JP2007220740A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アンダーフィル樹脂内に気泡を発生させない。
【解決手段】配線の一部で形成される接続パッドを第１の面に複数有する配線基板と、前記接続パッドに導電性の接合材によって電極が接続される半導体チップと、前記配線基板と前記半導体チップとの間の隙間を埋める絶縁性の樹脂（アンダーフィル樹脂）とを有し、前記配線を覆うように前記配線基板の前記第１の面に設けられるソルダーレジスト膜を部分的に開口して形成される開口の底に前記接続パッドは形成され、前記開口の縁を形成する前記ソルダーレジスト膜部分は前記開口の内側に向かって徐々に薄くなり、前記開口の周壁は開口の内側に向かって徐々に低くなる傾斜面になっている。アンダーフィル樹脂は前記開口の内外を覆い、かつ開口の周縁部分では前記傾斜面上にアンダーフィル樹脂が密着している。
【選択図】図３

Description

本発明は半導体装置及びその製造方法に係わり、特に、配線基板と、この配線基板にフリップ・チップ接続した半導体チップとの間の隙間を絶縁性のアンダーフィル樹脂で埋め込む技術に適用して有効な技術に関する。

半導体装置の一つとして、配線基板の一面に設けた配線上に突起電極を重ねて半導体チップを搭載するいわゆるフリップ・チップ接続構造が知られている。フリップ・チップ接続構造の一つとして、半導体チップの一面に設けた電極（バンプ）を配線基板の上面に設けた配線にフリップ・チップ実装する例が知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１には、半導体チップを回路基板上にフェースダウンで搭載し、半導体チップと回路基板との間隙に封止材料を充填する半導体装置の製造方法において、封止材料（封止層）中にボイドを発生し難くする技術が開示されている。この技術では、ボイドの発生を抑止するため、回路基板上に封止材料（封止層）を搭載する際、半導体チップのバンプ電極が接続される配線電極が露出するように孔部を設けておく。その後、半導体チップをフェースダウンによって回路基板上に接続する。このフェースダウン接続によって半導体チップのバンプ電極は配線電極に接続されるとともに、封止材料は回路基板面と半導体チップ面間の隙間を埋めるように広がる。

一方、配線基板上にフリップ・チップ接続された半導体チップと、配線基板との間に半導体チップの一側から封止樹脂を注入する技術が知られている（例えば、特許文献２）。特許文献２には、フィルム基板上にフェースダウン接続された半導体チップと、フィルム基板との間に半導体チップの一側から封止樹脂を注入する技術が開示されている。

特開２００５−３２７９４７号公報 特開２００４−３４９３４３号公報

ＣＳＰ（Chip Size Package）、ＢＧＡ（Ball Grid Array）等の半導体装置において、半導体装置の小型・薄型化を図るために配線基板に半導体チップをフリップ・チップ接続する構造が多用されている。また、半導体装置の耐湿性の向上を図るため、配線基板と半導体チップとの間の隙間を絶縁性の樹脂（アンダーフィル樹脂）で埋める構造が採用されている。

従来のＢＧＡ型の半導体装置は図２５に示すような構造になっている。図２５はＢＧＡ型の半導体装置の概略構造を示す模式図である。半導体装置７０は、配線基板７１の上面に半導体チップ７２がフリップ・チップ接続によって接続された構造になっている。半導体チップ７２の突起電極７３は図示しない配線（接続パッド）に電気的に接続されている。半導体チップ７２と配線基板７１との間の隙間は絶縁性の樹脂からなるアンダーフィル樹脂７４で埋められている。半導体チップ７２及びアンダーフィル樹脂７４等は、配線基板７１に形成された絶縁性の樹脂からなる封止体７５で覆われている。配線基板７１の下面には外部電極端子７６が複数設けられている。

図２６は半導体装置７０の端部分を示すより詳細な拡大断面図である。配線基板７１は、絶縁性のボードコア７７の上面及び下面にそれぞれ配線７８，７９を有している。これら配線７８，７９は必要箇所でボードコア７７を貫通して設けられる導体８０を介して電気的に接続されている。また、ボードコア７７の上下面には絶縁性のソルダーレジスト膜８１，８２が選択的に設けられている。ソルダーレジスト膜８１，８２は導体８０を形成するためのスルーホールをも埋め尽くしている。

ボードコア７７の上面のソルダーレジスト膜８１から露出する配線７８部分（接続パッド８３）にはハンダ層８４が形成され、かつこのハンダ層８４上には半導体チップ７２の突起電極７３がハンダ８６によって固定されている。突起電極７３は半導体チップ７２の電極８５の表面に形成されている。なお、広義には電極８５及び突起電極７３による構造部分をも電極と呼称する。

また、ボードコア７７の下面のソルダーレジスト膜８２から露出する配線７９部分（接続部８７）にはハンダ層８８が重ねて形成され、かつこのハンダ層８８にはハンダボール電極８９が固定されている。このハンダボール電極８９によって外部電極端子７６が形成されている。

このような半導体装置７０においては、図２５に示すように配線基板７１と半導体チップ７２との間に充填されたアンダーフィル樹脂７４内に気泡（ボイド）９０が発生してしまうことがある。

図２７は半導体チップの突起電極が接続される接続パッド８３部分を示す模式図である。図２６に示す半導体チップ７２では、四角形の半導体チップ７２の各辺に沿って一列に電極が配置される。この１列の電極を接続するための接続パッド８３は、図２７に示すようにソルダーレジスト膜８１を部分的に設けない長方形の開口９１内に並列に位置するようになる。図２７において、右上がりの斜線（ハッチング）を施した部分がソルダーレジスト膜８１が存在する領域であり、点々を施した部分が開口９１の底に露出したボードコア７７の表面であり、右下がりの斜線（ハッチング）を施した部分が配線７８である。配線７８の中央部分が接続パッド８３である。配線７８の表面は図示しないがハンダ層８４で覆われている。図２８は開口９１の一部を拡大した斜視図である。図２８は配線７８の表面を覆うハンダ層８４は省略してある。

開口９１はソルダーレジスト膜８１を選択的にエッチングして形成することから、開口９１の周壁は、図２８に示すように、ボードコア７７の表面に垂直に近い壁構造となる。配線基板７１に半導体チップ７２をフリップ・チップ接続する場合、例えば、アンダーフィル樹脂７４を配線基板７１の上面に所定のパターンに塗布する。その後、アンダーフィル樹脂７４上に半導体チップ７２を位置決めして重ね、図２９（ａ）に示すように、半導体チップ７２を配線基板７１に太線矢印で示すように押し付ける。この結果、図２９（ａ），（ｂ）に示すように、配線基板７１上のアンダーフィル樹脂７４は半導体チップ７２に押し潰されて横方向に延在する矢印に示すように配線基板７１の表面に広がる。

このアンダーフィル樹脂７４の広がる状態において、図２９（ａ）に示すように、アンダーフィル樹脂７４がソルダーレジスト膜８１部分から開口９１に広がる際、開口９１の垂直壁に近い壁と開口底とによって形成される隅部にアンダーフィル樹脂７４が入り込まない場合は隅部に空気が残留し気泡（ボイド）９０が発生してしまう。この現象は、図２９（ｂ）に示すように、アンダーフィル樹脂７４が開口９１からソルダーレジスト膜８１に広がる際にも生じやすい。即ち、図２９（ｂ）に示すように、アンダーフィル樹脂７４が開口９１からソルダーレジスト膜８１に広がる際、開口９１の垂直壁に近い壁と開口底とによって形成される隅部にアンダーフィル樹脂７４が入り込まない場合、隅部に空気が残留し気泡（ボイド）９０が発生してしまう。

そこで、本発明者は、開口底と開口の周壁とが形成する空間部分にもアンダーフィル樹脂を確実に充填できる方法の検討の結果本発明をなした。

本発明の目的は、配線基板と半導体チップとの間のアンダーフィル樹脂内に気泡が発生し難い構造の半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

（１）半導体装置は、
配線の一部で形成される接続パッドを第１の面に複数有する配線基板と、
前記接続パッドに導電性の接合材によって電極が接続される半導体チップと、
前記配線基板と前記半導体チップとの間の隙間を埋める絶縁性の樹脂とを有し、
前記配線を覆うように前記配線基板の前記第１の面にソルダーレジスト膜が設けられ、
前記ソルダーレジスト膜は部分的に開口されて開口が形成され、
前記開口の底には前記接続パッドが位置してなる半導体装置であって、
前記開口の縁を形成する前記ソルダーレジスト膜部分は前記開口の内側に向かって徐々に薄くなっていることを特徴とする。従って、前記開口の縁を形成する前記ソルダーレジスト膜の表面は開口の内側に向かって傾斜している。

このような半導体装置は、
（ａ）配線の一部で形成される接続パッドを第１の面に複数有し、前記配線を覆うように前記第１の面に設けられるソルダーレジスト膜を部分的に開口して形成される開口の底に前記接続パッドが位置する配線基板を準備する工程、
（ｂ）前記配線基板の前記第１の面に絶縁性の樹脂を塗布する工程、
（ｃ）前記配線基板の前記第１の面に電極が対面する状態で半導体チップを押し付け、前記各電極を前記各接続パッドに接続させるとともに、前記絶縁性の樹脂を前記半導体チップで押し広げて前記配線基板と前記半導体チップの間の隙間を埋める工程とを有する半導体装置の製造方法であって、
前記工程（ａ）においては、前記ソルダーレジスト膜で前記開口を形成する際、前記開口と、前記開口の縁部分が前記開口の内側に向かって徐々に薄くなるソルダーレジスト膜部分を形成することによって製造される。

より具体的製造方法では、
前記工程（ａ）においては、
（ｄ）前記各開口に対応する開口部を有し、前記開口部の縁部分の下面は、前記開口部の内側に向かって徐々に突出する押圧面を有するマスクを準備する工程、
（ｅ）前記配線基板の前記第１の面にソルダーレジスト膜を形成する工程、
（ｆ）前記ソルダーレジスト膜に前記マスクを重ねかつ前記マスクを前記ソルダーレジスト膜に押し付けて前記開口部の縁部分に対応する前記ソルダーレジスト膜の厚さが前記押圧面によって前記開口部の内側に向かって徐々に薄くなるように形成する工程、
（ｇ）前記マスクをエッチング用マスクとして使用し、前記マスクの開口部内の前記ソルダーレジスト膜部分をエッチング除去して前記開口と、前記開口の縁部分が前記開口の内側に向かって徐々に薄くなるソルダーレジスト膜部分を形成する工程とを有することを特徴とする。

（２）前記（１）の構成において、
より具体的製造方法では、
前記工程（ａ）においては、
（ｊ）前記各開口に対応する開口部を有し、前記開口部の縁部分は所定の幅に亘って編み目構造となり、かつ編み目の間隔は前記開口部の縁側では粗く、前記開口部の外側に向かって徐々に密になる構造のマスクを準備する工程、
（ｋ）前記配線基板の前記第１の面にソルダーレジスト膜を形成する工程、
（ｌ）前記ソルダーレジスト膜に前記マスクを密着するように重ねる工程、
（ｍ）前記マスクをエッチング用マスクとして前記ソルダーレジスト膜をエッチングして前記開口と、前記開口の縁部分が前記開口の内側に向かって徐々に薄くなるソルダーレジスト膜部分を形成することを特徴とする。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
前記（１）の手段によれば、（ａ）配線基板にフリップ・チップ接続される半導体チップの突起電極は、配線基板の表面に部分的に塗布されたアンダーフィル樹脂を半導体チップで押し潰す操作に基づいて接続パッドに接続される。接続パッドは、配線基板の表面に設けられるソルダーレジスト膜を開口して形成した開口の底に位置している。開口の縁部分（周壁）を構成するソルダーレジスト膜部分は開口の内側に向かって徐々に低く（薄く）なる傾斜面となっている。従って、押し潰されて広がるアンダーフィル樹脂がソルダーレジスト膜上から開口内に広がる際、アンダーフィル樹脂は傾斜面を下りながら広がり、また、開口内からソルダーレジスト膜上に広がるアンダーフィル樹脂は傾斜面を登るようにして広がるため、空気を巻き込み難くなる。この結果、開口部分を覆うアンダーフィル樹脂部分を含みアンダーフィル樹脂内に気泡（ボイド）が発生し難くなる。

前記（２）の手段では、エッチング用のマスクをソルダーレジスト膜に重ねてエッチングして開口を形成するが、エッチング用マスクとして、マスクの開口部の縁部分を編み目構造としてある。そして、編み目構造の編み目の間隔は、開口部の縁側では粗く、開口部の外側に向かって徐々に密になる構造としている。従って、ソルダーレジスト膜のエッチング時、編み目が粗い部分ではエッチング液の供給が多く、編み目が密になるにつれてエッチング液の供給量が少なくなるため、エッチング液の供給量の違いによってエッチング量が変化する。この結果、開口の縁を形成するソルダーレジスト膜部分は前記（１）の手段によって得られたと同様に、開口の内側に向かって徐々に薄くなる構造となり、開口の周壁は開口の内側に向かって徐々に下がる傾斜面となる。このような構造によれば、前記（１）の手段によって得られたと同様に、開口部分を覆うアンダーフィル樹脂部分を含みアンダーフィル樹脂内に気泡（ボイド）が発生し難くなる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

図１乃至図２０は本発明の実施例１である半導体装置及びその製造方法に係わる図である。図１乃至図４は半導体装置の構造に係わる図であり、図５乃至図２０は半導体装置の製造方法に係わる図である。

実施例１においては、ＢＧＡ型の半導体装置及びその製造方法に本発明を適用した例について説明する。半導体装置１は図１乃至図４に示すような構造になっている。図１は半導体装置の平面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図、図３は図２の一部を示す拡大断面図、図４は半導体装置の配線基板の一部を示す模式的斜視図である。

実施例１の半導体装置１は、図１及び図２に示すように、四角形の配線基板２を有する。この配線基板２は、例えば、厚さ０．１ｍｍのガラス・エポキシ樹脂配線基板からなり、第１の面（図２では上面）２ａ及び第２の面（図２では下面）２ｂに所定パターンの配線３，４を有している。即ち、図２に示すように、ガラス・エポキシ樹脂からなるボードコア１３の第１の面１３ａに配線３を有し、第２の面１３ｂに配線４を有している。また、これら配線３，４の少なくとも一部はボードコア１３の上下面間を貫通する導体（配線）５で接続されている。配線３，４及び導体５は銅で形成されている。配線３，４は、例えば、厚さ１５μｍ程度となっている。

配線基板２の第１の面２ａ側は厚さ３５μｍの絶縁膜（ソルダーレジスト膜）９で覆われている。ソルダーレジスト膜９は部分的に開口されて開口１０が設けられている。この開口１０の底にはボードコア１３の第１の面１３ａが露出するとともに、この第１の面１３ａ上には複数の配線３が平行に複数本並んで設けられている。そして、各配線３の中間部分が接続パッド１１となっている。図１では開口１０は一点鎖線で描いた細長の長方形で示されている。ソルダーレジスト膜９の厚さが３５μｍであることから、開口１０の深さは３５μｍとなる。開口１０は四角形の配線基板２の各辺に沿ってそれぞれ延在している。開口１０の幅員方向に延在するハッチングを施した細い長方形部分が配線３である。この配線３は、図２に示すように、その表面は厚さ１５μｍ程度のハンダ層１２で覆われている。

前記接続パッド１１は、フリップ・チップ接続する半導体チップ１５の一面に設けた複数の電極に対応している。半導体チップ１５の一面には、電極１６が設けられているとともに、この電極１６には重ねて突起電極１７が設けられている。電極１６及び突起電極１７をも含めて広義には電極と呼称する。また、これは特に限定はされないが、突起電極１７は、金ワイヤをネイルヘッドボンディングで電極１６に接続し、その後ワイヤを接合部近傍で切断させて形成した金スタッド電極で形成されている。

半導体チップ１５は、図２に示すように、フリップ・チップ接続によって配線基板２に接続されている。即ち、半導体チップ１５の電極（突起電極１７）は接合材１８によって接続パッド１１（配線３）に接続されている。接合材１８は、例えばハンダである。半導体チップ１５の下面とソルダーレジスト膜９の表面との隙間ａは、例えば、５０μｍ程度である。

また、半導体チップ１５の下面とソルダーレジスト膜９の表面との隙間ａには、絶縁性の樹脂（アンダーフィル樹脂２０）が充填されて隙間ａを埋めている。アンダーフィル樹脂は特に限定はされないが、例えば、エポキシ系の樹脂からなる。その特性は以下のとおりである。樹脂に含まれるフィラーの最大粒径は１μｍ以下である。粘度は２５Ｐａ・ｓ、比重は１．６、熱伝導率は０．５５Ｗ／ｍ・ｓである。熱膨張係数α１（常温での熱膨張係数）は２８ｐｐｍ／℃、熱膨張係数α２（ガラス転移温度での熱膨張係数）は９５ｐｐｍ／℃である。また、曲げ強さは１００Ｍｐａ、曲げ弾性率は６．３ｐａである。

半導体装置１は、配線基板２の第１の面２ａ側に絶縁性の樹脂によって封止体２１が形成されている。この封止体２１はその外形が配線基板２と同じ形状となり、半導体チップ１５を覆っている。封止体２１は、例えば、エポキシ樹脂で形成されている。

このような半導体装置１は、図３及び図４に示すように、開口１０の周壁２５が傾斜面となっている。図４は配線基板２の第１の面２ａ側の開口１０部分を示す模式図である。開口１０の底にはボードコア１３の平坦な表面が露出し、ボードコア１３上には配線３が１本示されている。配線３の表面は図示しないハンダ層１２で覆われている。これは、開口１０を形成した後、配線３の表面にハンダをメッキすることによる。

このような半導体装置１は、その製造時、半導体チップ１５を配線基板２にフリップ・チップ接続する前に配線基板２の第１の面２ａにアンダーフィル樹脂２０を所定量塗布しておく。その後、半導体チップ１５を配線基板２に押し付ける操作によって半導体チップ１５でアンダーフィル樹脂２０を押し広げる。このアンダーフィル樹脂２０の流動時、アンダーフィル樹脂２０は深さ２５μｍの開口１０部分もアンダーフィル樹脂２０で埋めながら移動する。この移動の際、配線基板２の第１の面２ａの窪みとなる開口１０はその周壁２５が傾斜面となることから、開口１０の底面と周壁２５とによって形成される隅部に空気が残留し難くなり、硬化したアンダーフィル樹脂２０内に気泡（ボイド）が発生し難くなる。

一方、配線基板２の第２の面２ｂには、図２に示すように、厚さ３５μｍ程度の絶縁膜（ソルダーレジスト膜）２６が配線４を覆うように設けられている。ソルダーレジスト膜２６には電極形成用孔２７が複数設けられている。この電極形成用孔２７の底には配線４が位置している。また、電極形成用孔２７内の配線４の表面にはハンダ層２８が設けられている。そして、このハンダ層２８によって電極形成用孔２７には突起電極２９が形成されている。突起電極２９はボール状のハンダ電極（例えば、ＰｂＳｎハンダボール）で形成されている。この突起電極２９は半導体装置１の外部電極端子を構成し、図１及び図２に示すように、四角形の配線基板２の各辺に沿って所定ピッチで配列される。これにより、半導体装置１はＢＧＡ型半導体装置となる。図１では点線で描いた円が突起電極２９（外部電極端子）である。ソルダーレジスト１９は導体（配線）５を形成するために設けられたスルーホールの内部をも埋め尽くし、上下のソルダーレジスト膜９及びソルダーレジスト膜２６を連結している。

つぎに、本実施例１の半導体装置１の製造方法について、図５乃至図２０を参照して説明する。本実施例１の半導体装置は、図５のフローチャートで示すように、配線基板（配線母基板）準備（Ｓ１０１）、アンダーフィル樹脂塗布（Ｓ１０２）、半導体チップ接続（フリップ・チップ接続，アンダーフィル樹脂充填：Ｓ１０３）、樹脂層形成（Ｓ１０４）、外部電極端子形成（Ｓ１０５）、個片化（Ｓ１０６）の各工程を経て製造される。

半導体装置１の製造においては、図６に示すように配線基板が準備される（Ｓ１０１）。この配線基板は、図１乃至図４で説明した配線基板２が縦横に整列配置連結された構造（マトリックス）になっている。そこで、この配線基板を、特に配線母基板３０と呼称する。配線母基板３０は、特に限定はされないが、図６に示すように、マトリックスが左右二つ配置された構造になっている。マトリックスから外れる部分は枠部３０ｃとなる。マトリックスにおいて、点線枠で囲まれる四角形部分が製品形成部３０ｄとなり、点線部分で切断することによって配線基板２となる。

図７は、製品形成部３０ｄを拡大した状態を示すものであり、配線母基板３０の第１の面３０ａを示すものである。点線で囲まれる四角形部分が製品形成部３０ｄになる。製品形成部３０ｄの第１の面３０ａは絶縁膜（ソルダーレジスト膜）９で覆われているが、半導体チップ１５の突起電極１７を接続するための配線３の接続パッド１１が露出するように、開口１０が設けられている。開口１０の長手方向に直交する幅員方向に沿って示されるハッチングを施した部分が配線３であり、配線３の中央寄りの部分が突起電極１７が接続される接続パッド１１を形成する。開口１０内の薄黒い部分がボードコア１３の表面部分である。省略してあるが、配線３の表面には厚さ１５μｍ程度のハンダ層１２が設けられている。

図８は製品形成部３０ｄを拡大した状態を示すものであり、配線母基板３０の第２の面３０ｂを示すものである。点線で囲まれる四角形部分が製品形成部３０ｄになる。製品形成部３０ｄの第２の面３０ｂはソルダーレジスト膜２６で覆われているが、部分的に除去されて電極形成用孔２７が設けられている。この電極形成用孔２７の底には配線４が位置している。省略してあるが、配線４の表面には厚さ１５μｍ程度のハンダ層２８が設けられている。

図９は製品形成部３０ｄの表裏面の配線３，４の接続関係を示す模式図である。図１０は図９のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図である。図９及び図１０により、第１の面３０ａに位置する配線３と、第２の面３０ｂに位置する電極形成用孔２７の底の配線４が電気的に接続されていることがわかる。なお、図１０において配線母基板３０を貫通するように示される２本の一点鎖線間が製品形成部３０ｄである。以下同様の図でも２本の一点鎖線間が製品形成部３０ｄである。
ここで、開口１０の周壁２５を傾斜面に形成する配線母基板３０の製造方法について、図１１乃至図１４を参照しながら説明する。

配線母基板３０は、スルーホールが形成された所定の大きさのボードコア１３を準備した後、ボードコア１３の第１の面及び第２の面に配線３，４を形成し、ついでボードコア１３の第１の面及び第２の面に所定パターンのソルダーレジスト膜９，２６を形成し、その後メッキを行って配線３，４の表面にハンダ層１２，２８を形成することによって形成される。図１１（ａ）〜（ｄ）及び図１２（ａ）及び（ｂ）では、ボードコア１３の第１の面１３ａ側において、傾斜した周壁２５を有する開口１０の形成方法を模式図を用いて説明する。同図では、隣接する二つの製品形成部３０ｄのそれぞれ一つの開口１０の形成について説明する。また、ボードコア１３の第１の面１３ａの反対面となる第２の面１３ｂ側の配線及びソルダーレジストについては省略する。

まず最初に、図１３に示すような耐腐食性金属等からなる弾性体で形成される加圧用マスク３３を準備する。加圧用マスク３３は、例えば、厚さ５ｍｍ程度の合金工具鋼で形成されている。この加圧用マスク３３は、図６に示す配線母基板３０の各製品形成部３０ｄの各開口１０（図７参照）に対応する開口部３４を有している。図１４は図１３のＣ−Ｃ線に沿う拡大断面図である。図１４に示すように、開口部３４にあっては、開口部３４の縁部分３５の下面は、開口部３４の内側に向かって徐々に下面側に突出する傾斜した押圧面３６を有する構造になっている。加圧用マスク３３の下面がボードコア１３の第１の面１３ａ側に対面するようになる。そして、この押圧面３６が第１の面１３ａのソルダーレジスト膜９に形成される開口１０の傾斜した周壁２５（図４参照）を形成することになる。実施例では、図１４に示すように、押圧面３６の表面は平坦な面としてあることから、周壁２５の傾斜面は平坦な面になる。押圧面３６の表面を曲面としておいてもよい。押圧面３６を曲面にしておけば、開口１０の周壁２５の傾斜面は曲面になる。この押圧面３６の表面形状の選択によって気泡（ボイド）が発生し難い周壁２５を形成することができる。

つぎに、図１１（ａ）に示すように、ボードコア１３の第１の面１３ａに所定パターンの配線を形成する。
つぎに、図１１（ｂ）に示すように、ボードコア１３の第１の面１３ａの全体にソルダーレジスト膜９を形成する。
つぎに、図１１（ｃ）に示すように、ソルダーレジスト膜９に加圧用マスク３３を位置合わせして重ねる。

つぎに、図１１（ｄ）に示すように、図示しないプレス機械の加圧プランジャ３７によって矢印で示すように降下する押圧板３８で加圧用マスク３３を押し下げる。この押し下げによって、加圧用マスク３３はソルダーレジスト膜９に押し付けられ、突出した縁部分３５はソルダーレジスト膜９内に入り込み、先端はボードコア１３の表面（第１の面１３ａ）に弾力的に接触する。この接触が開口部３４の全周で確実に行われるように、縁部分３５の先端は先細の断面構造となっている。この加圧用マスク３３の押し付けによってソルダーレジスト膜９は縁部分３５の先端で分断（切断）される。この切断によって開口１０の縁が形成される。そして、この縁の外側のソルダーレジスト膜９は、部分では、ソルダーレジスト膜９の厚さが押圧面３６によって開口部３４の内側に向かって徐々に薄くなる構造となる。換言するならば、縁部分３５が食い込んだソルダーレジスト膜部分では、ソルダーレジスト膜９の端が押圧面３６に対応した傾斜面になる。また、縁部分３５の先端で分断されたソルダーレジスト膜９部分は開口部３４内に位置している。

つぎに、縁部分３５がボードコア１３に圧接する状態を維持したまま、図示しない複数の耐腐食性のクランパでボードコア１３及び加圧用マスク３３の外周部分を固定し、図示しないエッチング槽に入れてエッチングを行う。クランパ及び加圧用マスク３３を耐腐食性の材質で形成することは、エッチング液でエッチングされないようにするためである。図１２（ａ）は、加圧用マスク３３の開口部３４内に分断されたソルダーレジスト膜９部分がエッチング液３９に晒される状態を模式的に示す図である。

図１２（ａ）に示すように、加圧用マスク３３をソルダーレジスト膜９に押し付けた状態でエッチング液３９（例えば、アルカリ系のエッチング液）で開口１０内に位置する露出したソルダーレジスト膜９部分をエッチング除去する。このエッチングによって加圧用マスク３３の開口部３４に位置する分断されたソルダーレジスト膜９の部分のみがエッチング除去される。エッチング液３９は縁部分３５がボードコア１３の表面及び配線３の表面に弾力的に接触していることから、開口部３４の外側には浸入せず、確実に傾斜した周壁２５を形成することができる。

ボードコア１３を図示しないエッチング槽から取り出し、クランパを外し、ボードコア１３を洗浄して付着しているエッチング液３９を除去することによって、図１２（ｂ）のボードコア１３、即ち、図１０で示す配線母基板３０を製造することができる。

なお、前記開口１０の形成時のエッチング処理によって、ボードコア１３の第２の面１３ｂのソルダーレジスト膜２６に電極形成用孔２７を形成することができる。例えば、配線３，４を形成したボードコア１３の第１及び第２の面１３ａ，１３ｂにそれぞれソルダーレジスト膜９，２６を形成し、ソルダーレジスト膜２６にはその表面に電極形成用孔２７に対応する部分に孔を有するホトレジスト膜を形成しておく。そして、加圧用マスク３３の開口部３４内のソルダーレジスト膜９をエッチング除去する際、同時に前記孔の底に露出するソルダーレジスト膜２６をエッチング除去することによって、開口１０の形成時共に電極形成用孔２７を形成することできる。

つぎに、図１５に示すように、各製品形成部３０ｄの第１の面３０ａに溶融状態のアンダーフィル樹脂２０（絶縁性の樹脂、例えば、エポキシ樹脂）を塗布する（Ｓ１０２）。このアンダーフィル樹脂２０は半導体チップ１５の押し付けによって広げられて製品形成部３０ｄの第１の面３０ａ上を広がり、第１の面３０ａと半導体チップ１５との隙間を埋める。このため、アンダーフィル樹脂２０が半導体チップ１５の押し付けによって効果体に広がるように塗布する必要がある。アンダーフィル樹脂２０の塗布は、例えば、図１５に示すように、四角形の製品形成部３０ｄの対角線に沿うように×印状に塗布する。図１５は模式的な図であり、実際は×印を形成する直線部分は所定の幅を有する。

つぎに、図１６に示すように、配線母基板３０の各製品形成部３０ｄの第１の面３０ａに電極（突起電極１７）が対面する状態で半導体チップ１５をアンダーフィル樹脂２０を押し付けてフリップ・チップ接続を行うとともに、配線母基板３０と半導体チップ１５との隙間をアンダーフィル樹脂で充填する（Ｓ１０３）。

半導体チップ１５の押し付け（押し下げ）によって、流動状態にあるアンダーフィル樹脂２０は、図１７（ａ）に示すように、配線母基板３０の第１の面３０ａ上を押し潰されて広がり、ソルダーレジスト膜９上から開口１０内に流れ込む。開口１０の縁部分（周壁２５）を構成するソルダーレジスト膜部分は、開口１０の内側に向かって徐々に低く（薄く）なる傾斜面（下り坂）となっている。従って、押し潰されて広がるアンダーフィル樹脂２０がソルダーレジスト膜９上から開口１０内に広がる際、アンダーフィル樹脂２０は傾斜面を下りながら広がり、開口１０内からソルダーレジスト膜９上に広がる際は、図１７（ｂ）に示すように、アンダーフィル樹脂２０は傾斜面を登るようにして広がるため、空気を巻き込み難くなる。即ち、開口１０の底面（ボードコア１３の第１の面１３ａ）と周壁２５とのなす角は９０度よりも十分に大きい鈍角（例えば、１３５〜１５０度程度）となる。従って、ソルダーレジスト膜９の平坦な上面と開口１０の縁の傾斜面とのなす角も９０度よりも十分に大きい鈍角（例えば、１３５〜１５０度程度）となる。このため、平坦なソルダーレジスト膜９の表面から傾斜面に入る部分、及び傾斜面からボードコア１３の第１の面１３ａに移る部分において、流れて広がるアンダーフィル樹脂２０によって空気は順次押し出されるため、アンダーフィル樹脂２０内への空気の残留がなくなる。

また、半導体チップ１５のフリップ・チップ接続時、配線母基板３０を支持する図示しないテーブル及び半導体チップ１５を押し下げる図示しない加圧機構に内蔵される加熱機構によってフリップ・チップ接続部分は所定温度に加熱される。この結果、半導体チップ１５の突起電極１７は、突起電極１７に塗布されていた接合材１８及び接続パッド１１に塗布されていたハンダ層１２によって電気的に接続される。

さらに、アンダーフィル樹脂２０は所定時間加熱処理（キュアー処理）されて硬化し、アンダーフィル樹脂層を形成することになる。この結果、開口部分を覆うアンダーフィル樹脂部分を含みアンダーフィル樹脂内に気泡（ボイド）が発生し難くなる。

つぎに、図１８に示すように配線母基板３０の第１の面３０ａ側に絶縁性の樹脂によって所定高さの樹脂層２１ａを形成し、半導体チップ１５，アンダーフィル樹脂２０及び第１の面３０ａを覆う（Ｓ１０４）。樹脂層２１ａは、例えば、エポキシ樹脂で形成する。また、樹脂層２１ａは、例えば、トランスファモールディング装置によって形成する。

つぎに、図１９に示すように、配線母基板３０の第２の面３０ｂを上面とした状態で第２の面３０ｂに設けられた配線４上に突起電極２９を固定して外部電極端子を形成する（Ｓ１０５）。電極形成用孔２７に位置する配線４の表面はハンダ層２８で覆われている、そして、このハンダ層２８上に突起電極２９が接続される。突起電極２９は、例えば、ＰｂＳｎ半田ボールを配線４上に付着させ、かつリフローによって形成する。

つぎに、図２０に示すように、配線母基板３０をダイシングブレード４６で縦横に切断して配線母基板３０を個片化する（Ｓ１０６）。ダイシングブレード４６による切断は製品形成部３０ｄの縁に沿って行われ、かつダイシングテープ４５の途中深さまでとされる。これにより、個片化された半導体装置１はダイシングテープ４５に支持されることになる。そこで、ダイシング終了後、ダイシングテープ４５を剥がすことによって、図１及び図２に示す半導体装置１を複数製造することができる。配線母基板３０は切断されて配線基板２になり、樹脂層２１ａは封止体２１になる。

本実施例１の半導体装置の製造技術によれば、以下の効果を有する。
（１）配線基板２（配線母基板３０）にフリップ・チップ接続される半導体チップ１５の突起電極１７は、配線母基板３０の表面に部分的に塗布されたアンダーフィル樹脂２０を半導体チップ１５で押し潰す操作に基づいて接続パッド１１に接続される。接続パッド１１は、配線母基板３０の表面に設けられるソルダーレジスト膜９を開口して形成した開口１０の底に位置している。開口１０の縁部分（周壁２５）を構成するソルダーレジスト膜部分は開口１０の内側に向かって徐々に低く（薄く）なる傾斜面となっている。従って、押し潰されて広がるアンダーフィル樹脂２０がソルダーレジスト膜９上から開口１０内に広がる際、アンダーフィル樹脂２０は傾斜面を下りながら広がり、また、開口１０内からソルダーレジスト膜９上に広がるアンダーフィル樹脂２０は傾斜面を登るようにして広がるため、空気を巻き込み難くなる。この結果、開口１０部分を覆うアンダーフィル樹脂部分を含みアンダーフィル樹脂２０内に気泡（ボイド）が発生し難くなる。

図２１乃至図２４は本発明の実施例２である半導体装置の製造方法に係わる図である。図２１は半導体装置の製造方法において使用するエッチング用マスクの模式的平面図、図２２はエッチング用マスクの一部を示す模式的平面図、図２３は図２２のＤ部分の拡大平面図である。図２４は前記エッチング用マスクを使用して製品形成部の第１の面のソルダーレジスト膜に開口を形成する方法を示す工程断面図である。

実施例２は、実施例１の半導体装置の製造方法において、ソルダーレジスト膜９を開口して周壁２５が傾斜面となる開口１０を形成する他の実施例である。実施例１の場合は加圧用マスク３３を使用して傾斜面を形成したが、実施例２ではエッチング用マスク５０を使用しエッチングによって傾斜面を形成する。

エッチング用マスク５０は耐腐食性材質からなり、図２２に示すような平面パターンとなっている。このエッチング用マスク５０は、図６に示す配線母基板３０の各製品形成部３０ｄの各開口１０（図７参照）に対応する開口部５１を有している。

図２２は単一の開口部５１を含む部分の模式的平面図である。開口部５１の縁部分、即ち、開口部５１の縁全周に沿って所定の幅に亘って編み目部（編み目構造）５２が形成されている。編み目部５２は、図２１では省略し、図２２ではクロスハッチングで示してある。図２３は図２２の編み目部５２を含むＤ部分を拡大して示す模式的平面図である。線で囲まれる白色部分が編み目の孔５３であり、エッチング液が通過できる領域である。また、線の部分はエッチング液の通過を阻止する部分となる。

図２３に示すように、編み目の孔５３は開口部５１の縁５４寄りは大きく、編み目部５２の奥側（開口部５１の外側）になるほど小さくなっている。このことは、編み目の孔５３を通してエッチング用マスク５０の下面側に供給されるエッチング液の量が、編み目部５２の位置によって変化することを意味する。

編み目部５２では、開口部５１の縁５４であるｅから、編み目部５２の奥側（開口部５１の外側）であるｆに向かう（矢印方向）につれて編み目は粗から密に順次変化する構造になっている。従って、ｅからｆに向かうにつれて編み目部５２を通してのエッチング液の供給量は少なくなる構造となる。換言するならば、ｆから開口部５１の縁５４側のｅに向かうにつれて編み目部５２を透過してのエッチング液の供給量は徐々に多くなり、開口部５１に至ってはエッチング液の供給を阻止するものは無くなることになる。

実施例２では、このような構造のエッチング用マスク５０を用いて開口１０を形成する際同時に傾斜面となる周壁２５を形成するものである。

図２４（ａ）乃至（ｅ）に開口の形成方法を模式的に示す。
図２４（ａ）に示すように、第１の面１３ａに配線３を形成したボードコア１３を用意する。
つぎに、図２４（ｂ）に示すように、厚さ２５μｍのソルダーレジスト膜９をボードコア１３の第１の面１３ａに形成する。
つぎに、図２４（ｃ）に示すように、ボードコア１３の第１の面１３ａ上にエッチング用マスク５０を載置する。この際、エッチング用マスク５０がソルダーレジスト膜９に密着するように重ねる。

つぎに、図２４（ｄ）に示すように、エッチング用マスク５０が重ねられたボードコア１３を図示しないエッチング槽に入れ、エッチング用マスク５０をマスクとして使用し、マスクから露出するソルダーレジスト膜９をエッチングする。このエッチングにより、開口部５１内の領域に対応するソルダーレジスト膜９部分は、エッチング液５６の通過を阻止するものが無いことから、エッチングは順調に進む。編み目部５２に対応するソルダーレジスト膜９部分では、開口部５１の縁５４であるｅ部分では開口部５１からエッチング液５６が流入するとともに、ｅ部分では編み目の孔５３が大きく編み目が粗いことからエッチングは開口部５１に近似した速度でエッチングが進む。しかし、編み目部５２のｅからｆに向かうにつれて編み目は徐々に密となることから、編み目の孔５３を通過するエッチング液５６の量が少なくなり、エッチング速度が低下する。

この結果、図２４（ｄ）に示すように、開口部５１の下のソルダーレジスト膜９は一定の深さでエッチングが進むが、編み目部５２の下のソルダーレジスト膜９は傾斜面の状態となりながらエッチングが進む。ボードコア１３の第１の面１３ａが露出する段階でエッチングを終了する。その後、エッチング用マスク５０を外し、ボードコア１３を洗浄して付着しているエッチング液５６を除去することによって、図２４（ｄ）のボードコア１３、即ち、図１０で示す配線母基板３０を製造することができる。

実施例２の半導体装置の製造方法では、エッチング用マスク５０をソルダーレジスト膜９に重ねてエッチングして開口１０を形成するが、エッチング用マスク５０として、マスク５０の開口部５１の縁部分を編み目構造（編み目部）５２としてある。そして、編み目構造５２の編み目の間隔は、開口部５１の縁５４側では粗く、開口部５１の外側に向かって徐々に密になる構造としている。従って、ソルダーレジスト膜９のエッチング時、編み目が粗い部分ではエッチング液の供給が多く、編み目が密になるにつれてエッチング液５６の供給量が少なくなるため、エッチング液５６の供給量の違いによってエッチング量が変化する。この結果、開口１０の縁を形成するソルダーレジスト膜部分は実施例１の場合と同様に、開口１０の内側に向かって徐々に薄くなる構造となり、開口１０の周壁２５は開口１０の内側に向かって徐々に下がる傾斜面となる。このような構造によれば、開口１０部分を覆うアンダーフィル樹脂部分を含みアンダーフィル樹脂２０内に気泡（ボイド）が発生し難くなる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。実施例１、２では、フリップ・チップ接続とアンダーフィル樹脂充填を同時に行う方法について示したが、本発明はフリップ・チップ接続後にアンダーフィル樹脂充填を行う方法についても同様に適用でき同様に気泡（ボイド）の発生を抑止することができる。

即ち、配線母基板３０の第１の面３０ａに半導体チップ１５をフリップ・チップ接続した後、特許文献２と同様に、配線母基板３０と半導体チップ１５との隙間に、半導体チップ１５の一側からアンダーフィル樹脂２０を注入して隙間を完全に塞ぐ（充填）。この実施例においても、開口１０の周壁２５が体斜面となっていることから、アンダーフィル樹脂２０内に気泡（ボイド）が発生しなくなる。

なお、この実施例の場合も実施例１と同様に、その後、樹脂層２１ａの形成、突起電極２９の形成、個片化の各工程処理がなされて半導体装置１が製造される。

本発明の実施例１である半導体装置の平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。 図２の一部を示す拡大断面図である。 実施例１の半導体装置の配線基板の一部を示す模式的斜視図である。 実施例１の半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。 実施例１の半導体装置の製造で用いる配線母基板の模式的平面図である。 前記配線母基板の製品形成部を示す拡大平面図である。 前記配線母基板の製品形成部を示す拡大底面図である。 前記製品形成部の配線の繋がり状態を示す模式図である。 図９のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図である。 前記製品形成部の第１の面のソルダーレジスト膜に開口を形成する方法を示す一部の工程断面図である。 前記製品形成部の第１の面のソルダーレジスト膜に開口を形成する方法を示す一部の工程断面図である。 前記開口を形成する際使用する加圧用マスクの平面図である。 図１３のＣ−Ｃ線に沿う拡大断面図である。 実施例１の半導体装置の製造において、製品形成部の第１の面にアンダーフィル樹脂を部分的に塗布した状態を示す平面図である。 実施例１の半導体装置の製造において、半導体チップを製品形成部の第１の面にフリップ・チップ接続した状態を示す断面図である。 前記フリップ・チップ接続時のアンダーフィル樹脂の広がり状態を示す模式図である。 実施例１の半導体装置の製造において、製品形成部の第１の面側に半導体チップを覆うように樹脂層を形成した状態を示す断面図である。 実施例１の半導体装置の製造において、製品形成部の第２の面側に突起電極を形成した状態を示す断面図である。 実施例１の半導体装置の製造において、配線母基板及び樹脂層を切断して個片化する状態を示す断面図である。 本発明の実施例２である半導体装置の製造方法において使用するエッチング用マスクを示す模式的平面図である。 前記エッチング用マスクの一部を示す模式的平面図である。 図２２のＤ部分の拡大平面図である。 前記エッチング用マスクを使用して製品形成部の第１の面のソルダーレジスト膜に開口を形成する方法を示す工程断面図である。 従来のＢＧＡ型の半導体装置を示す模式的断面図である。 図２５の半導体装置の一部を示す拡大断面図である。 図２５の半導体装置において、半導体チップの突起電極が接続される接続パッド部分を示す模式図である。 前記接続パッド部分の配線基板の一部を示す模式的斜視図である。 図２５の半導体装置の製造方法において、配線基板に半導体チップをフリップ・チップ接続する際のアンダーフィル樹脂の広がり状態を示す模式図である。

符号の説明

１…半導体装置、２…配線基板、２ａ…第１の面、２ｂ…第２の面、３，４…配線、５…導体（配線）、９…絶縁膜（ソルダーレジスト膜）、１０…開口、１１…接続パッド、１２…ハンダ層、１３…ボードコア、１３ａ…第１の面、１３ｂ…第２の面、１５…半導体チップ、１６…電極、１７…突起電極、１８…接合材、１９…ソルダーレジスト、２０…アンダーフィル樹脂、２１…封止体、２５…周壁、２６…ソルダーレジスト膜、２７…電極形成用孔、２８…ハンダ層、２９…突起電極、３３…加圧用マスク、３４…開口部、３５…縁部分、３６…押圧面、３７…加圧プランジャ、３８…押圧板、３９…エッチング液、４５…ダイシングテープ、４６…ダイシングブレード、５０…エッチング用マスク、５１…開口部、５２…編み目部（編み目構造）、５３…編み目の孔、５４…縁、５６…エッチング液、７０…半導体装置、７１…配線基板、７２…半導体チップ、７３…突起電極、７４…アンダーフィル樹脂、７５…封止体、７６…外部電極端子、７７…ボードコア、７８，７９…配線、８０…導体、８１，８２…ソルダーレジスト膜、８３…接続パッド、８４…ハンダ層、８５…電極、８６…ハンダ、８７…接続部、８８…ハンダ層、８９…ハンダボール電極、９０…気泡（ボイド）、９１…開口。

Claims (5)

1. 配線の一部で形成される接続パッドを第１の面に複数有する配線基板と、
   前記接続パッドに導電性の接合材によって電極が接続される半導体チップと、
   前記配線基板と前記半導体チップとの間の隙間を埋める絶縁性の樹脂とを有し、
   前記配線を覆うように前記配線基板の前記第１の面にソルダーレジスト膜が設けられ、
   前記ソルダーレジスト膜は部分的に開口されて開口が形成され、
   前記開口の底には前記接続パッドが位置してなる半導体装置であって、
   前記開口の縁を形成する前記ソルダーレジスト膜部分は前記開口の内側に向かって徐々に薄くなっていることを特徴とする半導体装置。
2. 前記開口の縁を形成する前記ソルダーレジスト膜の表面は開口の内側に向かって傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. （ａ）配線の一部で形成される接続パッドを第１の面に複数有し、前記配線を覆うように前記第１の面に設けられるソルダーレジスト膜を部分的に開口して形成される開口の底に前記接続パッドが位置する配線基板を準備する工程、
   （ｂ）前記配線基板の前記第１の面に絶縁性の樹脂を塗布する工程、
   （ｃ）前記配線基板の前記第１の面に電極が対面する状態で半導体チップを押し付け、前記各電極を前記各接続パッドに接続させるとともに、前記絶縁性の樹脂を前記半導体チップで押し広げて前記配線基板と前記半導体チップの間の隙間を埋める工程とを有する半導体装置の製造方法であって、
   前記工程（ａ）においては、前記ソルダーレジスト膜で前記開口を形成する際、前記開口と、前記開口の縁部分が前記開口の内側に向かって徐々に薄くなるソルダーレジスト膜部分を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 前記工程（ａ）においては、
   （ｄ）前記各開口に対応する開口部を有し、前記開口部の縁部分の下面は、前記開口部の内側に向かって徐々に突出する押圧面を有するマスクを準備する工程、
   （ｅ）前記配線基板の前記第１の面にソルダーレジスト膜を形成する工程、
   （ｆ）前記ソルダーレジスト膜に前記マスクを重ねかつ前記マスクを前記ソルダーレジスト膜に押し付けて前記開口部の縁部分に対応する前記ソルダーレジスト膜の厚さが前記押圧面によって前記開口部の内側に向かって徐々に薄くなるように形成する工程、
   （ｇ）前記マスクをエッチング用マスクとして使用し、前記マスクの開口部内の前記ソルダーレジスト膜部分をエッチング除去して前記開口と、前記開口の縁部分が前記開口の内側に向かって徐々に薄くなるソルダーレジスト膜部分を形成する工程とを有することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記工程（ａ）においては、
   （ｊ）前記各開口に対応する開口部を有し、前記開口部の縁部分は所定の幅に亘って編み目構造となり、かつ編み目の間隔は前記開口部の縁側では粗く、前記開口部の外側に向かって徐々に密になる構造のマスクを準備する工程、
   （ｋ）前記配線基板の前記第１の面にソルダーレジスト膜を形成する工程、
   （ｌ）前記ソルダーレジスト膜に前記マスクを密着するように重ねる工程、
   （ｍ）前記マスクをエッチング用マスクとして前記ソルダーレジスト膜をエッチングして前記開口と、前記開口の縁部分が前記開口の内側に向かって徐々に薄くなるソルダーレジスト膜部分を形成することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。

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