JP3857574B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に係り、特に高い耐吸湿リフロー信頼性(実装信頼性)を有する半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
環境汚染を防止するという観点から、半導体装置等の実装に使用される半田を鉛レス化する必要性がある。鉛レスの半田材は、従来の鉛を含む半田材に比べ溶融温度が高いため、要求される実装温度条件が従来に比べ厳しくなる。
【0003】
図1は従来のフリップチップ構造を有する半導体装置の断面図である。近年の半導体装置は、半導体チップ1をインターポーザ2と称される基板に実装し、インターポーザ2の反対面側に外部接続端子として半田ボール3を形成したものが主流となっている。このような半導体装置において、半導体チップとインターポーザとの間にはアンダーフィル4が充填される。インターポーザ2としては、一般的にポリイミドフィルム等の樹脂が用いられる。また、半導体チップ1を封止する封止部材5にも樹脂が用いられる。さらに、アンダーフィル4も樹脂である。
【0004】
上述のような半導体装置は、保管している間に樹脂部品が雰囲気の水分を吸収することがある。半導体装置を実装基板に実装する際には、半田リフローにより半田バンプを溶融する。このとき、半導体装置は高温に曝されて、樹脂部分に吸収されていた水分が樹脂部分と半導体チップと間の界面において急激に蒸発し、半導体チップの剥離を生じるという問題が発生することがある。特に、アンダーフィル材と半導体チップとの間に剥離が生じると、半導体装置の信頼性(耐吸湿リフロー信頼性)が低下する。
【0005】
従来の鉛を含有した半田の融点は180℃程度であるが、鉛レスの半田の融点をそれよりも高く、200℃程度である。したがって、鉛レスの半田を用いて半導体装置を実装する場合、より高い耐吸湿リフロー信頼性が要求される。
【0006】
耐吸湿リフロー信頼性を改善するために、種々の対策が提案されているが、特に半導体チップをフリップチップ実装する半導体装置においては、回路形成面がインターポーザ側となり、アンダーフィルが回路形成面に接触しているため、構造上の対策がむずかしい。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
以下に、これまでに提案されてきた耐吸湿リフロー性向上の為の様々な対策について、その問題点を述べる。
【0008】
特許第3147106号に開示された半導体装置では、ガス抜き穴が無く、フリップチップ実装された半導体チップの真下は中空になっている。したがって、チップ厚さが小さくなった場合にトランスファーモールドの圧力によりチップクラックが発生するおそれがある。また、ガス抜き穴がないため、半田溶融の為のリフロー熱により中空部の水分等が急激に体積膨張し、パッケージクラック等を引き起こす可能性が高い。
【0009】
特開平11−317423号公報に開示された半導体装置では、フリップチップ実装された半導体チップの回路面側にスペーサー(合成樹脂)が有り、そのスペーサーと基板は接着していない。この場合、チップ側にスペーサーを設ける工程が増えてしまう。
【0010】
特開平11−243160号公報に開示された半導体装置では、ガス抜き穴をチップ実装後に開ける、いわゆる後穴方式が用いられている。レーザ等を利用した後穴方式では穴の深さを制御することが難しく、フェイスダウンで実装されたフリップチップの回路面を損傷する可能性が高い。その為、半導体チップをフェイスダウンでフリップチップ実装する半導体装置では、半導体チップを実装する前に穴を開けておく、いわゆる先穴方式が必須となる。
【0011】
特開平11−163049号公報に開示された構造では、モールド封止した場合にガス抜き穴が封止されてしまう。
【0012】
特許第3074187号に開示された半導体装置では、インターポーザの配線パターンを利用して中空部を形成している。しかし、アンダーフィルにペーストを用いて、この構造を実現するのは不可能である。
【0013】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、半導体チップを樹脂封止した半導体装置の耐吸湿リフロー性を向上することを目的とする。また、耐吸湿リフロー性を向上し、且つ組立性やコストを考慮した半導体装置のパッケージ構造を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【0015】
請求項1記載の発明は、半導体チップと、該半導体チップが実装されるインターポーザと、前記半導体チップと前記インターポーザとの間に充填されたアンダーフィルとを有する半導体装置であって、前記インターポーザの前記半導体チップの中央部分に対向する部分であって前記半導体チップの電極が形成されない領域に、非導電性熱硬化材よりなる層が形成され、前記中央部分に対向する部分に少なくとも一つ形成された貫通穴は該層も貫通して延在し、該アンダーフィルは前記半導体チップの周囲部分にのみ充填され、前記半導体チップの中央部分と前記インターポーザとの間には前記アンダーフィルが介在しないことを特徴とするものである。
【0016】
請求項1記載の発明によれば、半導体チップの中央部分を除いて周囲部分にのみ選択的にアンダーフィルを供給充填することにより、樹脂封止の際に封止樹脂が半導体チップの下に入り込むことを阻止することができる。また、半導体チップの中央部分の真下に形成された空間は、インターポーザに形成された貫通穴により外部に連通されるため、当該空間内に圧力が蓄積されることはなく、例えば水蒸気が発生しても半導体装置の外部に迅速に逃がすことができる。したがって、半田リフロー時の水蒸気爆発を防止することができ、耐半田リフロー信頼性が向上する。また、例えばレジストのような非導電性熱硬化材の層が半導体チップの中央部分の下に設けられるため、半導体チップが下側に撓もうとしても、非導電性熱硬化材の層により支持される。したがって、半導体チップをトランスファモールド等で封止する際に、樹脂圧力半導体チップに加わっても、半導体チップが変形して損傷することを防止できる。
【0017】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の半導体装置であって、前記半導体チップは前記インターポーザに対してフリップチップ実装されていることを特徴とするものである。
【0018】
請求項2記載の発明によれば、半導体装置の高さ寸法を小さくすることができる。インターポーザには予め貫通穴が形成されており、フリップチップ実装後に貫通穴を形成する必要がないため、本発明はフリップチップ実装の半導体装置に対して好適である。
【0021】
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の半導体装置であって、前記層の外周部近傍に、前記アンダーフィル材をトラップする溝が形成されたことを特徴とするものである。
【0022】
請求項3記載の発明によれば、アンダーフィルを溝でトラップすることにより、アンダーフィルが溝以上内側に進入することを防止できる。
【0023】
請求項4記載の発明は、請求項1又は2記載の半導体装置であって、前記層の上面と前記半導体チップとの間に、前記アンダーフィルの流れを防止するような所定の寸法の間隙が形成されたことを特徴とするものである。
【0024】
請求項4記載の発明によれば、アンダーフィルが半導体チップの中央部分まで流れ込むことを防止することができる。
【0025】
請求項5記載の発明は、請求項1又は2記載の半導体装置であって、前記層の上面は前記半導体チップに接触していることを特徴とするものである。
【0026】
請求項5記載の発明によれば、半導体チップを層により常時支持することができ、半導体チップの変形を防止することができる。
【0027】
請求項6記載の発明は、請求項1乃至5のうちいずれか一項記載の半導体装置であって、前記半導体チップの上に更に別の半導体チップが積層して搭載されたことを特徴とするものである。
【0028】
請求項6記載の発明によれば、積層型の半導体装置を容易に形成することができる。
【0029】
請求項7記載の発明は、半導体装置の製造方法であって、実装される半導体チップの中央部分で電極が形成されない領域に相当する大きさの、非導電性熱硬化材よりなる層をインターポーザ上に形成し、前記層とインターポーザとを貫通する貫通穴を前記層が設けられた部分に形成し、前記層の周囲にアンダーフィルを供給し、前記アンダーフィルを介して半導体チップを前記インターポーザに実装することを特徴とするものである。
【0030】
請求項7記載の発明によれば、半導体チップの中央部分を除いて周囲部分にのみ選択的にアンダーフィルを供給充填することができ、樹脂封止の際に封止樹脂が半導体チップの下に入り込むことを阻止することができる。例えばレジストのような非導電性熱硬化材の層が半導体チップの中央部分の下に設けられるため、半導体チップが下側に撓もうとしても、非導電性熱硬化材の層により支持される。したがって、半導体チップをトランスファモールド等で封止する際に、樹脂圧力が半導体チップに加わっても、半導体チップが変形して損傷することを防止できる。さらに、非導電性熱硬化材の層とインターポーザとに形成された貫通穴により半導体チップの表面は半導体装置の外部に連通されるため、半導体チップの表面近傍に圧力が蓄積されることはなく、例えば水蒸気が発生しても半導体装置の外部に迅速に逃がすことができる。したがって、半田リフロー時の水蒸気爆発を防止することができ、耐半田リフロー信頼性が向上する。
【0031】
請求項8記載の発明は、請求項7記載の半導体装置の製造方法であって、前記半導体チップを実装した後に、前記半導体チップを前記インターポーザ上でトランスファモールドにより樹脂封止することを特徴とするものである。
【0032】
請求項8記載の発明によれば、半導体チップを容易に樹脂封止することができる。半導体チップが下側に撓もうとしても、非導電性熱硬化材の層により支持されるため、トランスファモールドで封止する際に、樹脂圧力が半導体チップに加わっても、半導体チップが変形して損傷することを防止できる。
【0033】
請求項9記載の発明は、請求項7記載の半導体装置の製造方法であって、前記半導体チップは前記インターポーザに対してフリップチップ実装されることを特徴とするものである。
【0034】
請求項9記載の発明によれば、半導体装置の高さ寸法を小さくすることができる。インターポーザ及び非導電性熱硬化材の層には予め貫通穴が形成されており、フリップチップ実装後に貫通穴を形成する必要がないため、本発明はフリップチップ実装の半導体装置に対して好適である。
【0035】
本発明による半導体装置は、アンダーフィルを半導体チップの周囲部分にのみ供給し、半導体チップの中央部分にはアンダーフィルを充填しないことを特徴とする。
【0036】
図2は本発明の第1実施例による半導体装置の断面図である。図2に示す半導体装置は、半導体チップ1をインターポーザ2にフリップチップ実装し、半導体チップをモールド樹脂5により封止し、インターポーザ2の下面側に半田ボール3を形成したものである。インターポーザ2は、例えばポリイミドフィルムやガラスエポキシ基板等の樹脂製の基板である。半導体チップ1をフリップチップ実装する際に、半導体チップ1とインターポーザ2との間に樹脂製のアンダーフィル4を充填するが、アンダーフィル4は、半導体チップ1のバンプ6が設けられた部分近傍にのみ充填される。半導体チップ1はその外周全体に電極が配列されたタイプであり、アンダーフィル4は、半導体チップ1の周囲全体に充填される。半導体チップ1のバンプ6は、例えば金(Au)バンプであり、レジスト7の厚み(高さ)より僅かに大きな高さ寸法を有している。
【0037】
上述のように半導体チップの周囲部分にのみアンダーフィル4を充填するために、本実施例では半導体チップ1の中央部分とインターポーザ2との間にレジスト7が設けられる。レジスト7は、非導電性熱硬化材の層であり、半導体装置の形成に用いられるレジストを用いることができる。レジスト7はインターポーザ2上に形成される。レジスト7の厚み(すなわちインターポーザ2からの高さ)は、半導体チップ1がインターポーサ2にフリップチップ実装されたときにそれらの間に形成される間隙の幅に等しいか、僅かに小さい。
【0038】
半導体チップ1の中央部分の下にレジスト7が存在するため、アンダーフィル4は、半導体チップ1の中央部分の下にアンダーフィル4が充填される空間(間隙)が無くなり、アンダーフィル4は半導体チップ1の外周部分(すなわち、バンプ6が形成された部分)の下に形成される間隙にのみ充填される。
【0039】
ここで、レジスト7にはその厚み方向に貫通する複数の貫通穴8が形成される。貫通穴8はレジスト7を貫通し、且つインターポーザ2も貫通して半導体装置の外部に連通する。半導体チップ1とレジスト7との間には、アンダーフィル4が充填されないため、レジスト7とインターポーザ2とを貫通した貫通穴8の直径を比較的大きくてもよい。すなわち、アンダーフィル4が貫通穴8から流れ出ることを防止するために貫通穴8の直径を小さくしておく必要なない。
【0040】
貫通穴8は、水蒸気の排出穴として機能する。アンダーフィル4、モールド封止5あるいはインターポーザ2等に吸収されていた水分が、半導体チップ1とレジスト7との間において半田リフローの熱により水蒸気となっても、水蒸気は半導体装置内に閉じ込められることなく、貫通穴8により半導体装置の外部に排出される。したがって、水蒸気が閉じ込められた際に発生する圧力により半導体チップが剥離したり、半導体装置の内部に損傷が発生したりすることを防止することができる。
【0041】
貫通穴8は、半導体チップ1の下側で発生した水蒸気がどの部分からでも迅速に排出されるように、レジスト7の全面に渡って分布するように配置することが好ましい。
【0042】
図3は本発明の第1実施例によ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に示す半導体装置は、図2に示す半導体装置において半導体チップ1の上に別の半導体チップ1Aを積層したものであるが、レジスト7及び貫通穴8は図2に示す半導体装置と同様である。
【0043】
まず、図3(a)に示すように、インターポーザ2を準備し、インターポーザ2のチップ搭載面にレジスト7を形成する。レジスト7は、半導体チップ1が搭載される領域を包囲するように形成されたソルダレジスト9の内側に形成される。ソルダレジスト9とレジスト7との間には、半導体チップ1のバンプ6が接続される電極パッド2aが配置されている。
【0044】
インターポーザ2のチップ搭載面にレジスト7を形成した後、貫通穴8を形成する。貫通穴8は、例えばレーザ光を照射してレジスト7とインターポーザ2とを貫通する穴をあけることにより形成することができる。この際、半導体チップ1をインターポーザ2に実装する前であるため、貫通穴8の形成は容易である。
【0045】
所定の数の貫通穴8を形成した後、図3(b)に示すように、レジスト9とレジスト7との間の領域にアンダーフィル4を供給する。アンダーフィル4は液体状でもペースト状でもよい。また、フィルム状のアンダーフィル材を適当な形状に形成して、レジスト9とレジスト7との間の領域に供給してもよい。
【0046】
図4は、図3(b)に示すようにアンダーフィル4をインターポーザ2に供給した状態を上から見た平面図である。レジスト9の内側にアンダーフィル4が供給され、レジスト7には所定の数の貫通穴8が形成されている。レジスト9の外側には、インターポーザ2に形成された電極パッドが2a露出している。また、図4では見えないが、アンダーフィル4の下には、半導体チップ1のバンプ6が接合される電極パッド2bが延在している。
【0047】
アンダーフィル4を供給した後、図3(c)に示すように、半導体チップ1を所定の位置に配置し、半導体チップ1のバンプ6をインターポーザ2の電極パッド2bにフリップチップ実装する。半導体チップ1がフリップチップ実装された時点で、アンダーフィル4は、レジスト7とソルダレジスト9との間に形成される空間内に充填される。この際、レジスト7の上面は半導体チップの回路形成面に近接しており、アンダーフィル4がレジスト7と半導体チップ1の回路形成面との間に入ることは無い。
【0048】
以上のように、半導体チップ1の周囲は、アンダーフィル4によりインターポーザ2に接着固定されるため、半導体チップ1のフリップチップ実装信頼性は確保される。
【0049】
次に、図3(d)に示すように、半導体チップ1の背面に別の半導体チップ1Aをフェイスアップで積層して搭載し、半導体チップ1Aの電極とインターポーザ2の電極パッド2aとをボンディングワイヤで接続する。
【0050】
そして、半導体チップ1A及び半導体チップ1をインターポーザ2上でモールド樹脂5により封止し、インターポーザの下面側に外部接続用端子として半田ボール3を形成することにより、図3(e)に示す半導体装置が完成する。なお、本実施例では、半導体チップ1の中央部分の下にはアンダーフィル4は充填されないが、レジスト7が存在しており、モールド樹脂5で半導体チップ1及び1Aをトランスファモールド等で封止する際に、半導体チップ1及び1Aに圧力が加えられても、半導体チップ1はレジスト4により支持されるため、変形あるいは損傷が発生することはない。
【0051】
以上の工程で、図3(d)に示す半導体チップ1Aの積層工程を行わなければ、図2に示す単一の半導体チップ1を有する半導体装置が形成される。
【0052】
以上のように、本実施例による半導体装置は、半導体チップ1の中央部分の真下のインターポーザ2上にレジスト7を設け、レジスト7とインターポーザ2とを貫通する貫通穴8を設けたので、半導体装置の半田リフロー時に半導体チップの回路形成面付近に発生する水蒸気を貫通穴8を通じて外部に放出することができ、耐半田リフロー信頼性が増す。したがって、鉛レスの半田を用いて従来より高温のリフロー温度で半導体装置を実装する際でも、半田リフロー後の半導体装置の信頼性を高く維持することができる。
【0053】
次に、本発明の第2実施例による半導体装置について説明する。図5は本発明の第2実施例による半導体装置の製造工程を示す図である。図5(e)が本発明の第2実施例による半導体装置を示す断面図である。本発明の第2実施例による半導体装置は、図2に示す第1実施例による半導体装置と基本的な構成は同じであり、半導体チップ1がインターポーザ2に対してフェイスアップで実装され、ワイヤボンディングされている点が相違する。
【0054】
図5(a)及び(b)に示す工程は、図3(a)及び(b)に示す工程と同じであり、その説明は省略する。本実施例では、図5(b)に示すようにレジスト9とレジスト7との間の領域にアンダーフィル4を供給した後、半導体チップ1をフェイスアップの状態でインターポーザ2の所定の位置(ソルダレジスト9の内側)に搭載する。次に、図5(d)に示すように半導体チップ1の電極とインターポーザ2の電極パッド2bとをボンディングワイヤにより接続する。そして、半導体チップ及びボンディングワイヤをモールド樹脂5により封止し、インターポーザ2の下面側に半田ボールを形成して、図5(e)に示す半導体装置が完成する。
【0055】
本実施例では、半導体チップがフェイスアップで搭載されるため、半導体チップの回路形成面はレジスト7の上面に面していない。したがって、図5(a)において貫通穴8を形成せずに、図5(d)又は(e)の状態において、インターポーザ2の下面側からレーザ光等を照射して貫通穴8を形成することもできる。すなわち、レーザ光がインターポーザ2及びレジスト7をも貫通しても、半導体チップ1の背面に当たるだけであり、半導体チップの背面にある程度の損傷が発生しても、半導体チップ1の機能に影響はない。
【0056】
以上のように、本発明による耐吸湿リフロー信頼性を向上する構成は、フェイスダウンによるフリップチップ実装に好適であるだけでなく、フェイスアップによるワイヤボンンディング実装にも適用することができる。
【0057】
次に上述の実施例の種々の変形例に相当する実施例について説明する。
【0058】
図7は本発明の第3実施例による半導体装置の断面図である。本実施例による半導体装置は、図3(e)に示す半導体装置において、レジスト7の外周部近傍にレジストトラップ7aを設けたものである。レジストトラップは、レジスト7の外周に沿って形成された溝であり、貫通穴8のようにインターポーザ2を貫通していない。すなわち、レジストトラップ7aはレジスト7のみを貫通する溝であり、底部はインターポーザ2の上面となる。レジストトラップ7aは、アンダーフィル4がレジスト7の中央部分へと進入しようとした場合に、アンダーフィル4が溜まる溝であり、アンダーフィル4がレジストトラップ7a以上に内部に進入することはない。
【0059】
図8は本発明の第4実施例による半導体装置の断面図である。本実施例による半導体装置は、図7に示す半導体装置において、レジストトラップ7aより内側のレジスト7を除去し、空間としたものである。
【0060】
図9は本発明の第5実施例による半導体装置の断面図である。本実施例による半導体装置は、図3(e)に示す半導体装置において、レジスト7の上面と半導体チップ1の回路形成面との間に所定の間隙を設けたものであり、レジスト7の外周部がレジストダムとして作用し、アンダーフィル4が内部に進入することを阻止する。
【0061】
図10は本発明の第6実施例による半導体装置の断面図である。本実施例による半導体装置は、図9に示す半導体装置において、レジストダム7bより内側のレジスト7を除去し、空間としたものである。
【0062】
図11は本発明の第7実施例による半導体装置の断面図である。本実施例による半導体装置は、図3(e)に示す半導体装置において、レジスト7の上面と半導体チップ1の回路形成面とが接触するようにレジスト7の高さを設定したものである。
【0063】
図12は本発明の第8実施例による半導体装置の断面図である。本実施例による半導体装置は、図3(e)に示す半導体装置において、レジスト7を設けずに、アンダーフィルの量を調整することにより、アンダーフィル4が半導体チップ1の中央部分の下の間隙に重点されないようにしたものである。したがって、貫通穴はアンダーフィル4が充填されない領域のインターポーザ2を貫通して設けられる。
【0064】
図13は本発明の第9実施例による半導体装置の断面図である。本実施例による半導体装置は、図7に示す半導体装置において、半導体チップ1Aを積層搭載せずに、半導体チップ1のみをインターポーザ2にフリップチップ実装したものである。
【0065】
図14は本発明の第10実施例による半導体装置の断面図である。本実施例による半導体装置は、図9に示す半導体装置において、半導体チップ1Aを積層搭載せずに、半導体チップ1のみをインターポーザ2フリップチップ実装したものである。
【0066】
図15は本発明の第11実施例による半導体装置の断面図である。本実施例による半導体装置は、図8に示す半導体装置において、半導体チップ1Aを積層搭載せずに、半導体チップ1のみをインターポーザ2に実装したものである。
【0067】
図16は本発明の第12実施例による半導体装置の断面図である。本実施例による半導体装置は、図12に示す半導体装置において、半導体チップ1Aを積層搭載せずに、半導体チップ1のみをインターポーザ2に実装したものである。
【0068】
図17は本発明の第13実施例による半導体装置の断面図である。本実施例による半導体装置は、図16に示す半導体装置において、ソルダレジスト9を用いずに、アンダーフィル4の量を調節することにより、アンダーフィル4が半導体チップ1の外周部付近に留まるようにうしたものである。
【0069】
図18は本発明の第14実施例による半導体装置の断面図である。本実施例による半導体装置は、図15に示す半導体装置において、モールド樹脂5を設けずに半導体チップ1の背面が露出した状態としたものである。半導体チップ1の回路形成面はアンダーフィル4により周囲を囲まれているので、モールド樹脂5により封止しなくても保護されている。なお、図13,14,16及び18に示す半導体装置も同様にモールド樹脂5を省くことができる。
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、次に述べる種々の効果を実現することができる。
【0070】
請求項1記載の発明によれば、半導体チップの中央部分を除いて周囲部分にのみ選択的にアンダーフィルを供給充填することにより、樹脂封止の際に封止樹脂が半導体チップの下に入り込むことを阻止することができる。また、半導体チップの中央部分の真下に形成された空間は、インターポーザに形成された貫通穴により外部に連通されるため、当該空間内に圧力が蓄積されることはなく、例えば水蒸気が発生しても半導体装置の外部に迅速に逃がすことができる。したがって、半田リフロー時の水蒸気爆発を防止することができ、耐半田リフロー信頼性が向上する。また、例えばレジストのような非導電性熱硬化材の層が半導体チップの中央部分の下に設けられるため、半導体チップが下側に撓もうとしても、非導電性熱硬化材の層により支持される。したがって、半導体チップをトランスファモールド等で封止する際に、樹脂圧力半導体チップに加わっても半導体チップが変形して損傷することを防止できる。
【0071】
請求項2記載の発明によれば、半導体装置の高さ寸法を小さくすることができる。インターポーザには予め貫通穴が形成されており、フリップチップ実装後に貫通穴を形成する必要がないため、本発明はフリップチップ実装の半導体装置に対して好適である。
【0073】
請求項3記載の発明によれば、アンダーフィルを溝でトラップすることによりアンダーフィルが溝以上内側に進入することを防止できる。
【0074】
請求項4記載の発明によれば、アンダーフィルが半導体チップの中央部分まで流れ込むことを防止することができる。
【0075】
請求項5記載の発明によれば、半導体チップを層により常時支持することができ、半導体チップの変形を防止することができる。
【0076】
請求項6記載の発明によれば、積層型の半導体装置を容易に形成することができる。
【0077】
請求項7記載の発明によれば、半導体チップの中央部分を除いて周囲部分にのみ選択的にアンダーフィルを供給充填することができ、樹脂封止の際に封止樹脂が半導体チップの下に入り込むことを阻止することができる。例えばレジストのような非導電性熱硬化材の層が半導体チップの中央部分の下に設けられるため、半導体チップが下側に撓もうとしても、非導電性熱硬化材の層により支持される。したがって、半導体チップをトランスファモールド等で封止する際に、樹脂圧力が半導体チップに加わっても、半導体チップが変形して損傷することを防止できる。さらに、非導電性熱硬化材の層とインターポーザとに形成された貫通穴により半導体チップの表面は半導体装置の外部に連通されるため、半導体チップの表面近傍に圧力が蓄積されることはなく、例えば水蒸気が発生しても半導体装置の外部に迅速に逃がすことができる。したがって、半田リフロー時の水蒸気爆発を防止することができ、耐半田リフロー信頼性が向上する。
【0078】
請求項8記載の発明によれば、半導体チップを容易に樹脂封止することができる。半導体チップが下側に撓もうとしても、非導電性熱硬化材の層により支持されるため、トランスファモールドで封止する際に、樹脂圧力が半導体チップに加わっても、半導体チップが変形して損傷することを防止できる。
【0079】
請求項9記載の発明によれば、半導体装置の高さ寸法を小さくすることができる。インターポーザ及び非導電性熱硬化材の層には予め貫通穴が形成されており、フリップチップ実装後に貫通穴を形成する必要がないため、本発明はフリップチップ実装の半導体装置に対して好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のフリップチップ構造を有する半導体装置の断面図である。
【図2】本発明の第1実施例による半導体装置の断面図である。
【図3】本発明の第1実施例による半導体装置の製造工程を説明するための図である。
【図4】図3(b)における半導体装置の平面図である。
【図5】本発明の第1実施例による半導体装置の製造工程を説明するための図である。
【図6】図5(b)における半導体装置の平面図である。
【図7】本発明の第3実施例による半導体装置の断面図である。
【図8】本発明の第4実施例による半導体装置の断面図である。
【図9】本発明の第5実施例による半導体装置の断面図である。
【図10】本発明の第6実施例による半導体装置の断面図である。
【図11】本発明の第7実施例による半導体装置の断面図である。
【図12】本発明の第8実施例による半導体装置の断面図である。
【図13】本発明の第9実施例による半導体装置の断面図である。
【図14】本発明の第10実施例による半導体装置の断面図である。
【図15】本発明の第11実施例による半導体装置の断面図である。
【図16】本発明の第12実施例による半導体装置の断面図である。
【図17】本発明の第13実施例による半導体装置の断面図である。
【図18】本発明の第14実施例による半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
1,1A 半導体チップ
2 インターポーザ
2a,2b 電極パッド
3 半田ボール
4 アンダーフィル
5 モールド樹脂
6 バンプ
7 レジスト
7a レジストトラップ
7b レジストダム
8 貫通穴
9 ソルダレジスト
Claims (9)
- 半導体チップと、該半導体チップが実装されるインターポーザと、前記半導体チップと前記インターポーザとの間に充填されたアンダーフィルとを有する半導体装置であって、
前記インターポーザの前記半導体チップの中央部分に対向する部分であって前記半導体チップの電極が形成されない領域に、非導電性熱硬化材よりなる層が形成され、前記中央部分に対向する部分に少なくとも一つ形成された貫通穴は該層も貫通して延在し、
該アンダーフィルは前記半導体チップの周囲部分にのみ充填され、前記半導体チップの中央部分と前記インターポーザとの間には前記アンダーフィルが介在しないことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置であって、
前記半導体チップは前記インターポーザに対してフリップチップ実装されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1又は2記載の半導体装置であって、
前記層の外周部近傍に、前記アンダーフィル材をトラップする溝が形成されたことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1又は2記載の半導体装置であって、
前記層の上面と前記半導体チップとの間に、前記アンダーフィルの流れを防止するような所定の寸法の間隙が形成されたことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1又は2記載の半導体装置であって、
前記層の上面は前記半導体チップに接触していることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至5のうちいずれか一項記載の半導体装置であって、
前記半導体チップの上に更に別の半導体チップが積層して搭載されたことを特徴とする半導体装置。 - 半導体装置の製造方法であって、
実装される半導体チップの中央部分で電極が形成されない領域に相当する大きさの、非導電性熱硬化材よりなる層をインターポーザ上に形成し、
前記層とインターポーザとを貫通する貫通穴を前記層が設けられた部分に形成し、
前記層の周囲にアンダーフィルを供給し、
前記アンダーフィルを介して半導体チップを前記インターポーザに実装する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項7記載の半導体装置の製造方法であって、
前記半導体チップを実装した後に、前記半導体チップを前記インターポーザ上でトランスファモールドにより樹脂封止することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項7記載の半導体装置の製造方法であって、
前記半導体チップは前記インターポーザに対してフリップチップ実装されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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