JP3914431B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
本発明は、回路基板の両面に半導体ベアチップをフリップチップ実装工法によって直接実装してなる半導体装置の製造方法に関するものである
【０００２】
【従来の技術】
近年では、携帯型情報機器などの電気機器の小型化および薄型化が求められており、それに伴って、電子回路の実装密度を高めることが求められている。この電子回路の高密度化を実現する手段としては、従来のＩＣパッケージに代えて、ウエハを個片に分割した半導体ベアチップを裏返して回路基板上に直接実装するフリップチップ方式の実装分野の進展が著しい。例えば、現在においてフリップチップ実装工法により生産されているものとしては、半導体ベアチップと同寸法にパッケージするＣＳＰ（Chip Size Package ）や複数の半導体ベアチップを回路基板上に実装するＭＣＭ（Multi Chip Module)があり、これらによる生産が増加しつつある。このフリップチップ実装工法の一つであるＳＢＢ（Stud Bump Bondig）工法では、ワイヤボンディング工法を応用して半導体ベアチップの電極パッド上にバンプを形成し、そのバンプのバンプ頭頂部の高さを揃えるためのレベリング装置でレベリングすることにより、バンプ台座部とバンプ頭頂部とを有する２段突起形状のスタッドバンプが形成される。
【０００３】
また、近年では、回路基板の両面に半導体ベアチップをフリップチップ方式で実装する技術の開発が進められている。図５（ａ）〜（ｇ）は、回路基板の両面に半導体ベアチップをフリップチップ方式で実装してなる半導体ベアチップ実装モジュールの従来の製造過程を工程順に示した縦断面図である。先ず、同図（ａ）に示すように、両面の回路上の各所定位置に基板電極２がそれぞれ形成された回路基板１には、これの第１実装面１ａにおける基板電極２上にエポキシからなる熱硬化性接着剤３が塗着される。
【０００４】
一方、同図（ｂ）に示すように、実装すべき半導体ベアチップ４には、その一面に設けられた電極パッド７上に、この電極パッド７に対しこれの素材と融合することにより合金となって強固に固着したバンプ台座部８ａと、このバンプ台座部８ａの上部に形成されたバンプ頭頂部８ｂとを有する２段突起形状のスタッドバンプ（突起電極）８が形成される。この半導体ベアチップ４は、真空吸着ヘッド９に吸着保持されて回路基板１上に搬送されたのち、スタッドバンプ８を基板電極２に位置合わせした状態で熱硬化性接着剤３に軽く押し付けられて仮固定される。
【０００５】
上記の半導体ベアチップ４が仮固定された回路基板１は、真空吸着ヘッド９が離間したのちに、次工程に搬送される。次工程では、同図（ｃ）に示すように、仮固定されている半導体ベアチップ４に対し加圧加熱ヘッド１０が約３０秒間押し付けられると同時に加熱される。これにより、同図（ｄ）に示すように、熱硬化性接着剤３は熱硬化して収縮し、この収縮力によって半導体ベアチップ４の全体が回路基板１の第１実装面１ａに引き寄せられて、各スタッドバンプ８のバンプ頭頂部８ｂは対応する基板電極２にそれぞれ圧着されて電気的に接続される。また、半導体ベアチップ４は、回路基板１の第１実装面１ａとの隙間全体に充満されて熱硬化された接着剤３によって第１実装面１ａに強固に接着される。これにより、回路基板１の第１実装面１ａへの半導体ベアチップ４の実装が完了する。
【０００６】
続いて、同図（ｄ）に示すように、回路基板１が上下反転されて、その回路基板１の第２実装面１ｂに熱硬化性接着剤３が塗着されたのち、上述した第１実装面１ａへの実装工程と同様の実装工程が行われる。すなわち、同図（ｅ）に示すように、真空吸着ヘッド９に吸着保持された別の半導体ベアチップ４は熱硬化性接着剤３に押し付けられて仮固定される。つぎに、同図（ｆ）に示すように、仮固定された半導体ベアチップ４には、加圧加熱ヘッド１０が加熱状態で約３０秒間押し付けられる。これにより、同図（ｇ）に示すように、半導体ベアチップ４は熱硬化した熱硬化性接着剤３により第２実装面１ｂに実装されて、回路基板１の両面１ａ，１ｂに半導体ベアチップ４がフリップチップ実装されてなる半導体ベアチップ実装モジュール１１が出来上がる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の半導体ベアチップ実装モジュール１１の製造方法では、図５（ｄ）に誇張して図示しているように、第１実装面１ａの熱硬化性接着剤３中の接着剤が硬化したのちの熱硬化性樹脂の収縮力によって回路基板１が第２実装面１ｂ側に向け反る方向に変形する。そのため、この変形が生じた回路基板１を上下反転して第２実装面１ｂに加圧加熱ヘッド１０を用いて半導体ベアチップ４を実装する際に、第１実装面１ａに実装済みの半導体ベアチップ４のスタッドバンプ８と回路基板１の基板電極２との接合部に応力が加わり、接合部の品質低下や接合不良などの不具合が生じる。また、第２実装面１ｂに半導体ベアチップ４を実装する際には、回路基板１の反り変形が比較的大きい場合に、半導体ベアチップ４の搭載位置がずれることに起因して、スタッドバンプ８と基板電極２との電気的接続を得ることができないという重大な問題が生じることがあり、これが歩留りの低下を招く原因になっている。
【０００８】
そこで、本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたもので、回路基板に反り変形が生じないように回路基板の両面に半導体ベアチップなどの半導体素子を生産性よく実装することのできる半導体装置の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、一発明に係る半導体装置の製造方法は、回路基板の一面に熱硬化性接着剤を供給する工程と、半導体素子をこれに設けた２段突起形状のバンプ、バンプ台座部とバンプ頭頂部からなる２段突起のバンプ、またはバンプ台座部とバンプ頭頂部からなるスタッドバンプが前記回路基板の基板電極に合致する位置決め状態で前記接着剤を介し前記一面にバンプ上段が初期高さ未満となる変形を伴い圧着し仮固定する工程と、前記半導体素子が仮固定された前記回路基板を上下反転させる工程と、前記回路基板の他面に熱硬化性接着剤を供給する工程と、別の半導体素子をこれに設けた２段突起形状のバンプ、バンプ台座部とバンプ頭頂部からなる２段突起のバンプ、またはバンプ台座部とバンプ頭頂部からなるスタッドバンプが前記回路基板の基板電極に合致する位置決め状態で前記接着剤を介し前記他面にバンプ上段が初期高さ未満となる変形を伴い圧着し仮固定する工程と、前記回路基板の両面に仮固定された前記各半導体素子をそれぞれ前記回路基板に押し付ける方向に加圧しながら加熱することにより前記回路基板の両面側の前記接着剤を同時に熱硬化させて、前記各半導体素子の各々の前記バンプを前記回路基板の対向する前記基板電極にバンプ上段が仮固定時の高さ未満となる電気的接続状態に圧着する工程とを備えていることを特徴としている。
【００１０】
この半導体装置の製造方法では、回路基板の両面にそれぞれ半導体素子を仮固定している熱硬化性接着剤を同時に加熱して熱硬化させるので、その熱硬化時における接着剤中の樹脂の収縮力は、回路基板の両面において均等に、且つ回路基板に対し互いに反対方向に反りを発生させるよう作用して、互いに打ち消される。その結果、回路基板には反りの変形が生じないので、半導体素子に設けた２段突起形状のバンプ、バンプ台座部とバンプ頭頂部からなる２段突起のバンプ、またはバンプ台座部とバンプ頭頂部からなるスタッドバンプと回路基板の基板電極は、回路基板の両面の何れにおいてもバンプ上段が初期高さ未満となる圧着を伴なう位置ずれのない正確な位置合わせ状態の仮固定となって、バンプ上段がさらに仮固定時の高さ未満となる電気的接続状態への圧着を伴い確実に電気的接続できる。さらに、半導体素子の加熱加圧による前記バンプ上段が初期高さ未満となる電気的接続状態に圧着させる圧着工程は、回路基板に反りの変形が発生するのを防止しながら行えるので、回路基板の両面の何れにおいてもバンプと基板電極との接合部に応力が発生せず、接合部の品質低下や接合不良といった不具合が生じることがない。しかも、同一工程において回路基板の両面に半導体素子を連続的に仮固定できるとともに、回路基板の両面に対し半導体素子の加熱加圧による圧着工程が１回で済むので、極めて高い生産性で半導体装置を製造できる。
【００１１】
他の発明に係る半導体装置の製造方法は、熱硬化性および紫外線硬化性の各接着剤を混合した混合硬化性接着剤を回路基板の一面に供給する工程と、半導体素子をこれに設けた２段突起形状のバンプ、バンプ台座部とバンプ頭頂部からなる２段突起のバンプ、またはバンプ台座部とバンプ頭頂部からなるスタッドバンプが前記回路基板の基板電極に合致する位置決め状態で前記接着剤を介し前記一面にバンプ上段が初期高さ未満となる変形を伴い圧着し仮固定する工程と、前記接着剤の周囲に紫外線を照射して前記接着剤のうちの周囲にのみ紫外線硬化部を形成する工程と、前記半導体素子が仮固定された前記回路基板を上下反転させる工程と、前記回路基板の他面に熱硬化性接着剤を供給する工程と、別の半導体素子をこれに設けた２段突起形状のバンプ、バンプ台座部とバンプ頭頂部からなる２段突起のバンプ、またはバンプ台座部とバンプ頭頂部からなるスタッドバンプが前記回路基板の基板電極に合致する位置決め状態で前記熱硬化性接着剤を介し前記他面にバンプ上段が初期高さ未満となる変形を伴い圧着し仮固定する工程と、前記回路基板の両面に仮固定された前記各半導体素子をそれぞれ前記回路基板に押し付ける方向に加圧しながら加熱することにより前記回路基板の両面側の前記接着剤を同時に熱硬化させて、前記各半導体素子の各々のバンプを前記回路基板の対向する前記基板電極にバンプ上段が仮固定時の高さ未満となる電気的接続状態に圧着する工程とを備えていることを特徴としている。
【００１２】
この半導体装置の製造方法では、第１の発明と同様の効果を得られるのに加えて、紫外線硬化部によって半導体素子と回路基板との仮固定強度が増強されるから、回路基板の一面への半導体素子の実装が終了した回路基板を上下反転させる場合および回路基板の他面に半導体素子を実装する際の一面での半導体素子の回路基板に対する位置ずれ発生を確実に防止できる利点がある。
【００１５】
本発明の半導体装置は、上記一発明または他の発明に係る製造方法によって回路基板の両面にそれぞれ半導体素子を実装して形成されている。この半導体装置は、回路基板に反り変形が全く生じなく、それに伴って半導体素子のバンプと回路基板の基板電極とが位置ずれなく正確な位置決め状態で相互に電気的接続されたものとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の製造方法によって製造できる半導体ベアチップ実装モジュール（半導体装置）１２を示す縦断面図であり、同図において、図５と同一若しくは同等のものには同一の符号を付してある。この半導体ベアチップ実装モジュール１２では、回路基板１に反り変形が全く生じていなく、それに伴って半導体ベアチップ４のスタッドバンプ８と回路基板１の基板電極２とが位置ずれなく正確な位置決め状態で相互に電気的接続されている。つぎに、このような半導体ベアチップ実装モジュール１２を製造することのできる製造方法について説明する。
【００１９】
図２（ａ）〜（ｇ）は本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を具現化した製造過程を工程順に示した縦断面図であり、同図において、図１と同一のものには同一の符号を付してある。先ず、同図（ａ）に示すように、両面の回路上の各所定位置に基板電極２がそれぞれ形成された回路基板１には、これの第１実装面１ａ上にエポキシからなる熱硬化性接着剤３が塗着される。このとき、熱硬化性接着剤３は第１実装面１ａの基板電極２を覆う状態に塗着される。ここで、供給される接着剤３は、導電粒子を含む接着剤または絶縁性の接着剤の何れでもよく、また、形態として、液体もしくはフィルム状の固体の何れであってもよい。
【００２０】
一方、同図（ｂ）に示すように、実装すべき半導体ベアチップ４には、その一面に設けられた電極パッド７上に、この電極パッド７に対しこれの素材と融合することにより合金となって強固に固着したバンプ台座部８ａと、このバンプ台座部８ａの上部に形成されたバンプ頭頂部８ｂとを有する２段突起形状のスタッドバンプ８が形成されている。この半導体ベアチップ４は、真空吸着ヘッド９に吸着保持されて回路基板１上に搬送されたのち、スタッドバンプ８を基板電極２に位置合わせした状態で熱硬化性接着剤３に軽く押し付けられて、同図（ｃ）に示すように、接着剤３を介し第１実装面１ａに仮固定される。
【００２１】
上記の半導体ベアチップ４が第１実装面１ａに仮固定された回路基板１は、同図（ｄ）に示すように、同じ工程において上下反転されたのち、上面となった第２実装面１ｂ上に熱硬化性接着剤３が塗着される。そののち、同図（ｅ）に示すように、回路基板１の第２実装面１ｂ上には真空吸着ヘッド９に吸着保持された別の半導体ベアチップ４が搬送される。この半導体ベアチップ４は、スタッドバンプ８を基板電極２に対し位置合わせした状態で熱硬化性接着剤３に軽く押し付けられて、接着剤３を介し第２実装面１ｂに仮固定される。
【００２２】
上述のようにして第１および第２実装面１ａ，１ｂにそれぞれ半導体ベアチップ４が仮固定された回路基板１は、次工程に搬送されて、同図（ｆ）に示すように、回路基板１の第１および第２実装面１ａ，１ｂに仮固定されている２個の半導体ベアチップ４に対し回路基板１の両側から加圧加熱ヘッド１０が約３０秒間押し付けられながら加熱される。これにより、同図（ｇ）に示すように、回路基板１の両実装面１ａ，１ｂに塗着されている熱硬化性接着剤３は同時に熱硬化されて収縮し、この収縮力によって２個の半導体ベアチップ４の全体が回路基板１の対向する実装面１ａ，１ｂに引き寄せられて、各スタッドバンプ８のバンプ頭頂部８ｂは対応する基板電極２にそれぞれ圧着されて電気的に接続される。また、各半導体ベアチップ４は、回路基板１の対向する実装面１ａ，１ｂとの隙間全体に充満されて熱硬化した接着剤３によって実装面１ａ，１ｂに強固に接着される。これにより、図１に示した半導体ベアチップ実装モジュール１２が出来上がる。
【００２３】
上記製造方法では、回路基板１の第１および第２実装面１ａ，１ｂにそれぞれ半導体ベアチップ４を仮固定している熱硬化性接着剤３を同時に加熱して熱硬化させるので、その熱硬化時における接着剤３中の樹脂の収縮力は、回路基板１の両側実装面１ａ，１ｂにおいて均等に、且つ回路基板１に対し互いに反対方向に反りを発生させるよう作用して、互いに打ち消される。その結果、回路基板１には反りの変形が生じない。
【００２４】
そのため、第１実装面１ａへの実装時だけでなく第２実装面１ｂへの実装に際しても、回路基板１に反りが存在しない状態で半導体ベアチップ４の仮固定を行えるので、半導体ベアチップ４のスタッドバンプ８と基板電極２とは、第１および第２実装面１ａ，１ｂの何れにおいても位置ずれのない正確な位置合わせ状態となって、確実に電気的接続される。さらに、半導体ベアチップ４の圧着工程は、回路基板１に反りの変形が発生するのを防止しながら行えるので、何れの実装面１ａ，１ｂにおいてもスタッドバンプ８と基板電極２との接合部に応力が発生せず、接合部の品質低下や接合不良といった不具合が生じることがない。
【００２５】
しかも、上記製造方法では、同一工程において回路基板１の第１および第２実装面１ａ，１ｂに半導体ベアチップ４を連続的に仮固定するので、従来の製造方法に比較して、半導体ベアチップ４の第１実装面１ａに対する加圧加熱による圧着工程から第２実装面１ｂへ半導体ベアチップ４を仮固定するために再び仮固定工程へ戻すための搬送工程が省略できる。さらに、回路基板１の第１および第２実装面１ａ，１ｂへの半導体ベアチップ４の加圧加熱による圧着を同時に行うことから、従来の製造方法に比較して、圧着工程が１回で済む。そのため、上記製造方法は極めて高い生産性で半導体ベアチップ実装モジュール１２を製造できる大きな利点もある。
【００２６】
図３（ａ）〜（ｇ）は本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を具現化した製造過程を工程順に示した縦断面図であり、同図において、図２と同一のものには同一の符号を付してある。つぎに、この実施の形態の製造工程について、理解を容易にするために、第１の実施の形態と重複する工程の説明をも敢えて含めて説明する。
【００２７】
先ず、同図（ａ）に示すように、回路基板１には、これの第１実装面１ａ上に熱硬化性接着剤に紫外線硬化性接着剤を混合した混合硬化性接着剤１３が塗着される。このとき、混合硬化性接着剤１３は第１実装面１ａの基板電極２を覆う状態に塗着される。つぎに、同図（ｂ）に示すように、半導体ベアチップ４は、真空吸着ヘッド９に吸着保持されて回路基板１上に搬送されたのち、スタッドバンプ８を基板電極２に位置合わせした状態で混合硬化性接着剤１３に軽く押し付けられて、同図（ｃ）に示すように、仮固定される。この仮固定が終了して真空吸着ヘッド９が半導体ベアチップ４から離間したならば、第１実装面１ａに半導体ベアチップ４が仮固定された回路基板１は、紫外線照射工程へ向け移載される。その紫外線照射工程では、混合硬化性接着剤１３における半導体ベアチップ４よりも外方側に位置する周囲部分に紫外線照射器１４から紫外線ＵＶが照射される。これにより、混合硬化性接着剤１３の周囲部分には紫外線硬化部１３ａが形成されて、半導体ベアチップ４と回路基板１との仮固定強度が増強する。
【００２８】
上記の半導体ベアチップ４が第１実装面１ａに仮固定された回路基板１は、同図（ｄ）に示すように、同じ工程において上下反転される。そののち、同図（ｅ）に示すように、回路基板１の上面となった第２実装面１ｂ上には混合硬化性接着剤１３が塗着される。続いて、回路基板１の第２実装面１ｂ上には真空吸着ヘッド９に吸着保持された別の半導体ベアチップ４が搬送されたのち、同図（ｆ）に示すように、スタッドバンプ８を基板電極２に対し位置合わせした状態で混合硬化性接着剤１３に軽く押し付けられて仮固定される。なお、第２実装面１ｂに半導体ベアチップ４を仮固定したのちに、第１実装面１ａと同様に、第２実装面１ｂの混合硬化性接着剤１３の周囲に紫外線ＵＶを照射して紫外線硬化部１３ａを形成するようにしてもよく、紫外線硬化部１３ａを形成しない場合には、上述の混合硬化性接着剤１３に代えて、第２実装面１ｂに第１の実施の形態で用いた熱硬化性接着剤３を塗着するようにしてもよい。
【００２９】
上述のようにして第１および第２実装面１ａ，１ｂにそれぞれ半導体ベアチップ４が仮固定された回路基板１は、次工程まで搬送されて、同図（ｆ）に示すように、回路基板１の第１および第２実装面１ａ，１ｂに仮固定されている２個の半導体ベアチップ４に対し回路基板１の両側から加圧加熱ヘッド１０が約３０秒間押し付けられると同時に加熱される。
【００３０】
これにより、同図（ｇ）に示すように、回路基板１の両実装面１ａ，１ｂに塗着されている混合硬化性接着剤１３は同時に熱硬化されて収縮し、この収縮力によって２個の半導体ベアチップ４の全体が回路基板１の対向する実装面１ａ，１ｂに引き寄せられて、各スタッドバンプ８のバンプ頭頂部８ｂは対応する基板電極２にそれぞれ圧着されて電気的に接続される。また、各半導体ベアチップ４は、回路基板１の対向する実装面１ａ，１ｂとの隙間全体に充満されて熱硬化した接着剤３によって実装面１ａ，１ｂに強固に接着され、これにより、半導体ベアチップ実装モジュール１２が出来上がる。
【００３１】
上記製造方法においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、回路基板１の第１および第２実装面１ａ，１ｂにそれぞれ半導体ベアチップ４を仮固定している混合硬化性接着剤１３を同時に加熱して熱硬化させるので、その熱硬化時における接着剤１３中の樹脂の収縮力は、回路基板１の両側実装面１ａ，１ｂにおいて均等に、且つ回路基板１に対し互いに反対方向の反りを発生させるよう作用する結果、互いに打ち消される。したがって、回路基板１には反りの変形が生じない。
【００３２】
そのため、第１実装面１ａへの実装時だけでなく第２実装面１ｂへの実装に際しても、回路基板１に反りが存在しない状態で半導体ベアチップ４の仮固定を行えるので、半導体ベアチップ４のスタッドバンプ８と基板電極２とは、第１および第２実装面１ａ，１ｂの何れにおいても位置ずれのなく正確な位置合わせ状態となって、確実に電気的接続される。さらに、半導体ベアチップ４の圧着工程は、回路基板１に反りの変形が発生するのを防止しながら行えるので、何れの実装面１ａ，１ｂにおいてもスタッドバンプ８と基板電極２との接合部に応力が発生せず、接合部の品質低下や接合不良といった不具合が生じることがない。
【００３３】
しかも、上記製造方法では、同一工程において回路基板１の第１および第２実装面１ａ，１ｂに半導体ベアチップ４を連続的に仮固定するので、従来の製造方法に比較して、半導体ベアチップ４の第１実装面１ａに対する加圧加熱による圧着工程から第２実装面１ｂへ半導体ベアチップ４を仮固定するために再び仮固定工程へ戻すための搬送工程が省略できる。さらに、回路基板１の第１および第２実装面１ａ，１ｂへの半導体ベアチップ４の加圧加熱による圧着を同時に行うことから、従来の製造方法に比較して、圧着工程が１回で済む。そのため、上記製造方法は極めて高い生産性で半導体ベアチップ実装モジュール１２を製造できる。
【００３４】
この実施の形態では、上記の第１の実施の形態と同様の効果に加えて、回路基板１の第１実装面１ａに半導体ベアチップ４を仮固定したのちに、混合硬化性接着剤１３の周囲に紫外線ＵＶを照射して紫外線硬化部１３ａを形成したので、その紫外線硬化部１３ａによって半導体ベアチップ４と回路基板１との仮固定強度が増強されるから、第１実装面１ａへの半導体ベアチップ４の実装が終了した回路基板１を上下反転させる場合および第２実装面１ｂに半導体ベアチップ４を実装する際の第１実装面１ａでの半導体ベアチップ４の回路基板１に対する位置ずれ発生を確実に防止できる利点がある。ここで、回路基板１の両面１ａ，１ｂに混合硬化性接着剤１３を塗布して、回路基板１の両面１ａ，１ｂに紫外線硬化部１３ａを形成するようにすれば、半導体ベアチップ４の回路基板１に対する位置ずれ発生を一層確実に防止できる。
【００３５】
図４（ａ）〜（ｇ）は本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を具現化した製造過程を工程順に示した縦断面図であり、同図において、図３と同一のものには同一の符号を付してある。つぎに、この実施の形態の製造工程について、理解を容易にするために、第２の実施の形態と重複する工程の説明をも敢えて含めて説明する。
【００３６】
先ず、同図（ａ）に示すように、回路基板１には、これの第１実装面１ａ上に熱硬化性接着剤に紫外線硬化性接着剤を混合した混合硬化性接着剤１３が塗着される。このとき、混合硬化性接着剤１３は第１実装面１ａの基板電極２を覆う状態に塗着される。つぎに、同図（ｂ）に示すように、半導体ベアチップ４は、複合型真空吸着ヘッド１７のツール部１８に吸着保持されて回路基板１上に搬送されたのち、スタッドバンプ８を基板電極２に位置合わせした状態で混合硬化性接着剤１３に軽く押し付けられて、同図（ｃ）に示すように、仮固定される。この仮固定工程と同時に、複合型真空吸着ヘッド１７のホルダ部１９に取り付けられた紫外線照射器２０から混合硬化性接着剤１３における半導体ベアチップ４よりも外方側に位置する周囲部分に紫外線ＵＶが照射される。これにより、混合硬化性接着剤１３の周囲部分には紫外線硬化部１３ａが形成されて、半導体ベアチップ４と回路基板１との仮固定強度が増強する。
【００３７】
上記の半導体ベアチップ４が第１実装面１ａに仮固定された回路基板１は、同図（ｄ）に示すように、同じ工程において上下反転される。そののち、同図（ｅ）に示すように、回路基板１の上面となった第２実装面１ｂ上には混合硬化性接着剤１３が塗着される。続いて、回路基板１の第２実装面１ｂ上には複合型真空吸着ヘッド９に吸着保持された別の半導体ベアチップ４が搬送されたのち、同図（ｃ）の図示と同様に、スタッドバンプ８を基板電極２に対し位置合わせした状態で混合硬化性接着剤１３に軽く押し付けられて仮固定される。なお、複合型真空吸着ヘッド１７で吸着保持している半導体ベアチップ４を第２実装面１ｂに仮固定するときに、第１実装面１ａと同様に、第２実装面１ｂの混合硬化性接着剤１３の周囲に複合型真空吸着ヘッド１７の紫外線照射器２０から紫外線ＵＶを照射して紫外線硬化部１３ａを形成するようにしてもよく、この紫外線硬化部１３ａを形成しない場合には、上述の混合硬化性接着剤１３に代えて、第２実装面１ｂには第１の実施の形態で用いた同様の熱硬化性接着剤３を塗着するようにしてもよい。
【００３８】
上述のようにして第１および第２実装面１ａ，１ｂにそれぞれ半導体ベアチップ４が仮固定された回路基板１は、次工程まで搬送されて、同図（ｆ）に示すように、回路基板１の第１および第２実装面１ａ，１ｂに仮固定されている２個の半導体ベアチップ４に対し回路基板１の両側から加圧加熱ヘッド１０が約３０秒間押し付けられると同時に加熱される。
【００３９】
これにより、同図（ｇ）に示すように、回路基板１の両実装面１ａ，１ｂに塗着されている混合硬化性接着剤１３は同時に熱硬化されて収縮し、この収縮力によって２個の半導体ベアチップ４の全体が回路基板１の対向する実装面１ａ，１ｂに引き寄せられて、各スタッドバンプ８のバンプ頭頂部８ｂは対応する基板電極２にそれぞれ圧着されて電気的に接続される。また、各半導体ベアチップ４は、回路基板１の対向する実装面１ａ，１ｂとの隙間全体に充満されて熱硬化した接着剤１３によって実装面１ａ，１ｂに強固に接着され、これにより、半導体ベアチップ実装モジュール１２が出来上がる。
【００４０】
上記製造方法においても、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、回路基板１の第１および第２実装面１ａ，１ｂにそれぞれ半導体ベアチップ４を仮固定している混合硬化性接着剤１３を同時に加熱して熱硬化させるので、その熱硬化時における接着剤１３中の樹脂の収縮力は、回路基板１の両側実装面１ａ，１ｂにおいて均等に、且つ回路基板１に対し互いに反対方向の反りを発生させるよう作用する結果、互いに打ち消される。したがって、回路基板１には反りの変形が生じない。
【００４１】
そのため、第１実装面１ａへの実装時だけでなく第２実装面１ｂへの実装に際しても、回路基板１に反りが存在しない状態で半導体ベアチップ４の仮固定を行えるので、半導体ベアチップ４のスタッドバンプ８と基板電極２とは、第１および第２実装面１ａ，１ｂの何れにおいても位置ずれなく正確な位置合わせ状態となって、確実に電気的接続される。さらに、半導体ベアチップ４の圧着工程は、回路基板１に反りの変形が発生するのを防止しながら行えるので、何れの実装面１ａ，１ｂにおいてもスタッドバンプ８と基板電極２との接合部に応力が発生せず、接合部の品質低下や接合不良といった不具合が生じることがない。
【００４２】
しかも、上記製造方法では、同一工程において回路基板１の第１および第２実装面１ａ，１ｂに半導体ベアチップ４を連続的に仮固定するので、従来の製造方法に比較して、半導体ベアチップ４の第１実装面１ａに対する加圧加熱による圧着工程から第２実装面１ｂへ半導体ベアチップ４を仮固定するために再び仮固定工程へ戻すための搬送工程が省略できる。さらに、回路基板１の第１および第２実装面１ａ，１ｂへの半導体ベアチップ４の加圧加熱による圧着を同時に行うことから、従来の製造方法に比較して、圧着工程が１回で済む。そのため、上記製造方法は極めて高い生産性で半導体ベアチップ実装モジュール１２を製造できる。
【００４３】
また、回路基板１の第１実装面１ａに半導体ベアチップ４を仮固定したのちに、混合硬化性接着剤１３の周囲に紫外線ＵＶを照射して紫外線硬化部１３ａを形成したので、その紫外線硬化部１３ａによって半導体ベアチップ４と回路基板１との仮固定強度が増強されるから、第１実装面１ａへの半導体ベアチップ４の実装が終了した回路基板１を上下反転させる場合および第２実装面１ｂに半導体ベアチップ４を実装する際の第１実装面１ａでの半導体ベアチップ４の回路基板１に対する位置ずれ発生を確実に防止できる。
【００４４】
この実施の形態では、上記の第２の実施の形態と同様の効果を得られるのに加えて、紫外線照射器２０を一体に備えた複合型真空吸着ヘッド１７を用いて半導体ベアチップ４を仮固定しながら紫外線ＵＶを同時に照射できるので、第２の実施の形態と比較して、第１実装面１ａへの半導体ベアチップ４の仮固定が終了した回路基板１を紫外線照射工程に移載する必要がないので、その分だけ生産性を高めることができるとともに、紫外線照射工程に移載する際の衝撃によって仮固定状態の半導体ベアチップ４の回路基板１に対する位置ずれの発生が生じるおそれがなくなり、接合部の信頼性が一層高まる。複合型真空吸着ヘッド１７は紫外線照射器２０を一体に備えているから、紫外線照射工程への搬送工程を要することなしに第２実装面１ｂの混合硬化性接着剤１３に紫外線硬化部１３ａを形成することが可能であり、そのようにした場合には、半導体ベアチップ４の回路基板１に対する位置ずれを一層確実に防止でき、接合部の信頼性がさらに高まる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように第１の発明に係る半導体装置の製造方法によれば、回路基板に反りの変形が生じないので、半導体素子に設けた２段突起形状のバンプ、バンプ台座部とバンプ頭頂部からなる２段突起のバンプ、またはバンプ台座部とバンプ頭頂部からなるスタッドバンプと回路基板の基板電極は、回路基板の両面の何れにおいてもバンプ上段が初期高さ未満となる圧着を伴なう位置ずれのない正確な位置合わせ状態での仮固定状態とした上で、バンプ上段が仮固定時の高さ未満となる電気的接続状態への圧着を伴い確実に電気的接続できる。さらに、半導体素子の加熱加圧によるバンプ上段が初期高さ未満となる電気的接続状態への圧着を行う圧着工程は、回路基板に反りの変形が発生するのを防止しながら行えるので、回路基板の両面の何れにおいてもバンプと基板電極との接合部に応力が発生せず、接合部の品質低下や接合不良といった不具合が生じることがない。しかも、同一工程において回路基板の両面に半導体素子を連続的に仮固定できるとともに、回路基板の両面に対し半導体素子の加熱加圧による圧着工程が１回で済むので、極めて高い生産性で半導体装置を製造できる。
【００４６】
第２の発明に係る半導体装置の製造方法によれば、第１の発明と同様の効果を得られるのに加えて、半導体素子の回路基板の一面への仮固定時に、接着剤に紫外線硬化部を形成することによって半導体素子と回路基板との仮固定強度が増強されるから、回路基板の一面への半導体素子の実装が終了した回路基板を上下反転させる場合および回路基板の他面に半導体素子を実装する際の一面での半導体素子の回路基板に対する位置ずれ発生を確実に防止できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法によって製造できる半導体装置を示す縦断面図。
【図２】（ａ）〜（ｇ）は本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を具現化した製造過程を工程順に示した縦断面図。
【図３】（ａ）〜（ｇ）は本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を具現化した製造過程を工程順に示した縦断面図。
【図４】（ａ）〜（ｇ）は本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を具現化した製造過程を工程順に示した縦断面図。
【図５】（ａ）〜（ｇ）は、回路基板の両面に半導体ベアチップをフリップチップ方式で実装してなる半導体ベアチップ実装モジュールの従来の製造過程を工程順に示した縦断面図。
【符号の説明】
１ 回路基板
１ａ 第１実装面（一面）
１ｂ 第２実装面（他面）
２ 基板電極
３ 熱硬化性接着剤
４ 半導体ベアチップ（半導体素子）
８ スタッドバンプ（バンプ）
１０ 加圧加熱ヘッド
１２ 半導体ベアチップ実装モジュール（半導体装置）
１３ 混合硬化性接着剤
１３ａ 紫外線硬化部
１７ 複合型真空吸着ヘッド（吸着ヘッド）
１８ ツール部
１９ ホルダ部
２０ 紫外線照射器
ＵＶ 紫外線

Claims (2)

  1. 回路基板の一面に熱硬化性接着剤を供給する工程と、
    半導体素子をこれに設けた２段突起形状のバンプ、バンプ台座部とバンプ頭頂部からなる２段突起のバンプ、またはバンプ台座部とバンプ頭頂部からなるスタッドバンプが前記回路基板の基板電極に合致する位置決め状態で前記接着剤を介し前記一面にバンプ上段が初期高さ未満となる変形を伴い圧着し仮固定する工程と、
    前記半導体素子が仮固定された前記回路基板を上下反転させる工程と、
    前記回路基板の他面に熱硬化性接着剤を供給する工程と、
    別の半導体素子をこれに設けた２段突起形状のバンプ、バンプ台座部とバンプ頭頂部からなる２段突起のバンプ、またはバンプ台座部とバンプ頭頂部からなるスタッドバンプが前記回路基板の基板電極に合致する位置決め状態で前記接着剤を介し前記他面にバンプ上段が初期高さ未満となる変形を伴い圧着し仮固定する工程と、
    前記回路基板の両面に仮固定された前記各半導体素子をそれぞれ前記回路基板に押し付ける方向に加圧しながら加熱することにより前記回路基板の両面側の前記接着剤を同時に熱硬化させて、前記各半導体素子の各々の前記バンプを前記回路基板の対向する前記基板電極にバンプ上段が仮固定時の高さ未満となる電気的接続状態に圧着する工程とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 熱硬化性および紫外線硬化性の各接着剤を混合した混合硬化性接着剤を回路基板の一面に供給する工程と、
    半導体素子をこれに設けた２段突起形状のバンプ、バンプ台座部とバンプ頭頂部からなる２段突起のバンプ、またはバンプ台座部とバンプ頭頂部からなるスタッドバンプが前記回路基板の基板電極に合致する位置決め状態で前記接着剤を介し前記一面にバンプ上段が初期高さ未満となる変形を伴い圧着し仮固定する工程と、
    前記接着剤の周囲に紫外線を照射して前記接着剤のうちの周囲にのみ紫外線硬化部を形成する工程と、
    前記半導体素子が仮固定された前記回路基板を上下反転させる工程と、
    前記回路基板の他面に熱硬化性接着剤を供給する工程と、
    別の半導体素子をこれに設けた２段突起形状のバンプ、バンプ台座部とバンプ頭頂部からなる２段突起のバンプ、またはバンプ台座部とバンプ頭頂部からなるスタッドバンプが前記回路基板の基板電極に合致する位置決め状態で前記熱硬化性接着剤を介し前記他面にバンプ上段が初期高さ未満となる変形を伴い圧着し仮固定する工程と、
    前記回路基板の両面に仮固定された前記各半導体素子をそれぞれ前記回路基板に押し付ける方向に加圧しながら加熱することにより前記回路基板の両面側の前記接着剤を同時に熱硬化させて、前記各半導体素子の各々のバンプを前記回路基板の対向する前記基板電極にバンプ上段が仮固定時の高さ未満となる電気的接続状態に圧着する工程とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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