JP2012182382A - 半導体チップ、半導体パッケージおよび半導体パッケージの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クラックの発生を抑制できる信頼性の高い半導体チップ、半導体パッケージ、および半導体パッケージの製造方法を提供する。
【解決手段】半導体チップ１は、回路面３に突起電極２を有する平板状のものであって、回路面３よりも面積の大きい底面４と、回路面３と底面４とを繋ぐ側面５とを備えている。回路面３と底面４との間の厚みＤが１００μｍ以下である。側面５は、底面４に連続して形成された垂直面６と、垂直面６に連続して形成されるとともに、回路面３に連続するように内方へ傾斜した傾斜面７とを有している。垂直面６の高さをｄとした場合に、ｄ／Ｄの値が０より大きく、かつ、１／２より小さく設定されている。傾斜面７は、凹状に湾曲した凹曲面に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップ、半導体チップと回路基板とが封止樹脂を介して接合されている半導体パッケージおよびその製造方法に関する。

近年、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータなどの電子機器の小型化や高性能化などに伴い、電子機器内に設けられる半導体集積回路の小型化・高密度化が益々図られている。この半導体集積回路の小型化や高密度化に伴い、半導体チップを回路基板に実装する方法として、従来のワイヤーボンディング接続方式に代えて、半導体チップにバンプと呼ばれる突起電極を形成することによって半導体チップを回路基板に直接接続するフリップチップ実装が着目され、近年ではこのフリップチップ実装が広く採用されるようになっている。フリップチップ実装は、半導体チップの回路面に対して半田などの材料でバンプ（突起電極）を複数形成し、このバンプを回路基板上に形成された複数の電極に加熱溶融により接合することによって、半導体チップと回路基板とを電気接続する方式のものである。このフリップチップ実装は、多数のバンプを回路基板上に一括で接合できるため、従来のワイヤーボンディング接続方式に比べて、実装面積を小さくできるうえ、電気的特性が良好、モールド封止が不要などの利点を有している。

一方、フリップチップ実装においては、半導体チップと回路基板との接合部の接続信頼性を確保する必要がある。そのため、半導体チップと回路基板との隙間に、毛細管現象を利用して液状樹脂を注入し硬化させることにより、半導体チップと回路基板との間の空隙を樹脂封止することが一般的に行われている。しかし、半導体チップと回路基板との間の空隙に封止樹脂（アンダーフィル）を充填する方法では、リフロー試験または冷熱サイクル試験時に、例えば半導体チップと回路基板との間の線膨張係数の差などに起因して、半導体チップとアンダーフィルとの界面などに応力が集中してクラックが発生し、チップが破損することがある。そこで、このようなクラックの発生を抑制するために、例えば、アンダーフィルのチップの周囲にはみ出す部分（フィレット部）の形状を制御する試みがなされている（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１では、半導体チップの周囲に形成されたフィレット部の外周側部の上縁から回路基板に向けて低く傾斜する傾斜面の角度が５０度以下となっている半導体パッケージが開示されている。しかしながら、近年、半導体チップの薄型化が益々進んでいる中で、厚みが非常に薄い半導体チップにおいて、特許文献１のフィレット部のような樹脂のはみ出しがあると、樹脂が半導体チップの上面に容易に回りこんでしまい、その結果、ボンディングヘッドの表面に樹脂が付着してしまうという問題が生じる。ボンディングヘッドの表面に樹脂が付着すると、得られる半導体パッケージの信頼性を低下させるおそれがある一方で、ボンディングヘッドの表面に樹脂が付着する度にこれを除去するのでは、その都度、実装用装置の駆動を止める必要があり、実装工程が長時間停止するなどの弊害が生じる。

そこで、樹脂がボンディングヘッドの表面に付着する問題を解消するために、半導体チップの形状を工夫する試みが行われている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２では、半導体チップの端面の全周に所定厚の段差部が設けられている。半導体チップまたは回路基板には、予め樹脂封止用のペースト状樹脂（ＮＣＰ）やフィルム状樹脂（ＮＣＦ）が設けられており、半導体チップと回路基板とのボンディング時に樹脂を溶融・硬化させることで、半導体チップと回路基板との間の樹脂封止が行われるが、半導体チップの段差部によって、樹脂の半導体チップ上面への這い上がりが防止されている。

ＷＯ２００８／０１８５５７号公報 特開２００１−２５０８４３号公報

しかしながら、特許文献２では、段差部の形状が角張っているために、この段差部に封止樹脂と半導体チップとの界面における応力が集中してクラックが発生してしまい、その結果、クラックの発生を抑制することができないという問題がある。また、半導体チップと回路基板とのボンディングの際に、半導体チップを回路基板に加熱しながら押し付けることで、半導体チップの周囲にフィレット部が形成されるが、特許文献２では、フィレット部が半導体チップの平面視における辺の中心部付近に多く形成される反面、半導体チップの四隅の角部にはフィレット部が形成されにくくなるため、クラックの発生を充分に防止できないという問題がある。半導体チップの角部にも十分にフィレット部を形成しようと、長時間・高圧力で半導体チップを回路基板に押し付けることも考えられるが、近年の半導体チップの薄型化が益々進んでいる中、厚さが１００μｍ以下のような薄型の半導体チップでは、長時間・高圧力で半導体チップを回路基板に押し付けると、半導体チップが反るなどして破損してしまうという問題がある。さらに言及すると、厚さが１００μｍ以下の薄型の半導体チップを特許文献２のように加工しようとすると、半導体チップを破損したり、半導体チップに形成された低誘電層が剥離したりするという問題がある。

本発明は、上記した問題に着目してなされたもので、クラックの発生を抑制できる信頼性の高い半導体チップ、半導体パッケージ、および半導体パッケージの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の前記目的は、回路面に突起電極を有する平板状の半導体チップであって、前記回路面よりも面積の大きい底面と、前記回路面と前記底面とを繋ぐ側面とを備えており、前記回路面と前記底面との間の厚みＤが１００μｍ以下であり、前記側面は、前記底面に連続して形成された垂直面と、前記垂直面に連続して形成されるとともに、前記回路面に連続するように内方へ傾斜した傾斜面とを有し、前記垂直面の高さをｄとした場合に、ｄ／Ｄの値が０より大きく、かつ、１／２より小さいことを特徴とする半導体チップにより達成される。

上記した構成の半導体チップにおいて、好ましい実施態様としては、前記傾斜面は、凹状に湾曲した凹曲面に形成されていることを特徴としている。

また、本発明の前記目的は、半導体チップの前記突起電極が回路基板の一方の面に電気接続されているとともに前記半導体チップと前記回路基板とが樹脂により接合されている半導体パッケージであって、前記樹脂により形成された前記半導体チップの周囲にはみ出すフィレット部を有し、前記フィレット部は、前記半導体チップの前記傾斜面により堰止めされており、かつ、前記半導体チップの角部における前記フィレット部のはみ出し長さＬ１に対する辺中央部における前記フィレット部のはみ出し長さＬ２の比Ｌ２／Ｌ１が２より小さいことを特徴とする半導体パッケージにより達成される。

また、本発明の前記目的は、回路面に突起電極を有する半導体チップと回路基板とが樹脂により接合されている半導体パッケージの製造方法であって、前記回路面、底面、および前記回路面と前記底面とを繋ぐ側面とを備え、前記回路面と前記底面との間の厚みＤが１００μｍ以下である平板状の前記半導体チップを準備するチップ準備工程と、前記半導体チップの回路面または前記回路基板の一方の面の少なくとも一方に樹脂層を形成する樹脂形成工程と、前記半導体チップの前記突起電極を前記回路基板の一方の面に電気接続するとともに前記樹脂層を介して前記半導体チップと前記回路基板とを接合する接合工程とを含み、前記準備工程では、前記半導体チップの前記側面が、前記底面に連続して形成された垂直面と、前記垂直面に連続するとともに、前記回路面が前記底面よりも面積が小さくなるよう前記半導体チップの内方へ向けて傾斜する傾斜面とを有するように、前記側面を加工する加工工程を含むことを特徴とする半導体パッケージの製造方法により達成される。

上記した構成の半導体パッケージの製造方法において、好ましい実施態様としては、前記加工工程において、前記傾斜面は、凹状に湾曲した凹曲面に形成されることを特徴としている。

さらに好ましい実施態様としては、前記加工工程において、前記垂直面の高さをｄとした場合に、ｄ／Ｄの値が０より大きく、かつ、１／２より小さくなるように前記側面を加工することを特徴としている。

さらに好ましい実施態様としては、前記加工工程において、レーザーアブレーションにより前記側面を加工することを特徴としている。

本発明によれば、クラックの発生を抑制できる信頼性の高い半導体チップ、半導体パッケージ、および半導体パッケージの製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態である半導体チップの概略構成を示す縦断面図である。 半導体ウェハの一部の概略構成を示す縦断面図である。 加工工程を説明する図である。 接合工程を説明する図である。 接合工程を説明する図である。 接合工程を説明する図である。 接合工程を説明する図である。 半導体パッケージの平面図である。 従来技術の半導体チップの構成を示す縦断面図である。

以下、本発明に係る半導体チップ、半導体パッケージ、および半導体パッケージの製造方法の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る半導体チップ１の縦断面を示す模式図を示している。図１では、半導体チップ１は、半導体チップ１の回路が形成された回路面３が下側となる向きで配置されている。

半導体チップ１は、平面視形状が正方形状の平板状のものであり、例えば、シリコン、ガリウム砒素などの半導体からなる円板状の半導体ウェハ（図２に示す）を所望の厚さ（１００μｍ以下）まで研削して薄化した後、ダイシングして、複数の半導体チップ１に分割することで形成される。

半導体チップ１の回路面３には、例えば金、銅、銀−錫半田、アルミニウム、ニッケルなどによって形成された突起電極（バンプ）２が所定のピッチで複数設けられている。この突起電極２を、下方に設けられる回路基板８の電極回路面８０（図４に示す）に電気接続させることで、半導体チップ１が回路基板８上に実装される。なお、このとき、詳細は後述するが、半導体チップ１と回路基板８との間には樹脂層１２が設けられ、半導体チップ１を上からボンディングヘッド２０で加熱しながら回路基板８上に押し付け、樹脂層１２を溶融・硬化させることで、半導体チップ１と回路基板８との間が封止樹脂１０により封止される（図６を参照）。そして、ボンディングヘッド２０による加圧時に、半導体チップ１の周囲にはみ出す封止樹脂１０によりフィレット部１１が形成される。

半導体チップ１は、前記回路面３と、底面４と、回路面３と底面４とを繋ぐ側面５とを備えている。半導体チップ１の厚み、すなわち、回路面３と底面４との間の厚みＤは、約１００μｍ以下の範囲となっている。

半導体チップ１の側面５は、垂直面６と、垂直面６と連続する傾斜面７とを有しており、半導体チップ１は、四角柱状をなす第１の部分１Ａと、第１の部分に連続する略四角錐状をなす第２の部分１Ｂとが一体に形成されて成るものである。垂直面６は底面４と直角をなしており、底面４に連続して形成されている。

傾斜面７は、その一端（図１では上端）が垂直面６と連続しているとともに、他端（図１では下端）が半導体チップ１の内方に向けて傾斜して、回路面３と連続している。これにより、回路面３の面積は、他方の底面４の面積よりも小さくなっている。傾斜面７は、本実施形態では、凹状（下方の回路基板８に対して逆Ｕ字状）に湾曲しており、所定の曲率を有する凹曲面に形成されている。このように、半導体チップ１の回路面３の周縁には、その全周に亘って、滑らかに傾斜する傾斜面７が形成される。この傾斜面７は、半導体チップ１の加圧ボンディング時に形成される半導体チップ１の周囲にはみ出すフィレット部１１のせき止め部として機能し、半導体チップ１の加圧ボンディング時のフィレット部１１の樹脂の上方への這い上がりを防止する。また、仮に、半導体チップ１の加圧ボンディング時に、フィレット部１１の樹脂が傾斜面７を超えて上方に這い上がったとしても、傾斜面７と連続する垂直面６により、樹脂が半導体チップ１の底面４まで到達するのが防止される。

このように、傾斜面７および垂直面６の両方を半導体チップ１が有することにより、フィレット部１１の樹脂が上方に這い上がって周囲の部材（ボンディングヘッド２０）に付着することを確実に阻止することができる。また、傾斜面７を従来技術の段差部のように角張った直角状ではなく、滑らかに傾斜する形状に形成することにより、この傾斜面７に樹脂と半導体チップ１との界面における応力集中が起こりにくくなり、クラックの発生をさらに効果的に抑制することができる。

さらに、傾斜面７が滑らかに傾斜する形状に形成されているため、加圧ボンディング時に、封止樹脂１０が半導体チップ１の周囲にスムーズに押し出される。特に、半導体チップ１の四隅の角部においては、従来技術の段差部のように傾斜面７の形状を角張った直角状に形成すると、この直角部で樹脂のスムーズな押し出しが阻害されるため、長時間・高圧力で半導体チップ１を回路基板８に押し付けなければ、フィレット部１１が形成されにくくなる。これに対して、本実施形態のように、傾斜面７を直角部のない滑らかに傾斜する形状に形成することで、傾斜面７での樹脂の押し出しがスムーズに行われる結果、長時間・高圧力で半導体チップ１を回路基板８に押し付けなくても、図８に示すように、フィレット部１１の半導体チップ１の周囲にはみ出す状態を、角部も含めてほぼ全周に渡って均等な状態にすることができるので、半導体チップ１の周囲にクラックの発生を抑制するフィレット部１１を良好に形成することができる。

図１に戻って、垂直面６の高さｄは、半導体チップ１の厚みＤとの関係で、ｄ／Ｄが１／２を超えると、半導体チップ１の周囲に充分なフィレット部１１が形成されず、耐クラック性が劣るおそれがある。また、ｄ／Ｄが０（つまり、ｄ＝０）であると、フィレット部１１の樹脂が、仮に、傾斜面７を超えて上方に這い上がった場合に、半導体チップ１の底面４まで容易に到達してしまい、周囲の部材（ボンディングヘッド２０）に樹脂が付着するおそれがある。そのため、垂直面６の高さｄは、半導体チップ１の厚みＤとの関係で、ｄ／Ｄが０より大きく１／２より小さい範囲内にあることが好ましく、さらに言えば、１／５より大きく２／５より小さい範囲内にあることがより好ましい。

また、傾斜面７の半導体チップ１の底面４に沿う長さｌは、１μｍ以上であることが好ましい。これにより、十分なフィレット部１１を形成することができるとともに、傾斜面７がフィレット部１１の樹脂のせき止め部として十分に機能し、有効に樹脂の半導体チップ１の底面４への這い上がりを防止することができる。なお、本実施形態では、傾斜面７を凹状に湾曲した凹曲面に形成しているが、必ずしもこれに限られるものではなく、傾斜面が７が角張ったものにならない限りは、傾斜面７が直線状に傾斜していてもよい。

半導体チップ１を上記した形状に加工する方法としては、例えば、レーザーアブレーションを用いることが好ましい。レーザーアブレーションの波長、出力、加工速度を調整することにより、傾斜面７の幅（上記長さｌ）、深さ（Ｄ−ｄ）を調整することが可能である。なお、半導体チップ１の形状を加工する方法としては、レーザーアブレーションに限定されるものではなく、他の方法として、例えば、ブレードレードを用いて半導体チップ１の側面の一部が傾斜するように加工する方法、レーザーダイシングを用いる方法、ブレードの形状を工夫する方法、レーザーアブレーション法とレーザーダイシング法と併用する方法などが挙げられる。

次に、半導体チップ１と回路基板８とが封止樹脂１０により接合された半導体パッケージ９（図６および図７に示す）を製造する方法について説明する。この半導体パッケージ９の製造方法においては、まず、図２に示すように、半導体ウェハ９０が用意される。半導体ウェハ９０は、例えば、シリコン、ガリウム砒素などの半導体からなる円板状のもので、半導体ウェハの一方の面の回路面９１には、突起電極２が所定のピッチで複数設けられる。

次に、半導体ウェハ９０を、必要に応じて接着シートなどに固定して、その裏面（回路面９１とは反対の面）を研削して厚みが１００μｍ以下となるまで薄化した後、半導体ウェハ９０を複数の半導体チップ１に個片化する前に、半導体チップ１の側面５に上記した傾斜面７を形成する加工作業が行われる。この加工作業は、本実施形態では、レーザーアブレーションを用いることにより行われる。図３に示すように、半導体ウェハ９０の半導体チップ１に個片化する仮想のダイシングライン９２に沿って、レーザーアブレーション装置（波長３５５ｎｍのＹＡＧレーザー）を用いて、仮想のダイシングライン９２の両側を、所望の幅ｌおよび深さＤ−ｄ（例えば、半導体ウェハ９１（半導体チップ１）の厚みＤの約３／５〜４／５）で切り欠き、斜面が凹状に湾曲した凹曲面となるような傾斜面７を形成する。なお、レーザーアブレーションにより加工を行う場合には、デブリと呼ばれる噴出物が半導体ウェハ９０の回路面９１に付着するので、このデフリの付着を抑制するために、レーザーアブレーションを実施する前に予め、保護膜と呼ばれる水溶性のポリマーを半導体ウェハ９０の回路面９１に塗布することが好ましい。レーザーアブレーションを実施した後、半導体ウェハ９０を水洗いすることにより、デブリごと保護膜が除去される。

次に、加工作業が行われた半導体ウェハ１を、上記した仮想のダイシングライン９２に沿ってダイシングして、複数の半導体チップ１に個片化する作業が行われる。これにより、形成された半導体チップ１の側面５には、底面４に連続して形成された垂直面６と、垂直面６に連続するとともに、半導体チップ１の内方へ向けて傾斜する凹曲面状の傾斜面７とが形成される（図１を参照）。なお、上記ダイシングの方法としては、特に限定されないが、例えば、従来公知のダイヤモンド製の回転砥石などを用いて切断分離する方法やレーザーダイシング法などを用いることができる。

次に、半導体チップ１の回路面３上、または、回路基板８の電極回路面８０上に、樹脂層１２を形成する作業が行われる。樹脂層１２は、半導体チップ１の回路基板８への実装時に、半導体チップ１と回路基板８との間の空隙を封止するものであり、例えばフィルム状樹脂をロールラミネータや真空ラミネータなどで半導体ウェハ１に貼り合わせた後、チップサイズに個片化したり、半導体チップ１の回路面３や回路基板８の電極回路面８０に貼り合わせたりすることによって形成することができる。この他、樹脂層１２は、例えばペースト状樹脂をディスペンサ法や印刷法、スピンコート法などによって半導体チップ１の回路面３や回路基板８の電極回路面８０に塗布し、これを乾燥させることによっても形成することができる。図４では、回路基板８の電極回路面８０上に樹脂層１２が形成されている。

樹脂層１２を形成する材料としては、特に限定はされないが、例えば、エポキシ樹脂と硬化剤とを含有していることが好ましい。エポキシ樹脂としては、特に限定されないが、多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂を含有することが好ましい。上記多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂を含有することで、樹脂層１２により形成される半導体チップ１と回路基板８との間の封止樹脂１０（図６に示す）は、剛直で分子の運動が阻害されるため、優れた機械的強度および耐熱性を発揮する。これにより、フィレット部１１による耐クラック性がさらに向上する。

上記多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ジシクロペンタジエンジオキシド、ジシクロペンタジエン骨格を有するフェノールノボラックエポキシ樹脂等のジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂（以下、「ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂」ともいう。）、１−グリシジルナフタレン、２−グリシジルナフタレン、１，２−ジグリジジルナフタレン、１，５−ジグリシジルナフタレン、１，６−ジグリシジルナフタレン、１，７−ジグリシジルナフタレン、２，７−ジグリシジルナフタレン、トリグリシジルナフタレン、１，２，５，６−テトラグリシジルナフタレン等のナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂（以下、「ナフタレン型エポキシ樹脂」ともいう。）、テトラヒドロキシフェニルエタン型エポキシ樹脂、テトラキス（グリシジルオキシフェニル）エタン、３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキサンカルボネートなどが挙げられる。中でも、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂を好ましく挙げることができる。

また、樹脂層１２を形成する材料には、上記エポキシ樹脂と反応可能な官能基を有する高分子化合物を含有してもよい。上記した高分子化合物は、造膜成分としての役割を果たす。また、上記した高分子化合物を含有することで、樹脂層１２により形成される封止樹脂１０は靭性をもち、優れた耐衝撃性を発揮することができる。上記した高分子化合物としては、特に限定されないが、例えば、アミノ基、ウレタン基、イミド基、水酸基、カルボキシル基、エポキシ基などを有する高分子化合物が挙げられる。中でも、エポキシ基を有する高分子化合物が好ましく、エポキシ基を有する高分子化合物を含有することで、樹脂層１２により形成される封止樹脂１０は、上記したエポキシ樹脂に由来する優れた機械的強度、耐熱性および耐湿性と、上記したエポキシ基を有する高分子化合物に由来する優れた靭性とを兼備するため、得られる半導体チップ積層体は、耐冷熱サイクル性、耐ハンダリフロー性、寸法安定性などに優れるものとなり、高い接合信頼性および接続信頼性を発揮する。さらに、樹脂層１２を形成する材料は、ベンゾオキサジン化合物やエピスルフィド化合物を含有していてもよい。

また、硬化剤としては、特に限定されないが、フェノール系硬化剤、酸無水物硬化剤、イミダゾール系硬化剤などを好ましく挙げることができる。これらは、単独または二種以上の混合物として使用することができる。

なお、図示例では、樹脂層１２を回路基板８の電極回路面８０に設けているが、半導体チップ１の回路面３に設けてもよく、また、ダイシング前の半導体ウェハ９０の回路面９１に樹脂層１２を設け、樹脂層１２ごとダイシングして半導体チップ１を形成してもよい。なお、ペースト状樹脂を半導体ウェハ９０に設けた後に、ダイシングを行う場合には、ダイシング前に、予め樹脂を乾燥や加熱などすることにより、樹脂層１２の粘着性を低下させておくことが好ましい。

次に、複数の個片に分割された半導体チップ１のうち、その１つを取り出し、図４に示すように、これをボンディングヘッド２０によりピックアップし、半導体チップ１を回路基板８にボンディングする作業が行われる。ボンディングヘッド２０は、例えばセラミックなどの良好な熱伝導性を有する材料により形成されており、回路基板８を吸着保持するボンディングステージ２１に対して上下方向に昇降動作可能に構成されている。ボンディングヘッド２０の下面には、吸引孔２２が形成されている。この吸引孔２２には、図示しない配管を介してポンプと接続されており、ポンプによる空気吸引によって吸引孔２２に吸引力を発生させることで、半導体チップ１が回路面３が下方を向いた状態でボンディングヘッド２０に吸着保持されるようになっている。

ボンディングステージ２１は、水平方向またはθ方向に位置調整できるようになっている。ボンディングステージ２１には、電極回路面８０が上方を向くようにして回路基板８が載置されている。回路基板８の電極回路面８０には、例えば銅電極、または銅表面に錫めっき（あるいはニッケル表面に金めっき）が施された複数の電極８１が形成されており、ボンディングヘッド２０および／またはボンディングステージ２１の位置を調整することで、半導体チップ１の突起電極２を回路基板８の電極８１に対して位置合わせできるようになっている。この位置合わせは、図４に示す認識カメラ２３を用いることにより行われる。認識カメラ２３は、ボンディングヘッド２０とボンディングステージ２１との間に挿入されるように往復動可能であり、半導体チップ１の回路面３および回路基板８の電極回路面８０にそれぞれ対応するように設けられたアライメントマーク（図示せず）を画像認識することができるように構成されている。認識カメラ２３が半導体チップ１と回路基板８との間に挿入され、各々のアライメントマークが認識カメラ２３により認識されると、検出された画像認識データに基づき、各々のアライメントマークが予め規定された位置関係となるようにボンディングヘッド２０またはボンディングステージ２１の位置を調整することで、半導体チップ１の突起電極２と回路基板８の電極８１とのアライメントが行われるようになっている。なお、この半導体チップ１の突起電極２と回路基板８の電極８１とのアライメントにおいて、チップ側に樹脂がある場合、樹脂層１２は、ある程度の透明性を有していることが好ましい。具体的には、ヘイズ値が７５％以下、より好適には７０％以下であることが好ましい。

半導体チップ１と回路基板８との位置合わせの後、図５に示すように、半導体チップ１を吸着保持させたままボンディングヘッド２１を下降させることで、半導体チップ１の回路面３を回路基板８の電極回路面８０に接触させる。半導体チップ１が回路基板８に接触すると、ボンディングヘッド２１によって半導体チップ１の回路面３を回路基板８の電極回路面８０に押圧しながら、ボンディングヘッド２１を図示しない加熱手段により予め設定されている加熱温度（約２２０℃〜３２０℃）まで加熱して、半導体チップ１を加熱することで、半導体チップ１と回路基板８とのボンディングが開始される。これにより、図６に示すように、半導体チップ１の突起電極２と回路基板８の電極８１とが電気的に接続されると同時に、樹脂層１２が加熱によって溶融し、半導体チップ１と回路基板８との間の空隙が封止樹脂１０によって封止される。また、ボンディングヘッド２１による加圧により、半導体チップ１の周囲に封止樹脂１０がはみ出すことによりフィレット部１１が形成される。

所定の時間の加圧および加熱により、半導体チップ１と回路基板８とのボンディングが完了すると、ボンディングヘッド２１による半導体チップ１の吸着保持が解除され、図７に示すように、ボンディングヘッド２１は上昇し待機位置に戻る。なお、半導体チップ１の加熱ボンディングにあたっては、ボンディングステージ２１を一定温度に加熱しながら行ってもよい。このとき、ボンディングステージ２１の加熱温度としては、７０℃〜１５０℃程度であることが好ましい。

図８は、図６および図７に示す上記した構成の半導体１を樹脂により接合して回路基板８に実装させたできた半導体パッケージ９の半導体チップ１側から見た平面図である。この半導体パッケージ９では、上記したボンディングヘッド２０による加圧時には、半導体チップ１の周囲から封止樹脂１０がはみ出してフィレット部１１が形成されるが、図６および図７に示すように、このはみ出したフィレット部１１の樹脂が、半導体チップ１の側面５から上方に這い上がるのが、半導体チップ１の回路面３周縁に設けられた傾斜面７によって阻止される。具体的には、上方に這い上がる樹脂の流れが、傾斜面７で側方へと向かう樹脂の流れになり、これにより、加圧ボンディング時に、フィレット部１１の樹脂が半導体チップ１の底面４に向けて流れ出すことが防止される。また、仮に、半導体チップ１の周囲にはみ出したフィレット部１１の樹脂が、加圧ボンディング時に、傾斜面７を超えて上方に這い上がったとしても、傾斜面７と連続する垂直面６により、樹脂が半導体チップ１の底面４まで到達するのが防止される。このように、傾斜面７および垂直面６により、加圧ボンディング時に、樹脂が半導体チップ１の底面４まで到達してボンディングヘッド２０に付着するのが阻止されるため、樹脂によるボンディングヘッド２０の汚染を効果的に防止することが可能である。

また、半導体チップ１の傾斜面７が凹状に湾曲した凹曲面に形成されているため、従来技術と比べると、加圧ボンディング時に、封止樹脂１０が半導体チップ１の周囲にスムーズに押し出される。特に、半導体チップ１の四隅の角部においては、従来技術の段差部のように傾斜面７を角張った直角状に形成すると、この直角部で樹脂のスムーズな押し出しが阻害されるため、長時間・高圧力で半導体チップ１を回路基板８に押し付けなければ、フィレット部１１が形成されにくいという問題があった。しかしながら、本実施形態のように、傾斜面７を角のない滑らかに傾斜する形状に形成することにより、傾斜面７での樹脂の押し出しがスムーズに行われる結果、この半導体パッケージ９では、フィレット部１１の半導体チップ１の周囲にはみ出す状態が、角部も含めてほぼ全周に渡って均等な状態になる。つまり、図８に示すように、半導体チップ１の角部における前記フィレット部１１のはみ出し長さＬ１と、半導体チップ１の辺中央部における前記フィレット部１１のはみ出し長さＬ２とを比べると、Ｌ１の値をＬ２の値に近いもの（Ｌ２／Ｌ１の比で２以下）とすることができる。

このように、本実施形態では、傾斜面７を、従来技術の段差部のように角張った形状ではなく、滑らかに傾斜する形状に形成することで、長時間・高圧力で半導体チップ１を回路基板８に押し付けなくても、半導体チップ１の周囲に十分なフィレット部１１を形成することが可能となる。よって、厚さが１００μｍ以下のような薄型の半導体チップ１についても、これを破損させることなく回路基板８に良好な状態で実装することが可能である。また、傾斜面７を角のない滑らかな形状に形成することにより、この傾斜面７に樹脂と半導体チップ１との界面における応力集中が起こりにくくなり、クラックの発生をさらに効果的に抑制することも可能である。

以下に実施例を掲げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例のみに限定されない。直径２０ｃｍおよび厚み７２５μｍであり、表面に、高さ３５μｍおよび幅３５μｍの正方形状の銅ポストの上に高さ２０μｍの半田電極が形成された、トータル高さ５５μｍの突起電極（バンプ）が５０μｍピッチでペリフェラル状に多数形成されている、１チップあたりの大きさが７．６ｍｍ×７．６ｍｍの半導体ウェハ（シリコンウェハ）を用意した。この半導体ウェハの突起電極側面にバックグラウンドテープを貼り、半導体ウェハの裏面（突起電極側面とは反対の面）を、半導体ウェハの厚さＤが約５０μｍになるまで研削した。その後、半導体ウェハの裏面にダイシングテープを貼り付け、半導体ウェハをダイシングテープ上にダイシングリングを用いて固定し、バックグランドテープを剥離した。その後、半導体チップに分割する仮想のダイシングラインに沿って、レーザーアブレーション装置（波長３５５nmのＹＡＧレーザー）を用いて、図３に示すような、幅ｌが２０μｍ、深さ（Ｄ−ｄ）が３０μｍの凹曲面状の傾斜面７を作製した。なお、レーザーアブレーションの前に保護膜を半導体ウェハの突起電極側面に塗布し、レーザーアブレーションの実施後、この保護膜をデブリごと除去した。その後、ダイシング装置「ＤＦＤ６３６１」（ＤＩＳＣＯ社製）を用いて、カット幅が２０μｍになるようにブレードを選択し、送り速度５０ｍｍ／秒で半導体ウェハをダイシングラインに沿って分割して、半導体チップを得た。

次に、１５ｍｍ×１５ｍｍの回路基板の電極回路面上に樹脂層を形成した。樹脂層の材料としては、下記に示す各材料（１）〜（８）を、固形分濃度５０重量％となるようにメチルエチルケトンに加え、ホモディスパーを用いて攪拌混合することにより調整した。得られた樹脂材料を、１０ｍＬシリンジ（岩下エンジニアリング社製）に充填し、シリンジ先端に精密ノズル（岩下エンジニアリング社製、ノズル先端径０．３ｍｍ）を取り付け、ディスペンサ装置（ＳＨＯＴ ＭＡＳＴＥＲ３００、武蔵エンジニアリング社製）を用いて、回路基板の前記半導体チップに対応する箇所にディスペンスした。
（１）エポキシ樹脂
・ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ＥＸＡ−８３０−ＣＲＰ、ＤＩＣ社製）：８重量部
（２）エポキシ基を有する高分子化合物
・エポキシ基含有アクリル樹脂（ブレンマーＣＰ−３０、日油社製）：１重両部
（３）ゴム変性エポキシ樹脂
・ＮＢＲ変性エポキシ樹脂（ＥＰＲ−４０３３、アデカ社製）：１重両部
（４）硬化剤
・酸無水物（ＹＨ−３０６、ジャパンエポキシレジン社製）：４重両部
（５）硬化促進剤
・イミダゾール化合物（２ＭＡ−ＯＫ、四国化成工業社製）：０．５重両部
（６）接着性付与剤
・イミダゾールシランカップリング剤（ＳＰ−１０００、日鉱マテリアル社製）：０．１重両部
（７）チキソトロピー付与剤
・ヒュームドシリカ（表面親水基含有チキソトロピー付与剤、ＱＳ−４０、トクヤマ社製）：０．０５重両部
（８）シリカフィラー
・球状シリカ（ＳＥ−４０５０−ＳＰＥ、アドマテックス社製、平均粒子径１μｍ、最大粒子径５μｍ）：１０重両部

樹脂層を設けた回路基板に半導体チップをフリップチップボンダー（ＦＣ３０００ 東レエンジニアリング製）にてボンディングして実装した。実装条件は、半導体チップを１５０℃に加熱しながら、ボンディングヘッドにより１０Ｎの力で１秒間、回路基板に押し付けた後、半導体チップを２８０℃に加熱しながら、１Ｎの力で３秒間、回路基板に押し付けた。

これにより形成された半導体パッケージについて、「樹脂の這い上がり」、「フィレット形状」、「クラックの有無」についての観察を行った。なお、「樹脂の這い上がり」については、加圧ボンディング時にフィレット部の樹脂が半導体チップの側面を上方に這い上がって、ボンディングヘッドの表面に樹脂が付着したか否かにより評価した。ボンディングヘッドに樹脂が付着していない場合を「○」と、ボンディングヘッドに樹脂が付着している場合を「×」とした。また、「フィレット形状」については、形成された半導体パッケージを上から見たときに半導体チップの辺中央部におけるフィレット部のはみ出し長さＬ２（単位：μｍ）と半導体チップの四隅の角部におけるフィレット部のはみ出し長さＬ１（単位：μｍ）を顕微鏡にて測定し、これを比較することにより評価した。また、「クラックの有無」については、得られた半導体パッケージについて、−５５℃、２分間と、１２５℃、２分間とを１サイクルとする温度サイクル試験を行い、１０００サイクル後の半導体パッケージについて、超音波映像装置（日本バーンズ社製「ソノスキャン モデル Ｄ９５００」）によりクラック有無の観察を行った。また、導通抵抗値の変化を確認し、導通抵抗値が１０％以上変化したものを不良品とし、１０個のサンプルについて、良品と判定されたものの個数を評価した。その評価結果を、表１に示す。なお、比較例１として、レーザーアブレーション装置を用いずに、いわゆるステップカット法により、図９に示すように、半導体チップ１´の側面の段差部７´（実施例では傾斜面７）を、角張った直角状に形成した以外は実施例と同様にして得た半導体パッケージについて、同様の評価を行った。段差部７´としては、厚みＤ´が５０μｍの半導体チップ１´に対して、深さｄ´が２０μｍで、幅ｌ´が２０μｍであった。また、比較例２として、半導体チップの側面に段差部７´も傾斜面７も形成しない以外は実施例と同様にして得た半導体パッケージについて、同様の評価を行った。比較例１，２の評価結果も表１に併せて示す。

表１から分かるように、実施例の半導体パッケージでは、傾斜面により、加圧ボンディング時に、フィレット部の樹脂が這い上がり、半導体チップの底面に到達してボンディングヘッドに付着するのが阻止されていることが確認された。また、比較例（従来技術）の半導体パッケージと比べて、傾斜面（段差部）が角のない滑らかに傾斜する形状に形成されていることで、クラック発生の抑制が可能であることが確認された。さらに、半導体チップの辺中央部におけるフィレット部のはみ出し長さＬ２と、半導体チップの角部におけるフィレット部のはみ出し長さＬ１とを比べると、その比Ｌ２／Ｌ１が２より小さいことから、傾斜面が角のない滑らかに傾斜する形状に形成されていることにより、フィレット部を、角部も含めて半導体チップの周囲に十分にはみ出した状態に形成できることが確認された。

１ 半導体チップ
２ 突起電極
３ 回路面
４ 底面
５ 側面
６ 垂直面
７ 傾斜面
９ 半導体パッケージ
１１ フィレット部

Claims (7)

1. 回路面に突起電極を有する平板状の半導体チップであって、
   前記回路面よりも面積の大きい底面と、前記回路面と前記底面とを繋ぐ側面とを備えており、
   前記回路面と前記底面との間の厚みＤが１００μｍ以下であり、
   前記側面は、前記底面に連続して形成された垂直面と、前記垂直面に連続して形成されるとともに、前記回路面に連続するように内方へ傾斜した傾斜面とを有し、前記垂直面の高さをｄとした場合に、ｄ／Ｄの値が０より大きく、かつ、１／２より小さいことを特徴とする半導体チップ。
2. 前記傾斜面は、凹状に湾曲した凹曲面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体チップ。
3. 請求項１または２に記載の半導体チップの前記突起電極が回路基板の一方の面に電気接続されているとともに前記半導体チップと前記回路基板とが樹脂により接合されている半導体パッケージであって、
   前記樹脂により形成された前記半導体チップの周囲にはみ出すフィレット部を有し、前記フィレット部は、前記半導体チップの前記傾斜面により堰止めされており、かつ、前記半導体チップの角部における前記フィレット部のはみ出し長さＬ１に対する半導体チップの辺中央部における前記フィレット部のはみ出し長さＬ２の比Ｌ２／Ｌ１が２より小さいことを特徴とする半導体パッケージ。
4. 回路面に突起電極を有する半導体チップと回路基板とが樹脂により接合されている半導体パッケージの製造方法であって、
   前記回路面、底面、および前記回路面と前記底面とを繋ぐ側面とを備え、前記回路面と前記底面との間の厚みＤが１００μｍ以下である平板状の前記半導体チップを準備する準備工程と、
   前記半導体チップの回路面または前記回路基板の一方の面の少なくとも一方に、樹脂層を形成する樹脂形成工程と、
   前記半導体チップの前記突起電極を前記回路基板の一方の面に電気接続するとともに前記樹脂層を介して前記半導体チップと前記回路基板とを接合する接合工程とを含み、
   前記準備工程では、前記半導体チップの前記側面が、前記底面に連続して形成された垂直面と、前記垂直面に連続するとともに、前記回路面が前記底面よりも面積が小さくなるよう前記半導体チップの内方へ向けて傾斜する傾斜面とを有するように、前記側面を加工する加工工程を含むことを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
5. 前記加工工程において、前記傾斜面は、凹状に湾曲した凹曲面に形成されることを特徴とする請求項４に記載の半導体パッケージの製造方法。
6. 前記加工工程において、前記垂直面の高さをｄとした場合に、ｄ／Ｄの値が０より大きく、かつ、１／２より小さくなるように前記側面を加工することを特徴とする請求項４または５に記載の半導体パッケージの製造方法。
7. 前記加工工程において、レーザーアブレーションにより前記側面を加工することを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の半導体パッケージの製造方法。

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