JP7236807B2 - 半導体装置、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置、及び半導体装置の製造方法に関する。
第１半導体チップの実装領域に第２半導体チップが実装された半導体装置として、バンプによって接合された第１半導体チップと第２半導体チップとの間にアンダーフィル樹脂層が配置されたものが知られている。このような半導体装置を製造するに際しては、第１半導体チップと第２半導体チップとの間にアンダーフィル樹脂層を確実に配置するために、真空充填法を用いる場合がある（例えば、特許文献１参照）。
真空充填法では、真空環境において、第２半導体チップの外縁に沿うように第１半導体チップの実装領域にアンダーフィル樹脂剤を環状に配置し、第１半導体チップと第２半導体チップとの間に閉空間を形成する。その後、大気圧環境への解放によって、当該閉空間に対応する領域にアンダーフィル樹脂剤を充填し、アンダーフィル樹脂剤を硬化させることで、第１半導体チップと第２半導体チップとの間にアンダーフィル樹脂層を形成する。
特開平８－２６４５８７号公報
しかしながら、上述したような半導体装置を製造するに際して、アンダーフィル樹脂層の確実な配置のために真空充填法を用いる場合には、装置サイズの小型化が妨げられるおそれがある。その理由は、第２半導体チップの外縁に沿うように第１半導体チップの実装領域にアンダーフィル樹脂剤を環状に配置するために、第２半導体チップの外縁の全部分に沿って第１半導体チップの実装領域を拡幅させざるを得ないからである。
本発明は、信頼性の向上及び小型化が図られた半導体装置、並びにそのような半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の半導体装置は、実装領域を有する支持体と、所定距離を介して実装領域上に配置された半導体チップと、支持体と半導体チップとの間に配置されたバンプと、半導体チップの外縁の一部分に沿うように、支持体と半導体チップとの間に配置された壁部と、支持体と半導体チップとの間に配置されたアンダーフィル樹脂層と、を備え、アンダーフィル樹脂層は、壁部の外側の側面を覆っている。
この半導体装置では、例えば製造に際して真空充填法を用いる場合に、半導体チップの外縁の一部分に沿うように配置された壁部と、半導体チップの外縁のうち当該一部分を除く他の部分に沿うように配置されたアンダーフィル樹脂剤とで、支持体と半導体チップとの間に閉空間を形成できる。これにより、半導体チップの外縁の一部分に沿っては支持体の実装領域を拡幅させる必要がない。したがって、この半導体装置では、アンダーフィル樹脂層の確実な配置、及び装置サイズの小型化が実現される。更に、この半導体装置では、アンダーフィル樹脂層が壁部の外側の側面を覆っているため、壁部の劣化の抑制、及び支持体と半導体チップとの接合強度の向上が実現される。以上により、この半導体装置によれば、信頼性の向上及び小型化が図られる。
本発明の半導体装置では、アンダーフィル樹脂層は、壁部の外側の側面の全体を覆っていてもよい。この構成によれば、壁部の劣化の抑制、及び支持体と半導体チップとの接合強度の向上がより確実に実現される。
本発明の半導体装置では、壁部の材料は、バンプの材料と同一であってもよい。この構成によれば、バンプと壁部との間の熱膨張係数の差に起因する破損等が抑制される。また、バンプ及び壁部の形成が容易となる。
本発明の半導体装置では、支持体と半導体チップとが対向する方向から見た場合に、壁部の外側の側面は、半導体チップの外縁の一部分よりも内側に位置していてもよい。この構成によれば、壁部の外側の側面を底面とする溝が半導体チップの外縁の一部分に沿うように形成されるため、アンダーフィル樹脂層のうち壁部の外側の側面を覆う部分が安定化すると共に、小型化に寄与する当該部分のはみ出し量がより小さくなる。
本発明の半導体装置では、アンダーフィル樹脂層は、半導体チップの外縁の一部分に沿うように当該一部分の外側において実装領域に配置された第１フィレット部と、半導体チップの外縁のうち一部分を除く他の部分に沿うように当該他の部分の外側において実装領域に配置された第２フィレット部と、を含み、第１フィレット部の幅は、第２フィレット部の幅よりも小さくてもよい。この構成によれば、装置サイズの小型化が維持されつつ、支持体と半導体チップとの接合バランス及び接合強度の向上が実現される。
本発明の半導体装置では、第１フィレット部及び第２フィレット部は、半導体チップの側面に至っていてもよい。この構成によれば、支持体と半導体チップとの接合バランス及び接合強度の向上がより確実に実現される。
本発明の半導体装置では、支持体は、実装領域と隣り合う受光領域を更に有し、半導体チップの外縁の一部分は、半導体チップの外縁のうち受光領域に沿うように延在する部分であってもよい。この構成によれば、半導体チップと受光領域との近接配置が可能となる。
本発明の半導体装置は、実装領域において半導体チップと隣り合う別の半導体チップを更に備え、半導体チップの外縁の一部分は、半導体チップの外縁のうち別の半導体チップに沿うように延在する部分であってもよい。この構成によれば、半導体チップと別の半導体チップとの近接配置が可能となる。
本発明の半導体装置では、支持体は、実装領域と隣り合う端子領域を更に有し、半導体チップの外縁の一部分は、半導体チップの外縁のうち端子領域に沿うように延在する部分であってもよい。この構成によれば、半導体チップと端子領域との近接配置が可能となる。
本発明の半導体装置の製造方法は、支持体が有する実装領域上に、所定距離を介して半導体チップを配置し、支持体と半導体チップとの間に配置されたバンプ、及び、半導体チップの外縁の一部分に沿うように、支持体と半導体チップとの間に配置された壁部によって、支持体と半導体チップとを接合する第１工程と、第１気圧の環境において、半導体チップの外縁のうち一部分を除く他の部分に沿うように他の部分の外側において実装領域にアンダーフィル樹脂剤を配置し、壁部及びアンダーフィル樹脂剤によって、支持体と半導体チップとの間に閉空間を形成する第２工程と、前記第１気圧よりも高い第２気圧の環境への配置によって、閉空間に対応する領域にアンダーフィル樹脂剤を充填し、アンダーフィル樹脂剤を硬化させることで、支持体と半導体チップとの間にアンダーフィル樹脂層を配置する第３工程と、を備える。
この半導体装置の製造方法では、半導体チップの外縁の一部分に沿うように配置された壁部と、半導体チップの外縁のうち当該一部分を除く他の部分に沿うように配置されたアンダーフィル樹脂剤とで、支持体と半導体チップとの間に閉空間を形成する。これにより、半導体チップの外縁の一部分に沿っては支持体の実装領域を拡幅させる必要がない。よって、この半導体装置の製造方法よれば、信頼性の向上、及び装置サイズの小型化が実現された半導体装置が得られる。
本発明によれば、信頼性の向上及び小型化が図られた半導体装置、並びにそのような半導体装置の製造方法を提供できる。
一実施形態の半導体装置の平面図である。 図１に示されるII－II線に沿っての半導体装置の断面図である。 （ａ）：図１に示される半導体装置の製造方法の一工程を示す平面図である。（ｂ）：図１に示される半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。 （ａ）：図１に示される半導体装置の製造方法の一工程を示す平面図である。（ｂ）：図１に示される半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。 （ａ）：図１に示される半導体装置の製造方法の一工程を示す平面図である。（ｂ）：図１に示される半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。 （ａ）：図１に示される半導体装置の製造方法の一工程を示す平面図である。（ｂ）：図１に示される半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。 （ａ）及び（ｂ）：他の実施形態の半導体装置の一部の断面図である。 他の実施形態の半導体装置の平面図である。 図８に示されるIX－IX線に沿っての半導体装置の断面図である。 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）：他の実施形態の半導体装置の平面図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［半導体装置の構成］
図１及び図２に示されるように、半導体装置１は、第１半導体チップ（支持体）１０と、第２半導体チップ（半導体チップ）２０と、を備えている。第１半導体チップ１０は、例えばイメージセンサである。第２半導体チップ２０は、例えば読み出し回路（ＲＯＩＣ）である。第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０とは、フリップチップボンディングによって互いに接合されている。
第１半導体チップ１０は、半導体基板１１における表面１１ａ側の部分に受光部１２及び回路部１３が作り込まれた半導体チップである。受光部１２は、複数の画素を含んでいる。回路部１３は、表面１１ａに設けられた複数の電極パッドを含んでいる。対応する画素と電極パッドとは、半導体基板１１に作り込まれた配線によって電気的に接続されている。なお、各電極パッドは、アンダーバンプメタルを含む場合がある。
半導体基板１１の表面１１ａには、受光領域１４及び実装領域１５が設けられている。受光領域１４は、受光部１２に対応する領域である。実装領域１５は、回路部１３に対応する領域である。受光領域１４は、実装領域１５と隣り合っている。一例として、半導体基板１１は、矩形板状（例えば、２０ｍｍ×１５ｍｍ×１ｍｍ（厚さ）程度の矩形板状）に形成されており、矩形状の受光領域１４は、矩形状の表面１１ａにおいて、矩形状の実装領域１５と隣り合っている。
第２半導体チップ２０は、半導体基板２１における表面２１ａ側の部分に回路部２３が作り込まれた半導体チップである。回路部２３は、表面２１ａに設けられた複数の電極パッドを含んでいる。一例として、半導体基板２１は、矩形板状（例えば、１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍ（厚さ）程度の矩形板状）に形成されている。なお、各電極パッドは、アンダーバンプメタルを含む場合がある。
第２半導体チップ２０は、半導体基板１１の表面１１ａと半導体基板２１の表面２１ａとが向かい合った状態で、所定距離（例えば５μｍ程度）を介して第１半導体チップ１０の実装領域１５上に配置されている。第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０とが対向する方向Ａ（以下、単に「方向Ａ」という）において、半導体基板１１の表面１１ａに設けられた複数の電極パッドと半導体基板２１の表面２１ａに設けられた複数の電極パッドとは、１対１で対向している。対向する電極パッド同士は、バンプ２によって電気的且つ物理的に接続されている。各バンプ２の高さ及び幅は、例えば５μｍ程度であり、隣り合うバンプ２の中心間距離は、例えば２０μｍ程度である。
第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との間には、複数のバンプ２に加え、１つの壁部３が配置されている。壁部３の高さ及び幅は、例えば５μｍ程度である。第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０とは、複数のバンプ２及び１つの壁部３によって接合されている。すなわち、壁部３は、第１半導体チップ１０及び第２半導体チップ２０に当接している。壁部３の材料は、バンプ２の材料（例えばＳｎＡｇ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＢｉ、Ｉｎ等）と同一である。ただし、壁部３は、第１半導体チップ１０及び第２半導体チップ２０のそれぞれに物理的には接続されているが、第１半導体チップ１０及び第２半導体チップ２０のそれぞれに電気的には接続されていない。
壁部３は、第２半導体チップ２０の外縁２２の一部分２２ａに沿うように配置されている。外縁２２は、方向Ａから見た場合における第２半導体チップ２０の外縁である。外縁２２は、方向Ａから見た場合に第１半導体チップ１０の実装領域１５の外縁に含まれている。外縁２２の一部分２２ａは、方向Ａから見た場合に受光領域１４に沿うように延在する部分である。一例として、外縁２２の一部分２２ａは、方向Ａから見た場合に、矩形状の外縁２２における受光領域１４側の一辺であり、矩形状の受光領域１４における実装領域１５側の一辺に沿うように延在している。
壁部３の外側の側面３ａ（以下、単に「側面３ａ」という）は、方向Ａから見た場合に、第２半導体チップ２０の外縁２２の一部分２２ａよりも内側に位置している。方向Ａから見た場合における外縁２２の一部分２２ａと壁部３の側面３ａとの距離は、１０～１００μｍ程度である。なお、外側とは、方向Ａから見た場合に第２半導体チップ２０の中心（重心）に対して第２半導体チップ２０の外縁２２が位置する側であり、内側とは、方向Ａから見た場合に第２半導体チップ２０の外縁２２に対して第２半導体チップ２０の中心（重心）が位置する側である。
第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との間には、アンダーフィル樹脂層４が配置されている。アンダーフィル樹脂層４は、壁部３の側面３ａの全体を覆っている。アンダーフィル樹脂層４のうち壁部３の側面３ａを覆う部分においては、方向Ａから見た場合における当該部分の幅（側面３ａに垂直な方向における幅）が、壁部３の一方の端部３ｂ及び他方の端部３ｃのそれぞれから壁部３の側面３ａの中央部３ｄに近付くほど小さくなっている。ただし、方向Ａから見た場合における当該部分の幅は、略一定であってもよい。
アンダーフィル樹脂層４の外縁には、第１フィレット部４ａ及び第２フィレット部４ｂが設けられている。第１フィレット部４ａは、第２半導体チップ２０の外縁２２の一部分２２ａに沿うように当該一部分２２ａの外側において第１半導体チップ１０の実装領域１５に配置された部分である。第２フィレット部４ｂは、第２半導体チップ２０の外縁２２のうち一部分２２ａを除く他の部分２２ｂに沿うように当該他の部分２２ｂの外側において第１半導体チップ１０の実装領域１５に配置された部分である。
第１フィレット部４ａ及び第２フィレット部４ｂは、第２半導体チップ２０の側面２０ａ（すなわち、半導体基板２１の側面）に至っている。第１フィレット部４ａ及び第２フィレット部４ｂのそれぞれの高さ（実装領域１５からの高さ）は、外側ほど小さくなっている。第１フィレット部４ａの高さＨ１は、第２フィレット部４ｂの高さＨ２よりも小さい。第１フィレット部４ａの幅Ｗ１は、第２フィレット部４ｂの幅Ｗ２よりも小さい。なお、高さＨ１，Ｈ２は、実装領域１５からの高さの最大値である。幅Ｗ１，Ｗ２は、方向Ａから見た場合に第２半導体チップ２０の側面２０ａから外側にはみ出す幅の最大値である。
［半導体装置の製造方法］
図３に示されるように、各バンプ２の一部及び壁部３の一部が設けられた第１半導体チップ１０と、各バンプ２の一部及び壁部３の一部が設けられた第２半導体チップ２０と、を準備する。続いて、第１半導体チップ１０の実装領域１５上に、所定距離を介して第２半導体チップ２０を配置し、対応するバンプ２の一部同士を接触させると共に壁部３の一部同士を接触させる。続いて、図４に示されるように、加熱によって、対応するバンプ２の一部同士を一体化させると共に壁部３の一部同士を一体化させ、複数のバンプ２及び１つの壁部３によって、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０とを接合する（第１工程）。
続いて、真空充填法によって、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との間にアンダーフィル樹脂層４を配置する。すなわち、図５に示されるように、真空環境（所定の真空度に維持された大気圧よりも低圧の環境）（第１気圧の環境）において、壁部３の一方の端部３ｂの近傍が始点となり、壁部３の他方の端部３ｃの近傍が終点となるように、第２半導体チップ２０の外縁２２の他の部分２２ｂに沿って、第１半導体チップ１０の実装領域１５にアンダーフィル樹脂剤４０を供給していく。このアンダーフィル樹脂剤４０の供給は、ディスペンサ５０を走行させることで実施される。これにより、真空環境において、外縁２２の他の部分２２ｂに沿うように当該他の部分２２ｂの外側において実装領域１５にアンダーフィル樹脂剤４０を配置し、壁部３及びアンダーフィル樹脂剤４０によって、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との間に閉空間Ｓを形成する（第２工程）。
アンダーフィル樹脂剤４０の供給の始点は、アンダーフィル樹脂剤４０が毛細管現象によって壁部３の一方の端部３ｂに至る程度に当該端部３ｂの近傍である必要がある。同様に、アンダーフィル樹脂剤４０の供給の終点は、アンダーフィル樹脂剤４０が毛細管現象によって壁部３の他方の端部３ｃに至る程度に当該端部３ｃの近傍である必要がある。アンダーフィル樹脂剤４０の供給の始点と壁部３の一方の端部３ｂとの距離、及びアンダーフィル樹脂剤４０の供給の終点と壁部３の他方の端部３ｃとの距離は、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との距離、アンダーフィル樹脂剤４０の粘度等によって設定される。なお、壁部３の一方の端部３ｂと第２半導体チップ２０の外縁２２との最短距離、及び壁部３の他方の端部３ｃと第２半導体チップ２０の外縁２２との最短距離が、それぞれ、１０～１００μｍ程度（第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との距離の２０倍未満程度）であれば、アンダーフィル樹脂剤４０を毛細管現象によって壁部３の一方の端部３ｂ及び他方の端部３ｃに至らせて、閉空間Ｓを形成できる。また、方向Ａから見た場合に、壁部３の一方の端部３ｂ側において、実装領域１５のうち第２半導体チップ２０の外縁２２に沿った環状領域と壁部３の側面３ａの延長線とが交差する部分をアンダーフィル樹脂剤４０の供給の始点とし、方向Ａから見た場合に、壁部３の他方の端部３ｂ側において、実装領域１５のうち第２半導体チップ２０の外縁２２に沿った環状領域と壁部３の側面３ａの延長線とが交差する部分をアンダーフィル樹脂剤４０の供給の終点とすると、後述する第３工程において、アンダーフィル樹脂剤４０の一部が、壁部３の側面３ａに沿って壁部３の一方の端部３ｂ及び他方の端部３ｃのそれぞれから壁部３の側面３ａの中央部３ｄに進行し易くなる。
続いて、真空環境を解いて大気圧に解放することで、壁部３及びアンダーフィル樹脂剤４０によって閉空間Ｓが形成された第１半導体チップ１０及び第２半導体チップ２０を大気圧環境に配置する。この大気圧環境への配置（第１気圧よりも高い第２気圧の環境への配置）によって、図６に示されるように、閉空間Ｓに対応する領域にアンダーフィル樹脂剤４０を充填する。このとき、アンダーフィル樹脂剤４０の一部が、壁部３の側面３ａに沿って壁部３の一方の端部３ｂ及び他方の端部３ｃのそれぞれから壁部３の側面３ａの中央部３ｄに進行し、当該側面３ａの全体を覆う。閉空間Ｓに対応する領域へのアンダーフィル樹脂剤４０の進行は、閉空間Ｓの内外の圧力差によるものであり、壁部３の側面３ａに沿ってのアンダーフィル樹脂剤４０の進行は、毛細管現象によるものである。続いて、アンダーフィル樹脂剤４０を硬化させることでアンダーフィル樹脂層４を形成し、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との間にアンダーフィル樹脂層４を配置する（第３工程）。なお、アンダーフィル樹脂剤４０の一部は、アンダーフィル樹脂剤４０を熱硬化させる際に、毛細管現象によって、壁部３の側面３ａに沿って進行していく場合もある。以上により、半導体装置１が製造される。
［作用及び効果］
半導体装置１では、例えば製造に際して真空充填法を用いる場合に、第２半導体チップ２０の外縁２２の一部分２２ａに沿うように配置された壁部３と、第２半導体チップ２０の外縁２２の他の部分２２ｂに沿うように配置されたアンダーフィル樹脂剤４０とで、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との間に閉空間Ｓを形成できる。これにより、第２半導体チップ２０の外縁２２の一部分２２ａに沿っては第１半導体チップ１０の実装領域１５を拡幅させる必要がない。したがって、半導体装置１では、アンダーフィル樹脂層４の確実な配置、及び装置サイズの小型化が実現される。更に、半導体装置１では、アンダーフィル樹脂層４が壁部３の側面３ａの全体を覆っているため、壁部３の劣化の抑制、及び第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との接合強度（例えば、衝撃等に対する耐性）の向上が実現される。以上により、半導体装置１によれば、信頼性の向上及び小型化が図られる。
また、半導体装置１では、第２半導体チップ２０の外縁２２の一部分２２ａが、第２半導体チップ２０の外縁２２のうち受光領域１４に沿うように延在する部分である。この構成により、受光領域１４上へのアンダーフィル樹脂層４のはみ出しを防止しつつ、第２半導体チップ２０と受光領域１４との近接配置が可能となる。第２半導体チップ２０と受光領域１４との近接配置は、装置サイズの小型化は勿論、受光部１２と回路部１３との間の配線長の短縮化によるノイズ発生の抑制にも寄与する。
また、半導体装置１では、壁部３の材料がバンプ２の材料と同一である。この構成により、バンプ２と壁部３との間の熱膨張係数の差に起因する破損等が抑制される。また、バンプ２及び壁部３の形成が容易となる。例えば、上述した半導体装置１の製造方法の第１工程において、第１半導体チップ１０及び第２半導体チップ２０のそれぞれにおける各バンプ２の一部の形成及び壁部３の一部の形成を同時に（同一工程で）実施でき、対応するバンプ２の一部同士の一体化及び壁部３の一部同士の一体化を同時に（同一工程で）実施できる。
また、半導体装置１では、方向Ａから見た場合に、壁部３の側面３ａが、第２半導体チップ２０の外縁２２の一部分２２ａよりも内側に位置している。この構成により、壁部３の側面３ａを底面とする溝が外縁２２の一部分２２ａに沿うように形成されるため、アンダーフィル樹脂層４のうち壁部３の側面３ａを覆う部分が安定化すると共に、小型化に寄与する当該部分のはみ出し量がより小さくなる。また、壁部３の側面３ａを底面とする溝が外縁２２の一部分２２ａに沿うように形成されるため、例えば、上述した半導体装置１の製造方法の第３工程において、壁部３の側面３ａに沿ってアンダーフィル樹脂剤４０を毛細管現象によって進行させ易い。更に、例えば、上述した半導体装置１の製造方法の第１工程において、複数の第２半導体チップ２０がウェハとして存在する状態で第２半導体チップ２０に各バンプ２の一部及び壁部３の一部を形成し、その後にウェハを複数の第２半導体チップ２０にダイシングするような場合に、ダイシングによって壁部３の一部が損傷するのを確実に防止できる。
また、半導体装置１では、アンダーフィル樹脂層４が、第２半導体チップ２０の外縁２２の一部分２２ａに沿うように配置された第１フィレット部４ａと、第２半導体チップ２０の外縁２２の他の部分２２ｂに沿うように配置された第２フィレット部４ｂと、を含み、第１フィレット部４ａの幅が第２フィレット部４ｂの幅よりも小さい。この構成により、装置サイズの小型化が維持されつつ、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との接合バランス及び接合強度の向上が実現される。
また、半導体装置１では、第１フィレット部４ａ及び第２フィレット部４ｂが第２半導体チップ２０の側面２０ａに至っている。この構成により、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との接合バランス及び接合強度の向上がより確実に実現される。
また、半導体装置１の製造方法では、第２半導体チップ２０の外縁２２の一部分２２ａに沿うように配置された壁部３と、第２半導体チップ２０の外縁２２の他の部分２２ｂに沿うように配置されたアンダーフィル樹脂剤４０とで、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との間に閉空間Ｓを形成する。これにより、第２半導体チップ２０の外縁２２の一部分２２ａに沿っては第１半導体チップ１０の実装領域１５を拡幅させる必要がない。具体的には、第２半導体チップ２０の外縁２２の他の部分２２ｂに沿っては、ディスペンサ５０が走行するため、ディスペンサ５０の径（例えば４００μｍ程度）以上は、実装領域１５を拡幅させる必要がある。それに対し、第２半導体チップ２０の外縁２２の一部分２２ａに沿っては、ディスペンサ５０が走行しないため、第１半導体チップ１０の実装領域１５を拡幅させる必要がない。よって、半導体装置１の製造方法よれば、信頼性の向上、及び装置サイズの小型化が実現された半導体装置１が得られる。
なお、アンダーフィル樹脂層４を形成するための一手法である真空充填法は、チップ構造の高精細化に伴い、重要性を増している。チップ構造の高精細化によって、隣り合うバンプ２の中心間距離が例えば２０μｍ程度に縮小され、それを実現するために、各バンプ２の高さ及び幅が例えば５μｍ程度に縮小されると、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との距離も例えば５μｍ程度にまで狭くなる。その場合、毛細管現象だけでは、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との間にアンダーフィル樹脂剤４０が進行し難くなる（特に中心部分にまで充填するのが困難となる）ため、閉空間Ｓの内外の圧力差によって第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との間にアンダーフィル樹脂剤４０を進行させる真空充填法が好適となる。しかし、環状のアンダーフィル樹脂剤４０によって閉空間を形成しようとすると、第２半導体チップ２０の外縁２２の全部分に沿って、ディスペンサ５０を環状に走行させるために、第１半導体チップ１０の実装領域１５を拡幅させざるを得ない。そこで、第２半導体チップ２０の外縁２２の一部分２２ａに沿うように壁部３を配置することで、当該一部分２２ａに沿っては第１半導体チップ１０の実装領域１５の拡幅を不要とする、半導体装置１の構成及び半導体装置１の製造方法は、アンダーフィル樹脂層４の確実な配置、及び装置サイズの小型化を実現する上で極めて有効である。
［変形例］
本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、図７の（ａ）に示されるように、アンダーフィル樹脂層４のうち壁部３の側面３ａに沿った部分は、壁部３の側面３ａを底面とする溝内に収まっていてもよい。また、図７の（ｂ）に示されるように、第１フィレット部４ａは、第２半導体チップ２０の側面２０ａに至っていなくてもよい。また、アンダーフィル樹脂層４は、壁部３の側面３ａの全体を覆っていなくてもよい。例えば、アンダーフィル樹脂層４は、壁部３の側面３ａのうち中央部３ｄ（図６の（ａ）参照）を除く部分のみを覆っていてもよい。アンダーフィル樹脂層４が、壁部３の側面３ａの一部を覆っていれば、壁部３の劣化の抑制、及び第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との接合強度の向上が実現される。
また、壁部３の側面３ａは、方向Ａから見た場合に、第２半導体チップ２０の外縁２２の一部分２２ａ上に位置していてもよい。つまり、壁部３は、側面３ａが第２半導体チップ２０の側面２０ａと面一となるように、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との間に配置されていてもよい。また、壁部３の材料は、バンプ２の材料と同一でなくてもよい。一例として、バンプ２の材料がＳｎＡｇＣｕであるのに対し、壁部３の材料はポリイミドであってもよい。このように、壁部３の材料としては、金属材料だけでなく、樹脂材料が用いられてもよい。
また、図８及び図９に示されるように、半導体装置１は、隣り合う第２半導体チップ２０及び第３半導体チップ（別の半導体チップ）３０がフリップチップボンディングによって第１半導体チップ１０の実装領域１５に実装されたものであってもよい。この半導体装置１では、第２半導体チップ２０の外縁２２の一部分２２ａに沿うように、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との間に壁部３が配置されており、第３半導体チップ３０の外縁３２の一部分３２ａに沿うように、第１半導体チップ１０と第３半導体チップ３０との間に壁部３が配置されている。外縁２２の一部分２２ａは、方向Ａから見た場合に第３半導体チップ３０に沿うように延在する部分である。外縁３２の一部分３２ａは、方向Ａから見た場合に第２半導体チップ２０に沿うように延在する部分である。この半導体装置１では、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との間、第１半導体チップ１０と第３半導体チップ３０との間、及び対向する壁部３の側面３ａ同士の間に、アンダーフィル樹脂層４が一続きで配置されている。この半導体装置１によれば、第２半導体チップ２０と第３半導体チップ３０との近接配置が可能となる。
図８及び図９に示される半導体装置１では、アンダーフィル樹脂層４は、真空充填法において、第２半導体チップ２０の外縁２２の他の部分２３ｂ、及び第３半導体チップ３０の外縁３２の他の部分３２ｂに沿うように、第１半導体チップ１０の実装領域１５にアンダーフィル樹脂剤４０を環状に配置することで、形成可能である。第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との間、及び第１半導体チップ１０と第３半導体チップ３０との間のそれぞれに、壁部３及びアンダーフィル樹脂剤４０によって閉空間Ｓが形成されるからである。このようなアンダーフィル樹脂剤４０の配置は、例えば図８の矢印で示されるようにディスペンサ５０を走行させることで、実施される。なお、対向する壁部３の側面３ａ同士の間には、毛細管現象によってアンダーフィル樹脂剤４０が進行する。
また、図１０の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示されるように、半導体装置１は、隣り合う実装領域１５及び端子領域１６を第１半導体チップ１０が有するものであってもよい。端子領域１６は、半導体基板１１の表面１１ａのうち複数の端子１６ａが設けられた領域である。この半導体装置１では、第２半導体チップ２０の外縁２２の一部分２２ａに沿うように、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との間に壁部３が配置されている。外縁２２の一部分２２ａは、方向Ａから見た場合に端子領域１６に沿うように延在する部分である。この半導体装置１では、受光領域１４に代えて端子領域１６が第１半導体チップ１０に設けられている点で、図１及び図２に示される半導体装置１と主に異なっている。この半導体装置１によれば、端子領域１６上へのアンダーフィル樹脂層４のはみ出しを防止しつつ、第２半導体チップ２０と端子領域１６との近接配置が可能となる。なお、図１０の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）では、バンプ２の図示が省略されている。
図１０の（ａ）に示されるように、壁部３は、互いに離れた複数の外縁２２の一部分２２ａのそれぞれに沿うように、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との間に配置されていてもよい。つまり、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との間に複数の壁部３が配置されていてもよい。これは、図１及び図２に示される半導体装置１、図８及び図９に示される半導体装置１においても同様である。また、図１０の（ｂ）及び（ｃ）に示されるように、外縁２２の一部分２２ａの長さは、外縁２２の他の部分２２ｂの長さよりも小さくてもよい。また、壁部３は、直線状に延在するものに限定されず、例えば屈曲したものであってもよい。これらは、図１及び図２に示される半導体装置１、図８及び図９に示される半導体装置１においても同様である。
上述した半導体装置１では、本発明の支持体が第１半導体チップ１０であったが、本発明の支持体はそれに限定されない。本発明の支持体は、実装領域を有する支持体であれば、例えば、配線基板、電子部品等であってもよい。
上述した半導体装置１の製造方法では、第２工程が真空環境で実施され、第３工程が大気圧環境で実施されたが、第２工程が第１気圧の環境で実施され、第３工程が第１気圧よりも高い第２気圧の環境で実施されれば、壁部３及びアンダーフィル樹脂剤４０によって形成された閉空間Ｓの内外の圧力差によって、閉空間Ｓにアンダーフィル樹脂剤４０を進行させられる。
１…半導体装置、２…バンプ、３…壁部、３ａ…外側の側面、４…アンダーフィル樹脂層、４ａ…第１フィレット部、４ｂ…第２フィレット部、１０…第１半導体チップ（支持体）、１４…受光領域、１５…実装領域、１６…端子領域、２０…第２半導体チップ（半導体チップ）、２０ａ…側面、２２…外縁、２２ａ…一部分、２２ｂ…他の部分、３０…第３半導体チップ（別の半導体チップ）、４０…アンダーフィル樹脂剤、Ｓ…閉空間。

Claims (11)

  1. 実装領域を有する支持体と、
    所定距離を介して前記実装領域上に配置された半導体チップと、
    前記支持体と前記半導体チップとの間に配置されたバンプと、
    前記半導体チップの外縁の一部分に沿うように、前記支持体と前記半導体チップとの間に配置された壁部と、
    前記支持体と前記半導体チップとの間に配置されたアンダーフィル樹脂層と、を備え、
    前記アンダーフィル樹脂層は、前記壁部の外側の側面を覆っており、
    前記アンダーフィル樹脂層は、
    前記半導体チップの前記外縁の前記一部分に沿うように前記壁部の前記外側の側面の外側において前記実装領域に配置された第１部分と、
    前記半導体チップの前記外縁のうち前記一部分を除く他の部分に沿うように当該他の部分の外側において前記実装領域に配置された第２部分と、を含み、
    前記第１部分の幅は、前記第２部分の幅よりも小さい、半導体装置。
  2. 実装領域を有する支持体と、
    所定距離を介して前記実装領域上に配置された半導体チップと、
    前記支持体と前記半導体チップとの間に配置されたバンプと、
    前記半導体チップの外縁の一部分に沿うように、前記支持体と前記半導体チップとの間に配置された壁部と、
    前記支持体と前記半導体チップとの間に配置されたアンダーフィル樹脂層と、を備え、
    前記アンダーフィル樹脂層は、前記壁部の外側の側面を覆っており、
    前記支持体は、前記実装領域と隣り合う受光領域を更に有し、
    前記半導体チップの前記外縁の前記一部分は、前記半導体チップの前記外縁のうち前記受光領域に沿うように延在する部分である、半導体装置。
  3. 実装領域を有する支持体と、
    所定距離を介して前記実装領域上に配置された半導体チップと、
    前記支持体と前記半導体チップとの間に配置されたバンプと、
    前記半導体チップの外縁の一部分に沿うように、前記支持体と前記半導体チップとの間に配置された壁部と、
    前記支持体と前記半導体チップとの間に配置されたアンダーフィル樹脂層と、
    前記実装領域において前記半導体チップと隣り合う別の半導体チップと、を備え、
    前記アンダーフィル樹脂層は、前記壁部の外側の側面を覆っており、
    前記半導体チップの前記外縁の前記一部分は、前記半導体チップの前記外縁のうち前記別の半導体チップに沿うように延在する部分である、半導体装置。
  4. 実装領域を有する支持体と、
    所定距離を介して前記実装領域上に配置された半導体チップと、
    前記支持体と前記半導体チップとの間に配置されたバンプと、
    前記半導体チップの外縁の一部分に沿うように、前記支持体と前記半導体チップとの間に配置された壁部と、
    前記支持体と前記半導体チップとの間に配置されたアンダーフィル樹脂層と、を備え、
    前記アンダーフィル樹脂層は、前記壁部の外側の側面を覆っており、
    前記支持体は、前記実装領域と隣り合う端子領域を更に有し、
    前記半導体チップの前記外縁の前記一部分は、前記半導体チップの前記外縁のうち前記端子領域に沿うように延在する部分である、半導体装置。
  5. 前記アンダーフィル樹脂層は、前記壁部の前記外側の側面の全体を覆っている、請求項１～４のいずれか一項に記載の半導体装置。
  6. 前記壁部の材料は、前記バンプの材料と同一である、請求項１～５のいずれか一項に記載の半導体装置。
  7. 前記支持体と前記半導体チップとが対向する方向から見た場合に、前記壁部の前記外側の側面は、前記半導体チップの前記外縁の前記一部分よりも内側に位置している、請求項１～６のいずれか一項に記載の半導体装置。
  8. 前記第１部分及び前記第２部分は、前記半導体チップの側面に至っている、請求項１に記載の半導体装置。
  9. 前記第１部分は、第１フィレット部であり、前記第２部分は、第２フィレット部である、請求項１又は８に記載の半導体装置。
  10. 支持体が有する実装領域上に、所定距離を介して半導体チップを配置し、前記支持体と前記半導体チップとの間に配置されたバンプ、及び、前記半導体チップの外縁の一部分に沿うように、前記支持体と前記半導体チップとの間に配置された壁部によって、前記支持体と前記半導体チップとを接合する第１工程と、
    第１気圧の環境において、前記半導体チップの前記外縁のうち前記一部分を除く他の部分に沿うように前記他の部分の外側において前記実装領域にアンダーフィル樹脂剤を配置し、前記壁部及び前記アンダーフィル樹脂剤によって、前記支持体と前記半導体チップとの間に閉空間を形成する第２工程と、
    前記第１気圧よりも高い第２気圧の環境への配置によって、前記閉空間に対応する領域に前記アンダーフィル樹脂剤を充填し、前記アンダーフィル樹脂剤を硬化させることで、前記支持体と前記半導体チップとの間にアンダーフィル樹脂層を配置する第３工程と、を備え、
    前記アンダーフィル樹脂剤は、前記アンダーフィル樹脂剤が硬化する前に前記アンダーフィル樹脂剤の一部が前記壁部の外側の側面に沿って進行して前記壁部の前記外側の側面を覆うように、前記第２工程において前記実装領域に配置される、半導体装置の製造方法。
  11. 前記アンダーフィル樹脂剤は、前記アンダーフィル樹脂剤が硬化する前に前記アンダーフィル樹脂剤の一部が前記壁部の前記外側の側面に沿って進行して前記壁部の前記外側の側面の全体を覆うように、前記第２工程において前記実装領域に配置される、請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
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