構造を示す断面図であり、そのうちの(a)は回路基板が熱膨張した場合の図、(b)は回路基板が熱収縮した場合の図である。そして図6は本発明の更に別実施形態を示す半導体装置の断面図である。図7(a)乃至(c)は本発明の別実施形態の製造工程を示す断面図である。
図1は、本発明の実施例である半導体装置の基本構造を説明する断面図であり、該半導体装置Aは、半導体素子2と回路基板1とが薄肉フィルム状のインターポーザ3を介して電気的に接合して構成されている。
半導体素子2とインターポーザ3とは、半導体素子2の表面の電極(不図示)と、インターポーザ3の上面3aに形成された第1のバンプB1を介してフェイスダウン実装し電気的に接合され、インターポーザ3と回路基板1とは、回路基板1側の電極(不図示)の上に、予め形成された第2のバンプB2を介してインターポーザ3の下面3bと電気的に接合されている。
本発明の半導体装置Aは、半導体素子2が回路基板1より浮き上がらせた状態にして電気的に接合していることを特徴としており、ここで用いられるインターポーザ3は、弾性力を作用させて支持できるような素材でなり、図1に示すように、第2のバンプの周辺部に撓みを有するよう構成される。これによれば、回路基板1の熱応力による膨張若しくは収縮をインターポーザ3の変形により吸収でき、半導体素子2に回路基板1の熱応力の影響を与えることがない。
ここでインターポーザ3は、半導体素子2と回路基板1とを電気的に接続するために、インターポーザ3内に貫通配線が形成されており、第1のバンプB1と反対面に第2のバンプを配置し、回路基板1に穴加工を施すことがないように構成され、インターポーザ3の上面3aは半導体回路、すなわち導電パターンが形成されている。またここでインターポーザ3の表面に機能素子を設ければ半導体装置Aの多機能化を図ることができる。
インターポーザ3は半導体素子2よりも1mm以上大きく形成し、厚みは100μm以下程度まで薄肉化し、柔軟性を有する程度に構成し、シリコンからなるものとすると望ましい。
これによれば、回路基板1の熱応力を吸収することができる。
また、半導体素子2や回路基板1も、インターポーザ3と同じ熱膨張係数のシリコンで構成されるものであれば、熱を受けたときには同様に熱膨張が生じるため、より一層熱応力による悪影響を受けることがなく、信頼性の高い半導体装置Aを構成することができる。
半導体素子2とインターポーザ3とをつなぐ第1のバンプB1は、バンプ幅30〜100μmのAuバンプで、スタッドバンプ、メッキバンプ等により形成されており、超音波接合、熱圧着接合、常温表面活性化接合等によりフリップチップ実装している。接合時にはAuバンプはつぶれ、その高さは15〜50μm程度になる。
ここでスタッドバンプによりAuバンプを形成する場合は、Auワイヤ(直径18〜35μm)の先端をスパーク等によって溶融させ形成したボールをインターポーザ3へ熱圧着し、Auワイヤから切離して、30〜100μmのバンプを形成する。
また回路基板1とインターポーザ3とをつなぐ第2のバンプB2は、バンプ幅30〜100μmのAu又ははんだバンプからなり、第1のバンプB1と同様に超音波接合、熱圧着接合、常温表面活性化接合等によりフリップチップ実装している。
そして回路基板1は、セラミックやFR−4を代表とする有機樹脂基板等からなり、厚みは0.3〜1.5mm程度で、インターポーザ3との接合面には電極が形成されている。
図2(a)は、本発明の半導体装置Aの回路基板1が熱により矢印方向に膨張している状態を示している。インターポーザ3は、図2(a)に示すように、回路基板1が熱膨張するとそれに追従するように、第2のバンプの周辺部に撓みが伸びた状態となる。このように、インターポーザ3によって、回路基板1の熱応力による膨張を吸収できるので、半導体素子2とインターポーザ3との接合に何ら悪影響を及ぼすおそれがない。
逆に、図2(b)は、本発明の半導体装置Aの回路基板1が冷却され矢印方向に収縮した状態を示している。この場合、インターポーザ3は、図2(b)に示すように、回路基板1の熱収縮に追従するように、より一層撓みが増した状態となる。このように、インターポーザ3によって、回路基板1の熱応力による収縮を吸収できるので、半導体素子2とインターポーザ3との接合に何ら悪影響を及ぼすおそれがない。
ついで、図3に基づいて本実施例の半導体装置Aの製造方法を説明する。
まず、インターポーザ3の上面3aに第1のバンプB1(Auバンプ)を形成し、半導体素子2の電極2aと第1のバンプB1を電気的に接合させる(図3(a)参照)。
このとき第1のバンプB1と半導体素子2とは、超音波を用いて常温接合したものとすれば、熱応力を発生させることなく接合できる。常温接合は、上記の他、Arプラズマを照射して接合表面を活性化した後に加圧接合するものでもよい。
次いで、回路基板1上に第2のバンプB2(Auバンプ或いははんだバンプ)を形成し、回路基板1の第2のバンプB2とインターポーザ3の下面3bに形成される電極3cとを電気的に接合させる(図3(b)参照)。
このとき第2のバンプB2とインターポーザ3とは、第2のバンプB2を加熱接合により接合したものとすれば、加熱接合時の加熱及び冷却により、回路基板1が膨張、収縮するので、これに追従するインターポーザ3に半導体素子2と回路基板1の膨張率の差を吸収するための撓みを形成することができる(図3(c)参照)。
加熱接合は、回路基板1側に第2のバンプB2(クリームはんだ)を印刷し、リフローにより第2のバンプB2を溶融させ、半導体素子2を搭載したインターポーザ3を回路基板1上に電気的に接合させる。このときリフロー温度はPbフリーはんだを用いた場合、融点が220℃程度であるため、最大240℃程度まで加熱されることになる。
すなわち、この加熱により回路基板1は膨張し、リフロー接合の後、220℃以下になると第2バンプB2が凝固し、常温に戻るまで回路基板1とインターポーザ3が熱収縮する。このとき、インターポーザ3がシリコンでなり、100μm以下の厚みで構成されていれば、回路基板1とシリコンの線膨張係数の差による熱収縮量の差がインターポーザ3の撓みとして残る。このように、この製造方法によれば、本発明の半導体装置Aを容易に製造することができ、ここで用いられるインターポー3の適度な撓みを容易に形成することができる。
なお、ここで接合方法は上記の方法に限定されるものではなく、また本発明の半導体装置Aの全体形状、半導体素子やバンプ等の形状及び数値等は上記の記載や図例のものに限定されないことは言うまでもない。
図4は、本発明の上記とは別実施例である半導体装置の基本構造を説明する断面図であり、該半導体装置Aは、半導体素子2と回路基板1とが薄肉フィルム状のインターポーザ3を介して電気的に接合して構成されている。上記実施例と共通部分には同一の符号を付し、共通部分の説明は割愛する。
本実施例の回路基板1は、図4に示すように半導体素子2の厚み以上の深さに形成された凹部1aが形成されており、インターポーザ3と接合する回路基板1の外周部1bの上端には回路基板1側の電極(不図示)が形成されている。
半導体素子2とインターポーザ3とは、半導体素子2の表面の電極(不図示)と、インターポーザ3の上面3aに形成された第1のバンプB1を介して電気的に接合され、インターポーザ3と回路基板1とは、インターポーザ3の上面3aに予め形成された第2のバンプB2を介して電気的に接合されている。
本発明の半導体装置Aは、インターポーザ3と第1のバンプを介して接合された半導体素子2の全体部分が、凹部1aに落とし込まれるように下向きに構成され、インターポーザ3と回路基板1とが、回路基板1の外周部1bの上端に形成された電極と第2のバンプB2を介して接合されることにより、半導体素子2が吊り下げ保持されて構成されることを特徴としている。また図4に示すように、第2のバンプの周辺部に撓みを有するようすれば、回路基板1の熱応力による膨張若しくは収縮をインターポーザ3の変形により吸収でき、半導体素子2に回路基板1の熱応力の影響を与えることがない。
半導体素子2とインターポーザ3とをつなぐ第1のバンプB1及び回路基板1とインターポーザ3とをつなぐ第2のバンプB2は、インターポーザ3の実施例1でいう上面3a、すなわち導体パターンが形成される同一面上に形成され、バンプ幅50〜100μmのAuバンプで、スタッドバンプ、メッキバンプ等により形成されており、超音波接合、熱圧着接合、常温表面活性化接合等によりフリップチップ実装している。接合時にはAuバンプはつぶれ、その高さは15〜50μm程度になる。
ここで回路基板1は、回路基板1は、セラミックやFR−4を代表とする有機樹脂基板等からなり、第1のバンプB1及び第2のバンプB2をスタッドバンプにより形成する場合は、Auワイヤ(直径18〜35μm)の先端をスパーク等によって溶融させ形成したボールをインターポーザ3へ熱圧着し、Auワイヤから切離して、30〜100μmのバンプを形成する。
図5(a)は、本発明の半導体装置Aの回路基板1が熱により矢印方向に膨張している状態を示している。インターポーザ3は、図5(a)に示すように、回路基板1が熱膨張するとそれに追従するように、第2のバンプの周辺部に撓みが伸びた状態となる。このように、インターポーザ3によって、回路基板1の熱応力による膨張を吸収できるので、半導体素子2とインターポーザ3との接合に何ら悪影響を及ぼすおそれがない。
逆に、図5(b)は、本発明の半導体装置Aの回路基板1が冷却され矢印方向に収縮した状態を示している。この場合、インターポーザ3は、図5(b)に示すように、回路基板1の熱収縮に追従するように、より一層撓みが増した状態となる。このように、インターポーザ3によって、回路基板1の熱応力による収縮を吸収できるので、半導体素子2とインターポーザ3との接合に何ら悪影響を及ぼすおそれがない。
上記構成は、凹部1aが形成された回路基板1に限定されず、下記のような回路基板1にも適用可能である。
図6は、本実施例の回路基板1の構成を異にした半導体装置の基本構造を説明する断面図である。ここでは、回路基板1を半導体素子2が接触しないように切欠穴状に形成し、回路基板1の切欠部1dの上端に回路基板1側の電極(不図示)を形成して構成されている。なお、第1のバンプB1、第2のバンプB2の構成等は上述の実施例を同様であるので、説明を割愛する。
半導体素子2とインターポーザ3とは、半導体素子2の表面の電極(不図示)と、インターポーザ3の上面3aに形成された第1のバンプB1を介して電気的に接合され、インターポーザ3と回路基板1とは、インターポーザ3の上面3aに予め形成された第2のバンプB2を介して電気的に接合されている点は上述の実施例と同様で、インターポーザ3と第1のバンプを介して接合された半導体素子2が、切欠部1dに落とし込まれるように下向きに構成され、インターポーザ3と回路基板1とが、回路基板1の切欠部1dの上端に形成された電極と第2のバンプB2を介して接合されることにより、半導体素子2が吊り下げ保持されて構成される。
またここでも図6に示すように、第2のバンプの周辺部に撓みを有するようすれば、回路基板1の熱応力による膨張若しくは収縮をインターポーザ3の変形により吸収でき、半導体素子2に回路基板1の熱応力の影響を与えることがない。
なお、この構成では、半導体素子2がインターポーザ3を用いてぶら下がった状態となるため、インターポーザ3を上述の例より厚みを持たせ、厚みを300μm以下のものとしてもよい。このとき、インターポーザ3は樹脂基板であるフレキシブル基板とすれば、電気配線を多層にすることができ、高密度な回路設計を構成することができる。
また図6に示すように、インターポーザ3と半導体素子2との接合間及びインターポーザ3と回路基板1との接合間にエポキシ樹脂等のアンダーフィル材4を充填してやれば、接合間の補強材となる。
ついで、図7に基づいて本実施例の半導体装置Aの製造方法を説明する。
まず、インターポーザ3の上面3aに第1のバンプB1及び第2のバンプ(Auバンプ)を形成し、半導体素子2の電極2aと第1のバンプB1を電気的に接合させる(図7(a)参照)。
このとき第1のバンプB1と半導体素子2とは、超音波を用いて常温接合したものとすれば、熱応力を発生させることなく接合できる。常温接合は、上記の他、Arプラズマを照射して接合表面を活性化した後に加圧接合するものでもよい。
次いで、回路基板1の外周部1bの上端に形成された電極1cの上にエポキシ樹脂等のアンダーフィル材4を充填しておき、その上に第2のバンプB2を荷重(100g/bump)かけて圧着させる。このとき、半導体素子2を搭載したインターポーザ3は図7(a)の状態から反転させた状態で回路基板1側と接合される(図7(b)参照)。
加圧により、インターポーザ3に形成された第2のバンプB2がアンダーフィル材4を押しのけて回路基板1の電極1cと接触し、加圧と同時に熱を加えるとアンダーフィル材4が硬化し、第2のバンプB2が該電極1cと接触した状態で固定される(図7(c)参照)。ここでの加熱温度はアンダーフィル材に用いる樹脂によって異なるが、260℃では5秒程度、200℃では10秒程度の加熱を行う。
このように、第2のバンプB2を加熱接合により接合したものとすれば、加熱接合時の加熱及び冷却により、回路基板1が膨張、収縮するので、これに追従するインターポーザ3に半導体素子2と回路基板1の膨張率の差を吸収するための撓みを形成することができる(図7(c)参照)。
すなわち、この加熱により回路基板1は膨張し、常温に戻るまで回路基板1とインターポーザ3が熱収縮する。このとき、インターポーザ3がシリコンでなり、100μm以下の厚みで構成されていれば、回路基板1とシリコンの線膨張係数の差による熱収縮量の差がインターポーザ3の撓みとして残る。
以上、この製造方法によれば、本発明の半導体装置Aを容易に製造することができ、ここで用いられるインターポー3の適度な撓みを容易に形成することができる。
なお、ここで接合方法は上記の方法に限定されるものではなく、また本発明の半導体装置Aの全体形状、半導体素子やバンプ等の形状及び数値等は上記の記載や図例のものに限定されないことは言うまでもない。
本発明の半導体装置の基本構造を説明する断面図である。 本発明の半導体装置の基本構造を示す断面図であり、図2(a)は回路基板が熱膨張した場合の図、図2(b)は回路基板が熱収縮した場合の図である。 (a)乃至(c)は本発明の半導体装置の製造工程を示す断面図である。 本発明の別実施形態の半導体装置の基本構造を説明する断面図である。 本発明の別実施形態の半導体装置の基本構造を示す断面図であり、図5(a)は回路基板が熱膨張した場合の図、図5(b)は回路基板が熱収縮した場合の図である。 本発明の更に別実施形態を示す半導体装置の断面図である。 (a)乃至(c)は本発明の別実施形態の製造工程を示す断面図である。 (a)(b)は従来の半導体装置の基本構造を説明する図面である。
符号の説明
A 半導体装置
1 回路基板
2 半導体素子
3 インターポーザ
4 アンダーフィル材

Claims (7)

  1. 半導体素子と回路基板とが、導電パターンを形成した薄肉フィルム状のインターポーザを介して電気的に接合して構成された半導体装置であって、
    上面に上記半導体素子を第1のバンプによって接合支持したインターポーザの下面を、第2のバンプによって回路基板上に接合支持して、上記半導体素子を上記回路基板より浮き上がらせた状態にして電気的に接合していることを特徴とする半導体装置。
  2. 半導体素子と回路基板とが、導電パターンを形成した薄肉フィルム状のインターポーザを介して電気的に接合して構成された半導体装置であって、
    上記回路基板は、外周部を有し、上記半導体素子の厚み以上の深さに形成された凹部を形成しており、
    上記インターポーザの同一面に第1のバンプと第2のバンプを形成し、上記第1のバンプを介して半導体素子と接合されたインターポーザは、該半導体素子を下方に向け、該半導体素子の全体部分が上記凹部に落とし込まれるように吊り下げ保持した状態で、上記凹部の上記外周部に形成された上記第2のバンプで接合支持されていることを特徴とする半導体装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の半導体装置おいて、
    上記インターポーザは、柔軟性を有する程度まで薄肉にしたシリコンで構成されていることを特徴とする半導体装置。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の半導体装置おいて、
    上記インターポーザは、上記第2のバンプの周辺部に撓みを有するようにして、該第2のバンプによって、上記回路基板上に浮き上がった状態で接合支持されていることを特徴とする半導体装置。
  5. 請求項1〜4に記載の半導体装置を製造する方法であって、
    上記第2のバンプを介して上記インターポーザと上記回路基板とを接合する前に、
    上記半導体素子と上記インターポーザとを上記第1のバンプを介して常温接合することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 請求項1〜4に記載の半導体装置を製造する方法であって、
    上記インターポーザと上記回路基板とを上記第2のバンプを介して加熱接合により接合することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  7. 請求項1〜4に記載の半導体装置を製造する方法であって、
    上記半導体素子と上記インターポーザとを上記第1のバンプを介して常温接合した後、
    該インターポーザと上記回路基板とを、上記第2のバンプを介して加熱接合により接合することを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP2005123897A 2005-04-21 2005-04-21 半導体装置及びその製造方法 Expired - Fee Related JP4894159B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005123897A JP4894159B2 (ja) 2005-04-21 2005-04-21 半導体装置及びその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005123897A JP4894159B2 (ja) 2005-04-21 2005-04-21 半導体装置及びその製造方法

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010065379A Division JP5177910B2 (ja) 2010-03-23 2010-03-23 半導体装置及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006303239A true JP2006303239A (ja) 2006-11-02
JP4894159B2 JP4894159B2 (ja) 2012-03-14

Family

ID=37471164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005123897A Expired - Fee Related JP4894159B2 (ja) 2005-04-21 2005-04-21 半導体装置及びその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4894159B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012109331A (ja) * 2010-11-16 2012-06-07 Nec Network Products Ltd インターポーザー
CN103871990A (zh) * 2012-12-17 2014-06-18 巨擘科技股份有限公司 封装结构及封装方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09289264A (ja) * 1996-04-24 1997-11-04 Shinko Electric Ind Co Ltd 半導体装置用基板及びその製造方法並びに半導体装置
JPH11340356A (ja) * 1998-05-28 1999-12-10 Nec Kansai Ltd 半導体装置
JP2002313979A (ja) * 2001-04-09 2002-10-25 Sony Corp インタポーザおよび電子回路装置
JP2004311574A (ja) * 2003-04-03 2004-11-04 Shinko Electric Ind Co Ltd インターポーザー及びその製造方法ならびに電子装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09289264A (ja) * 1996-04-24 1997-11-04 Shinko Electric Ind Co Ltd 半導体装置用基板及びその製造方法並びに半導体装置
JPH11340356A (ja) * 1998-05-28 1999-12-10 Nec Kansai Ltd 半導体装置
JP2002313979A (ja) * 2001-04-09 2002-10-25 Sony Corp インタポーザおよび電子回路装置
JP2004311574A (ja) * 2003-04-03 2004-11-04 Shinko Electric Ind Co Ltd インターポーザー及びその製造方法ならびに電子装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012109331A (ja) * 2010-11-16 2012-06-07 Nec Network Products Ltd インターポーザー
CN103871990A (zh) * 2012-12-17 2014-06-18 巨擘科技股份有限公司 封装结构及封装方法
JP2014120773A (ja) * 2012-12-17 2014-06-30 Princo Corp パッケージ構造及びパッケージ方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP4894159B2 (ja) 2012-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI540693B (zh) 封裝表面具接合元件的微電子元件
US8461690B2 (en) Semiconductor device capable of suppressing generation of cracks in semiconductor chip during manufacturing process
JP4917874B2 (ja) 積層型パッケージ及びその製造方法
JP4899406B2 (ja) フリップチップ型半導体装置
JP2002016101A (ja) 半導体装置及びその製造方法
KR20010098931A (ko) 범프를 사용한 반도체 디바이스, 이를 제작하는 방법, 및범프를 형성하는 방법
JP4894159B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2008288327A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2006222470A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2011187635A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2001351946A (ja) 半導体装置
JP5177910B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2009298118A (ja) 記録ヘッド及び記録ヘッドの製造方法
JP4267549B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法ならびに電子機器
JP5812123B2 (ja) 電子機器の製造方法
JP4466497B2 (ja) センサモジュール
JP2005093780A (ja) 半導体装置
KR20100020771A (ko) 반도체 패키지의 제조 방법
JP2005064467A (ja) インターポーザ及びこれを用いた半導体装置
JP2002299374A (ja) 半導体装置及びその製造方法
US7759791B2 (en) High density IC module
KR101178840B1 (ko) 반도체 패키지용 기판, 이를 이용한 반도체 패키지 및 이를 이용한 반도체 패키지의 제조방법
JP2003197672A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2014212149A (ja) セラミック多層基板の接合構造、及びその接合方法
JP2020178000A (ja) 光モジュールおよびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080115

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100107

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100119

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100323

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110201

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110331

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111129

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111212

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150106

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees