JP4708090B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造技術に関し、特に、ポリイミド樹脂からなるテープキャリアを有するＣＯＦ（Chip On Film) に適用して有効な技術に関する。

ＣＯＦでは、チップの複数個のバンプの内側エリアには複数個のダミーバンプを突設し、キャリアテープの複数本のインナリードの先端の内側エリアには複数個のダミーインナリードを敷設し、各ダミーバンプと各ダミーインナリードとを正規のバンプと正規のインナリードのインナリードボンディング時に同時に熱圧着する（例えば、特許文献１参照）。

また、半導体装置の製造方法は、半導体チップと基板との間にアンダーフィル材を設けることを含み、基板には、半導体チップと重なる領域に、いずれかの方向に細長く延びる複数の凸部が形成され、アンダーフィル材を、半導体チップよりも外側から、隣同士の凸部の間に入り込むように注入する（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−２４７５３４号公報（図６） 特開２００４−２０７２９６号公報（図２）

ＬＣＤ（Liquid Crystal Display) ドライバに搭載されるＣＯＦなどのテープキャリア（テープ）を有する半導体装置では、半導体チップの保護、信頼性の向上もしくは顧客要求などから、チップの主面（表面）にポリイミド樹脂からなる保護膜を形成する製品が増えつつある。ポリイミド樹脂を保護膜として採用した半導体チップに、基材がポリイミド樹脂で形成されたテープキャリアのインナリードをインナリードボンディングする際、テープの反り及びボンディング時の熱により、テープの基材のポリイミド樹脂と半導体チップの主面の保護膜であるポリイミド樹脂とが貼り付く現象が起こる。

これにより、半導体チップの主面上の電極の内側領域付近において、半導体チップの表面とテープとが貼り付いているため、封止工程で封止用樹脂（アンダーフィル材）が半導体チップとテープとの間に充填されないという現象が発生する。

その結果、チップ上でテープとの間の領域に封止用樹脂の未充填が発生し、そこにボイドが形成される。チップ上においてテープとの間の領域にボイドが形成されると、ＣＯＦの温度サイクル試験などでポリイミド樹脂の保護膜がチップから剥離したり、リフロー処理により形成されたボイドが膨張し破裂するリフロークラックが発生し、これによって、ＣＯＦの組み立て不良や信頼性不良を引き起こすことが問題となる。

また、ＬＣＤドライバは、半導体チップの主面に形成される電極の数が、入力側と出力側では異なる。これは、入力側は電源端子として使用される場合が多く、半導体チップの小型化を実現するためには、如何に少ない電源で多くの信号を出力（供給）できるかによる。入力用の電極と出力用の電極は、互いに対向する辺にそれぞれ設けられる。そのため、電極の数が多い方の電極の間隔は狭くなる。単にテープキャリアと半導体チップとの間に封止用樹脂を充填すると、電極の間隔が狭い方において封止用樹脂の流速が電極の間隔が広い方よりも遅くなる。この結果、電極の数が多い方、つまり、電極の間隔が狭い方から封止用樹脂を充填すると、流速の低下によりボイドが発生し易くなる。

ボイドが形成されると、上記した通り、リフロークラックの問題が生じる。なお、前記特許文献１（特開２００４−２４７５３４号公報）に記載された半導体装置（ＣＯＦ）の構造では、チップとテープの間にダミーバンプが配置されているが、ダミーバンプはテープ側だけではなく、集積回路が形成されているチップの主面側にも設けられている。これにより、インナリードボンディングによりチップの主面に荷重が加わり、チップクラックや故障の原因となる。

また、前記特許文献２（特開２００４−２０７２９６号公報）に記載された半導体装置（ＣＯＦ）の構造は、単に半導体チップと基板の間に凸部を配置してアンダーフィル材の流路（凹部）を形成することで、半導体チップの一辺から対向する対辺（もう一方の一辺）に向かって、半導体チップの中心付近の主面上を封止用樹脂が効率良く流れるのを考慮したものであり、半導体チップの電極が形成された付近の封止用樹脂の流速については一切考慮していない。そのため、両辺にそれぞれ配置された複数の電極の間隔は、どちらも同じ間隔である。すなわち、前記特許文献２は上記した問題には一切気づいていなく、それぞれの辺に配置された電極の数が異なる場合、ボイドの発生を防止することはできない。

また、使用する基板はリジット基板でも良いと記載している。上記したとおり、チップとテープ間のボイド発生の問題は、フレキシブル性のあるポリイミド樹脂からなるテープキャリアを使用した場合に生じるものである。すなわち、リジット基板ではポリイミド樹脂から成るテープキャリアに比べ、反り難い。また、半導体チップの主面にポリイミド樹脂からなる保護膜を形成することも一切記載していない。以上のことから、テープと半導体チップの主面が貼り付く問題は発生し難くく、前記特許文献２は上記ボイドの問題を一切考慮していない。

本発明の目的は、半導体装置における品質および信頼性の向上を図ることができる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他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明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、以下のとおりである。

すなわち、本発明は、ポリイミド樹脂からなるテープキャリアと、主面の表面にポリイミド樹脂からなる保護膜を有した半導体チップと、半導体チップとテープキャリアの間に配置された樹脂部とを含み、半導体チップの前記複数の電極は、入力信号用の電極と、出力信号用の電極とを有し、出力信号用の電極の数は、入力信号用の電極の数よりも多く、入力信号用の電極は、第１のピッチで配置され、出力信号用の電極は、第１のピッチよりも狭い第２のピッチで配置され、テープキャリアの半導体チップの電極列より内側の領域に、テープキャリアと半導体チップの間に配置される導体部であるダミーパターンが設けられているものであり、ダミーパターンは、半導体チップの保護膜と接触している。

また、本発明は、入力信号用の複数の配線と出力信号用の複数の配線の間に導体部が設けられたテープキャリアを準備し、入力信号用に比較して出力信号用の電極数の方が多い半導体チップとテープキャリアとの間に導体部を介在させてチップとテープを接続した後、チップの入力信号用の電極側からチップとテープの間に樹脂を充填するものである。

さらに、本発明は、第１のピッチで配置された配線と第１のピッチより狭い第２のピッチで配置された配線の間に導体部が設けられたテープキャリアを準備し、第１のピッチと同ピッチの電極数より第２のピッチと同ピッチの電極数の方が多い半導体チップと、テープとの間に導体部を介在させてチップとテープを接続した後、チップの第１のピッチと同ピッチで配置された電極側からチップとテープの間に樹脂を充填するものである。

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、以下のとおりである。

ポリイミド樹脂からなるテープキャリアと、表面にポリイミド樹脂の保護膜を有した半導体チップにおいて、テープキャリアの半導体チップの電極列より内側の領域に導体部が設けられていることにより、半導体チップとテープキャリアを接続する際にチップとテープの間に導体部が配置されるため、テープとチップの表面との間に隙間を確保できる。

これにより、封止工程でテープキャリアと半導体チップの表面との間に封止用樹脂を充填する際に、テープとチップの間に封止用樹脂が充填されて未充填部分の発生を防ぐことができ、ボイドが形成されることを防止できる。その結果、半導体装置の温度サイクル試験などにおいて、ポリイミド樹脂の保護膜の剥離や、チップクラックの発生を阻止することができ、したがって、半導体装置の品質および信頼性の向上を図ることができる。

以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。

また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の半導体装置の構造の一例を示す平面図、図２は図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断した断面の構造を示す断面図、図３は図２に示すＣ部の構造を拡大して示す部分拡大断面図、図４は図１に示すＢ−Ｂ線に沿って切断した断面の構造を示す断面図である。また、図５は図１に示す半導体装置に搭載される半導体チップの構造の一例を示す平面図、図６は図５に示すＡ−Ａ線に沿って切断した断面の構造を示す断面図、図７は図１に示す半導体装置の組み立てにおけるインナリードボンディングまでの組み立て手順の一例を示すプロセスフロー図である。さらに、図８は図１に示す半導体装置の組み立てにおけるインナリードボンディング完了後の組み立て手順の一例を示すプロセスフロー図、図９は図８に示す半導体装置の組み立てにおける封止工程での樹脂充填方法の一例を示す平面図、図１０は本発明の実施の形態１の半導体装置における導体部の配列の変形例を示す平面図である。

図１、図２および図４に示す本実施の形態１の半導体装置は、フィルム状のテープキャリア１に半導体チップ２がインナリードボンディングによって接続された半導体装置であり、本実施の形態１では前記半導体装置の一例として、主に、ＬＣＤドライバに搭載されるＣＯＦ５を取り上げて説明する。

図１に示すＣＯＦ５の構成について説明すると、複数の配線１ｂ，１ｃを備え、かつ基材がポリイミド樹脂からなるフィルム状のテープキャリア１と、配線１ｂ，１ｃとそれぞれに接続する複数の電極であるパッド２ｂ，２ｃが主面２ａに設けられ、かつ図３に示すように主面２ａの表面にポリイミド樹脂からなる保護膜２ｅを有した半導体チップ２とからなる。さらに、ＣＯＦ５は、半導体チップ２とテープキャリア１との間に配置された樹脂部３を有している。

また、図１に示すように、ＣＯＦ５のテープキャリア１には、その半導体チップ２の電極列より内側の領域（パッド２ｂ、２ｃよりも半導体チップ２の中心側）に、テープキャリア１と半導体チップ２との間に配置される導体部であるダミーパターン１ｄが設けられている。

ダミーパターン１ｄは、配線１ｂ，１ｃと同様に、例えば、銅合金（銅箔）によって形成されており、テープキャリア１の配線１ｂ，１ｃが設けられている面と同一の面に、配線列の内側の領域（配線１ｂと配線１ｃとの間の領域）に略等間隔で分散して複数設けられている。また、配線１ｂ，１ｃおよびダミーパターン１ｄは、図３に示すようにそれぞれ表面がＳｎ（錫）めっき１ｅで覆われており、厚さが、例えば、８μｍ程度のパターンとしてエッチング等で形成されている。このＳｎ（錫）めっき１ｅは銅合金からなる配線パターン１ｂ, １ｃとＡｕバンプ４との接続性を確保するために用いられ、Ａｕバンプ４とＳｎめっき１ｅの界面には、Ａｕ−Ｓｎ合金層が形成される（図示しない）。また、配線パターン１ｂ、１ｃの汚染防止のためにもＳｎめっき１ｅは有効である。

なお、半導体チップ２の電極とテープキャリア１の配線１ｂ，１ｃとは、インナリードボンディングによって図３に示すように金バンプ４を介して電気的に接続されている。

ここで、テープキャリア１は、図３に示すように、基材がポリイミド樹脂からなるフィルム状のテープ本体１ａと、銅パターンの配線１ｂ，１ｃと、銅パターンのダミーパターン１ｄと、配線１ｂ，１ｃそれぞれにおける電気的な接続部以外の箇所を覆って絶縁するソルダレジスト膜１ｆとを有している。なお、テープキャリア１では、テープ本体１ａの配線列の内側の領域のダミーパターン１ｄを除いた箇所は、基材のポリイミド樹脂が露出している。

一方、半導体チップ２は、図３に示すようにシリコン基板２ｈと、その主面２ａに形成された電極であるパッド２ｂ，２ｃと、主面２ａおよびパッド外周部を覆うガラス製の下層保護膜２ｆと、パッド上に形成された下地メタルであるバンプメタル２ｇと、下層保護膜２ｆ上に配置され、かつポリイミド樹脂からなる表面の保護膜２ｅとを有している。したがって、インナリードボンディングによって金バンプ４を介してテープキャリア１と半導体チップ２とを電気的に接続すると、テープキャリア１のテープ本体１ａのポリイミド樹脂と、半導体チップ２の表面の保護膜２ｅのポリイミド樹脂とが対向して配置された構造となる。パッド２ｂ，２ｃは、アルミニウムによって形成された電極である。

本実施の形態１のＣＯＦ５では、テープキャリア１のテープ本体１ａに、その配線列より内側の領域に、複数のダミーパターン１ｄが略等間隔で分散して設けられているため、図２および図４に示すように、これらのダミーパターン１ｄがテープキャリア１のテープ本体１ａと半導体チップ２との間に配置されている。ダミーパターン１ｄは、インナリードボンディングにより半導体チップ２の表面の保護膜２ｅに埋め込まれて接触する場合もあるため、半導体チップ２の表面とテープキャリア１との間に隙間を確保するために、ダミーパターン１ｄの高さは半導体チップ２の表面の保護膜２ｅよりも高く形成されていることが好ましい。

なお、半導体チップ２の主面２ａと反対側の裏面２ｄは露出しているが、４つの側面には樹脂部３からなるフィレット３ａが形成されており、各側面は樹脂によって覆われている。

また、本実施の形態１のＣＯＦ５がＬＣＤドライバに搭載される場合、ＣＯＦ５に組み込まれる半導体チップ２では、その複数の電極において、入力信号用に比較して出力信号用の電極数が多い。例えば、入力信号用が１９３ピンで、出力信号用が５９３ピンである。

ここで、図５および図６は、ＬＣＤドライバに搭載されるＣＯＦ５に組み込まれる半導体チップ２の構造の一例を示すものである。ピッチＥ（第１のピッチ）で配置されたパッド２ｂは入力信号用の電極（第１電極）であり、これより狭いピッチＦ（第２のピッチ）で配置されたパッド２ｃは出力信号用の電極（第２電極）である。すなわち、入力信号用のパッド２ｂの数より出力信号用のパッド２ｃの数の方が遥かに多い。

そこで、半導体チップ２の四角形（長方形）の主面２ａにおいて、複数の電極は、半導体チップ２の主面２ａの４辺の周縁部に沿って配置されている。その際、入力信号用と出力信号用とではその数が遥かに異なっているため、例えば、１辺に入力信号用のパッド２ｂをピッチＥ（第１のピッチ）で配置し、その他の３辺に出力信号用のパッド２ｃを、ピッチＥより狭いピッチＦ（第２のピッチ）で配置している。

このように、ＬＣＤドライバ用のＣＯＦ５の半導体チップ２では、入力信号用と出力信号用の電極数が遥かに異なっているため、これらを１辺と他の３辺とに振り分けて配置することが好ましい。また、本実施の形態１における入力信号用と出力信号用の総電極数は７８６ピンと多く、インナリードボンディングした際、各電極間が接触（ショート）しない程度に間隔を確保しなければならない。そのため、本実施の形態１で使用する半導体チップ２の面積は１ｍｍ×５ｍｍ以上と大きい長方形にすることで、入力信号用と出力信号用の電極を各辺に振り分けて配置することができる。

フレキシブル性が高く反り易いポリイミド樹脂から成るテープキャリア１を半導体チップ２の周縁部に配置されたパッド２ｂ、２ｃとインナリードボンディングすると、半導体チップ２の互いに対向する辺の間隔が大きいため、半導体チップ２の中心付近でテープキャリア１が撓んでしまい、半導体チップ２の主面２ａと接触する。すなわち、本実施の形態１のように面積が大きく、互いに対向する辺の間隔が大きい半導体チップ２と、テープキャリア１とをインナリードボンディングする場合、上記ボイドの問題が生じ易くなる。言い換えると、半導体チップ２の面積が１ｍｍ×５ｍｍ未満と小さい場合には、上記ボイドの問題は生じ難い。

しかしながら、本実施の形態１のように、テープキャリア１のテープ本体１ａに、その配線列より内側の領域に、複数のダミーパターン１ｄが略等間隔で分散して設けられているため、テープキャリア１が半導体チップ２の主面２ａに接触するのを防止することができる。

また、テープキャリア１のテープ本体１ａにおける配線１ｂ，１ｃのピッチも、パッド２ｂ，２ｃのピッチに対応している。すなわち、パッド２ｂのピッチＥ（第１のピッチ）に対応して複数の配線１ｂがピッチＥで設けられており、さらに、ピッチＥより狭いパッド２ｃのピッチＦ（第２のピッチ）に対応して複数の配線１ｃがピッチＦで設けられている。したがって、配線１ｃの本数は配線１ｂの本数に比べて遥かに多い。

なお、樹脂部３やフィレット３ａを形成する樹脂は、例えば、エポキシ系の熱硬化性樹等である。

次に、本実施の形態１の半導体装置（ＣＯＦ５）の製造方法を、図７および図８に示すプロセスフロー図を用いて説明する。ここでは、ＬＣＤドライバに搭載されるＣＯＦ５を一例として取り上げて説明する。

まず、図７に示すステップＳ１のテープ準備を行う。すなわち、複数の配線１ｂ，１ｃを備え、かつ複数の配線１ｂ，１ｃにおいて入力信号用の複数の配線（第１インナリード、第１リード）１ｂと、出力信号用の複数の配線（第２インナリード、第２リード）１ｃとが対向して配置され、さらに入力信号用の複数の配線１ｂと、出力信号用の複数の配線１ｃとの間に複数のダミーパターン（第３リード）１ｄが分散して設けられた図１に示すようなフィルム状のテープキャリア１を準備する。

ここで、出力信号用の配線１ｃの本数は入力信号用の配線１ｂの本数に比べて遥かに多い。すなわち、複数の配線１ｂがピッチＥ（第１のピッチ）で設けられており、さらに、ピッチＥより狭いピッチＦ（第２のピッチ）で複数の配線１ｃが設けられている。

続いて、ステップＳ２のチップ準備を行う。すなわち、複数のパッド２ｂ，２ｃ（図５参照）が設けられた主面２ａを備え、複数のパッド２ｂ，２ｃにおいて、入力信号用に比較して出力信号用のパッド数の方が多い半導体チップ２を準備する。すなわち、図５に示すような１辺に入力信号用のパッド２ｂがピッチＥ（第１のピッチ）で配置され、他の３辺に出力信号用のパッド２ｃが、ピッチＥより狭いピッチＦ（第２のピッチ）で配置された長方形の半導体チップ２を準備する。

なお、半導体チップ２の各パッド２ｂ，２ｃには、金バンプ４が接続されている。

その後、ステップＳ３のインナリードボンディングを行って半導体チップ２とテープキャリア１とを電気的に接続する。まず、半導体チップ２を、３５０〜４００℃程度に温度調節されたヒートステージ９上に配置する。ここでは、半導体チップ２の主面２ａを上方に向けて半導体チップ２の裏面２ｄとヒートステージ９が接続するように配置する。

さらに、半導体チップ２上にテープキャリア１を配置し、続いて半導体チップ２の各パッド２ｂ，２ｃとこれらに対応するテープ本体１ａの配線１ｂ，１ｃとの位置が合うように半導体チップ２とテープキャリア１とを位置決めする。

その後、テープキャリア１の上方から４００℃程度に温度調節されたボンディングツール６をテープキャリア１のテープ本体１ａに押し当てて、半導体チップ２の各パッド２ｂ，２ｃとテープ本体１ａの配線１ｂ，１ｃとを金バンプ４を介して熱圧着により接続する。

すなわち、半導体チップ２の入力信号用のパッド２ｂとテープキャリア１の入力信号用の配線１ｂとを、及び半導体チップ２の出力信号用のパッド２ｃとテープキャリア１の出力信号用の配線１ｃとを、それぞれ金バンプ４を介して熱圧着により接続する。その際、テープキャリア１において対向して配置された入力信号用の複数の配線１ｂと出力信号用の複数の配線１ｃの間には、複数のダミーパターン１ｄが分散して設けられているため、半導体チップ２のパッド列より内側の領域に、半導体チップ２とテープキャリア１との間にテープキャリア１のダミーパターン１ｄを介在させて接続することができる。

上記したボイドの問題は、ボンディングツール６をテープキャリア１のテープ本体１ａに押し当てる際、テープキャリア１がポリイミド樹脂から成るためにボンディングツール６の荷重、及び熱により撓んでしまい、更には半導体チップ２の主面２ａもポリイミド樹脂から成る保護膜２ｅで覆われているため、貼り付いてしまう。

しかしながら、図８のステップＳ４に示すように、半導体チップ２とテープ本体１ａとの間にダミーパターン１ｄを介在させ、分散して配置されたダミーパターン１ｄがテープ本体１ａを支えるため、半導体チップ上の半導体チップ２とテープ本体１ａとの間に隙間を形成することができる。すなわち、半導体チップ２とテープ本体１ａとを完全に離した状態でインナリードボンディングすることができ、その結果、テープ本体１ａの基材であるポリイミド樹脂と、半導体チップ２の表面の保護膜２ｅのポリイミド樹脂とが貼り付かないようにしてインナリードボンディングを完了させることができる。

インナリードボンディング後、ステップＳ５に示す封止を行う。前記封止は、ノズルであるニードル７から半導体チップ２の各側面に沿って樹脂であるアンダーフィル材８を滴下し、半導体チップ２の側面に沿ってニードル７を移動させて側面とテープキャリア１との隙間からアンダーフィル材８を浸透させていく。

その際、複数のダミーパターン１ｄがテープ本体１ａを支えており、テープ本体１ａの基材であるポリイミド樹脂と、半導体チップ２の表面の保護膜２ｅのポリイミド樹脂とが貼り付かずに半導体チップ２とテープ本体１ａとの間に隙間が形成されているため、アンダーフィル材８は半導体チップ２の主面２ａ上の中央部付近まで確実に到達する。

その結果、アンダーフィル材８の未充填部分の発生を防ぐことができ、半導体チップ２とテープ本体１ａとの隙間にボイドが形成されることを防止できる。

なお、アンダーフィル材８の充填を行う際には、半導体チップ２の入力信号用のパッド２ｂ側から半導体チップ２とテープキャリア１との間にアンダーフィル材８を充填することが好ましい。すなわち、半導体チップ２のパッド間ピッチが広いピッチ（第１のピッチ：Ｅ）で配置されたパッド側から半導体チップ２とテープキャリア１との間にアンダーフィル材８を充填することが好ましい。

これは、半導体チップ２の広いパッド間ピッチ側の側面から注入されたアンダーフィル材８は、アンダーフィル材８の流速が低下することなく浸入し易く、かつ対向する辺に形成された狭いパッド間ピッチ側に到達し易い。そして、アンダーフィル材８が狭いピッチのパッド側に到達した後、毛細管現象により狭いパッド間にも浸入して最終的に半導体チップ２の主面全体に充填を行うことができるためである。

なお、図５に示すように、ＬＣＤドライバ用のＣＯＦ５に搭載される半導体チップ２の場合、ピッチＥで配置された入力信号用のパッド２ｂと、ピッチＥより狭いピッチＦで配置された出力信号用のパッド２ｃとを有しており、１辺に入力信号用のパッド２ｂがピッチＥで配置され、他の３辺に出力信号用のパッド２ｃがピッチＦで配置されている。

したがって、このような半導体チップ２においては、アンダーフィル材８の半導体チップ上での流れ方及び半導体チップ２のパッド配列と流れ方の関係や塗布時間を考慮してアンダーフィル材８を滴下しなければならない。

例えば、図９に示すように、半導体チップ２の主面２ａの４辺のうち、入力信号用の複数のパッド２ｂが設けられた長辺に対向する１辺（出力信号用の複数のパッド２ｃが設けられた１つの長辺）を除いた他の３辺に沿ってコの字状にニードル７を移動させて前記３つの辺側からアンダーフィル材８を充填する。すなわち、出力信号用の複数のパッド２ｃが設けられた１つの長辺を除いた他の３辺の一端から順にこの３つの辺に沿ってコの字状にニードル７を移動させてアンダーフィル材８を充填する。

この場合、滴下順の１番目の短辺側は、狭いピッチＦのパッド配列であるため、アンダーフィル材８の浸入速度は遅く、２番目の滴下の辺となる広いピッチＥでパッド２ｂが配置された長辺からのアンダーフィル材８の浸入速度の方が遥かに早い。したがって、広いピッチＥでパッド２ｂが配置された長辺側から浸入したアンダーフィル材８が、チップ中央部を素早く通過し、その後、他の３つの辺の狭いパッド間にも到達して浸入していくため、この方法がアンダーフィル材８を最も効率良く充填することができ、かつエアーの巻き込みを防いでボイドを形成せずに充填することができる。更に説明すると、テープキャリア１と半導体チップ２の主面２ａとの間にアンダーフィル材８を充填するためには、広いピッチＥのパッド側からのみニードル７を配置し、アンダーフィル材８を注入すれば良い。しかし、テープキャリア１と半導体チップ２との接着強度を確保するためには、半導体チップ２の側面までアンダーフィル材８が濡れ上がっていることが好ましい。しかしながら、他の３辺はピッチＥより狭いピッチＦで配置されているため、パッド間を通過するアンダーフィル材８の流速は低下し、側面までアンダーフィル材８が濡れ上がり難くなる。そこで、図９に示すように、２つの短辺側にもアンダーフィル材８が濡れ上がるようにコの字状にニードル７を移動させることでフィレット３ａが形成できるため、半導体チップ２とテープキャリア１との接着強度を向上することができる。

半導体チップ２の４辺、すなわち、ロの字状にアンダーフィル材８を注入しないのは、テープキャリア１と半導体チップ２の主面２ａとの間に残留したエアーを外部に排出させるためであり、本実施の形態１では、入力信号用の複数のパッド２ｂが設けられた長辺に対向する１辺側をその対象としている。

また、狭いピッチＦでパッド２ｃが配置された３つの辺に沿ってコの字状にニードル７を移動させながらアンダーフィル材８を充填する場合、注入されたアンダーフィル材８は狭いピッチＦのパッド２ｃ間を通過する際、アンダーフィル材８の流速が低下し、半導体チップ２の主面２ａにおける中心付近で硬化が始まってしまい、テープキャリア１と半導体チップ２の主面２ａ間において未充填の箇所が生じる可能性がある。

なお、アンダーフィル材８の充填によって、図８のステップＳ６に示すように半導体チップ２の各側面にアンダーフィル材８からなるフィレット３ａが形成され、これにより、封止完となる。

次に、本実施の形態１の変形例について説明する。

図１０に示す変形例は、テープキャリア１のテープ本体１ａに形成される複数のダミーパターン１ｄの大きさと配置（配置ピッチ）について示すものであり、複数のダミーパターン１ｄは、隣り合ったダミーパターン間の間隔がダミーパターン１ｄの大きさより大きくなるように配置されていることが好ましい。

すなわち、ダミーパターン１ｄの形状を、例えば、四角形とし、その縦方向の長さ（半導体チップ２における長辺と平行な方向）をＰ、横方向の長さ（半導体チップ２における短辺と平行な方向）をＲとし、さらに隣り合ったダミーパターン１ｄの縦方向と同方向の間隔をＱ、横方向と同方向の間隔をＳとすると、Ｐ＜Ｑ、Ｒ＜Ｓとなるように形成・配置することが好ましい。

Ｐ＞Ｑ、Ｒ＞Ｓとなるようにダミーパターン１ｄを形成・配置した場合、上記した問題と同様、アンダーフィル材８の流速が低下する要因となり、未充填が生じる可能性がある。しかしながら、図１０に示すように、ダミーパターン１ｄの大きさ・配置をＰ＜Ｑ、Ｒ＜Ｓとなるようにすることにより、半導体チップ２の主面２ａ上を流動するアンダーフィル材８の流れを滑らかにすることができる。これにより、テープキャリア１と半導体チップ２の主面２ａとの間におけるアンダーフィル材８の未充填を防止することができる。

また、ダミーパターン１ｄの長さ（幅）は、例えば、0.１ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。ダミーパターン１ｄが小さすぎると耐熱性が低下し、剥がれ易くなるとともに、目視での確認が困難になる。これにより、ダミーパターン１ｄの大きさの下限は0.１ｍｍ程度であり、また、半導体チップ２の好ましい大きさの下限が１ｍｍであるため、ダミーパターン１ｄの長さ（幅）の上限は、例えば、１ｍｍ程度である。

半導体チップ２の主面２ａにおいて入力信号用のパッド２ｂと出力信号用のパッド２ｃとの間の領域全面にダミーパターン１ｄを形成・配置すると、ダミーパターン１ｄは銅合金によって形成されているため、放熱性が向上してしまう。この結果、図７に示すステップＳ３において、インナリードボンディングの最適温度まで上昇し難くなり、配線１ｂ、１ｃと半導体チップ２のパッド２ｂ、２ｃ上に接続された金バンプ４の接続不良が生じる原因となる。更には、全面にダミーパターン１ｄが形成・配置されていると、図８に示すステップ５において、注入されたアンダーフィル材８の流路が妨げられ、未充填やボイドの問題が生じ易くなる。

本実施の形態１の半導体装置及びその製造方法によれば、基材がポリイミド樹脂からなるテープキャリア１と、表面にポリイミド樹脂の保護膜２ｅを有した半導体チップ２との接続において、テープキャリア１における半導体チップ２のパッド列より内側の領域に複数のダミーパターン１ｄが設けられていることにより、ダミーパターン１ｄがテープキャリア１を支えることができる。

すなわち、テープキャリア１と半導体チップ２との間にダミーパターン１ｄが配置されることにより、ダミーパターン１ｄがテープキャリア１のテープ本体１ａを支えて、インナリードボンディング時にテープキャリア１のポリイミド樹脂と半導体チップ２の表面のポリイミド樹脂とが貼り付くことを防止できる。

したがって、テープキャリア１と半導体チップ２との間に隙間を確保することができる。

これにより、封止工程でテープキャリア１と半導体チップ２の表面との間にアンダーフィル材８を充填する際に、テープキャリア１と半導体チップ２との間に隙間が確保されているため、充填が十分に行われる。したがって、未充填部分の発生を防止することができ、ボイドが形成されることを防止できる。

その結果、半導体装置（ＣＯＦ５）の温度サイクル試験などにおいて、ポリイミド樹脂の保護膜２ｅが半導体チップ２から剥離したり、チップクラックが発生することを防止でき、半導体装置（ＣＯＦ５）の組み立て不良や信頼性不良の発生を阻止することができる。

これにより、半導体装置（ＣＯＦ５）の品質及び信頼性の向上を図ることができる。

（実施の形態２）
図１１は本発明の実施の形態２の半導体装置の構造の一例を示す平面図、図１２は図１１に示すＡ−Ａ線に沿って切断した断面の構造を示す断面図、図１３は図１１に示す半導体装置の組み立てにおけるインナリードボンディング時の構造の一例を示す断面図である。さらに、図１４は図１１に示す半導体装置の組み立てにおける封止工程での樹脂充填方法の一例を示す平面図、図１５は図１４に示すＡ−Ａ線に沿って切断した断面の構造を示す断面図である。

図１１、図１２に示す半導体装置は、実施の形態１と同様に、フィルム状のテープキャリア１に半導体チップ２がインナリードボンディングによって接続されたＣＯＦ５であり、主に、ＬＣＤドライバ等に搭載されるものである。

実施の形態２のＣＯＦ５は、これに組み込まれる半導体チップ２において、対向する両短辺側に電極が設けられていない構造のものである。すなわち、長方形の半導体チップ２の主面２ａにおいて、対向する両長辺のみにパッド２ｂ，２ｃが形成されており、一方の長辺にピッチＥで複数の入力信号用のパッド２ｂが設けられており、さらに他方の長辺にピッチＥより狭いピッチＦで複数の出力信号用のパッド２ｃが設けられている。

また、これらパッド２ｂ，２ｃに対応してテープキャリア１の配線１ｂ，１ｃも設けられており、このような半導体チップ２とテープキャリア１がインナリードボンディングによって接続されている。

したがって、実施の形態２のＣＯＦ５では、図１１に示すように、半導体チップ２の主面２ａの対向する両短辺上にはテープキャリア１の配線が配置されていない構造となっている。

なお、テープキャリア１のテープ本体１ａにおいて、対向する複数の配線１ｂと配線１ｃの間の領域には、実施の形態１のＣＯＦ５と同様に、複数のダミーパターン１ｄが分散して設けられている。

また、実施の形態２のＣＯＦ５の組み立てにおいても、図１３に示すように、インナリードボンディング工程で、半導体チップ２をヒートステージ９上に配置し、その後、テープキャリア１の上方からボンディングツール６をテープキャリア１のテープ本体１ａに押し当てて、半導体チップ２の各パッドとテープ本体１ａの各配線とを金バンプ４を介して熱圧着により接続する。

その際、本実施の形態２のＣＯＦ５においても、テープキャリア１の対向して配置された複数の配線１ｂと配線１ｃの間の領域に、複数のダミーパターン１ｄが分散して設けられているため、ダミーパターン１ｄがテープ本体１ａを支えて半導体チップ上の半導体チップ２とテープ本体１ａとの間に隙間を形成することができる。これにより、テープキャリア１の基材のポリイミド樹脂と、半導体チップ２の表面の保護膜２ｅのポリイミド樹脂とが貼り付かないようにしてインナリードボンディングを行うことができる。

さらに、その後の封止工程で、図１４及び図１５に示すように、実施の形態１と同様の方法でニードル７からアンダーフィル材８を滴下させて半導体チップ２とテープキャリア１の間にアンダーフィル材８を充填する。

本実施の形態１では半導体チップ２の４辺にパッドが形成されている場合について説明したが、互いに対向する長辺の２箇所にのみ、すなわち、２つの短辺にはパッドが配置されていない場合についても２つの短辺側の濡れ上がり性を改善するために、上記したようなコの字状にニードル７を移動させることが好ましい。

その際、テープキャリア１と半導体チップ２との間に隙間が確保されているため、アンダーフィル材８が確実に充填され、未充填部分の発生を防止することができ、ボイドが形成されることを防止できる。その結果、実施の形態１と同様に、ＣＯＦ５の温度サイクル試験などにおいて、ポリイミド樹脂の保護膜２ｅが半導体チップ２から剥離したり、チップクラックが発生することを防止でき、ＣＯＦ５の組み立て不良や信頼性不良の発生を阻止することができる。

これにより、本実施の形態２のＣＯＦ５においてもその品質及び信頼性の向上を図ることができる。

さらに、本実施の形態２のＣＯＦ５では、半導体チップ２の主面２ａにおいて対向する両長辺のみにパッド２ｂ，２ｃが形成されており、両短辺側には電極が設けられていない。

したがって、半導体チップ２の主面２ａの対向する両短辺上にはテープキャリア１の配線が配置されていないため、封止工程で半導体チップ２とテープキャリア１の間にアンダーフィル材８を充填する際に、両短辺側からエアーを十分に抜くことができる。

これにより、アンダーフィル材８の充填時に半導体チップ２とテープキャリア１の間から確実にエアーを抜くことができ、ボイドの形成をより防ぐことができる。その結果、チップクラックが発生することをさらに防止できる。

以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態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言うまでもない。

例えば、前記実施の形態１，２では、テープキャリア１のテープ本体１ａに形成されるダミーパターン１ｄが長方形等の四角形の場合を説明したが、ダミーパターン１ｄの形状は四角形に限らず、三角形や菱形等の矩形、あるいは円形や楕円等であってもよく、アンダーフィル材８の流れを妨げない形状であれば如何なる形状であってもよい。

テープキャリアを有する半導体装置の製造技術に好適である。

本発明の実施の形態１の半導体装置の構造の一例を示す平面図である。 図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断した断面の構造を示す断面図である。 図２に示すＣ部の構造を拡大して示す部分拡大断面図である。 図１に示すＢ−Ｂ線に沿って切断した断面の構造を示す断面図である。 図１に示す半導体装置に搭載される半導体チップの構造の一例を示す平面図である。 図５に示すＡ−Ａ線に沿って切断した断面の構造を示す断面図である。 図１に示す半導体装置の組み立てにおけるインナリードボンディングまでの組み立て手順の一例を示すプロセスフロー図である。 図１に示す半導体装置の組み立てにおけるインナリードボンディング完了後の組み立て手順の一例を示すプロセスフロー図である。 図８に示す半導体装置の組み立てにおける封止工程での樹脂充填方法の一例を示す平面図である。 本発明の実施の形態１の半導体装置における導体部の配列の変形例を示す平面図である。 本発明の実施の形態２の半導体装置の構造の一例を示す平面図である。 図１１に示すＡ−Ａ線に沿って切断した断面の構造を示す断面図である。 図１１に示す半導体装置の組み立てにおけるインナリードボンディング時の構造の一例を示す断面図である。 図１１に示す半導体装置の組み立てにおける封止工程での樹脂充填方法の一例を示す平面図である。 図１４に示すＡ−Ａ線に沿って切断した断面の構造を示す断面図である。

符号の説明

１ テープキャリア
１ａ テープ本体
１ｂ，１ｃ 配線
１ｄ ダミーパターン（導体部）
１ｅ Ｓｎめっき
１ｆ ソルダレジスト膜
２ 半導体チップ
２ａ 主面
２ｂ，２ｃ パッド（電極）
２ｄ 裏面
２ｅ 保護膜
２ｆ 下層保護膜
２ｇ バンプメタル
２ｈ シリコン基板
３ 樹脂部
３ａ フィレット
４ 金バンプ
５ ＣＯＦ（半導体装置）
６ ボンディングツール
７ ニードル（ノズル）
８ アンダーフィル材（樹脂）
９ ヒートステージ

Claims (19)

1. 複数の配線を備え、ポリイミド樹脂からなるフィルム状のテープキャリアと、
   前記配線と接続する複数の電極が主面に設けられ、前記主面の表面にポリイミド樹脂からなる保護膜を有した半導体チップと、
   前記半導体チップと前記テープキャリアとの間に配置された樹脂部と、
   を含み、
   前記半導体チップの前記複数の電極は、入力信号用の電極と、出力信号用の電極とを有し、
   前記出力信号用の電極の数は、前記入力信号用の電極の数よりも多く、
   前記入力信号用の電極は、第１のピッチで配置され、
   前記出力信号用の電極は、前記第１のピッチよりも狭い第２のピッチで配置され、
   前記テープキャリアの前記半導体チップの電極列より内側の領域に、前記テープキャリアと前記半導体チップとの間に配置される導体部であるダミーパターンが設けられており、
   前記ダミーパターンは、前記半導体チップの前記保護膜と接触していることを特徴とする半導体装置。
2. 請求項１記載の半導体装置において、前記配線及び導体部は銅合金によって形成されていることを特徴とする半導体装置。
3. 請求項１記載の半導体装置において、前記導体部は分散して複数設けられていることを特徴とする半導体装置。
4. 請求項３記載の半導体装置において、前記複数の導体部のピッチは、前記出力信号用の電極のピッチよりも大きいことを特徴とする半導体装置。
5. 請求項１記載の半導体装置において、前記半導体チップの主面の平面形状は長方形から成り、
   前記入力信号用の電極は、一方の長辺に沿って配置され、
   前記出力信号用の電極は、前記一方の長辺と対向する他方の長辺に沿って配置されていることを特徴とする半導体装置。
6. 請求項１記載の半導体装置において、前記半導体チップの主面の平面形状は長方形であり、前記複数の電極は、前記半導体チップの主面の４辺の周縁部に沿って配置されていることを特徴とする半導体装置。
7. （ａ）複数の配線を備え、前記複数の配線において入力信号用の複数の配線と出力信号用の複数の配線とが対向して配置され、前記入力信号用の複数の配線と前記出力信号用の複数の配線との間に導体部であるダミーパターンが設けられ、ポリイミド樹脂からなるフィルム状のテープキャリアを準備する工程と、
   （ｂ）第１のピッチで配置された入力信号用の電極、および前記第１のピッチよりも狭い第２のピッチで配置され、かつ、前記入力信号用の電極に比較して電極数が多い出力信号用の電極が設けられた主面を備え、前記主面の表面にポリイミド樹脂からなる保護膜が形成された半導体チップを準備する工程と、
   （ｃ）前記半導体チップの入力信号用の電極と前記テープキャリアの入力信号用の配線、及び前記半導体チップの出力信号用の電極と前記テープキャリアの出力信号用の配線を、前記半導体チップと前記テープキャリアとの間に前記テープキャリアの前記導体部を介在させ、かつ、前記ダミーパターンを前記半導体チップの前記保護膜に接触させて、それぞれ接続する工程と、
   （ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記半導体チップの入力信号用の電極側から前記半導体チップと前記テープキャリアとの間に樹脂を充填する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 請求項７記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体チップの主面は四角形であり、前記複数の電極は、前記半導体チップの主面の４辺の周縁部に沿って配置されており、前記４辺のうちの１辺に沿って前記入力信号用の複数の電極が設けられ、前記４辺のうち他の３辺に沿って前記出力信号用の複数の電極が設けられていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 請求項８記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体チップの主面の４辺のうち、前記入力信号用の複数の電極が設けられた辺に対向する１辺を除いた他の３辺に沿ってコの字状にノズルを移動させて前記３辺側から前記樹脂を充填することを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. 請求項７記載の半導体装置の製造方法において、前記導体部は分散して複数設けられていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. 請求項１０記載の半導体装置の製造方法において、前記複数の導体部のピッチは、前記出力信号用の電極のピッチよりも大きいことを特徴とする半導体装置の製造方法。
12. 請求項１０記載の半導体装置の製造方法において、前記複数の導体部は、隣り合った導体部間の間隔が前記導体部の大きさより大きくなるように配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
13. 請求項７記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体チップは、その主面の大きさが１ｍｍ×５ｍｍ以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
14. （ａ）複数の配線を備え、前記複数の配線において第１のピッチで配置された複数の配線と前記第１のピッチより狭い第２のピッチで配置された複数の配線とが対向して配置され、前記第１のピッチの複数の配線と前記第２のピッチの複数の配線との間に導体部であるダミーパターンが設けられ、ポリイミド樹脂からなるフィルム状のテープキャリアを準備する工程と、
    （ｂ）複数の電極が設けられた主面を備え、前記複数の電極において前記第１のピッチと同ピッチで配置された電極数より前記第２のピッチと同ピッチで配置された電極数の方が多く、前記主面の表面にポリイミド樹脂からなる保護膜が形成された半導体チップを準備する工程と、
    （ｃ）前記テープキャリアの前記第１のピッチで配置された複数の配線と前記半導体チップの前記第１のピッチと同ピッチで配置された複数の電極、及び前記テープキャリアの前記第２のピッチで配置された複数の配線と前記半導体チップの前記第２のピッチと同ピッチで配置された複数の電極を、前記半導体チップと前記テープキャリアとの間に前記テープキャリアの前記ダミーパターンを介在させ、かつ、前記ダミーパターンを前記半導体チップの前記保護膜に接触させて、それぞれ接続する工程と、
    （ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記半導体チップの前記第１のピッチと同ピッチで配置された電極側から前記半導体チップと前記テープキャリアとの間に樹脂を充填する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
15. 請求項１４記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体チップの前記第１のピッチと同ピッチで配置された複数の電極は入力信号用の電極であり、前記半導体チップの前記第２のピッチと同ピッチで配置された複数の電極は出力信号用の電極であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
16. 請求項１４記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体チップの主面は四角形であり、前記複数の電極は、前記半導体チップの主面の４辺の周縁部に沿って配置されており、前記４辺のうちの１辺に沿って前記第１のピッチと同ピッチで複数の電極が設けられ、前記４辺のうち他の３辺に沿って前記第２のピッチと同ピッチで複数の電極が設けられていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
17. 請求項１６記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体チップの主面の４辺のうち、前記第１のピッチと同ピッチで配置された複数の電極が設けられた辺に対向する１辺を除いた他の３辺に沿ってコの字状にノズルを移動させて前記３辺側から前記樹脂を充填することを特徴とする半導体装置の製造方法。
18. 請求項１４記載の半導体装置の製造方法において、前記樹脂の充填によって前記半導体チップの側面に前記樹脂からなるフィレットを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
19. 請求項１４記載の半導体装置の製造方法において、前記導体部は分散して複数設けられており、
    前記複数の導体部のピッチは、出力信号用の電極のピッチよりも大きいことを特徴とする半導体装置の製造方法。

Images