JP5794853B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、配線基板に半導体チップを実装した半導体装置に関する。

従来より、配線基板に半導体チップを実装した半導体装置が知られている。このような半導体装置において、半導体チップは、例えば、配線基板の一方の面にフリップチップ実装されている。

より詳しくは、例えば、配線基板の一方の面には、銅等の金属を主成分とする電極パッドが形成されている。一方、半導体チップの回路形成面にも電極パッドが形成されており、電極パッドには更にはんだバンプ等の外部接続端子が形成されている。そして、配線基板の電極パッドと、それに対応する半導体チップの電極パッドとが、外部接続端子を介して電気的に接続されている。

配線基板の一方の面に半導体チップをフリップチップ実装するには、例えば、配線基板の一方の面にアンダーフィル樹脂を配置しておき、更に回路形成面がアンダーフィル樹脂と対向するように半導体チップを配置する。そして、加熱しながら、半導体チップをアンダーフィル樹脂を介して配線基板側に押圧し、アンダーフィル樹脂を硬化させる。

これにより、配線基板の電極パッドと、それに対応する半導体チップの電極パッドとが、外部接続端子を介して電気的に接続される（フリップチップ実装される）。そして、配線基板の一方の面と半導体チップの回路形成面との間には、半導体チップの回路形成面と外部接続端子とを保護するアンダーフィル樹脂が充填される。なお、アンダーフィル樹脂の一部は、半導体チップの側面の少なくとも一部に延在し、フィレットを形成する（特許文献１及び２参照）。

特開２０１１−０７１２３４号公報 特開２０１０−２５１３４６号公報

ところで、フリップチップ実装する際に、半導体チップの回路形成面とアンダーフィル樹脂の表面との間に巻き込みボイド（気泡）が生じる場合がある。ボイドは硬化後のアンダーフィル樹脂内に残存するため、半導体装置の発熱によりはんだバンプ等の外部接続端子が再溶融し、ボイドを介して外部接続端子同士がショートする問題があった。又、ボイドが存在することで、半導体装置が高温高湿環境等で動作した際に、イオンマイグレーションを加速する問題があった。特に、半導体チップを配置する前のアンダーフィル樹脂の表面の形状が、中央に比べてその周辺が高く形成された場合に、このような問題が顕著に発生した。

又、半導体チップの側面（特に半導体チップの四隅）に樹脂が回り込み難く、半導体チップの四隅に十分なフィレットが形成できない場合があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、配線基板に半導体チップを実装する際にボイドが生じ難く、半導体チップの側面にフィレットを形成しやすい半導体装置の製造方法を提供することを課題とする。

本半導体装置の製造方法は、半導体チップ実装領域を備えた配線基板の前記半導体チップ実装領域の内側に第１の樹脂部を形成する第１工程と、前記配線基板上に、前記第１の樹脂部及びその周辺部を露出する開口部が形成されたマスク材を配置する第２工程と、前記開口部上を含む前記マスク材上に樹脂フィルムを配置し、前記樹脂フィルムを加熱しながら前記配線基板側に押圧して前記第１の樹脂部と一体化させる第３工程と、前記樹脂フィルムを加熱しながら前記マスク材を剥離して、前記配線基板上の前記開口部に対応する位置に前記樹脂フィルムの一部を残存させ、前記第１の樹脂部と前記樹脂フィルムの一部とを含む第２の樹脂部を形成する第４工程と、を有し、前記第４工程では、中央部に周縁部よりも高さの高い突起部を有する前記第２の樹脂部を形成することを要件とする。

開示の技術によれば、配線基板に半導体チップを実装する際にボイドが生じ難く、半導体チップの側面にフィレットを形成しやすい半導体装置の製造方法を提供できる。

第１の実施の形態に係る半導体装置を例示する平面図である。 第１の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１）である。 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２）である。 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その３）である。 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その４）である。 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その５）である。 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その６）である。 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その７）である。 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その８）である。 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その９）である。 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１０）である。 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１１）である。 第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１）である。 第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２）である。 比較例に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１）である。 比較例に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２）である。 比較例に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その３）である。 比較例に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その４）である。 比較例に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その５）である。 比較例に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その６）である。 比較例に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その７）である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〈第１の実施の形態〉
［第１の実施の形態に係る半導体装置の構造］
まず、第１の実施の形態に係る半導体装置の構造について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る半導体装置を例示する平面図である。図２は、第１の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。

図１及び図２を参照するに、第１の実施の形態に係る半導体装置１０は、主要な構成要素として、配線基板２０と、半導体チップ４０と、アンダーフィル樹脂６０とを有する。半導体チップ４０は、配線基板２０の一方の面に実装され、アンダーフィル樹脂６０は、配線基板２０の一方の面と半導体チップ４０の回路形成面との間に充填されている。以下、半導体装置１０の各構成要素について詳説する。

配線基板２０において、コア基板２１の一方の側には、配線層２２、絶縁層２３、配線層２４、及びソルダーレジスト層２５が順次積層されている。

コア基板２１は、例えば、ガラスクロスにエポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂を含浸したリジッドな基板（例えば、ＦＲ４材等）である。コア基板２１には、コア基板２１を貫通する貫通孔２１ｘが形成され、貫通孔２１ｘ内には貫通配線２９が充填されている。

配線層２２は、コア基板２１の一方の面に形成されており、貫通配線２９と電気的に接続されている。配線層２２は、所定の平面形状にパターニングされている。配線層２２の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）等を用いることができる。配線層２２の厚さは、例えば１〜３０μｍ程度とすることができる。

絶縁層２３は、コア基板２１の一方の面に配線層２２を被覆するように形成されている。絶縁層２３の材料としては、例えばエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂等の絶縁性樹脂を用いることができる。絶縁層２３の厚さは、例えば５〜５０μｍ程度とすることができる。

配線層２４は、絶縁層２３上に形成されている。配線層２４は、絶縁層２３を貫通し配線層２２の上面を露出するビアホール２３ｘ内に充填されたビア配線、及び絶縁層２３上に形成された配線パターンを含んで構成されている。配線パターンは、所定の平面形状にパターニングされている。

配線層２４は、ビアホール２３ｘ内に露出した配線層２２と電気的に接続されている。配線層２４の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）等を用いることができる。配線層２４を構成する配線パターンの厚さは、例えば１〜３０μｍ程度とすることができる。

ソルダーレジスト層２５は、絶縁層２３上に、配線層２４を覆うように形成されている。ソルダーレジスト層２５は開口部２５ｘを有し、開口部２５ｘ内には配線層２４の一部が露出している。ソルダーレジスト層２５の材料としては、絶縁層２３と同様の絶縁性樹脂を用いることができる。ソルダーレジスト層２５の厚さは、例えば５〜５０μｍ程度とすることができる。

開口部２５ｘ内に露出する配線層２４は、半導体チップ４０と電気的に接続される電極パッドとして機能する。以降、開口部２５ｘ内に露出する配線層２４を第１電極パッド２４と称する場合がある。第１電極パッド２４の平面形状は例えば円形であり、その直径は例えば１０〜１２０μｍ程度とすることができる。第１電極パッド２４のピッチは、例えば３５〜２００μｍ程度とすることができる。第１電極パッド２４は、例えば、ペリフェラル状やエリアアレイ状に配置されている。なお、第１電極パッド２４の平面形状は、矩形形状でもよい。

第１電極パッド２４上には、ソルダーコート５１が形成されている。ソルダーコート５１の材料としては、例えばＰｂを含む合金、ＳｎとＣｕの合金、ＳｎとＡｇの合金、ＳｎとＡｇとＣｕの合金等を用いることができる。

コア基板２１の他方の側には、配線層３２、絶縁層３３、配線層３４、及びソルダーレジスト層３５が順次積層されている。配線層２２と配線層３２とは、貫通配線２９を介して電気的に接続されている。なお、配線層３２、絶縁層３３、ビアホール３３ｘ、配線層３４、ソルダーレジスト層３５、及びソルダーコート５２は、それぞれ配線層２２、絶縁層２３、ビアホール２３ｘ、配線層２４、ソルダーレジスト層２５、及びソルダーコート５１に対応しているため、共通部分の説明は省略する。

ソルダーレジスト層３５の開口部３５ｘ内には配線層３４の一部が露出している。開口部３５ｘ内に露出する配線層３４は、マザーボード等の実装基板（図示せず）と電気的に接続される電極パッドとして機能する。以降、開口部３５ｘ内に露出する配線層３４を第２電極パッド３４と称する場合がある。

第２電極パッド３４の平面形状は例えば円形であり、その直径は例えば１００〜１０００μｍ程度とすることができる。第２電極パッド３４は、例えば、ペリフェラル状やエリアアレイ状に配置されている。このように、マザーボード等の実装基板（図示せず）と電気的に接続される第２電極パッド３４の径は、半導体チップ４０と電気的に接続される第１電極パッド２４の径（例えば４０〜１２０μｍ程度）よりも大きい。

第２電極パッド３４のピッチは、例えば３００〜１２００μｍ程度とすることができる。このように、マザーボード等の実装基板（図示せず）と電気的に接続される第２電極パッド３４のピッチは、半導体チップ４０と電気的に接続される第１電極パッド２４のピッチ（例えば３５〜２００μｍ程度）よりも広い。

半導体チップ４０は、本体４１と、電極パッド４２と、バンプ４３とを有する。本体４１は、シリコン等からなる薄板化された半導体基板（図示せず）上に半導体集積回路（図示せず）等が形成されたものである。本体４１の回路形成面側には、電極パッド４２が形成されている。電極パッド４２は、半導体集積回路（図示せず）と電気的に接続されている。電極パッド４２の材料としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）等を用いることができる。

バンプ４３は、電極パッド４２上に形成されている。バンプ４３は、ソルダーコート５１を介して、配線基板２０の第１電極パッド２４と電気的に接続されている。バンプ４３としては、例えば、金バンプ、銅バンプ、はんだバンプ、銅コアバンプ等を用いることができる。

アンダーフィル樹脂６０は、配線基板２０の一方の面（開口部２５ｘ内を含むソルダーレジスト層２５の表面）と半導体チップ４０の回路形成面との間に充填されている。アンダーフィル樹脂６０は、半導体チップ４０の回路形成面、バンプ４３、及びソルダーコート５１を保護する機能を有する。アンダーフィル樹脂６０の一部は、半導体チップ４０の側面の全部又は一部に延在し、フィレットを形成している。

アンダーフィル樹脂６０内には、ほとんどボイドが存在しない（アンダーフィル樹脂６０内に存在するボイドの数は、従来の半導体装置に比べて大幅に低減されている）。又、半導体チップ４０の側面（特に半導体チップ４０の四隅）にはフィレットが十分に形成されている。これらの理由については、後述の半導体装置１０の製造方法において説明する。

［第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法］
次に、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図３〜図１３は、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。

まず、図３に示す工程では、配線基板２０を準備し、配線基板２０の第１電極パッド２４上にソルダーコート５１を形成する。又、配線基板２０の第２電極パッド３４上にソルダーコート５２を形成する。ソルダーコート５１及び５２は、例えば、第１電極パッド２４及び第２電極パッド３４上にそれぞれソルダーペーストを印刷後、リフロー炉に投入して加熱することにより形成できる。ソルダーコート５１及び５２は、例えば、はんだ粉を第１電極パッド２４及び第２電極パッド３４上にそれぞれ付着させて、リフロー炉に投入して加熱することにより形成してもよい。

第１電極パッド２４上にソルダーコート５１を形成後、ソルダーレジスト層２５の表面にプラズマトリートメントを施してもよい。プラズマトリートメントを施すことにより、ソルダーレジスト層２５の表面が粗化され、後述の工程でマスキングフィルムとの密着性を向上できる。

次に、図４及び図５（図４は平面図、図５は断面図である）に示す工程では、開口部２５ｘ上を含むソルダーレジスト層２５の表面に、開口部９１ｘを有するマスキングフィルム９１（マスク材）を配置する。開口部９１ｘは、半導体チップ実装領域４０ａの内側の一部を露出するように形成できるが、半導体チップ実装領域４０ａの中央部に形成することが好ましい。

なお、本願において、中央部とは、所定の領域のおおよそ中央付近であることを意味し、厳密に中央であることを意味するものではない。従って、後述の所定の効果を実質的に損なわない範囲で中央からずれていてもよい。

例えば、マスキングフィルム９１のソルダーレジスト層２５側には粘着材が形成されており、マスキングフィルム９１は剥離可能な状態で開口部２５ｘ上を含むソルダーレジスト層２５の表面に貼付される。開口部９１ｘ内には、ソルダーレジスト層２５の表面が露出する。

なお、開口部９１ｘは、予めマスキングフィルム９１に形成しておいてもよいし、開口部２５ｘ上を含むソルダーレジスト層２５の表面にマスキングフィルム９１を配置した後、レーザ加工法等により形成してもよい。マスキングフィルム９１の材料としては、例えば、塩化ビニルやポリエチレンテレフタレート等を用いることができる。マスキングフィルム９１の厚さは、例えば、２５μｍ程度とすることができる。

次に、図６に示す工程では、開口部９１ｘ上（開口部９１ｘ内に露出するソルダーレジスト層２５上）を含むマスキングフィルム９１上に樹脂フィルム６１を配置し、更に、樹脂フィルム６１上にリリースフィルム９２を配置する。樹脂フィルム６１の材料としては、例えば、エポキシ系の絶縁性樹脂等を主成分とする未硬化（Ｂステージ）の熱硬化性樹脂（例えば、ＮＣＦ（Non Conductive Film））等を用いることができる。樹脂フィルム６１の厚さは、例えば、１５〜５０μｍ程度とすることができる。樹脂フィルム６１は、例えば、所定の樹脂フィルム貼り付け装置を用いて配置できる。

リリースフィルム９２の材料としては、例えば、塩化ビニルやポリエチレンテレフタレート等を用いることができる。リリースフィルム９２の厚さは、例えば、３５μｍ程度とすることができる。リリースフィルム９２の表面には離型処理が施されており、リリースフィルム９２は樹脂フィルム６１及び後述する押圧部材（図示せず）から容易に剥離可能とされている。

次に、図７及び図８に示す工程では、ソルダーレジスト層２５の表面に樹脂部６２を形成する。具体的には、図７に示すように、図６の状態で樹脂フィルム６１を例えば６０〜１００℃程度に加熱しながら、押圧部材（図示せず）を有する所定の押圧装置によってリリースフィルム９２を介して例えば０．１〜０．９ＭＰａ程度の圧力で配線基板２０側に押圧する。これにより、樹脂フィルム６１は、開口部９１ｘ内に露出するソルダーレジスト層２５の表面に熱圧着される。なお、熱圧着は、真空雰囲気中で行うことが好ましい。

続いて、樹脂フィルム６１を例えば６０〜１００℃程度に加熱しながら、マスキングフィルム９１を配線基板２０から剥離する。この際、マスキングフィルム９１上に配置された樹脂フィルム６１及びリリースフィルム９２も同時に引き裂かれて除去される。この時点では、樹脂フィルム６１は未硬化であるため、マスキングフィルム９１を剥離することで容易に樹脂フィルム６１を厚み方向に引き裂くことができる。

この際、開口部９１ｘ内の樹脂フィルム６１は流動化してソルダーレジスト層２５の表面に接着されているので、マスキングフィルム９１を剥離してもソルダーレジスト層２５上に残存し、図８に示すような樹脂部６２が形成される。なお、樹脂フィルム６１を加熱しない状態でマスキングフィルム９１を配線基板２０から剥離すると、樹脂フィルム６１は流動化していないため、所望の形状に引き裂くことはできない。

このようにして、マスキングフィルム９１の開口部９１ｘに対応する位置に、樹脂部６２が形成される。なお、樹脂部６２は、樹脂フィルム６１と同じ材料である。マスキングフィルム９１を剥離する際に、樹脂部６２の周縁部（端面）には樹脂部６２の中心部よりも突起した環状の突起部６２ｘが形成される。

なお、図８では、平坦なソルダーレジスト層２５の表面上に樹脂部６２を形成したが、例えば、第１電極パッド２４がエリアアレイ状に配置されている場合に、樹脂部６２を第１電極パッド２４が形成されている領域を含むソルダーレジスト層２５上に形成してもよい。つまり、樹脂部６２は凹凸を有する領域にも形成できる。この場合も、樹脂フィルム６１を加熱することにより樹脂フィルム６１が流動化して凹部に流れ込むため、凹凸に対応した隙間のない樹脂部６２を形成できる。

次に、図９及び図１０（図９は平面図、図１０は断面図である）に示す工程では、ソルダーレジスト層２５の表面に、開口部９３ｘを有するマスキングフィルム９３（マスク材）を配置する。開口部９３ｘは、樹脂部６２及びその周辺部を露出する大きさに形成することができるが、樹脂部６２及び半導体チップ実装領域４０ａの全部を露出する大きさに形成することが好ましい。但し、最終的に半導体チップ４０の側面（特に半導体チップ４０の四隅）に十分なフィレットが形成できれば、半導体チップ実装領域４０ａの全部を露出しなくてもよい。

例えば、マスキングフィルム９３のソルダーレジスト層２５側には粘着材が形成されており、マスキングフィルム９３は剥離可能な状態でソルダーレジスト層２５の表面に配置される。開口部９３ｘ内には、ソルダーレジスト層２５の表面及び樹脂部６２が露出する。

なお、開口部９３ｘは、予めマスキングフィルム９３に形成しておくことができる。マスキングフィルム９３の材料や厚さ等は、マスキングフィルム９１と同様とすることができる。

次に、図６と同様にして、開口部９３ｘ上（開口部９３ｘ内に露出するソルダーレジスト層２５上、及び樹脂部６２上）を含むマスキングフィルム９３上に樹脂フィルム６３を配置し、更に、樹脂フィルム６３上にリリースフィルム９４を配置する（図示せず）。樹脂フィルム６３の材料や厚さは、樹脂フィルム６１と同様とすることができる。但し、樹脂フィルム６３の材料や厚さは、樹脂フィルム６１と異なる仕様としても構わない。樹脂フィルム６３は、例えば、所定の樹脂フィルム貼り付け装置を用いて配置できる。

そして、図１１及び図１２に示す工程では、ソルダーレジスト層２５の表面に樹脂部６４を形成する。具体的には、図１１に示すように、樹脂フィルム６３を例えば６０〜１００℃程度に加熱しながら、押圧部材（図示せず）を有する所定の押圧装置によってリリースフィルム９４を介して例えば０．１〜０．９ＭＰａ程度の圧力で配線基板２０側に押圧する。これにより、樹脂フィルム６３は流動化し、開口部９３ｘ内に露出するソルダーレジスト層２５の表面、及び樹脂部６２の表面に熱圧着される。又、樹脂フィルム６３は、樹脂部６２と一体化する。なお、熱圧着は、真空雰囲気中で行うことが好ましい。

続いて、図１２に示すように、一体化した樹脂部６２及び樹脂フィルム６３を例えば６０〜１００℃程度に加熱しながら、図１１に示すマスキングフィルム９３を配線基板２０から剥離する。この際、マスキングフィルム９３上に配置された樹脂フィルム６３及びリリースフィルム９４も同時に引き裂かれて除去される。この時点では、樹脂フィルム６３は未硬化であるため、マスキングフィルム９３を剥離することで容易に樹脂フィルム６３を厚み方向に引き裂くことができる。

この際、開口部９３ｘ内の樹脂フィルム６３は流動化し樹脂部６２と一体化してソルダーレジスト層２５の表面に接着されているので、マスキングフィルム９３を剥離してもソルダーレジスト層２５上に残存し、図１２に示すような樹脂部６４が形成される。

このようにして、マスキングフィルム９３の開口部９３ｘに対応する位置に、樹脂部６４が形成される。なお、樹脂部６４は、樹脂フィルム６１（樹脂部６２）及び樹脂フィルム６３と同じ材料である。樹脂部６４の中央部の樹脂部６２に対応する位置には、ドーム状の突起部６４ａが形成される。又、突起部６４ａの周囲には突起部６４ａよりも低い環状の突起部６４ｂが形成される。突起部６４ｂは、主に樹脂部６２の周縁部に形成されていた環状の突起部６２ｘが溶融してできたものである。なお、突起部６４ｂは、突起部６４ａから、突起部６４ｘ近傍までの傾斜面に形成された段差部を指してもよい。

又、マスキングフィルム９３を剥離する際に、樹脂部６４の周縁部には、突起部６４ａよりも低く、突起部６４ｂと同程度の高さの環状の突起部６４ｘが形成される。なお、突起部６４ａの高さが突起部６４ｂ及び６４ｘよりも高いことが重要であり、突起部６４ｂと突起部６４ｘとの高さ関係はそれほど重要ではない。

次に、図１３に示す工程では、半導体チップ４０を、配線基板２０の一方の面に実装する。具体的には、電極パッド４２上にバンプ４３が形成された半導体チップ４０を準備する。そして、樹脂部６４を１００℃程度に加熱して軟化させた状態とし、樹脂部６４に半導体チップ４０のバンプ４３を押し込むことにより、半導体チップ４０のバンプ４３をソルダーコート５１に圧接する。

樹脂部６４の中央部には、突起部６４ｂ及び６４ｘよりも高い突起部６４ａが形成されているため、樹脂部６４に半導体チップ４０のバンプ４３を押し込む際に、半導体チップ４０の回路形成面の何れかの部分が最初に突起部６４ａと接する。そして、突起部６４ａは、半導体チップ４０により周囲に押し広げられながら配線基板２０側に押し込まれる。

これにより、樹脂部６４は、ほとんどボイドが巻き込まれていない状態で、配線基板２０の一方の面と半導体チップ４０の回路形成面との間に充填され、更に、半導体チップ４０の側面の全部又は一部に延在し、フィレットを形成する。この際、突起部６４ｂ及び６４ｘの部分が半導体チップ４０の回路形成面側から側面側（半導体チップ４０の四隅も含む）に回り込むため、半導体チップ４０の側面（特に半導体チップ４０の四隅）にもフィレットを容易に形成できる。

その後、接合部が２５０℃程度の温度となるようにローカルリフロー加熱することによりソルダーコート５１を溶融させて、半導体チップ４０のバンプ４３を配線基板２０の第１電極パッド２４と電気的に接続する。ローカルリフロー加熱する際に、未硬化の樹脂部６４が同時に硬化し、アンダーフィル樹脂６０となる。アンダーフィル樹脂６０の一部は、半導体チップ４０の側面の全部又は一部に延在し、フィレットを形成する。これにより、半導体装置１０（図１及び図２参照）が完成する。

このように、第１の実施の形態では、配線基板２０の一方の面の半導体チップ実装領域４０ａの内側に樹脂部６２を配置し、更に樹脂部６２よりも大きな樹脂フィルム６３を樹脂部６２に重ねて配置する。そして、樹脂部６２及び樹脂フィルム６３を溶融させることにより、中央部に最も高い突起部６４ａを有し、その周囲に突起部６４ａよりも低い突起部６４ｂ及び６４ｘを有する樹脂部６４を形成する。これにより、半導体チップ４０を配線基板２０の一方の面に実装する際に、半導体チップ４０の回路形成面は最初に突起部６４ａと接して、突起部６４ａは半導体チップ４０により周囲に押し広げられながら配線基板２０側に押し込まれる。その後、樹脂部６４を硬化させることにより、半導体チップ４０は配線基板２０の一方の面にフリップチップ実装され、ほとんどボイドが巻き込まれていない状態のアンダーフィル樹脂６０が形成される。つまり、第１の実施の形態に係る半導体装置１０の製造方法によれば、半導体チップ４０実装時のアンダーフィル樹脂６０へのボイドが巻き込みを防止できる。

又、アンダーフィル樹脂６０内にほとんどボイドが存在しないため、耐リフロー性や耐環境性（所定の温湿度条件下での動作）等を含めた半導体装置１０の信頼性を向上できる。又、半導体装置１０の電気特性検査や外観検査等を含めた半導体装置１０の組立歩留まりを向上できる。

又、突起部６４ｂ及び６４ｘの部分が半導体チップ４０の回路形成面側から側面側（半導体チップ４０の四隅も含む）に回り込むため、半導体チップ４０の側面（特に半導体チップ４０の四隅）にもフィレットを容易に形成でき、半導体装置１０の信頼性を向上できる。

〈第１の実施の形態の変形例１〉
第１の実施の形態の変形例１では、第１の実施の形態とは異なる半導体装置１０の製造方法を例示する。なお、第１の実施の形態の変形例１において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。

図１４及び図１５は、第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。第１の実施の形態の変形例１では、第１の実施の形態の図３〜図８に示す工程に代えて、図１４に示す工程を実行する。すなわち、予め金型を用いたパンチング等により所定の形状に加工された樹脂部６２を準備する。そして、準備した樹脂部６２をダイスボンダー等の樹脂部搭載装置を用いて位置あわせし、配線基板の一方の面（ソルダーレジスト層２５の表面）の中央部に配置する。

なお、樹脂部６２を配置する際、マスキングフィルムを用いないため、この工程では樹脂部６２を流動化させる必要はない。従って、樹脂部６２を加熱する工程や樹脂部６２を加圧する工程は不要である。又、マスキングフィルムを用いないため、樹脂部６２の周縁部には図８に示す突起部６２ｘは形成されない。

次に、第１の実施の形態の図９〜図１２に示す工程を実行するが、図１５に示すように、樹脂部６４には図１２に示す突起部６４ｂは形成されない。これは、樹脂部６２の周縁部に図８に示す突起部６２ｘが形成されていないためである。

次に、第１の実施の形態の図１３に示す工程を実行することにより、半導体装置１０（図１及び図２参照）が完成する。

このように、第１の実施の形態の変形例１では、予め所定の形状に加工された樹脂部６２を配線基板２０の一方の面の半導体チップ実装領域４０ａの内側に配置し、更に樹脂部６２よりも大きな樹脂フィルム６３を樹脂部６２に重ねて配置する。このような工程でも、中央部に最も高い突起部６４ａを有し、周縁部に突起部６４ａよりも低い突起部６４ｘを有する樹脂部６４を形成できるため、第１の実施の形態と同様に、半導体チップ４０実装時のアンダーフィル樹脂６０へのボイドの巻き込みを防止できる。

又、突起部６４ｘの部分が半導体チップ４０の回路形成面側から側面側（半導体チップ４０の四隅も含む）に回り込むため、第１の実施の形態と同様に、半導体チップ４０の側面（特に半導体チップ４０の四隅）にもフィレットを容易に形成でき、半導体装置１０の信頼性を向上できる。

又、第１の実施の形態では、マスキングフィルム９１を配線基板２０から剥離する際に樹脂フィルム６１が引き裂かれるが（図７及び図８参照）、引き裂かれた部分は廃棄される。すなわち、樹脂フィルム６１の一部を無駄にすることになるため、材料の使用効率が悪い。第１の実施の形態の変形例１では、予め所定の形状に加工された樹脂部６２を配線基板の一方の面の中央部に配置するため、廃棄する部分が少なく、材料の使用効率を向上できる。

なお、第１の実施の形態では、樹脂フィルム貼り付け装置及び押圧装置の２つの装置を用いていたが、第１の実施の形態の変形例１では、これらに樹脂部搭載装置を加えた３つの装置を用いている。しかし、第１の実施の形態の変形例１では、樹脂部を加熱する工程や樹脂部を加圧する工程を第１の実施の形態よりも減らすことが可能となり、半導体装置１０の製造工程を簡略化できる点がメリットとなる。

但し、第１の実施の形態の変形例１では、突起部６４ｘが形成されているため、半導体チップ４０の回路形成面側から側面側（特に半導体チップ４０の四隅）に樹脂を回り込ませる効果を有するが、より多くの樹脂を回り込ませる観点からは、突起部６４ｘに加えて更に突起部６４ｂ（図１２参照）が形成される第１の実施の形態の製造方法の方が有利である。

〈比較例〉
第１の実施の形態及びその変形例１では、配線基板２０の一方の面の半導体チップ実装領域４０ａの内側に樹脂部６２を配置し、更に樹脂部６２よりも大きな樹脂フィルム６３を樹脂部６２に重ねて配置した。これとは反対に、配線基板２０の一方の面に半導体チップ実装領域４０ａと同程度の第１の樹脂部を配置し、更に半導体チップ実装領域４０ａの内側に第１の樹脂部よりも小さな第２の樹脂部を第１の樹脂部に重ねて配置する工程としてもよいように思われる。しかしながら、この工程は好ましくない。これについて、比較例を参照しながら説明する。なお、比較例において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。

図１６〜図２２は、比較例に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。まず、図１６及び図１７（図１６は平面図、図１７は断面図である）に示す工程では、図４及び図５に示す工程と同様にして、ソルダーレジスト層２５の表面に、開口部９１０ｘを有するマスキングフィルム９１０を配置する。開口部９１０ｘは、例えば、半導体チップ実装領域４０ａを全て露出するように形成することができる。

次に、図１８に示す工程では、図６と同様にして、開口部９１０ｘ内に露出するソルダーレジスト層２５上及びマスキングフィルム９１０上に樹脂フィルム６１０を配置し、更に、樹脂フィルム６１０上にリリースフィルム９２０を配置する。樹脂フィルム６１０は、例えば、所定の樹脂フィルム貼り付け装置を用いて配置できる。

次に、図１９及び図２０に示す工程では、図７及び図８に示す工程と同様にして、押圧部材（図示せず）を有する所定の押圧装置を用いてソルダーレジスト層２５の表面に樹脂部６２０を形成する。樹脂部６２０は、半導体チップ実装領域４０ａを全て被覆するように形成することができる。マスキングフィルム９１０を剥離する際に、樹脂部６２０の周縁部には樹脂部６２０の中心部よりも突起した環状の突起部６２０ｘが形成される。

次に、図２１に示す工程では、図１４と同様にして、樹脂部６２０よりも小さな形状に加工された樹脂部６３０を準備し、準備した樹脂部６３０を、ダイスボンダー等の樹脂部搭載装置を用いて位置あわせし、ソルダーレジスト層２５の表面に形成された樹脂部６２０の中央部に配置する。この際、マスキングフィルムは用いないため、樹脂部６３０の周縁部に図８に示す突起部６２ｘに相当する突起部は形成されない。なお、この工程は、図４〜図８に示すように、マスキングフィルム９１を用いて行ってもよい。

次に、図２２に示す工程では、図２１に示す樹脂部６２０上及び樹脂部６３０上にリリースフィルム（図示せず）を配置し、樹脂部６２０及び６３０を例えば６０〜１００℃程度の温度雰囲気で加熱しながら、押圧部材（図示せず）を有する所定の押圧装置によってリリースフィルム（図示せず）を介して例えば０．１〜０．９ＭＰａ程度の圧力でソルダーレジスト層２５側に押圧する。

これにより、樹脂部６２０及び６３０は溶融して一体化し、ソルダーレジスト層２５の表面に熱圧着され、中央部にドーム状の突起部６４０ａを有する樹脂部６４０が形成される。図２１に示す突起部６２０ｘはリリースフィルム（図示せず）を介して押圧されて消滅する。なお、熱圧着は、真空雰囲気中で行うことが好ましい。

このように、比較例に係る製造工程では、樹脂フィルム貼り付け装置、押圧装置、及び樹脂部搭載装置の３つの装置を用いる必要があるため、樹脂フィルム貼り付け装置及び押圧装置の２つの装置を用いる第１の実施の形態よりも製造工程が複雑化する。

又、第１の実施の形態の変形例１では、比較例と同様に３つの装置を用いるが、樹脂部を加熱する工程や樹脂部を加圧する工程を減らすことにより半導体装置１０の製造工程を簡略化できるメリットを有していた。しかし、比較例ではこのようなメリットも有さない。

つまり、比較例のような配線基板２０の一方の面に第１の樹脂部を配置し、更に第１の樹脂部よりも小さな第２の樹脂部を第１の樹脂部に重ねて配置する工程とするよりも、第１の実施の形態やその変形例１に係る製造工程のようにする方が好ましい。

すなわち、半導体チップ４０実装時のアンダーフィル樹脂へのボイドの巻き込みを低減し、かつ、半導体チップ４０の回路形成面側から側面側（特に半導体チップ４０の四隅）に十分に樹脂を回り込ませるためには、配線基板２０の一方の面の半導体チップ実装領域４０ａの内側に第１の樹脂部を配置し、更に第１の樹脂部よりも大きな第２の樹脂部を第１の樹脂部に重ねて配置する工程と、マスキングフィルムを剥離して第２の樹脂部を引き裂く工程が必須となる。これらの工程を有することにより、中央部に最も高い突起部を有し、周縁部に低い突起部を有する樹脂部を形成できるため、ボイドの巻き込みを低減し、かつ、半導体チップ４０の回路形成面側から側面側（特に半導体チップ４０の四隅）に十分に樹脂を回り込ませることができる。

なお、例えば直方体形状の樹脂部を流動化させ、所定形状の金型を用いて図１２や図１５の形状に成形することは困難である。離型剤を用いても樹脂部と金型との接触部分が容易に離型しないため、所望の形状が形成できないためである。

以上、好ましい実施の形態及びその変形例について詳説したが、上述した実施の形態及びその変形例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及びその変形例に種々の変形及び置換を加えることができる。

１０ 半導体装置
２０ 配線基板
２１ コア基板
２１ｘ 貫通孔
２２、２４、３２、３４ 配線層
２３、３３ 絶縁層
２３ｘ、３３ｘ ビアホール
２５、３５ ソルダーレジスト層
２５ｘ、３５ｘ、９１ｘ、９３ｘ 開口部
２９ 貫通配線
４０ 半導体チップ
４０ａ 半導体チップ実装領域
４１ 本体
４２ 電極パッド
４３ バンプ
５１、５２ ソルダーコート
６０ アンダーフィル樹脂
６１、６３ 樹脂フィルム
６２、６４ 樹脂部
６２ｘ、６４ａ、６４ｂ、６４ｘ 突起部
９１、９３ マスキングフィルム
９２、９４ リリースフィルム

Claims (7)

1. 半導体チップ実装領域を備えた配線基板の前記半導体チップ実装領域の内側に第１の樹脂部を形成する第１工程と、
   前記配線基板上に、前記第１の樹脂部及びその周辺部を露出する開口部が形成されたマスク材を配置する第２工程と、
   前記開口部上を含む前記マスク材上に樹脂フィルムを配置し、前記樹脂フィルムを加熱しながら前記配線基板側に押圧して前記第１の樹脂部と一体化させる第３工程と、
   前記樹脂フィルムを加熱しながら前記マスク材を剥離して、前記配線基板上の前記開口部に対応する位置に前記樹脂フィルムの一部を残存させ、前記第１の樹脂部と前記樹脂フィルムの一部とを含む第２の樹脂部を形成する第４工程と、を有し、
   前記第４工程では、中央部に周縁部よりも高さの高い突起部を有する前記第２の樹脂部を形成する半導体装置の製造方法。
2. 前記第１工程は、前記半導体チップ実装領域の内側の一部を露出する第２の開口部が形成された第２のマスク材を配置する工程と、
   前記第２の開口部上を含む前記第２のマスク材上に第２の樹脂フィルムを配置し、前記第２の樹脂フィルムを加熱しながら前記配線基板側に押圧する工程と、
   前記第２の樹脂フィルムを加熱しながら前記第２のマスク材を剥離して、前記配線基板上の前記第２の開口部に対応する位置に前記第２の樹脂フィルムの一部を残存させ、前記第１の樹脂部を形成する工程と、を含む請求項１記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記第１工程では、予め所定の形状に加工された前記第１の樹脂部を準備し、前記第１の樹脂部を前記半導体チップ実装領域の内側に配置する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記第２工程では、前記配線基板上に、前記第１の樹脂部及び前記半導体チップ実装領域の全部を露出する開口部が形成されたマスク材を配置する請求項１乃至３の何れか一項記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記第４工程では、前記周縁部に、前記突起部よりも高さの低い第２の突起部を環状に形成する請求項１乃至４の何れか一項記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記第４工程では、前記周縁部に、前記突起部よりも高さの低い第２の突起部を環状に形成し、
   前記突起部と前記第２の突起部との間に、前記突起部よりも高さの低い第３の突起部を環状に形成する請求項２記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記第４工程の後に、回路形成面側にバンプが形成された半導体チップを準備し、前記バンプを前記第２の樹脂部に押し込むことにより、前記半導体チップを前記配線基板に実装すると共に、前記第２の樹脂部を前記配線基板の一方の面と前記半導体チップの回路形成面との間に充填し、更に、前記半導体チップの側面の全部又は一部に延在させる第５工程を更に有する請求項１乃至６の何れか一項記載の半導体装置の製造方法。

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