JP6858576B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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直 荒井
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良和 平林
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Description

本発明は、半導体装置製造方法に関する。
従来、配線基板上に半導体チップを実装した半導体装置が知られている。例えば、配線層が形成された絶縁層上に、配線層を選択的に露出する開口部を備えたソルダーレジスト層が形成された配線基板に、半導体チップを実装した半導体装置を挙げることができる。
この半導体装置では、開口部に形成されたはんだにより配線基板の配線層と半導体チップのバンプとが接合され、配線基板のソルダーレジスト層と半導体チップとの対向する部分にアンダーフィル樹脂が充填されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2016−021482号公報
しかしながら、上記の半導体装置では、配線基板のソルダーレジスト層と半導体チップとの対向する部分に、アンダーフィル樹脂を充填するための隙間が必要となるため、半導体装置全体の厚さが厚くなるという問題があった。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、薄型化が可能な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、絶縁層、及び前記絶縁層の一方の面に設けられた配線層、を備えた配線基板の前記配線層上に突起電極を形成する工程と、前記絶縁層の一方の面の全体に前記配線層を被覆して前記突起電極の端面を露出する接着層を形成する工程と、回路形成面に電極パッドが設けられた半導体チップを準備する工程と、前記電極パッド又は前記突起電極の端面に導電性ペーストを形成する工程と、前記電極パッドと前記突起電極が前記導電性ペーストを介して接し前記回路形成面が前記接着層と接するように前記半導体チップを前記接着層上に配置し、前記半導体チップを前記接着層側に押圧しながら前記導電性ペースト及び前記接着層を同時に硬化させる工程と、を有し、前記絶縁層及び前記導電性ペーストは、熱硬化性であり、前記導電性ペーストは、主成分となる金属粉末をバインダーとなる樹脂の中に分散させたものであり、前記硬化させる工程では、前記接着層が前記絶縁層の一方の面と前記回路形成面との対向部分の隙間を充填して前記配線基板と前記半導体チップとを接着し、前記接着層が前記半導体チップの側面に延伸してフィレットを形成し、前記フィレットは前記回路形成面側に向かって裾広がりの形状となることを要件とする。
開示の技術によれば、薄型化が可能な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2に係る半導体装置を例示する断面図である。 第2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2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2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2の実施の形態の変形例1に係る半導体装置を例示する断面図である。
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断面図であり、図1(a)は全体図、図1(b)は図1(a)のA部の部分拡大断面図である。
図1を参照するに、第1の実施の形態に係る半導体装置1は、配線基板10と、半導体チップ30と、金属ピラー40と、導電性ペースト50と、接着層60とを有している。配線基板10は、絶縁層11と、配線層12と、配線層13と、貫通配線14と、ソルダーレジスト層15とを有している。
なお、本実施の形態では、便宜上、半導体装置1の半導体チップ30側を上側又は一方の側、ソルダーレジスト層15側を下側又は他方の側とする。又、各部位の半導体チップ30側の面を一方の面又は上面、ソルダーレジスト層15側の面を他方の面又は下面とする。但し、半導体装置1は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。又、平面視とは対象物を絶縁層11の一方の面の法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を絶縁層11の一方の面の法線方向から視た形状を指すものとする。
配線基板10において、絶縁層11は、例えば、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、液晶ポリマー等の可撓性を有する絶縁材料から形成することができる。又、絶縁層11として、例えば、ガラスクロスにエポキシ系樹脂等の熱硬化性の絶縁性樹脂を含浸させた所謂ガラスエポキシ基板等のリジットな材料を用いてもよい。又、絶縁層11として、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の織布や不織布にエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂等の熱硬化性の絶縁性樹脂を含浸させた基板等のリジットな材料を用いてもよい。絶縁層11は、シリカ(SiO)等のフィラーを含有しても構わない。絶縁層11の厚さは、例えば、5〜50μm程度とすることができる。
配線層12は、絶縁層11の上面(一方の面)に設けられている。配線層13は、絶縁層11の下面(他方の面)に設けられている。配線層12と配線層13とは、絶縁層11を貫通する貫通孔11x内に充填された貫通配線14を介して電気的に接続されている。貫通配線14の平面形状は、例えば、直径が60μm程度の円形とすることができる。
配線層12及び13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12及び13の各々の厚さは、例えば、2〜30μm程度とすることができる。貫通配線14の材料としては、例えば、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)等を用いることができる。なお、配線層12と貫通配線14、又は配線層13と貫通配線14は、一体構造であってもよい。
ソルダーレジスト層15は、絶縁層11の下面に、配線層13を被覆するように形成されている。ソルダーレジスト層15は開口部15xを有し、開口部15xの底部には配線層13の下面の一部が露出している。開口部15xの底部に露出する配線層13は、他の配線基板や半導体パッケージ、半導体チップ等と電気的に接続されるパッドとして機能する。ソルダーレジスト層15の材料としては、例えば、感光性のエポキシ系絶縁性樹脂やアクリル系絶縁性樹脂等を用いることができる。ソルダーレジスト層15の厚さは、例えば、10〜30μm程度とすることができる。
配線基板10上には、半導体チップ30がフリップチップ実装されている。具体的には、半導体チップ30は、電極パッド35が設けられた回路形成面を配線層12側に向けて、配線基板10上にフリップチップ実装されている。配線層12の上面には突起電極である金属ピラー40が形成され、金属ピラー40の上端面には熱硬化性の導電性ペースト50が形成されている。半導体チップ30の電極パッド35は、金属ピラー40及び導電性ペースト50を介して、配線層12と電気的に接続されている。なお、電極パッド35の下面は、半導体チップ30の回路形成面と面一であってもよいし、半導体チップ30の回路形成面より突起していてもよいし、半導体チップ30の回路形成面より窪んでいてもよい。
金属ピラー40の平面形状は、例えば、直径が30μm程度の円形とすることができる。導電性ペースト50の平面形状は、例えば、円形とすることができる。この場合、導電性ペースト50の直径は、金属ピラー40の直径と同程度とすることができる。但し、導電性ペースト50と金属ピラー40との接続信頼性が確保できれば、導電性ペースト50の直径は金属ピラー40の直径より小さくてもよいし、大きくてもよい。なお、導電性ペースト50の直径を金属ピラー40の直径より大きくする場合、導電性ペースト50の直径は、例えば、60μm程度とすることができる。
金属ピラー40の材料としては、例えば、銅(Cu)等を用いることができる。金属ピラー40の高さは、例えば、5〜45μm程度とすることができる。導電性ペースト50としては、例えば、銅ペーストを用いることができるが、銀ペーストや金ペースト等の銅ペースト以外の導電性ペーストを用いてもよい。導電性ペースト50の厚さは、例えば、5〜45μm程度とすることができる。なお、導電性ペーストとは、主成分となる金属粉末をバインダーとなる樹脂の中に分散させたものである。金属粉末としては、銅、銀、金等を好適に用いることができるが、2種以上の金属を合金化した金属粉末や、2種以上の金属粉末の混合物等を用いてもよい。バインダーとなる樹脂としては、例えば、エポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂等を用いることができる。
絶縁層11の上面の全体に接着層60が設けられている。接着層60は、配線層12の上面及び側面、金属ピラー40の側面、並びに導電性ペースト50の側面を被覆している。又、接着層60は、絶縁層11の上面と半導体チップ30の回路形成面との対向部分を充填して配線基板10と半導体チップ30とを接着している。更に、接着層60は、半導体チップ30の側面に延伸してフィレット60fを形成している。フィレット60fは、例えば、半導体チップ30の側面の下方を環状に被覆するように形成することができる。フィレット60fは、半導体チップ30の側面の全体を環状に被覆するように形成してもよい。フィレット60fを除く部分の接着層60の厚さTは、例えば、12〜80μm程度とすることができる。
つまり、厚さTは、絶縁層11の上面と半導体チップ30の回路形成面との間隔である。従来の半導体装置のように配線基板の絶縁層の上面と半導体チップとの間にソルダーレジスト層とアンダーフィル樹脂を設ける構造に比べて、厚さTは30μm程度薄くすることができる。
接着層60としては、例えば、エポキシ系樹脂及びポリイミド系樹脂を含有する感光性の絶縁性樹脂(熱硬化性)を用いることができる。接着層60として、エポキシ系樹脂及びポリイミド系樹脂を含有する非感光性の絶縁性樹脂(熱硬化性)を用いてもよい。或いは、接着層60として、他の感光性又は非感光性の絶縁性樹脂(熱硬化性)を用いてもよい。接着層60の材料は、絶縁層11との密着性や熱膨張係数差等を考慮して適宜選択することができる。
[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2及び図3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。配線基板10は、半導体装置1となる複数の領域が設けられた多数個取りの基板の状態で製造される。そして、最終的に個片化されて個々の半導体装置1となる。以下に、半導体装置1の具体的な製造方法について説明する。
まず、図2(a)に示す工程では、絶縁層11を用意する。絶縁層11の材料や厚さは、前述の通りである。そして、レーザ加工法等により絶縁層11を貫通する貫通孔11xを形成し、ディスペンサー等を用いて貫通孔11xに導電性ペーストを充填後硬化させて貫通配線14を形成する。貫通孔11xに充填する導電性ペーストとしては、例えば、銅ペースト、金ペースト、銀ペースト等を用いることができる。
なお、YAGレーザやエキシマレーザを用いることで、内壁面が略垂直となる略円柱状の貫通孔11xを形成することができる。絶縁層11が感光性樹脂からなる場合には、露光及び現像により貫通孔11xを形成してもよい。この場合には、露光パワーの調整により、内壁面が略垂直となる略円柱状の貫通孔11xを形成することができる。
次に、図2(b)に示す工程では、絶縁層11の上面に配線層12を、下面に配線層13を形成する。配線層12と配線層13とは、貫通配線14を介して電気的に接続される。配線層12及び13は、例えば、セミアディティブ法により形成することができる。配線層12及び13の各々の材料や厚さは、前述の通りである。
次に、図2(c)に示す工程では、配線層12の上面に金属ピラー40を形成する。金属ピラー40は、例えば、セミアディティブ法により形成することができる。金属ピラー40の材料や高さは、前述の通りである。
なお、金属ピラー40をセミアディティブ法により形成する場合は、例えば、銅のスパッタや無電解めっきで、絶縁層11上面及び配線層12上面の全体にシード層を形成する。次いで、シード層上に、金属ピラー形成部分に開口を有するめっきレジスト層を形成し、銅の電解めっきにより、めっきレジスト層の開口に露出するシード層上に金属ピラー40を形成する。次いで、めっきレジスト層を除去し、金属ピラー40形成部分以外のシード層を除去する。
次に、図2(d)に示す工程では、絶縁層11の上面の全体に配線層12を被覆して金属ピラー40の上端面を露出する接着層60を形成する。具体的には、例えば、Bステージ状態(半硬化状態)の接着層60を、配線層12及び金属ピラー40を被覆するように絶縁層11の上面の全体にラミネートする。或いは、ペースト状の接着層60を、配線層12及び金属ピラー40を被覆するように絶縁層11の上面の全体に塗布する。そして、レーザ光の照射等により金属ピラー40の上端面を被覆する接着層60を除去し、金属ピラー40の上端面を接着層60の上面から露出させる。接着層60の材料や厚さは、前述の通りである。
次に、図3(a)に示す工程では、回路形成面に電極パッド35が設けられた半導体チップ30を準備し、電極パッド35にディスペンサー等を用いて導電性ペースト50を形成(印刷)する。導電性ペースト50の材料や厚さは、前述の通りである。そして、導電性ペースト50が接着層60の上面から露出する金属ピラー40の上端面と接し、半導体チップ30の回路形成面が接着層60の上面と接するように、半導体チップ30を接着層60上に配置する。その後、半導体チップ30を接着層60側に押圧しながら導電性ペースト50及び接着層60を所定温度に加熱して硬化させる。
これにより、接着層60が絶縁層11の上面と半導体チップ30の回路形成面との対向部分の隙間を充填して配線基板10と半導体チップ30とを接着する。又、接着層60が半導体チップ30の側面に延伸してフィレット60fを形成する。又、半導体チップ30の電極パッド35は、導電性ペースト50を介して、金属ピラー40と電気的に接続される。なお、フィレット60fは、例えば、半導体チップ30の側面の下方を環状に被覆するように形成することができるが、半導体チップ30の側面の全体を環状に被覆するように形成してもよい。
なお、導電性ペースト50及び接着層60を硬化させる所定温度は、例えば、180℃程度である。これは、導電性ペースト50の代わりにはんだを用いる場合のはんだの溶融温度(例えば、220℃程度)よりも低いため、配線基板10に発生する反りを低減できる。
次に、図3(b)に示す工程では、絶縁層11の下面に配線層13を被覆するソルダーレジスト層15を形成する。ソルダーレジスト層15は、例えば、液状又はペースト状の感光性のエポキシ系絶縁性樹脂やアクリル系絶縁性樹脂等を、配線層13を被覆するように絶縁層11の下面にスクリーン印刷法、ロールコート法、又は、スピンコート法等で塗布することにより形成できる。或いは、例えば、フィルム状の感光性のエポキシ系絶縁性樹脂やアクリル系絶縁性樹脂等を、配線層13を被覆するように絶縁層11の下面にラミネートすることにより形成してもよい。
そして、塗布又はラミネートした絶縁性樹脂を露光及び現像することで開口部15xを形成する(フォトリソグラフィ法)。これにより、開口部15xを有するソルダーレジスト層15が形成され、開口部15xの底部には配線層13の下面の一部が露出する。なお、予め開口部15xを形成したフィルム状の絶縁性樹脂を、配線層13を被覆するように絶縁層11の下面にラミネートしても構わない。
図3(b)に示す工程の後、図3(b)に示す構造体をスライサー等を用いて切断位置Cで切断することで、個々の半導体装置1とする。これにより、図1に示す半導体装置1が完成する。
なお、図3(a)に示す工程に代えて、図4に示すように、接着層60の上面から露出する金属ピラー40の上端面に導電性ペースト50を形成し、その後半導体チップ30を実装してもよい。又、図3(b)に示すソルダーレジスト層15の形成は、図2(c)に示す工程の直後や図2(d)に示す工程の直後に実行しても構わない。
このように、半導体装置1では、絶縁層11の上面の全体に設けられた接着層60が、配線層12及び導電性ペースト50を被覆すると共に、絶縁層11の上面と半導体チップ30の回路形成面との対向部分を充填して配線基板10と半導体チップ30とを接着している。すなわち、従来の半導体装置のように、配線基板の絶縁層の上面と半導体チップとの間に、ソルダーレジスト層とアンダーフィル樹脂を設ける構造ではないため、半導体装置1の全体を薄型化することができる。
又、接着層60が半導体チップ30の側面の少なくとも一部に延伸してフィレット60fを形成するため、半導体チップ30の耐湿性等を向上することができる。
〈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方法で貫通配線14を形成する例を示す。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についての説明は省略する場合がある。
図5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の実施の形態の図2(a)及び図2(b)に示す工程に代えて、図5(a)〜図5(c)に示す工程を実行してもよい。
まず、図5(a)に示す工程では、絶縁層11を用意し、絶縁層11の下面に配線層13を形成する。配線層13は、例えば、セミアディティブ法により形成することができる。配線層13の材料や厚さは、前述の通りである。
次に、図5(b)に示す工程では、レーザ加工法等により絶縁層11を貫通する貫通孔11xを形成する。貫通孔11x内には、配線層13の上面が露出する。なお、絶縁層11が感光性樹脂からなる場合には、露光及び現像により貫通孔11xを形成してもよい。貫通孔11xの形状の制御については前述の通りである。
次に、図5(c)に示す工程では、貫通孔11x内に貫通配線14を形成し、絶縁層11の上面に配線層12を形成する。貫通配線14及び配線層12は、例えば、セミアディティブ法により形成することができる。
具体的には、絶縁層11の上面、貫通孔11xの内壁面、及び貫通孔11x内に露出する配線層13の上面を連続的に被覆するシード層を銅等により形成する。シード層は、例えば、スパッタや無電解めっきで形成することができる。次に、貫通孔11x及び配線層12を形成する領域を露出する開口部を備えたレジスト層を形成し、シード層を給電層に利用した電解めっき法により、貫通孔11x内及び開口部内に銅等を析出させて電解めっき層を形成する。レジスト層を除去後、電解めっき層に被覆されていないシード層をエッチングにより除去することで、貫通配線14及び配線層12が形成される。この工法では、貫通配線14及び配線層12は、同一材料により形成された一体構造となる。
但し、配線層12を先に形成し、その後、上記と同様の方法で貫通配線14及び配線層13を形成してもよい。この場合には、貫通配線14及び配線層13は、同一材料により形成された一体構造となる。
図5(c)に示す工程の後、第1の実施の形態の図2(c)以降の工程を実行することにより、図1に示す半導体装置1が完成する。
このように、貫通配線14は、導電性ペーストを充填して形成してもよいし、めっき法等により形成してもよい。
〈第1の実施の形態の変形例2〉
第1の実施の形態の変形例2では、配線基板と半導体チップとを接続する導電性ペーストの形状が第1の実施の形態と異なる例を示す。なお、第1の実施の形態の変形例2において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図6は、第1の実施の形態の変形例2に係る半導体装置を例示する断面図であり、図6(a)は全体図、図6(b)は図6(a)のA部の部分拡大断面図である。
図6を参照するに、第1の実施の形態の変形例2に係る半導体装置1Aは、導電性ペースト50が導電性ペースト50Aに置換された点が半導体装置1(図1参照)と相違する。導電性ペースト50Aは、金属ピラー40の上端面の全体及び側面の全体を被覆するように形成されている。
第1の実施の形態の図3(a)に示す工程において、半導体チップ30の電極パッド35に導電性ペースト50Aを印刷する量と、導電性ペースト50A及び接着層60を硬化させる際に半導体チップ30を接着層60側に押圧する量は、適宜調整できる。導電性ペースト50Aを印刷する量と、半導体チップ30を接着層60側に押圧する量を調整することで、導電性ペースト50Aの一部が金属ピラー40の上端面から側面に延伸し、金属ピラー40と接着層60との界面に入り込む。その結果、図6に示すように、金属ピラー40の上端面の全体及び側面の全体を被覆するように導電性ペースト50Aを形成することができる。
なお、金属ピラー40の上端面の全体及び側面の一部(側面の上方)を被覆するように導電性ペースト50Aを形成してもよい。つまり、金属ピラー40の側面の一部(側面の下方)が導電性ペースト50Aから露出してもよい。導電性ペースト50Aの材料や、金属ピラー40の上端面に形成される導電性ペースト50Aの厚さは、例えば、第1の実施の形態の導電性ペースト50と同様とすることができる。
このように、金属ピラー40の上端面の全体及び側面の少なくとも一部を被覆するように導電性ペースト50Aを形成してもよい。これにより、金属ピラー40と導電性ペースト50Aとの接触面積が大きくなるため、両者の接続信頼性を向上できる。
〈第2の実施の形態〉
第2の実施の形態では、配線基板と半導体チップとを接続する導電性ペーストの位置が第1の実施の形態と異なる例を示す。なお、第2の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
[第2の実施の形態に係る半導体装置の構造]
まず、第2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7は、第2の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図であり、図7(a)は全体図、図7(b)は図7(a)のA部の部分拡大断面図である。
図7を参照するに、第2の実施の形態に係る半導体装置1Bは、金属ピラー40と導電性ペースト50との位置関係が上下入れ代わり、接着層60Bが第1接着層61と第2接着層62との積層構造である点が半導体装置1(図1参照)と主に相違する。
半導体装置1Bでは、半導体チップ30の電極パッド35に金属ピラー40が形成され、金属ピラー40の下端面は、導電性ペースト50を介して、配線基板10の配線層12と電気的に接続されている。金属ピラー40の材料や高さは、例えば、第1の実施の形態と同様とすることができる。導電性ペースト50の材料や厚さは、例えば、第1の実施の形態と同様とすることができる。
第1接着層61は、配線層12を被覆するように絶縁層11の上面の全体に設けられ、半導体チップ30の回路形成面との間に隙間を形成している。第1接着層61の上面と半導体チップ30の回路形成面との間の隙間を充填するように、第1接着層61の上面の一部に、第2接着層62が積層されている。
第1接着層61及び第2接着層62は、同一材料により一体的に形成されている。第1接着層61及び62としては、例えば、接着層60と同様の絶縁性樹脂を用いることができる。第1接着層61の厚さTは、例えば、7〜50μm程度とすることができる。フィレット62fを除く部分の第2接着層62の厚さTは、例えば、5〜30μm程度とすることができる。
第1接着層61は、導電性ペースト50の側面の全体及び金属ピラー40の側面の下方側を被覆している。第2接着層62は、金属ピラー40の側面の上方側を被覆している。第2接着層62の側面は、半導体チップ30側から第1接着層61側に行くにつれて末広がりとなる傾斜面である。第2接着層62が半導体チップ30の側面に延伸してフィレット62fが形成されている。フィレット62fは、例えば、半導体チップ30の側面の下方を環状に被覆するように形成することができる。フィレット62fは、半導体チップ30の側面の全体を環状に被覆するように形成してもよい。
[第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法]
次に、第2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8は、第2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、第1の実施の形態の図2(a)及び図2(b)に示す工程を実行する。そして、図8(a)に示す工程では、絶縁層11の上面の全体に配線層12を被覆するようにBステージ状態(半硬化状態)の第1接着層61を形成する。或いは、ペースト状の第1接着層61を、配線層12を被覆するように絶縁層11の上面の全体に塗布する。そして、第1接着層61に、導電性ペースト50を形成する部分の第1接着層61を除去し、配線層12の上面を選択的に露出する開口部61xを形成する。開口部61xは、例えば、レーザ加工法により形成できる。第1接着層61の材料や厚さは、前述の通りである。なお、第1接着層61が感光性樹脂からなる場合には、露光及び現像により開口部61xを形成してもよい。開口部61xの形状の制御については貫通孔11xの場合と同様である。
次に、図8(b)に示す工程では、ディスペンサー等を用いて開口部61xに導電性ペースト50を充填する。なお、導電性ペースト50は開口部61x内の少なくとも一部を充填するように形成すればよい。
次に、図8(c)に示す工程では、回路形成面に電極パッド35が設けられた半導体チップ30を準備し、電極パッド35に金属ピラー40を形成する。そして、半導体チップ30の回路形成面に金属ピラー40を被覆するようにBステージ状態(半硬化状態)の第2接着層62を形成する。或いは、半導体チップ30の回路形成面に金属ピラー40を被覆するようにペースト状の第2接着層62を塗布する。そして、金属ピラー40の下端面を被覆する第2接着層62を除去して金属ピラー40の下端面を第2接着層62から露出させる。金属ピラー40の下端面を被覆する第2接着層62は、例えば、レーザ光の照射等により除去できる。第2接着層62の材料や厚さは、前述の通りである。
そして、金属ピラー40の下端面が導電性ペースト50と接し第2接着層62が第1接着層61と接するように、半導体チップ30を第1接着層61上に配置する。その後、半導体チップ30を第1接着層61側に押圧しながら導電性ペースト50、第1接着層61、及び第2接着層62を硬化させる。
これにより、第1接着層61及び第2接着層62が一体化した接着層60Bが形成され、接着層60Bは絶縁層11の上面と半導体チップ30の回路形成面との対向部分の隙間を充填し、配線基板10と半導体チップ30とを接着する。又、接着層60Bを構成する第2接着層62が半導体チップ30の側面に延伸してフィレット62fを形成する。又、金属ピラー40は、導電性ペースト50を介して、配線層12と電気的に接続される。なお、フィレット62fは、例えば、半導体チップ30の側面の下方を環状に被覆するように形成することができるが、半導体チップ30の側面の全体を環状に被覆するように形成してもよい。
なお、図8(c)に示す工程に代えて、図9に示すように、第2接着層62から露出する金属ピラー40の下端面に導電性ペースト50を印刷してもよい。この場合、導電性ペースト50の下端面が第1接着層61の開口部61x内に露出する配線層12の上面と接するように半導体チップ30を第1接着層61上に配置する。そして、半導体チップ30を第1接着層61側に押圧しながら導電性ペースト50、第1接着層61、及び第2接着層62を硬化させる。
このように、半導体チップ30の電極パッド35に金属ピラー40を形成し、金属ピラー40の下端面に形成した導電性ペースト50を介して、配線層12と電気的に接続してもよい。又、配線基板10側に第1接着層61を設け、半導体チップ30側に第2接着層62を設け、両者を一体化して接着層60Bを形成してもよい。この場合にも、第1の実施の形態と同様の効果を奏する。
〈第2の実施の形態の変形例1〉
第2の実施の形態の変形例1では、配線基板と半導体チップとを接続する導電性ペーストの形状が第2の実施の形態と異なる例を示す。なお、第2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についての説明は省略する場合がある。
図10は、第2の実施の形態の変形例1に係る半導体装置を例示する断面図であり、図10(a)は全体図、図10(b)は図10(a)のA部の部分拡大断面図である。
図10を参照するに、第2の実施の形態の変形例1に係る半導体装置1Cは、導電性ペースト50が導電性ペースト50Cに置換された点が半導体装置1B(図7参照)と相違する。導電性ペースト50Cは、金属ピラー40の下端面の全体及び側面の全体を被覆するように形成されている。
第2の実施の形態の図8(b)に示す工程において開口部61x内に導電性ペースト50Cを充填する量と、図8(c)に示す工程において導電性ペースト50C等を硬化させる際に半導体チップ30を第1接着層61側に押圧する量は、適宜調整できる。導電性ペースト50Cを充填する量と、半導体チップ30を第1接着層61側に押圧する量を調整することで、導電性ペースト50Cの一部が金属ピラー40の下端面から側面に延伸し、金属ピラー40と第2接着層62との界面に入り込む。その結果、図10に示すように、金属ピラー40の下端面の全体及び側面の全体を被覆するように導電性ペースト50Cを形成することができる。
又、第2の実施の形態の図9に示す工程において金属ピラー40の下端面に導電性ペースト50Cを印刷する量と、導電性ペースト50C等を硬化させる際に半導体チップ30を第1接着層61側に押圧する量は、適宜調整できる。導電性ペースト50Cを充填する量と、半導体チップ30を第1接着層61側に押圧する量を調整することで、導電性ペースト50Cの一部が金属ピラー40の下端面から側面に延伸し、金属ピラー40と第2接着層62との界面に入り込む。その結果、図10に示すように、金属ピラー40の下端面の全体及び側面の全体を被覆するように導電性ペースト50Cを形成することができる。
なお、金属ピラー40の下端面の全体及び側面の一部(側面の下方)を被覆するように導電性ペースト50Cを形成してもよい。つまり、金属ピラー40の側面の一部(側面の上方)が導電性ペースト50Cから露出してもよい。導電性ペースト50Cの材料や、金属ピラー40の下端面に形成される導電性ペースト50Cの厚さは、例えば、第2の実施の形態の導電性ペースト50と同様とすることができる。
このように、金属ピラー40の下端面の全体及び側面の少なくとも一部を被覆するように導電性ペースト50Cを形成してもよい。これにより、金属ピラー40と導電性ペースト50Cとの接触面積が大きくなるため、両者の接続信頼性を向上できる。
以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等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等に種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、上記の各実施の形態及び変形例に係る半導体装置では、2層の配線層を有する配線基板上に半導体チップを実装する例を示したが、これには限定されない。すなわち、3層以上の配線層を有する配線基板に半導体チップを実装する形態としても構わない。又、半導体チップを実装する配線基板の製造方法も特に限定されず、例えばビルドアップ工法により製造された配線基板に半導体チップを実装してもよいし、その他の工法により形成された配線基板に半導体チップを実装してもよい。
1、1A、1B、1C 半導体装置
10 配線基板
11 絶縁層
11x 貫通孔
12、13 配線層
14 貫通配線
15 ソルダーレジスト層
15x、61x 開口部
30 半導体チップ
35 電極パッド
40 金属ピラー
50、50A、50C 導電性ペースト
60、60B 接着層
60f、62f フィレット
61 第1接着層
62 第2接着層

Claims (4)

  1. 絶縁層、及び前記絶縁層の一方の面に設けられた配線層、を備えた配線基板の前記配線層上に突起電極を形成する工程と、
    前記絶縁層の一方の面の全体に前記配線層を被覆して前記突起電極の端面を露出する接着層を形成する工程と、
    回路形成面に電極パッドが設けられた半導体チップを準備する工程と、
    前記電極パッド又は前記突起電極の端面に導電性ペーストを形成する工程と、
    前記電極パッドと前記突起電極が前記導電性ペーストを介して接し前記回路形成面が前記接着層と接するように前記半導体チップを前記接着層上に配置し、前記半導体チップを前記接着層側に押圧しながら前記導電性ペースト及び前記接着層を同時に硬化させる工程と、を有し、
    前記絶縁層及び前記導電性ペーストは、熱硬化性であり、
    前記導電性ペーストは、主成分となる金属粉末をバインダーとなる樹脂の中に分散させたものであり、
    前記硬化させる工程では、
    前記接着層が前記絶縁層の一方の面と前記回路形成面との対向部分の隙間を充填して前記配線基板と前記半導体チップとを接着し、
    前記接着層が前記半導体チップの側面に延伸してフィレットを形成し、
    前記フィレットは前記回路形成面側に向かって裾広がりの形状となる半導体装置の製造方法。
  2. 絶縁層、及び前記絶縁層の一方の面に設けられた配線層、を備えた配線基板の前記絶縁層の一方の面の全体に前記配線層を被覆する第1接着層を形成する工程と、
    前記第1接着層に、前記配線層を選択的に露出する開口部を形成する工程と、
    回路形成面に電極パッドが設けられた半導体チップを準備し、前記電極パッドに突起電極を形成する工程と、
    前記回路形成面に、前記突起電極の端面を露出する第2接着層を形成する工程と、
    前記開口部内又は前記突起電極の端面に導電性ペーストを形成する工程と、
    前記突起電極と前記開口部内に露出する前記配線層が前記導電性ペーストを介して接し前記第2接着層が前記第1接着層と接するように前記半導体チップを前記第1接着層上に配置し、前記半導体チップを前記第1接着層側に押圧しながら前記導電性ペースト、前記第1接着層、及び前記第2接着層を同時に硬化させる工程と、を有し、
    前記絶縁層及び前記導電性ペーストは、熱硬化性であり、
    前記導電性ペーストは、主成分となる金属粉末をバインダーとなる樹脂の中に分散させたものであり、
    前記硬化させる工程では、
    前記第1接着層及び前記第2接着層が前記絶縁層の一方の面と前記回路形成面との対向部分の隙間を充填して前記配線基板と前記半導体チップとを接着し、
    前記第2接着層が前記半導体チップの側面に延伸してフィレットを形成し、
    前記フィレットは前記回路形成面側に向かって裾広がりの形状となる半導体装置の製造方法。
  3. 前記導電性ペーストは、前記突起電極の端面から前記突起電極の側面に延伸する請求項又はに記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記導電性ペーストは、前記突起電極の側面の全体を被覆する請求項に記載の半導体装置の製造方法。
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