JP5966953B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基材上に金属よりなる接合材を介して半導体チップを搭載してなる半導体装置の製造方法であって、基材および半導体チップの少なくとも一方側から接合材まで赤外波長のレーザ光を透過させ、接合材を溶融させるものに関する。

従来の一般的な半導体装置としては、配線基板等の基材と、基材に対向して配置された半導体チップと、基材と半導体チップとの間に介在して基材と半導体チップとを接合するとともに、互いに離間して配置された金属よりなる複数個の接合材と、を備えたものが提案されている。このような接合材は、たとえば、はんだバンプ等である。

このような半導体装置は、一般には、基材上に複数個の接合材を介して半導体チップを搭載し、このものを加熱炉等に入れて全体を加熱し、接合材を溶融させ、接合を行うことで製造される。しかし、この場合、基材上に設けられている他の搭載部品が熱的にダメージを受けたり、基材が反ったりする等の可能性がある。

これに対して、従来より、半導体チップと基材との間に複数個の接合材を介して接続するものとして、赤外波長のレーザ光を半導体チップに照射して当該半導体チップを加熱し、当該半導体チップからの伝熱によって接合材を溶融させて、接合を行うようにしたものが提案されている。

特許第３１９５９７０号公報

しかしながら、上記特許文献１の方法の場合、半導体チップには各種の保護膜や配線が形成されていること、および、半導体チップ自身の厚さばらつきが存在することのために、すべての接合材に対して均一に加熱することが難しい。また、半導体チップが厚い場合には、半導体チップの加熱が不十分となり、結果、半導体チップによる接合材の加熱が不十分となる可能性もある。

そこで、本発明者は、レーザ光を、半導体チップを透過させ、このレーザ光によって直接、接合材を加熱して溶融させることを考えた。この場合、レーザ光としては半導体チップを透過する赤外波長のレーザ光を用いることになる。

しかしながら、接合材は、はんだ等の金属よりなるものであり、半導体チップを構成するシリコン等の半導体とは、レーザ光の透過特性が近い。そのため、半導体チップを透過してきたレーザ光が接合材に照射されても、接合材が十分に加熱されにくいという問題がある。

なお、基材が、赤外波長のレーザ光を透過する半導体等の材料よりなる場合には、基材側からもレーザ光を透過させて接合材を加熱、溶融させることも可能であるが、上記同様、接合材の加熱が不十分になる問題は起こり得る。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、基材上に金属よりなる接合材を介して半導体チップを搭載してなる半導体装置の製造方法において、基材および半導体チップの少なくとも一方側から接合材まで赤外波長のレーザ光を透過させることで接合材を適切に加熱し、溶融できるように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に記載の発明では、基材（１０）と、基材に対向して配置された半導体チップ（２０）と、基材と半導体チップとの間に介在して基材と半導体チップとを接合するとともに、互いに離間して配置された金属よりなる複数個の接合材（３０）と、備え、基材および半導体チップの少なくとも一方が、赤外波長のレーザ光（Ｌ）を透過するレーザ透過材料よりなるレーザ透過部材（１０、２０）として構成されたものである半導体装置の製造方法であって、さらに以下の特徴を有する。

すなわち、請求項１の製造方法においては、基材と半導体チップとを用意する用意工程と、
基材上に前記半導体チップを搭載するとともに、基材と半導体チップとの間にて、複数個の接合材が配置される配置部位（１０ａ、２０ａ）のそれぞれに対して、接合材とレーザ透過部材および接合材よりもレーザ光の吸収率が高くレーザ光を吸収する樹脂よりなる吸収樹脂（４０）とを、接合材と吸収樹脂とが直接接触しつつ互いの配置部位間にて吸収樹脂が分離した状態となるように、配置する配置工程と、
レーザ光を、レーザ透過部材に照射してレーザ透過部材を透過させ、吸収樹脂に吸収させることにより、吸収樹脂を加熱し、当該吸収樹脂の熱によって複数個の接合材を溶融させ、基材と半導体チップとを接合するレーザ加熱工程と、を備え、
前記配置工程では、前記基材および前記半導体チップのいずれか一方に前記接合材を配置し、配置された前記接合材に前記吸収樹脂を接触させた後、前記接合材に前記吸収樹脂を押し退けさせて、前記接合材を前記基材および前記半導体チップの他方の前記配置部位に接触させ、前記基材上に前記半導体チップを搭載することを特徴としている。

つまり、本製造方法では、基材および半導体チップの両方もしくはいずれか一方を、赤外波長レーザ光が透過するレーザ透過部材とする。そして、レーザ加熱工程では、レーザ光として、レーザ透過部材を透過するとともに、レーザ透過部材および接合材よりも吸収樹脂の方が当該レーザ光の吸収率が大きくなる赤外波長のもの用いることになる。そして、本製造方法によれば、レーザ透過部材を透過したレーザ光により、吸収樹脂が加熱され、その吸収樹脂の熱により接合材が十分に加熱されるので、接合材を適切に溶融させることができる。

ここで、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の半導体装置の製造方法においては、吸収樹脂として、接合材の融点よりも硬化温度が低い熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。それによれば、接合材の溶融前に吸収樹脂が硬化するので、溶融時における接合材のはみ出し等を抑制し、最終的な接合材の形状を規定しやすい。

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。

本発明の第１実施形態にかかる半導体装置の概略断面図である。 図１の上面図である 上記第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法における配置工程を示す概略断面図である。 上記第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法における配置工程を示す概略断面図である。 図４および図５に続く配置工程を示す概略断面図である。 上記第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法におけるレーザ加熱工程を示す概略断面図である。 本発明の第２実施形態にかかる半導体装置の製造方法における配置工程を示す概略断面図である。 図７に続く配置工程を示す概略断面図である。 本発明の第３実施形態にかかる半導体装置の概略断面図である。 上記第３実施形態の他の例としての半導体装置の概略断面図である。 本発明の第４実施形態にかかる半導体装置の製造方法における配置工程を示す概略断面図である。 本発明の第５実施形態にかかる半導体装置の製造方法におけるレーザ加熱工程を示す概略断面図である。

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）
本発明の第１実施形態にかかる半導体装置について、図１、図２を参照して述べる。本実施形態の半導体装置は、大きくは、基材１０と、基材１０上に複数個の接合材３０を介して搭載されて固定された半導体よりなる半導体チップ２０と、を備えて構成されている。

基材１０は、半導体チップ２０を搭載して支持するものであればよい。たとえば、基材１０としては、セラミック基板やプリント基板などの配線基板、リードフレーム、あるいは、筺体等が挙げられる。

半導体チップ２０は、半導体を用いて半導体プロセスにより形成されるものである。限定するものではないが、半導体チップ２０としては、たとえば力学量センサや流量センサ等に用いられるセンサチップや、回路チップ、またはその他のＩＣチップ等が挙げられる。ここでは、半導体チップ２０は、一面２１と他面２２とが表裏の板面の関係にある板状をなすものである。

本実施形態の半導体チップ２０は、一面２１が、回路やセンシング部等の素子が形成される素子形成面である。そして、半導体チップ２０は、この一面２１を基材１０に対向させた状態で接合材３０を介して基材１０に接合されている。このように、本実施形態の半導体チップ２０は、いわゆるフリップチップ実装されたものである。

また、この半導体チップ２０は、赤外波長のレーザ光を透過するレーザ透過材料としての半導体よりなるレーザ透過部材とされている。具体的には、半導体チップ２０は、シリコン半導体、ＳｉＣ、ゲルマニウム半導体などよりなるものである。一方、本実施形態では基材１０は、レーザ透過部材ではない。

接合材３０は金属よりなるもので、半導体チップ２０と基材１０との間にて、いったん溶融し、その後固化することにより接合機能を発揮するものである。具体的には、接合材３０は、半導体チップ２０よりも融点が低い金属よりなり、さらに言えば、接合材３０の溶融温度で半導体チップ２０の熱的ダメージが問題無い程度のものがよい。

このような接合材３０としては、鉛フリーはんだやＳｎ合金等のはんだ、あるいは、アルミニウム等が挙げられる。ここでは、接合材３０は、はんだよりなるものとしている。そして、接合材３０は、基材１０と半導体チップ２０との間に複数個介在するとともに、これらは互いに離間して配置されている。

また、本実施形態では、基材１０、半導体チップ２０における個々の接合材３０に対応する部位は、それぞれ接続電極１０ａ、２０ａとして構成されている。これら接続電極１０ａ、２０ａは、たとえばＣｕやアルミ等の導体よりなる。

そして、各接合材３０は、基板１０の接続電極１０ａと半導体チップ２０の接続電極２０ａとの間に介在しており、これら両接続電極１０ａ、２０ａに接合されている。これにより、基板１０と半導体チップ２０とは、接合材３０を介して電気的および機械的に接続されている。このように、各接続電極１０ａ、２０ａは、基材１０および半導体チップ２０における複数個の接合材３０が配置される配置部位１０ａ、２０ａとして、構成されている。

さらに、本実施形態では、半導体チップ２０と基材１０との間にて、各接合材３０の外側に吸収樹脂４０が設けられている。この吸収樹脂４０は、接合材３０に直接接触した状態で接合材３０を包含している。そして、吸収樹脂４０は、互いの配置部位１０ａ、１０ｂ間にて分離した状態で配置されている。つまり、個々の配置部位１０ａ、２０ａにおいて、吸収樹脂４０は独立して配置され、互いに非接触とされている。

この吸収樹脂４０は、後述する製造工程において接合材３０を溶融させる加熱を行うためのものであるが、接合材３０による接合部分を封止して、当該接合部分の機械的強度を補助する機能も果たす。

このような吸収樹脂４０は、上記レーザ透過部材としての半導体チップ２０および接合材３０よりも上記レーザ光の吸収率が高く、上記レーザ光を吸収する樹脂よりなる。そのような樹脂であれば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂は問わないが、具体的には、吸収樹脂４０として、エポキシ樹脂に代表される熱硬化性樹脂が挙げられる。

次に、本実施形態にかかる半導体装置の製造方法について、図３〜図６を参照して述べる。まず、用意工程では、基材１０と、上記レーザ光Ｌを透過する透過材料としての半導体チップ２０と、を用意する。

次に、図３〜図５に示される配置工程を行う。この工程では、基材１０上に半導体チップ２０を搭載する。それとともに、基材１０と半導体チップ２０との間にて、複数個の配置部位１０ａ、２０ａのそれぞれに対して、接合材３０と吸収樹脂４０とを配置する。このとき、接合材３０と吸収樹脂４０とが直接接触しつつ互いの配置部位１０ａ、２０ａ間にて吸収樹脂４０が分離した状態となるように、当該配置を行う。

具体的に、本実施形態の配置工程では、まず、図３に示されるように、半導体チップ２０の接続電極２０ａに接合材３０を配置する。ここでは、接合材３０は、はんだよりなるが、この場合、接合材３０を印刷やディスペンス、半田ボール法等により配置する。この配置後の接合材３０は、通常のフリップチップ構成と同様、固化されたものとなる。

一方で、図４に示されるように、基材１０の接続電極１０ａ上に吸収樹脂４０を配置する。この吸収樹脂４０の配置は、ニードルによるディスペンス、ジェットディスペンス、印刷等により行える。配置後の吸収樹脂４０は、典型的にはペースト状である。

その後、本配置工程では、図５に示されるように、これら接合材３０および吸収樹脂４０を介して、基材１０上に半導体チップ２０を搭載する。そして、接合材３０と吸収樹脂４０とを押し付け合うことで直接接触させる。この直接接触により接合材３０と吸収樹脂４０とは熱的に接続される。ここで、半導体チップ２０は、ダイマウント用のコレットにより保持した状態で搭載される。

この配置工程により、図６に示されるように、接合材３０は、吸収樹脂４０を押し退けて基板１０の接続電極１０ａに接触する。また、吸収樹脂４０は、接合材３０の表面を這い上がり、吸収樹脂４０が、両接続電極１０ａ、２０ａとともに接合材３０を包含した状態となる。ここまでが本実施形態の配置工程である。

この後、図６に示されるレーザ加熱工程を行う。この工程に用いるレーザ光Ｌの特性は、レーザ透過部材である半導体チップ２０を透過すること、且つ、半導体チップ２０および接合材３０よりも吸収樹脂４０の方が当該レーザ光Ｌの吸収率が大きくなる赤外波長のものであることである。

そして、レーザ光Ｌを、半導体チップ２０の他面２２側から半導体チップ２０に照射して半導体チップ２０を透過させ、各配置部位１０ａ、２０ａにおいて吸収樹脂４０に吸収させることにより、吸収樹脂４０を加熱する。すると、当該吸収樹脂４０の熱によって吸収樹脂４０に直接接触する各接合材３０が溶融するので、各接合材３０を介して、基材１０と半導体チップ２０とが接合される。

さらに、このレーザ加熱工程に用いるレーザ光Ｌについて述べる。このレーザ光Ｌは、赤外波長のうちで、半導体チップ２０に対する吸収率が低く、実質的に当該レーザ光によって半導体チップ２０が加熱されないレベルのものとする。具体的には、赤外波長の中でも１．５μｍ帯から１０μｍ帯程度（好ましくは５μｍ以下）の波長を有するレーザ光Ｌを用いる。

このようなレーザ光Ｌとしては、具体的に、ＥｒＹＡＧ（波長：約３μｍ）、ＨｏＹＡＧ（波長：約１．５μｍ）、およびファイバーレーザなど、波長が１μｍを超えるレーザが採用される。

半導体チップ２０を構成する半導体のレーザ吸収波長帯は１ｕｍ以下にあり、１μｍよりも長い長波長帯においては、半導体チップ２０は、レーザ光Ｌのエネルギーを吸収せずほぼ透過する。一方で、吸収樹脂４０となる樹脂は当該長波長帯にも吸収ピークが存在し、広い領域においてレーザ光Ｌの吸収が可能である。たとえば、−ＯＨ基の振動波長≒３ｕｍ、ＳＨ基の振動波長≒４ｕｍ、エポキシ３員環の振動波長≒８ｕｍなどである。

したがって、１．５ｕｍ〜１０μｍ以下程度の赤外波長のレーザ光Ｌを、半導体チップ２０上から照射することにより、半導体チップ２０の機能損傷がなく、その下の吸収樹脂４０を選択的に直接、加熱することができる。なお、当該赤外波長のレーザ光Ｌについて、接合材３０の吸収率レベルは半導体チップ２０と吸収樹脂４０の間であり、通常は半導体チップ２０側に近いものである。

また、レーザ光Ｌとしては、パルスレーザでもよいが、エネルギー制御が容易で連続照射が可能なもの、いわゆるＣＷレーザ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ ｌａｓｅｒ）が望ましい。また、レーザ光Ｌの照射方法としては、半導体チップ２０の全体に一括して照射する方法でもよいし、半導体チップ２０に対して部分的にスキャンしながら照射していく方法でもよい。

こうして、本レーザ加熱工程では、複数個の接合材３０を溶融させた後、これらを冷却して固化することにより、複数個の接合材３０により基材１０と半導体チップ２０とが接合される。そして、吸収樹脂４０はたとえば硬化されるなどにより、接合材３０に直接接触した状態で残り、本実施形態の半導体装置ができあがる。

このように、本実施形態によれば、半導体チップ２０をレーザ透過部材とし、この半導体チップ２０を透過したレーザ光Ｌにより、吸収樹脂４０が加熱され、その吸収樹脂４０からの伝熱により接合材３０が十分に加熱される。そのため、接合材３０を適切に溶融させることができる。

また、仮に各配置部位１０ａ、２０ａ間にて吸収樹脂４０が連続する一体物であると、吸収樹脂４０の体積が大きくなり、吸収樹脂４０の加熱に大量のレーザエネルギーを要する。そのため、この場合、吸収樹脂４０による接合材３０の加熱が不十分になりやすい。その点、本実施形態では、各配置部位１０ａ、２０ａ間にて吸収樹脂４０が分離しているので、レーザエネルギーによる吸収樹脂４０の加熱が十分なものとなる。

また、吸収樹脂４０としては、接合材３０の融点よりも硬化温度が低い熱硬化性樹脂を用いることが望ましい。それによれば、レーザ加熱工程において、接合材３０の溶融前に吸収樹脂４０が硬化するので、溶融時における接合材３０のはみ出し等を抑制し、最終的な接合材３０の形状を規定しやすい。

本実施形態のように、接合材３０がはんだよりなる場合、当該はんだの融点は２００〜３００℃程度であるが、これよりも硬化温度が低い熱硬化性樹脂としては、たとえば上記エポキシ樹脂等が挙げられる。

なお、上記図３〜図６に示される例では、半導体チップ２０側に接合材３０を配置し、基材１０側に吸収樹脂４０を配置したが、本実施形態において、これら接合材３０と吸収樹脂４０との配置部位は逆であってもよい。

すなわち、本実施形態の配置工程においては、基材１０の接続電極１０ａに接合材３０を配置し、一方で、半導体チップ２０の接続電極２０ａ上に吸収樹脂４０を配置してもよい。これら接合材３０および吸収樹脂４０の配置は上記同様の方法で行える。その後は、上記同様に、基材１０上に半導体チップ２０を搭載して、接合材３０と吸収樹脂４０とを押し付け合うことで直接接触させればよい。

つまり、本実施形態の配置工程では、基材１０および半導体チップ２０のいずれか一方に接合材３０を配置し、他方に吸収樹脂４０を配置した後、基材１０上に半導体チップ２０を搭載して、接合材３０と吸収樹脂４０とを直接接触させるようにすればよい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について、図７、図８を参照して、上記第１実施形態との相違点を中心に述べることとする。上記第１実施形態の配置工程では、基材１０および半導体チップ２０のいずれか一方に接合材３０を配置し、他方に吸収樹脂４０を配置した後、基材１０上に半導体チップ２０を搭載して、接合材３０と吸収樹脂４０とを直接接触させていた。

それに対して、本実施形態の配置工程では、まず、図７に示されるように、半導体チップ２０に、上記同様の方法で接合材３０を配置した後、この半導体チップ２０に配置された接合材３０に対して吸収樹脂４０を直接接触するように配置する。この吸収樹脂４０の配置は、たとえば容器Ｋに入れた吸収樹脂４０に浸漬を行う浸漬法等により行うことができる。

これにより、接合材３０の表面に吸収樹脂４０が付着して、両者３０、４０が直接接触する。続いて、本実施形態の配置工程では、図８に示されるように、半導体チップ２０側にて一体化した接合材３０および吸収樹脂４０を介して、基材１０上に半導体チップ２０を搭載する。

その後は、上記第１実施形態と同様に、レーザ加熱工程を行い、吸収樹脂４０の熱によって複数個の接合材３０を溶融させ、基材１０と半導体チップ２０とを接合する。こうして、本実施形態においても、上記図１、図２に示されるものと同様の半導体装置ができあがる。

なお、上記図７、図８に示される例では、半導体チップ２０側に接合材３０を配置した後、この半導体チップ２０に配置された接合材３０に対して吸収樹脂４０を直接接触するように配置したが、本実施形態において、これら接合材３０および吸収樹脂４０の配置部位は逆であってもよい。

すなわち、本実施形態の配置工程においては、基材１０側に接合材３０を配置した後、この基材１０に配置された接合材３０に対して吸収樹脂４０を直接接触するように配置してもよい。この場合も、接合材３０および吸収樹脂４０の配置は上記同様の方法で行える。その後は、上記図７、図８の例と同様に、基材１０上に半導体チップ２０を搭載すればよい。

つまり、本実施形態の配置工程では、基材１０および半導体チップ２０のいずれか一方に接合材３０を配置した後、当該一方に配置された接合材３０に対して吸収樹脂４０を直接接触するように配置し、続いて、基材１０上に半導体チップ２０を搭載するようにすればよい。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について、図９を参照して、上記第１実施形態との相違点を中心に述べることとする。図９に示されるように、本実施形態では、半導体チップ２０は、素子形成面が一面２１ではなく、一面２１とは反対側の他面２２を素子形成面としたものである。

そして、この半導体チップ２０には、貫通電極２３が設けられている。この貫通電極２３は、いわゆるＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａの略）同様の構造を有するものであり、半導体チップ２０を一面２１から他面２２に貫通する孔に、Ｃｕ等の導体をメッキ等により充填してなる。

そして、この貫通電極２３は、複数個の接合材３０に対応した位置に設けられている。また、半導体チップ２０の他面２２にて貫通電極２３に対応する部位に接続電極２０ａが設けられ、この接続電極２０ａと貫通電極２３とは電気的に接続されている。そして、各接合材３０は上記同様、接続電極２０ａに接続されている。これにより、基材１０と半導体チップ２０の他面２２側とは、接合材３０、接続電極２０ａおよび貫通電極２３を介して電気的に接続される。

この図９に示される半導体装置は、上記第１実施形態と同様、用意工程、配置工程、レーザ加熱工程を行うことで製造できるものである。なお、図１０には、本実施形態のレーザ加熱工程におけるレーザ光Ｌの照射の様子が矢印で示されている。

本実施形態の他の例について図１０を参照して述べる。本実施形態のような貫通電極２３を有する半導体チップ２０は、チップを積層した構造に適用できる。図１０の例では、下段の半導体チップ２０の他面２２上に、上段の半導体チップ２０を積層した２段構成としている。

下段の半導体チップ２０と基材１０との接続形態は、上記図９と同様であり、また、上段の半導体チップ２０は、上記図１に示される半導体チップ２０と同様、貫通電極２３を持たないものである。そして、上下の半導体チップ２０、２０間の接続形態は、下段の半導体チップ２０と基材１０との接続形態と同様である。

図１０に示されるように、下段の半導体チップ２０の他面２２において貫通電極２３上に接続電極２０ａを設け、当該接続電極２０ａに対し、接合材３０および吸収樹脂４０を介して、上段の半導体チップ２０を接合している。この場合、下段の半導体チップ２０を基材として、上段の半導体チップ２０が接合されているとも言える。

このようなチップ積層構成は、上記同様の配置工程およびレーザ加熱工程を、１個の半導体チップ２０毎に行うことで形成できる。あるいは、基材１０上に２個の半導体チップ２０、２０を上記配置工程によって積層した後、図１０中の矢印に示されるように、一括してレーザ光Ｌを照射してレーザ加熱工程を行うことによっても、当該積層構成は形成することができる。

なお、図１０の例では、半導体チップ２０、２０は２段の積層であるが、上段側に積層される半導体チップ２０を、貫通電極２３を有する構造とすることで、３段以上の積層を行うようにしてもよい。また、本実施形態に用いる配置工程は、上記第１実施形態の方法に限らず、上記第２実施形態の方法であってもよい。

また、図１０の例における下段の半導体チップ２０を、上段の半導体チップ２０の再配線等を行うインターポーザに置き換えてもよい。この場合、当該インターポーザに貫通電極２３を設けてやればよく、また、当該インターポーザは、レーザ透過材料として半導体以外にもガラス等よりなるものであってもよい。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について、図１１を参照して、上記第１実施形態との相違点を中心に述べることとする。図１１に示されるように、本実施形態は、配置工程において、接合材３０と吸収樹脂４０とが混ざり合って直接接触するペースト部材５０を用いたものである。

このペースト部材５０としては、たとえば吸収樹脂４０としてのフラックスに接合材３０としてのはんだ粒子を含有してなるはんだペーストや、当該フラックス等の吸収樹脂４０にアルミニウム等の金属粒子を含有してなるもの等が挙げられる。そして、配置工程では、印刷やディスペンス等によりペースト部材５０を、配置部位１０ａ、２０ａ毎に分離した状態となるように配置する。

このとき、図１１では、基材１０の接続電極１０ａ側に配置しているが、これに代えて、半導体チップ２０の接続電極２０ａ側にペースト部材５０を配置するようにしてもよい。その後、図１１に示されるように、ペースト部材５０を介して、基材１０上に半導体チップ２０を搭載する。

ここまでが本実施形態の配置工程である。その後は、上記第１実施形態と同様、レーザ加熱工程を行うことで、ペースト部材５０中の吸収樹脂４０からの熱を、粒子状の接合材３０が吸収して溶融することで、接合がなされる。

こうして、本実施形態の半導体装置ができあがる。たとえば、ペースト部材５０として、はんだペーストを用いた場合、接合後の接合部分の形態は、通常のはんだペーストをリフロー、固化させた状態と同様のものとなる。なお、本実施形態は、上記第３実施形態とも組み合わせて適用できることは明らかである。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について、図１２を参照して述べる。上述のように、配置工程において半導体チップ２０を基材１０上に搭載するとき、半導体チップ２０をコレット６０で保持しながら当該搭載を行う。本実施形態は、このコレット６０に工夫を施したものであり、上記各実施形態に適用が可能である。

図１２に示されるように、本実施形態のコレット６０は、典型的なものと同様、吸着孔６１を介して発生する吸引力により、半導体チップ２０を脱着可能に保持するものである。ここで、本実施形態のコレット６０は、レーザ加熱工程に用いるレーザ光Ｌが透過するものとされている。

そして、レーザ加熱工程では、コレット６０により半導体チップ２０を基材１０上に保持したまま、コレット６０および半導体チップ２０上から、レーザ光Ｌを照射する。これにより、レーザ光Ｌは、コレット６０および半導体チップ２０を透過し、吸収樹脂４０を加熱するので、接合材３０が溶融し、接合がなされる。

このようなコレット６０としては、レーザ光Ｌが透過する材質よりなるものとする。また、本実施形態では、コレット６０で半導体チップ２０を保持したまま、接合材３０の溶融および固化を行えるから、基材１０上における半導体チップ２０の傾き等を極力防止することができる。

また、このコレット６０を超音波振動可能なアクチュエータ等に取り付けたものとしてもよい。そうすれば、たとえば搭載時に、半導体チップ２０側に固定した接合材３０によって、基材１０の接続電極１０ａ表面を擦ることで、当該表面の酸化膜を除去して接合性を確保することなども可能である。

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、レーザ加熱工程におけるレーザ光Ｌを半導体チップ２０側から照射していたが、基材１０をレーザ透過材料よりなるレーザ透過部材とし、基材１０側からレーザ光Ｌを照射するようにしてもよい。この場合、半導体チップ２０としてはレーザ透過部材でもよいし、レーザ透過材料ではない半導体材料よりなるものであってもよい。

さらに、基材１０および半導体チップ２０の両方がレーザ透過部材である場合、基材１０および半導体チップ２０の両側からレーザ光Ｌの照射を行ってもよい。特に上記第３実施形態の図１０に示されるような積層構成の場合、片側からのみの照射では、照射側から遠い位置にある吸収樹脂４０の加熱が不十分になる恐れがある。しかし、当該両側からの照射を採用すれば、それに比べて吸収樹脂４０の加熱を十分なものにしやすい。

なお、レーザ加熱工程では、基材１０側または半導体チップ２０側のいずれか一方を図示しない支持台に支持させた状態でレーザ照射を行うが、上記両側からのレーザ照射を行う場合には、当該支持台がレーザ光Ｌを透過するものとすればよい。また、当該支持台自身が通電等により発熱するヒータ機能を有すれば、接合材３０の溶融するための補助加熱が可能となり、好ましい。

また、上記各実施形態においては、吸収樹脂４０としては、昇華性の樹脂よりなるものを用いてもよい。この場合、レーザ加熱工程では、接合材３０を溶融させつつ、レーザ光Ｌによる加熱によって吸収樹脂４０を昇華して除去することになる。これは、接合材３０の周りに吸収樹脂４０を残したくない場合に有効である。

このような昇華性の吸収樹脂４０としては、昇華温度（沸点）が接合材の融点と同程度もしくはそれ以上であるものが採用される。たとえば接合材３０が、融点が２００〜３００℃程度のはんだの場合、昇華温度が２３０〜３００℃かそれ以上のものを採用することができる。

また、このような昇華性の吸収樹脂４０としては、昇華前にて半導体チップ２０と当該吸収樹脂４０とを固定するのに十分なチクソ性を有すること、昇華後の残渣が少ないこと、当該残渣が発生したとしても接合部における短絡や腐食が発生しないこと等の機能を有するものが望ましい。具体的には、イソボニルシクロヘキサノール等のはんだフラックスを構成する樹脂等が挙げられる。

また、１個の基材１０上に半導体チップ２０が平面的に複数個搭載される場合であっても、上記各実施形態は適用が可能であることは明らかである。

また、上記各図に示した例では、吸収樹脂４０が接合材３０の全体を包含したものとされているが、吸収樹脂４０は接合材３０に熱的に接続されるように直接接触していればよく、接合材３０の一部を包含するものであってもよい。

また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能であり、また、上記各実施形態は、上記の図示例に限定されるものではない。

１０ 基材
１０ａ 配置部位としての基材の接続電極
２０ 半導体チップ
２０ａ 配置部位としての半導体チップの接続電極
３０ 接合材
４０ 吸収樹脂
Ｌ レーザ光

Claims (6)

1. 基材（１０）と、
   前記基材に対向して配置された半導体チップ（２０）と、
   前記基材と前記半導体チップとの間に介在して前記基材と前記半導体チップとを接合するとともに、互いに離間して配置された金属よりなる複数個の接合材（３０）と、備え、
   前記基材および前記半導体チップの少なくとも一方が、赤外波長のレーザ光（Ｌ）を透過するレーザ透過材料よりなるレーザ透過部材（１０、２０）として構成されたものである半導体装置の製造方法であって、
   前記基材と、前記半導体チップと、を用意する用意工程と、
   前記基材上に前記半導体チップを搭載するとともに、
   前記基材と前記半導体チップとの間にて、前記複数個の接合材が配置される配置部位（１０ａ、２０ａ）のそれぞれに対して、前記接合材と前記レーザ透過部材および前記接合材よりも前記レーザ光の吸収率が高く前記レーザ光を吸収する樹脂よりなる吸収樹脂（４０）とを、前記接合材と前記吸収樹脂とが直接接触しつつ互いの前記配置部位間にて前記吸収樹脂が分離した状態となるように、配置する配置工程と、
   前記レーザ光を、前記レーザ透過部材に照射して前記レーザ透過部材を透過させ、前記吸収樹脂に吸収させることにより、前記吸収樹脂を加熱し、当該吸収樹脂の熱によって前記複数個の接合材を溶融させ、前記基材と前記半導体チップとを接合するレーザ加熱工程と、を備え、
   前記配置工程では、前記基材および前記半導体チップのいずれか一方に前記接合材を配置し、配置された前記接合材に前記吸収樹脂を接触させた後、前記接合材に前記吸収樹脂を押し退けさせて、前記接合材を前記基材および前記半導体チップの他方の前記配置部位に接触させ、前記基材上に前記半導体チップを搭載することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記吸収樹脂として、前記接合材の融点よりも硬化温度が低い熱硬化性樹脂を用いる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. 前記吸収樹脂として、昇華性の樹脂よりなるものを用い、
   前記レーザ加熱工程では、前記接合材を溶融させつつ、前記レーザ光による加熱によって前記吸収樹脂を昇華して除去する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。
4. 前記配置工程では、前記基材および前記半導体チップのいずれか一方に前記接合材を配置し、他方に前記吸収樹脂を配置した後、
   前記基材上に前記半導体チップを搭載して、前記接合材と前記吸収樹脂とを直接接触させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記配置工程では、前記基材および前記半導体チップのいずれか一方に前記接合材を配置した後、当該一方に配置された前記接合材に対して前記吸収樹脂を直接接触するように配置し、
   続いて、前記接合材および前記吸収樹脂を介して、前記基材上に前記半導体チップを搭載するようにしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記レーザ光の波長は１．５μｍ帯から１０μｍ帯であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。

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