JP5125309B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、バンプを介して接合された基板と半導体素子との間に、無機フィラーを含有するアンダーフィル樹脂を充填してなる半導体装置の製造方法に関する。

従来より、この種の一般的な半導体装置としては、基板の一面と半導体素子の一面とをバンプを介して対向させ、バンプを介して基板と半導体素子とを接合した後、半導体素子の側面側から基板の一面と半導体素子の一面との間に、無機フィラーを含有するアンダーフィル樹脂を注入して充填してなるものが提案されている（たとえば、特許文献１など参照）。

一方で、基板と半導体素子とを、無機フィラーの含有量の異なる複数枚の樹脂シートを介して対向・配置した後、バンプによって当該樹脂シートを押し退けて当該基板および半導体素子を接合してなる半導体装置が提案されている（特許文献２参照）。
特開平１１−２７４２３５号公報 特開２００２−１５１５５１号公報

ところで、この種の半導体装置においては、アンダーフィル樹脂により半導体素子と基板との機械的接合強度が補強されるが、温度サイクル時に発生するアンダーフィル樹脂からの応力によって、半導体素子にダメージが発生するおそれがある。

特に、近年、半導体素子の高性能化に伴い、半導体素子における基板に対向する面に形成される層間絶縁膜としては、ポーラスなＳｉＯ₂などの低誘電率材料、いわゆる「Ｌｏｗ−ｋ材料」と呼ばれる材料が使用されるようになってきた。この「Ｌｏｗ−ｋ材料」はポーラスな材料であり、もろいという欠点がある。

このような機械的にもろい層間絶縁膜を有する半導体素子が使用されてきているという現状においては、使用時の温度変化などの温度サイクル時に発生するアンダーフィル樹脂からの応力を、低減することが必要となってくる。

温度サイクル時に発生する当該応力は、材料の熱膨張係数の差による。そのため、半導体素子に接するアンダーフィル樹脂は、半導体素子であるＳｉの熱膨張係数（約３ｐｐｍ／℃）に近づける必要がある。

しかし、上記特許文献１のようなバンプ接合後にアンダーフィル樹脂を注入する方法では、アンダーフィル樹脂は流動性が必要であるため、無機フィラーを高充填できず、熱膨張係数は３０ｐｐｍ／℃以上となってしまっている。そのため、上記応力により半導体素子がダメージを受け、層間絶縁膜の破壊などの懸念が大きい。

ここで、上記特許文献２では、無機フィラーの含有量の異なる複数枚の樹脂シートを用いることで、アンダーフィル樹脂のうち基板寄りの部位を半導体素子寄りの部位よりも熱膨張係数が大きいものとしている。

しかし、この場合、半導体素子を基板に実装して接合する時に、無機フィラーを含有する樹脂シートを押さえつけるような形となる。そのため、半導体素子の表面に無機フィラーが強く押し当てられることになり、層間絶縁膜にクラックが入るなど、半導体素子のダメージが懸念される。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、バンプを介して接合された基板と半導体素子との間に、無機フィラーを含有するアンダーフィル樹脂を充填してなる半導体装置において、接合時に半導体素子が受ける無機フィラーからの圧力を低減しつつ、アンダーフィル樹脂の応力による半導体素子のダメージを極力低減することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、バンプ（３０）を介して基板（２０）と半導体素子（１０）とを接合した後、アンダーフィル樹脂（４０）を注入して充填するようにした半導体装置の製造方法において、アンダーフィル樹脂（４０）の注入工程では、基板（２０）を天側に位置させ、半導体素子（１０）を地側に位置させた状態で、アンダーフィル樹脂（４０）を注入することにより、アンダーフィル樹脂（４０）のうち基板（２０）寄りに位置する部位よりも半導体素子（１０）寄りに位置する部位の方が、無機フィラー（４１）が多く含有された状態となるようにすることを、特徴とする（後述の図３参照）。

それによれば、バンプ接合後の注入であるため、バンプ接合時に無機フィラー（４１）からの圧力を半導体素子（１０）が受けることなく、また、アンダーフィル樹脂（４０）のうち半導体素子（１０）寄りに位置する部位の熱膨張係数の方が、基板（２０）寄りに位置する部位の熱膨張係数よりも小さくなり、半導体素子（１０）近傍のアンダーフィル樹脂（４０）の熱膨張係数を半導体素子（１０）の熱膨張係数に近づけることができるため、アンダーフィル樹脂（４０）の応力による半導体素子（１０）のダメージを極力低減することができる。

ここで、上記製造方法においては、基板（２０）の一面（２０ａ）における注入されるアンダーフィル樹脂（４０）に対する濡れ性を、半導体素子（１０）の一面（１０ａ）における当該濡れ性よりも大きくしてもよい。

それによれば、基板（２０）−半導体素子（１０）間への注入時において、アンダーフィル樹脂（４０）の進行速度は基板（２０）側の方が大きくなるため、半導体素子（１０）寄りの部位に無機フィラー（４１）が多く集まりやすくなる。

また、上記製造方法においては、アンダーフィル樹脂（４０）に含有される無機フィラー（４１）として、比重の異なる複数のものよりなるとともに比重が大きいもの（４１ａ）が比重が小さいもの（４１ｂ）よりも細かい形状となっているものを用いてもよい（後述の図５参照）。

それによれば、アンダーフィル樹脂（４０）の注入時において、比重の大きな無機フィラー（４１ａ）が比重の小さな無機フィラー（４１ｂ）よりも選択的に沈降しやすいため、好ましい。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るフリップチップ実装構造体としての半導体装置１００の概略断面構成を示す図である。

この半導体装置１００は、大きくは、半導体素子１０と基板２０とがバンプ３０を介して電気的に接合され、半導体素子１０と基板２０との隙間にアンダーフィル樹脂４０が充填されてなる構成を有するものである。

半導体素子１０は、フリップチップ実装を行えるものであるならば特に限定するものではないが、具体的には、一般的なシリコン半導体チップにトランジスタ素子などを形成してなるＩＣチップなどである。また、図示しないが、半導体素子１０には、上記Ｌｏｗ−ｋ材料よりなる層間絶縁膜が形成されている。

この半導体素子１０の一面（図１中の下面）１０ａには、半導体素子１０の電極１１が設けられている。この電極１１はアルミニウムなどよりなり、この電極１１にはバンプ３０が接続されている。

ここで、半導体素子１０は板状をなすものであり、半導体素子１０の一面１０ａとは、当然ながらバンプ接合されるときにバンプ３０が設けられる半導体素子１０の板面である。そして、半導体素子１０の側面１０ｂは、図１に示されるように、半導体素子１０の一面１０ａの外周端部に位置する端面である。

ここで、バンプ３０は、フリップチップ実装に適用される一般的なものであり、たとえばＡｕやＣｕあるいははんだバンプなどよりなる。また、バンプ３０の形成についても、一般的な方法により行えるものであり、たとえば、蒸着法やスパッタ法、ワイヤボンディング法、リフロー法、メッキなどにより形成される。ここでは、電極１１およびバンプ３０は、一般的なものと同じく、半導体素子１０の一面１０ａにおける周辺部に環状に複数個配置されている。

基板２０としては、同じく半導体素子１０のフリップチップ実装が可能なものであるならば、各種の電子回路基板を適用できる。たとえば、基板２０としては、プリント基板などの有機基板、アルミナ配線基板などのセラミック基板が挙げられ、さらには、シリコン基板などであってもよい。

この基板２０の一面（図１中の上面）２０ａには、ランド２１が設けられている。このランド２１は、この種の半導体装置において一般的に用いられる各種の配線材料よりなる。たとえば、ランド２１は、Ｃｕ、Ａｕメッキ、あるいは、はんだや厚膜導体など、バンプ３０と接合できるものであればよい。

そして、半導体素子１０の一面１０ａと基板２０の一面２０ａとが対向して、これら半導体素子１０および基板２０が配置されており、バンプ３０は、半導体素子１０の電極１１と基板２０のランド２１とを電気的に接続している。ここで、バンプ３０の接続は、たとえば熱圧着、超音波接合、はんだ付けなどにより行える。こうして、バンプ３０を介して、半導体素子１０と基板２０とが電気的・機械的に接合されている。

そして、アンダーフィル樹脂４０は、この種の半導体装置に用いられるアンダーフィル材料としての樹脂材料よりなり、たとえばエポキシ樹脂などよりなる。そして、このアンダーフィル樹脂４０には、無機フィラー４１が含有されている（図２参照）。

この無機フィラー４１は、電気絶縁性のセラミックなどの無機材料よりなるものであり、たとえば、シリカやアルミナ、ガラスなどの粒子よりなる。ここで、図２は、本実施形態の半導体装置１００におけるアンダーフィル樹脂４０の拡大断面図であり、図２中、無機フィラー４１は大小の白丸で示されている。

無機フィラー４１は、この種のアンダーフィル樹脂に含まれる無機フィラーと同様の形状やサイズを有するものを採用できる。図２では、無機フィラー４１は球状をなすものであるが、それ以外の楕円球状、柱状などであってもよい。ただし、無機フィラー４１が球状ならば、アンダーフィル樹脂４０を注入するときの流動性が良好なものになりやすいため、好ましい。

このアンダーフィル樹脂４０は、基板２０の一面２０ａと半導体素子１０の一面１０ａとの間に充填され、バンプ３０を封止している。また、無機フィラー４１を含有することにより、アンダーフィル樹脂４０は、半導体素子１０と基板２０との隙間全体で平均して数十ｐｐｍ／℃程度の熱膨張係数を実現している。

たとえば、無機フィラー４１が入っていないアンダーフィル樹脂４０の熱膨張係数は５０〜１００ｐｐｍ／℃程度であるが、熱膨張係数が数ｐｐｍ／℃のシリカよりなる無機フィラー４１を含有させることで、アンダーフィル樹脂４０全体として上記熱膨張係数が実現される。

そして、本実施形態の半導体装置１００では、アンダーフィル樹脂４０のうち半導体素子１０寄りに位置する部位の熱膨張係数の方が、基板２０寄りに位置する部位の熱膨張係数よりも小さいものとなっている。つまり、上記したようなアンダーフィル樹脂４０の平均の熱膨張係数を維持しつつ、アンダーフィル樹脂４０は、その熱膨張係数が場所的に相違しているものとなっている。

具体的に、本実施形態では、アンダーフィル樹脂４０の内部における無機フィラー４１の分布に偏りが生じている。このフィラーの分布は図２中にｘｙ軸のグラフとして模式的に示してある。図２において、ｘ軸は、半導体素子１０の一面１０ａからの距離を表し、ｙ軸は、フィラーの量を示す。

そして、この分布では、半導体素子１０の一面１０ａから離れるに従い、無機フィラー４１の量が減少している。つまり、本実施形態では、アンダーフィル樹脂４０のうち基板２０寄りに位置する部位よりも半導体素子１０寄りに位置する部位の方が、無機フィラー４１が多く含有された状態となっている。

次に、本実施形態の半導体装置１００の製造方法について、図３を参照して述べる。図３は、本製造方法におけるアンダーフィル樹脂４０の注入工程を示す工程図である。この注入工程は、図３において（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に行われていく。

まず、本製造方法では、基板２０の一面２０ａと半導体素子１０の一面１０ａとをバンプ３０を介して対向させ、バンプ３０を介して基板２０と半導体素子１０とを接合する。ここでは、バンプ３０は、半導体素子１０の電極１１側に形成しておいてもよいし、基板２０のランド２１側に形成しておいてもよい。また、バンプ３０の形成方法、接合方法は上述の通りである。

その後、図３（ａ）に示されるように、半導体素子１０の側面１０ｂにアンダーフィル樹脂４０を塗布して配置する。そして、このアンダーフィル樹脂４０を、半導体素子１０の側面１０ｂ側から毛細管現象により、基板２０の一面２０ａと半導体素子１０の一面１０ａとの間へ注入する。

このとき、注入工程では、図３（ｂ）に示されるように、基板２０を天側に位置させ、半導体素子１０を地側に位置させた状態とする。このような位置関係にて、アンダーフィル樹脂４０を注入することにより、図３（ｃ）に示されるように、基板２０と半導体素子１０との間に侵入していくアンダーフィル樹脂４０において、重力の影響により地側に位置する半導体素子１０側へ無機フィラー４１が沈降していく。

そのため、基板２０と半導体素子１０との間に充填されたアンダーフィル樹脂４０においては、半導体素子１０寄りの部位に無機フィラー４１が多く集まる形となる。その結果、充填後のアンダーフィル樹脂４０においては、上記図２に示したように、基板２０寄りに位置する部位よりも半導体素子１０寄りに位置する部位の方が、無機フィラー４１が多く含有された状態となる。

こうして、アンダーフィル樹脂４０の注入・充填を行った後、アンダーフィル樹脂４０を加熱などにより、硬化させる。こうして、上記図１に示される本実施形態の半導体装置１００ができあがる。

本実施形態の製造方法によれば、半導体素子１０と基板２０とをバンプ３０にて接合した後にアンダーフィル樹脂４０を注入するため、上記特許文献２に記載されている樹脂シートを用いた方法のように、バンプ接合時に無機フィラー４１からの圧力を、半導体素子１０が受けることが無くなる。

また、アンダーフィル樹脂４０においては、熱膨張係数の小さな無機フィラー４１が多くなるほど、アンダーフィル樹脂４０の熱膨張係数も小さくなる。このことから、本製造方法によれば、アンダーフィル樹脂４０のうち無機フィラー４１が比較的多くなる半導体素子１０寄りに位置する部位の方が、基板２０寄りに位置する部位よりも熱膨張係数が小さくなる。

それゆえ、本製造方法によれば、半導体素子１０近傍のアンダーフィル樹脂４０の熱膨張係数を、従来よりも半導体素子１０の熱膨張係数（たとえば約３ｐｐｍ／℃）に近づけることができる。このようにして、本実施形態によれば、温度サイクル時に発生するアンダーフィル樹脂４０の応力によって、半導体素子１０がダメージを受けることを極力抑制することができる。

また、注入されるアンダーフィル樹脂４０に対する濡れ性については、基板２０の一面２０ａと半導体素子１０の一面１０ａとでは、どちらが大きくても、上記効果は発揮される。しかしながら、好ましくは、基板２０の一面２０ａにおける当該濡れ性の方が、半導体素子１０の一面１０ａにおける当該濡れ性よりも大きい方がよい。

基板２０の一面２０ａにおける当該濡れ性の方が大きい場合、基板２０−半導体素子１０間へのアンダーフィル樹脂４０の注入工程において、アンダーフィル樹脂４０の進行速度は基板２０側の方が大きくなり、半導体素子１０側ではゆっくりとなる。

そのため、上記した半導体素子１０側への無機フィラー４１の沈降が促進され、半導体素子１０寄りの部位に無機フィラー４１が多く集まりやすくなる。このように、基板２０の一面２０ａにおける上記濡れ性を大きくするには、たとえば、基板２０の一面２０ａにシランカップリング剤などを塗布すればよい。

また、上記図１、図２に示した本実施形態の半導体装置１００は、上記した本実施形態の製造方法により製造されるものであるため、温度サイクルにて発生するアンダーフィル樹脂４０の応力による半導体素子１０のダメージを低減するのに適した構成を実現することができる。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係るフリップチップ実装構造体としての半導体装置の概略断面構成を示す図である。上記第１実施形態との相違点を中心に述べる。

本実施形態の半導体装置では、図４に示されるように、基板２０の一面２０ａと半導体素子１０の一面１０ａとの間にて、半導体素子１０寄りに位置する部位に板材５０を設けたところが、上記第１実施形態と相違する。

この板材５０は、アンダーフィル樹脂４０の熱膨張係数よりも低い熱膨張係数の値を持つ固体材料よりなる板状のものである。この板材５０は、具体的には、半導体素子１０の一面１０ａに対して、エポキシ樹脂やシリコン樹脂などの接着剤により接着されたシリコンの板材である。

なお、板材５０を構成する固体材料としては、アンダーフィル樹脂４０の熱膨張係数よりも低い熱膨張係数の値を持つものであればよく、シリコン以外にも、ガラス板、セラミック板、金属板、あるいは、無機物と有機物との複合材料などであってもよい。この板材５０を設けることにより、温度サイクルにて発生するアンダーフィル樹脂４０の応力から、半導体素子１０を保護することができる。

また、本実施形態によれば、アンダーフィル樹脂４０の一部が、当該アンダーフィル樹脂４０の熱膨張係数よりも低い熱膨張係数の値を持つ固体材料により置き換えられた形となる。そのため、半導体素子１０と基板２０との隙間全体では、平均して低い熱膨張係数を維持することができる。

また、本実施形態では、板材５０の熱膨張係数は、半導体素子１０の熱膨張係数と基板２０の熱膨張係数との間の範囲の値であることが望ましい。具体的には、板材５０の熱膨張係数は、半導体素子１０の値以上であって基板２０の値以下とする。これは、半導体素子１０と基板２０との間の熱膨張係数差による応力が、板材５０を介して緩和されやすくなるためである。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるアンダーフィル樹脂４０の注入工程を示す工程図である。本実施形態は、上記第１実施形態に示した注入工程において、無機フィラー４１について一部変形を行ったところが相違するものであり、この相違点を中心に述べる。

本実施形態の注入工程では、図５に示されるように、アンダーフィル樹脂４０に含有される無機フィラー４１として、比重の異なる複数のものよりなるものを用いる。ここで、図５では、無機フィラー４１のうち比重が大きな無機フィラー４１ａを小さな黒丸で示し、比重が小さな無機フィラー４１ｂを大きな白丸で示してある。

比重が大きい無機フィラー４１ａは、たとえばアルミナよりなり、比重が小さな無機フィラー４１ｂは、たとえばシリカよりなる。そして、比重が大きい無機フィラー４１ａを、比重が小さい無機フィラー４１ｂよりも細かい形状としている。具体的には、フィラーの径を変えればよいが、このことは一般的な造粒技術により実現できる。

上記第１実施形態にも示したように、アンダーフィル樹脂４０の注入工程では重力の影響により無機フィラー４１が沈降するが、比重が大きい無機フィラー４１ａの方が沈降しやすい。そこで、比重が大きい無機フィラー４１ａを、比重が小さい無機フィラー４１ｂよりも小さいサイズとすれば、比重が大きい無機フィラー４１ａは比重が小さい無機フィラー４１ｂの間を通り抜けて沈降しやすくなる。

また、本実施形態によれば、上記第１実施形態に示した半導体装置において、さらに、アンダーフィル樹脂４０に含有される無機フィラー４１が、比重の異なる複数のものよりなるとともに比重が大きい無機フィラー４１ａが比重が小さい無機フィラー４１ｂよりも細かい形状となっている構成を有する半導体装置を提供することができる。

（第４実施形態）
図６は、本発明の第４実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図であり、各工程におけるワークを断面的に示したものである。

まず、本製造方法では、アンダーフィル樹脂として、無機フィラー４１（上記図２参照）の含有量の異なる第１のアンダーフィル樹脂４０１と第２のアンダーフィル樹脂４０２とを用意する。ここで、図６では、無機フィラー４１は図示されていないが、上記図２に示されるものと同様、一般的な無機フィラーである。また、両アンダーフィル樹脂４０１、４０２の構成樹脂も上記第１実施形態と同様の樹脂を採用できる。

そして、無機フィラー４１の含有量は、第１のアンダーフィル樹脂４０１の方が第２のアンダーフィル樹脂４０２よりも多い。つまり、第２のアンダーフィル樹脂４０２は、第１のアンダーフィル樹脂４０１よりも無機フィラー４１の含有量が少ない。ここで、第２のアンダーフィル樹脂４０２が第１のアンダーフィル樹脂４０１よりも無機フィラー４１の含有量が少ないとは、第２のアンダーフィル樹脂４０２の無機フィラー４１の含有量が０であることも含む。

また、本製造方法では、バンプ３０を、上述の形成方法により、半導体素子１０の電極１１側に形成しておく。そして、図６（ａ）に示されるように、バンプ３０が形成された半導体素子１０の一面１０ａに第１のアンダーフィル樹脂４０１を配置する。一方で、基板２０の一面２０ａに第２のアンダーフィル樹脂４０２を配置する。

これら第１のアンダーフィル樹脂４０１、第２のアンダーフィル樹脂４０２の配置は、塗布によるものでもよいし、シート状の樹脂を貼り付けるものであってもよい。これら第１および第２のアンダーフィル樹脂４０１、４０２のより具体的な配置方法については、後述する。

その後、図６（ｂ）に示されるように、第１および第２のアンダーフィル樹脂４０１、４０２を介して、基板２０の一面２０ａと半導体素子１０の一面１０ａとを対向させる。そして、この状態で、基板２０と半導体素子１０を重ね合わせてバンプ３０による接合を行う。このバンプ３０の接合方法は上述の通りである。

なお、基板２０のランド２１とバンプ３０との間に、第２のアンダーフィル樹脂４０２が介在する場合は、この介在する樹脂をバンプ３０で突き破ることにより、バンプ３０とランド２１とを接触させて、接合を行う。この場合、第２のアンダーフィル樹脂４０２としては、ＣｕやＡｌなどの導電性フィラーが含有されたものであってもよい。そうすれば、導電性フィラーを介してバンプ３０とランド２１との導通が容易になる。

こうして、バンプ接合を行った後、アンダーフィル樹脂４０を加熱などにより硬化させれば、本実施形態における半導体装置ができあがる。本実施形態の半導体装置は、アンダーフィル樹脂４０が第１および第２のアンダーフィル樹脂４０１、４０２より構成されていること以外は、無機フィラー４１の分布を含めて上記図１、図２に示した半導体装置１００と同様である。

本実施形態の製造方法によれば、バンプ接合前に、予め半導体素子１０側に第１のアンダーフィル樹脂４０１を配置するので、上記特許文献２に記載されている樹脂シートを用いた方法に比べて、バンプ接合時に半導体素子１０が受ける無機フィラー４１からの圧力を、極力低減することができる。

また、本製造方法によれば、アンダーフィル樹脂４０として第１および第２のアンダーフィル樹脂４０１、４０２より構成されたものが形成される。それにより、本実施形態の半導体装置においても、上記実施形態と同様に、アンダーフィル樹脂４０のうち基板２０寄りに位置する部位よりも半導体素子１０寄りに位置する部位の方が、無機フィラー４１が多く含有された状態が実現される。

そのため、本実施形態においても、アンダーフィル樹脂４０のうち半導体素子１０寄りに位置する部位の方が、基板２０寄りに位置する部位よりも熱膨張係数が小さくなる。そして、半導体素子１０近傍のアンダーフィル樹脂４０の熱膨張係数を半導体素子に近づけることができるため、アンダーフィル樹脂４０の応力による半導体素子１０のダメージを極力低減することができる。

また、本実施形態の製造方法においては、第１のアンダーフィル樹脂４０１と第２のアンダーフィル樹脂４０２とでは、無機フィラー４１の含有量は異なるが、ベースとなる樹脂成分については、一般的なアンダーフィル樹脂であれば、異なる樹脂でも同一の樹脂でもよい。

第１のアンダーフィル樹脂４０１を構成する樹脂成分と第２のアンダーフィル樹脂４０２を構成する樹脂成分とが同一であれば、硬化時に、第１のアンダーフィル樹脂４０１と第２のアンダーフィル樹脂４０２との界面で相互反応が起こり、硬化後には当該界面の発生を防止することが可能となる。

次に、本実施形態の製造方法における第１および第２のアンダーフィル樹脂４０１、４０２のより具体的な配置方法について、図７〜図１１を参照して述べておく。

図７は、ディスペンス法による塗布を示す工程図である。この場合、半導体素子１０の一面１０ａにディスペンサＫ１によって、第１のアンダーフィル樹脂４０１を滴下することにより塗布する。

図８は、ディップ法による塗布を示す工程図である。この場合、治具Ｋ２で固定された半導体素子１０の一面１０ａを、容器Ｋ３に溜められた第１のアンダーフィル樹脂４０１に浸漬することにより、塗布を行う。

また、図９は、スピンコート法による塗布を示す工程図である。この場合、回転するウェハ状の半導体素子１０に、滴下治具Ｋ４から第１のアンダーフィル樹脂４０１を滴下して塗布を行う。これらの塗布方法では、半導体素子１０を基板２０に重ねる前に、第１のアンダーフィル樹脂４０１を半硬化状態（いわゆるＢステージ）としておく。

また、図１０は、樹脂シートによる配置を示す工程図である。この場合、シート状に成型された第１のアンダーフィル樹脂４０１を、ウェハ状の半導体素子１０に貼り付けるようにする。

なお、上記図７〜図１０の配置方法は、チップとしての半導体素子１０でもウェハ状態の半導体素子１０でもよいが、ウェハの場合には、図１１に示されるように、第１のアンダーフィル樹脂４０１が配置された半導体素子１０を、ダイシング台Ｋ５に搭載し、ブレードＫ６によって樹脂４０１とともにダイシングカットして個片化する。

また、上記図７〜図１０に示される配置方法は、基板２０に対する第２のアンダーフィル樹脂４０２の配置についても同様に行える。ここで、塗布による方法では、半導体素子１０と同様に、重ね合わせ前に、第２のアンダーフィル樹脂４０２を半硬化状態としておく。

また、上記図７〜図１０に示される配置方法の中から、第１のアンダーフィル樹脂４０１の配置と第２のアンダーフィル樹脂４０２の配置とで、異なる方法を採用してもよいし、同じ方法を採用してもよい。

また、本実施形態において、半導体素子１０側に配置する第１のアンダーフィル樹脂４０１、および、基板２０側に配置する第２のアンダーフィル樹脂４０２は、１層でもよいが、２層以上の複数層であってもよい。

たとえば、第１のアンダーフィル樹脂４０１を複数層とした場合には、半導体素子１０に近い側の層から遠い側の層に行くにつれて、無機フィラー４１の含有量が少なくなるようにすればよい。一方、第２のアンダーフィル樹脂４０２を複数層とした場合には、基板２０に近い側の層から遠い側の層に行くにつれて、無機フィラー４１の含有量が多くなるようにすればよい。

（他の実施形態）
なお、半導体素子としては、上述したＬｏｗ−ｋ材料よりなる層間絶縁膜を持たないものであってもよい。また、基板にバンプ接合される半導体素子は、複数個であってもよく、その場合には、各半導体素子のアンダーフィル樹脂について上記実施形態を採用すればよい。

本発明の第１実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。 図１に示される半導体装置におけるアンダーフィル樹脂の拡大断面図である。 第１実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるアンダーフィル樹脂の注入工程を示す工程図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるアンダーフィル樹脂の注入工程を示す工程図である。 本発明の第４実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。 ディスペンス法による塗布を示す工程図である。 ディップ法による塗布を示す工程図である。 スピンコート法による塗布を示す工程図である。 樹脂シートによる配置を示す工程図である。 ダイシングカットを示す工程図である。

符号の説明

１０…半導体素子、１０ａ…半導体素子の一面、２０…基板、２０ａ…基板の一面、３０…バンプ、４０…アンダーフィル樹脂、４１…無機フィラー、４１ａ…比重が大きい無機フィラー、４１ｂ…比重が小さい無機フィラー、４０１…第１のアンダーフィル樹脂、４０２…第２のアンダーフィル樹脂。

Claims (3)

1. 基板（２０）の一面（２０ａ）と半導体素子（１０）の一面（１０ａ）とをバンプ（３０）を介して対向させ、前記バンプ（３０）を介して前記基板（２０）と前記半導体素子（１０）とを接合した後、
   前記半導体素子（１０）の側面（１０ｂ）側から前記基板（２０）の前記一面（２０ａ）と前記半導体素子（１０）の前記一面（１０ａ）との間に、無機フィラー（４１）を含有するアンダーフィル樹脂（４０）を注入して充填するようにした半導体装置の製造方法において、
   前記アンダーフィル樹脂（４０）の注入工程では、前記基板（２０）を天側に位置させ、前記半導体素子（１０）を地側に位置させた状態で、前記アンダーフィル樹脂（４０）を注入することにより、前記アンダーフィル樹脂（４０）のうち前記基板（２０）寄りに位置する部位よりも前記半導体素子（１０）寄りに位置する部位の方が、前記無機フィラー（４１）が多く含有された状態となるようにすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記基板（２０）の前記一面（２０ａ）における前記注入される前記アンダーフィル樹脂（４０）に対する濡れ性を、前記半導体素子（１０）の前記一面（１０ａ）における当該濡れ性よりも大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記アンダーフィル樹脂（４０）に含有される前記無機フィラー（４１）として、比重の異なる複数のものよりなるとともに比重が大きいもの（４１ａ）が比重が小さいもの（４１ｂ）よりも細かい形状となっているものを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。

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