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JP2008270628A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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JP2008270628A
JP2008270628A JP2007113710A JP2007113710A JP2008270628A JP 2008270628 A JP2008270628 A JP 2008270628A JP 2007113710 A JP2007113710 A JP 2007113710A JP 2007113710 A JP2007113710 A JP 2007113710A JP 2008270628 A JP2008270628 A JP 2008270628A
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semiconductor chip
chip
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JP2007113710A
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Takayuki Nozaki
隆之 野崎
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Original Assignee
Renesas Technology Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for improving the analyzing precision of failure of a semiconductor device. <P>SOLUTION: A semiconductor chip 11 formed with a bump 12 on one main surface 11a is mounted on a substrate 20 by flip-chip connection, and a mounted structural body 100 in which an under-fill member 30 is arranged between the semiconductor chip 11 and the substrate 20 is inspected. Then, in a process for analyzing the failure of the mounted structural body 100 whose failure has been decided in the inspection process, the substrate 20 is ground from the face 20b side to the thickness direction, and the mounted structural body 100 is immersed in solution liquid for selectively solving the substrate 20 and the under-fill member 30, and the substrate 20 and the under-fill member 30 are removed. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、半導体装置の不良解析に適用して有効な技術に関するものである。   The present invention relates to a manufacturing technique of a semiconductor device, and more particularly to a technique effective when applied to a failure analysis of a semiconductor device.

半導体装置が搭載される各種電子機器の小型化、高機能化に伴い、半導体装置には、小型化、高密度実装化の要求がある。半導体装置の小型化、高密度化の要求に応える半導体チップの実装技術として、フリップチップ接続あるいはフリップチップ実装と呼ばれる実装技術がある。   Along with miniaturization and high functionality of various electronic devices in which semiconductor devices are mounted, there is a demand for miniaturization and high-density mounting in semiconductor devices. As a semiconductor chip mounting technology that meets the demand for miniaturization and higher density of semiconductor devices, there is a mounting technology called flip-chip connection or flip-chip mounting.

フリップチップ接続は半導体チップの一方の主面に形成された電極上にバンプと呼ばれる突起電極を形成し、このバンプと基板上に形成された電極端子との位置を合わせて電気的に接続する実装技術である。   In flip chip connection, a bump electrode called a bump is formed on an electrode formed on one main surface of a semiconductor chip, and the bump and the electrode terminal formed on the substrate are aligned and electrically connected. Technology.

半導体チップは、バンプが形成された主面が、基板上の電極端子が形成された面と対向した状態で配線基板に実装される(フェースダウンボンディングと呼ばれる)が、この半導体チップと基板の間には、アンダーフィル材と呼ばれる樹脂などの絶縁性材料が配置される。   A semiconductor chip is mounted on a wiring board with the main surface on which bumps are formed facing the surface on which electrode terminals on the substrate are formed (referred to as face-down bonding). In an insulating material such as a resin called an underfill material is disposed.

アンダーフィル材は、一般に、半導体チップを基板に接着する接着材として機能する他、回路を水分等から保護する機能、バンプの破壊を防止ないしは抑制する機能などを有する場合がある。   The underfill material generally functions as an adhesive for bonding a semiconductor chip to a substrate, and may have a function of protecting a circuit from moisture or the like, a function of preventing or suppressing the destruction of bumps, and the like.

例えば、特開2007−56070号公報(特許文献1)には、半導体素子と配線基板との間にアンダーフィル材が配置されたフリップチップ型半導体装置のパッケージ構造が記載されている。   For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-56070 (Patent Document 1) describes a package structure of a flip chip type semiconductor device in which an underfill material is disposed between a semiconductor element and a wiring board.

また、例えば、特開平9−289221号公報(特許文献2)には、プリント回路基板(PCB;Printed Circuit Board)と呼ばれる実装基板に、半導体チップを直接フリップチップ接続させた実装構造体が記載されている。   Further, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-289221 (Patent Document 2) describes a mounting structure in which a semiconductor chip is directly flip-chip connected to a mounting substrate called a printed circuit board (PCB). ing.

また、半導体装置の製造工程では、半導体装置が所定の仕様を備えていることを確認するため種々の検査が行われる。この検査工程で、不良と判定された場合、不良発生の原因を特定し、原因となった製造工程にフィードバックするため、不良解析が行われる。   In the manufacturing process of a semiconductor device, various inspections are performed to confirm that the semiconductor device has a predetermined specification. If it is determined in this inspection process that a defect has occurred, the cause of the defect is identified and fed back to the manufacturing process that caused the defect to perform a failure analysis.

半導体装置の不良解析は、例えば、特開平10−74802号公報(特許文献3)に記載されるように、半導体装置にX線を照射して、撮像された画像を評価する方法がある。
特開2007−56070号公報 特開平9−289221号公報 特開平10−74802号公報
For example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-74802 (Patent Document 3), a defect analysis of a semiconductor device includes a method of irradiating a semiconductor device with X-rays and evaluating a captured image.
JP 2007-56070 A JP-A-9-289221 JP-A-10-74802

本発明者は半導体装置の不良解析技術について検討を行った結果、以下の課題を見出した。   As a result of studying a failure analysis technique for semiconductor devices, the present inventor has found the following problems.

不良解析を行うには、まず不良の原因となる不具合が発生した箇所を特定する必要がある。例えば、不具合が発生した箇所が、半導体チップ自体なのか、基板なのか、あるいは半導体チップと基板とを電気的に接続するバンプなのかを特定する必要がある。   In order to perform defect analysis, it is first necessary to identify a location where a defect that causes a defect has occurred. For example, it is necessary to specify whether the location where the failure occurred is the semiconductor chip itself, the substrate, or the bump that electrically connects the semiconductor chip and the substrate.

半導体チップおよび基板は、それぞれの製造工程において検査が行われており、不具合の発生箇所は半導体チップの主面に形成された電極と基板上に形成された電極端子とを電気的に接続するバンプの周辺であることが多い。   The semiconductor chip and the substrate are inspected in each manufacturing process, and the location where the defect occurs is a bump that electrically connects the electrode formed on the main surface of the semiconductor chip and the electrode terminal formed on the substrate. Often around.

例えば、バンプの形状や、配置位置が許容範囲から逸脱している場合、導通不良や、特性不良などの原因となる。特に半導体チップに形成されたバンプを基板上に形成された電極端子に接続する際に、加熱して接続されるため、バンプの形状が変形し、このような不具合が発生し易い。   For example, when the bump shape or the arrangement position deviates from the allowable range, it may cause a conduction failure or a characteristic failure. In particular, when the bump formed on the semiconductor chip is connected to the electrode terminal formed on the substrate, it is connected by heating, so that the shape of the bump is deformed and such a problem is likely to occur.

バンプの形状不良は、バンプの外観を観察する、あるいはバンプの寸法を測定することができれば不具合の有無を容易に判定することができる。   As for the defective shape of the bump, if the appearance of the bump can be observed or the size of the bump can be measured, the presence or absence of a defect can be easily determined.

ところが、フリップチップ接続を適用した半導体装置は、半導体チップのバンプを形成した面を配線基板と対向させた状態で実装するため、バンプの外観を容易に観察することができない、あるいはバンプの寸法を測定することができないという課題がある。   However, since the semiconductor device to which the flip chip connection is applied is mounted with the surface of the semiconductor chip on which the bump is formed facing the wiring board, the appearance of the bump cannot be easily observed, or the size of the bump can be reduced. There is a problem that it cannot be measured.

また、半導体チップと配線基板の間にアンダーフィルを充填した場合は、バンプを直接観察する、あるいはバンプを直接測定することが出来ないという課題がある。   Further, when an underfill is filled between the semiconductor chip and the wiring board, there is a problem that the bump cannot be directly observed or the bump cannot be directly measured.

フリップチップ接続を適用して基板上に実装された半導体チップのバンプの外観を観察する方法としては、当該箇所にX線を照射して撮像された画像を観察する方法がある。しかし、この方法では、バンプに発生した僅かな亀裂など、微細な欠陥状態を観察することができない。   As a method of observing the appearance of the bumps of the semiconductor chip mounted on the substrate by applying flip chip connection, there is a method of observing an image captured by irradiating the spot with X-rays. However, this method cannot observe a minute defect state such as a slight crack generated in the bump.

また、半導体装置を機械的研磨手段により、一定方向から研磨して、研磨断面を順次観察することにより、バンプの全体形状を把握する方法も考えられる。   A method of grasping the entire shape of the bump by polishing the semiconductor device from a certain direction by a mechanical polishing means and sequentially observing the polished cross section is also conceivable.

しかし、この観察方法は、研磨する場所や、研磨方向によっては、不具合が発生している状態を正確に観察することが出来ないという課題がある。また、観察対象であるバンプが研磨時の圧力で変形し易いため、微細な不具合現象を確認できないという課題がある。   However, this observation method has a problem that it is not possible to accurately observe a state where a defect occurs depending on a polishing place and a polishing direction. In addition, since the bumps to be observed are easily deformed by the pressure at the time of polishing, there is a problem that a fine defect phenomenon cannot be confirmed.

このように、半導体チップをフリップチップ接続により基板に実装した後に行う電気的検査工程で不具合が発見された場合、不具合箇所の特定が極めて困難であるという課題がある。   As described above, when a defect is found in the electrical inspection process performed after the semiconductor chip is mounted on the substrate by flip-chip connection, there is a problem that it is extremely difficult to identify the defect portion.

本願発明の目的は、半導体装置の不良解析の精度を向上させることができる技術を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the accuracy of failure analysis of a semiconductor device.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

すなわち、半導体チップが基板にフリップチップ接続により実装され、前記半導体チップと前記基板との間にはアンダーフィル材が配置された実装構造体の検査工程で不良と判定された前記実装構造体の不良解析を行う際に、前記基板の一部を研磨し、前記実装構造体を、前記基板および前記アンダーフィル材を選択的に溶解させることのできる溶解液に浸漬し、前記基板および前記アンダーフィル材を取り除くものである。   That is, the defect of the mounting structure that is determined to be defective in the inspection process of the mounting structure in which the semiconductor chip is mounted on the substrate by flip chip connection, and an underfill material is disposed between the semiconductor chip and the substrate When performing the analysis, a part of the substrate is polished, and the mounting structure is immersed in a solution capable of selectively dissolving the substrate and the underfill material, and the substrate and the underfill material are immersed in the solution. Is to remove.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

すなわち、本発明によれば、半導体装置の不良解析の精度を向上させることができる。   That is, according to the present invention, it is possible to improve the accuracy of failure analysis of a semiconductor device.

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。   In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like.

また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。   Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.

本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は原則として省略する。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof is omitted in principle. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施の形態1)
まず、図1〜図3を用いて、本実施の形態1の半導体装置が、フリップチップ接続によりプリント回路基板に実装された実装構造体の構成について説明する。なお、本実施の形態1では、一方の主面に複数のフリップチップ接続用のバンプが形成された半導体チップを半導体装置と定義して説明する。したがって、本実施の形態1においては、アンダーフィル材およびプリント回路基板は半導体装置に含まれない。
(Embodiment 1)
First, the configuration of a mounting structure in which the semiconductor device according to the first embodiment is mounted on a printed circuit board by flip chip connection will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, a semiconductor chip in which a plurality of flip chip connecting bumps are formed on one main surface is defined as a semiconductor device. Therefore, in the first embodiment, the underfill material and the printed circuit board are not included in the semiconductor device.

図1は本実施の形態1の半導体装置をプリント回路基板に搭載した状態を示す実装構造体の拡大平面図、図2は図1に示すA−A線に沿った拡大断面図、図3は図1および図2に示す半導体チップのバンプが形成された主面の状態を示す平面図である。   FIG. 1 is an enlarged plan view of a mounting structure showing a state in which the semiconductor device according to the first embodiment is mounted on a printed circuit board, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. It is a top view which shows the state of the main surface in which the bump of the semiconductor chip shown in FIG. 1 and FIG. 2 was formed.

図1および図2において、本実施の形態1の実装構造体100は、半導体チップ11と半導体チップ11の一方の主面11aに形成されたフリップチップ接続用のバンプ12とからなる半導体装置10が、プリント回路基板(以下PCBと記す)と呼ばれる実装基板である基板20に実装されている。   1 and 2, the mounting structure 100 according to the first embodiment includes a semiconductor device 10 including a semiconductor chip 11 and flip chip connection bumps 12 formed on one main surface 11a of the semiconductor chip 11. In FIG. And mounted on a substrate 20 which is a mounting substrate called a printed circuit board (hereinafter referred to as PCB).

図2に示すように、半導体チップ11の主面11aには、半導体チップ11の電極端子であるチップ電極パッド13が複数形成されている。チップ電極パッド13は半導体チップ11の外部接続端子として機能し、材料としては、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)などを例示することができる。   As shown in FIG. 2, a plurality of chip electrode pads 13 that are electrode terminals of the semiconductor chip 11 are formed on the main surface 11 a of the semiconductor chip 11. The chip electrode pad 13 functions as an external connection terminal of the semiconductor chip 11, and examples of the material include aluminum (Al), copper (Cu), gold (Au), and silver (Ag).

また、半導体チップ11の詳細な構成としては、例えばシリコンから成る半導体基板の主面に半導体素子が形成され、この半導体素子とチップ電極パッド13が配線(配線層)を介して電気的に接続されている。   As a detailed configuration of the semiconductor chip 11, for example, a semiconductor element is formed on the main surface of a semiconductor substrate made of silicon, and the semiconductor element and the chip electrode pad 13 are electrically connected via a wiring (wiring layer). ing.

このチップ電極パッド13の各々にはフリップチップ接続用のバンプ12が形成されている。バンプ12は基板20の面(第1の面)20aに形成された端子21と半導体チップ11のチップ電極パッド13とを電気的に接続する機能を備えており、はんだボールと呼ばれるボール状のはんだを用いることができる。   Bumps 12 for flip chip connection are formed on each of the chip electrode pads 13. The bump 12 has a function of electrically connecting the terminal 21 formed on the surface (first surface) 20a of the substrate 20 and the chip electrode pad 13 of the semiconductor chip 11, and is a ball-shaped solder called a solder ball. Can be used.

はんだには、錫(Sn)−鉛(Pb)の合金が一般に用いられるが、近年、Pbフリーのはんだとして、Snと他の金属の合金などが用いられる場合もある。また、はんだのかわりにAuあるいはAgなどの材料を用いたバンプを形成する場合もある。   As the solder, an alloy of tin (Sn) -lead (Pb) is generally used, but in recent years, an alloy of Sn and other metals may be used as a Pb-free solder. In some cases, bumps are formed using a material such as Au or Ag instead of solder.

なお、図2は断面図であるため、図2に示されるバンプ12の数は2個であるが、図3に示すように、半導体チップ11には18個のバンプ12が形成されている。従って、図2に示すチップ電極パッド13も、これに対応して主面11aに18個形成されている。   Since FIG. 2 is a cross-sectional view, the number of bumps 12 shown in FIG. 2 is two. However, as shown in FIG. 3, 18 bumps 12 are formed on the semiconductor chip 11. Accordingly, 18 chip electrode pads 13 shown in FIG. 2 are also formed on the main surface 11a correspondingly.

また、チップ電極パッド13やバンプ12の数はこれに限定される訳ではなく、半導体チップ11に要求される機能に応じて数個程度から数百個程度まで任意の数とすることが出来る。   Further, the number of the chip electrode pads 13 and the bumps 12 is not limited to this, and can be any number from several to several hundreds depending on the function required for the semiconductor chip 11.

また、本実施の形態1では、チップ電極パッド13やバンプ12の配列は、半導体チップ11の外縁部周辺に一列で配置されている。しかし、チップ電極パッド13やバンプ12の配列はこれに限定されない。   In the first embodiment, the chip electrode pads 13 and the bumps 12 are arranged in a line around the outer edge of the semiconductor chip 11. However, the arrangement of the chip electrode pads 13 and the bumps 12 is not limited to this.

半導体チップ11の平面積と配置されるチップ電極パッド13の数に応じて任意に設定することができる。例えば、半導体チップ11の外縁部周辺に一列で配置しても良い。あるいは、半導体チップの主面11aに格子状に配列しても良い。   It can be arbitrarily set according to the plane area of the semiconductor chip 11 and the number of chip electrode pads 13 arranged. For example, it may be arranged in a row around the outer edge of the semiconductor chip 11. Alternatively, they may be arranged in a lattice pattern on the main surface 11a of the semiconductor chip.

図2に示す基板20は、ガラス繊維製の布(クロス)を重ねたものに、エポキシ系の樹脂を含浸させたPCB(Printed Circuit Board)と呼ばれる実装基板である。基板20は絶縁層22a、22bが2層に積層された構造をなしている。なお、本実施の形態1では、基板20を2層構造の基板として説明したが、積層される層数はこれに限定されない。基板20に形成する回路の構造により適宜選択することができる。   A substrate 20 shown in FIG. 2 is a mounting substrate called PCB (Printed Circuit Board) in which a glass fiber cloth (cloth) is overlapped with an epoxy resin. The substrate 20 has a structure in which insulating layers 22a and 22b are laminated in two layers. In the first embodiment, the substrate 20 is described as a substrate having a two-layer structure, but the number of stacked layers is not limited to this. It can be appropriately selected depending on the structure of the circuit formed on the substrate 20.

例えば、基板20に形成される回路が極めて単純な回路である場合、基板20の層構造を単層構造(積層されていない構造)としてもよい。また、複雑な回路を形成する必要がある場合は、例えば、6層構造や8層構造など、2層よりも多い複数の絶縁層が積層された構造としても良い。   For example, when the circuit formed on the substrate 20 is a very simple circuit, the layer structure of the substrate 20 may be a single layer structure (non-stacked structure). In addition, when it is necessary to form a complicated circuit, for example, a structure in which a plurality of insulating layers more than two layers such as a six-layer structure or an eight-layer structure are stacked may be used.

この絶縁層22a、22bは、基板20に形成される回路配線、および基板20に実装される半導体装置10などの実装部品を支持する基体であり、例えば、ポリイミド系の絶縁性樹脂などを所望の形状に形成し、硬化させたものを例示することができる。また、絶縁層22a、22bにガラスセラミックなどのセラミック材料を用いて基板20をセラミック基板としても良い。   The insulating layers 22a and 22b are bases for supporting circuit wiring formed on the substrate 20 and mounting components such as the semiconductor device 10 mounted on the substrate 20. For example, polyimide insulating resin or the like is desired. What was formed in the shape and hardened can be illustrated. Alternatively, the substrate 20 may be a ceramic substrate using a ceramic material such as glass ceramic for the insulating layers 22a and 22b.

最上層に配置された絶縁層22aの表面には、表面配線(導電路)23が所望のパターンで形成されている。また、下層に積層された絶縁層22bの表面には、基板20内部の導電路である内部配線24が形成されている。   A surface wiring (conductive path) 23 is formed in a desired pattern on the surface of the uppermost insulating layer 22a. In addition, an internal wiring 24 that is a conductive path inside the substrate 20 is formed on the surface of the insulating layer 22b stacked in the lower layer.

また、表面配線23と内部配線24とは層間導電路であるビア25により電気的に接続され、これらが所望のパターンで配置されることにより、電気回路を構成している。   Further, the surface wiring 23 and the internal wiring 24 are electrically connected by vias 25 that are interlayer conductive paths, and these are arranged in a desired pattern to constitute an electric circuit.

この表面配線23、内部配線24、ビア25の材料には、コスト、加工性の観点から、一般にCuが多く採用されるがこれに限定される訳ではなく、例えば、AuやAgを用いることもできる。   The material of the surface wiring 23, the internal wiring 24, and the via 25 is generally a large amount of Cu from the viewpoint of cost and workability, but is not limited thereto. For example, Au or Ag may be used. it can.

絶縁層22aの表面に形成された表面配線23は、例えばポリイミド系樹脂で構成される絶縁性の被覆層であるソルダレジスト層26により被覆されている。このソルダレジスト層26は基板20の端子21など、基板20の外部接続端子となる箇所を除き、絶縁層22aの表面全体を被覆している。   The surface wiring 23 formed on the surface of the insulating layer 22a is covered with a solder resist layer 26 which is an insulating covering layer made of, for example, a polyimide resin. This solder resist layer 26 covers the entire surface of the insulating layer 22a except for the portion to be an external connection terminal of the substrate 20, such as the terminal 21 of the substrate 20.

また、表面配線23の一部にはチップ電極パッド13と電気的に接続される端子21が形成されている。この端子21は、表面配線23、内部配線24、ビア25などと同様にCuで形成してもよいが、AuやAgを用いることもできる。あるいは、Cuで形成された端子21の表面にAuやAgなどの薄膜層をめっき形成しても良い。   Further, a terminal 21 electrically connected to the chip electrode pad 13 is formed on a part of the surface wiring 23. The terminal 21 may be formed of Cu similarly to the surface wiring 23, the internal wiring 24, the via 25, etc., but Au or Ag can also be used. Alternatively, a thin film layer such as Au or Ag may be formed by plating on the surface of the terminal 21 made of Cu.

本実施の形態1では、表面配線23の一部に端子21を形成する場合について説明するが、端子21を形成せず、半導体装置10のバンプ12を直接、表面配線23に接続させても良い。この場合、表面配線23の、バンプ12と接続される箇所は、ソルダレジスト層26に被覆されていない。   In the first embodiment, the case where the terminal 21 is formed on a part of the surface wiring 23 is described. However, the bumps 12 of the semiconductor device 10 may be directly connected to the surface wiring 23 without forming the terminal 21. . In this case, the portion of the surface wiring 23 connected to the bump 12 is not covered with the solder resist layer 26.

次に、半導体チップ11と基板20との間には、絶縁性の樹脂材料であるアンダーフィル材30が充填されている。アンダーフィル材30には、一般に、半導体チップを基板に接着する接着材として機能する他、回路を水分等から保護する機能、バンプの破壊を防止ないしは抑制する機能などが要求される。   Next, an underfill material 30 that is an insulating resin material is filled between the semiconductor chip 11 and the substrate 20. In general, the underfill material 30 is required to have a function of protecting the circuit from moisture and the like, a function of preventing or suppressing the destruction of the bumps, in addition to functioning as an adhesive for bonding the semiconductor chip to the substrate.

アンダーフィル材30として用いる材料は要求される機能に応じて現在までに種々検討されており、基材となる樹脂材料に様々な添加剤が加えられた樹脂材料が提案されているが、例えば、エポキシ系の樹脂を基材とする樹脂材料を用いることができる。   Various materials to be used as the underfill material 30 have been studied so far depending on the required functions, and resin materials in which various additives are added to the resin material as a base material have been proposed. A resin material based on an epoxy resin can be used.

次に、図2を用いて半導体装置10の実装方法について説明する。   Next, a method for mounting the semiconductor device 10 will be described with reference to FIG.

図2において、半導体装置10が備える半導体チップ11は、主面11aが基板20の面20aと対向した状態で実装されている。また、半導体チップ11のチップ電極パッド13はバンプ12を介して基板20の表面に形成された端子21に電気的に接続されている。すなわち、チップ電極パッド13と、端子21との電気的接続にはワイヤが使用されていない。   In FIG. 2, the semiconductor chip 11 included in the semiconductor device 10 is mounted with the main surface 11 a facing the surface 20 a of the substrate 20. Further, the chip electrode pad 13 of the semiconductor chip 11 is electrically connected to the terminal 21 formed on the surface of the substrate 20 via the bump 12. That is, no wire is used for electrical connection between the chip electrode pad 13 and the terminal 21.

このような接続方法はフリップチップ接続と呼ばれ、ワイヤループを必要としないため、実装効率を向上させることができ、高密度実装に適した接続方法である。   Such a connection method is called flip-chip connection and does not require a wire loop, so that the mounting efficiency can be improved and is a connection method suitable for high-density mounting.

また、本実施の形態1では、半導体チップ11とバンプ12とで構成される半導体装置10が実装基板である基板20に直接実装されている。このように半導体チップ11を直接実装基板である基板20に実装する方法は、ベアチップ実装、あるいはDCA(Direct Chip Attach)と呼ばれ、半導体チップが封止体により封止されたパッケージ構造の半導体装置よりも、薄型化できるので、高密度実装に適した接続方法である。   In the first embodiment, the semiconductor device 10 composed of the semiconductor chip 11 and the bumps 12 is directly mounted on the substrate 20 which is a mounting substrate. The method of directly mounting the semiconductor chip 11 on the substrate 20 as a mounting substrate is called bare chip mounting or DCA (Direct Chip Attach), and a semiconductor device having a package structure in which the semiconductor chip is sealed by a sealing body. Since it can be made thinner, it is a connection method suitable for high-density mounting.

次に、本実施の形態1の半導体装置の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described.

(a)まず、図1〜図3を用いて説明した本実施の形態1の実装構造体100を準備する。   (A) First, the mounting structure 100 according to the first embodiment described with reference to FIGS. 1 to 3 is prepared.

(b)次に、実装構造体100を電気的に検査する。半導体装置10の製造工程では、製造プロセスの各段階で種々の検査が行われるが、半導体装置10を実装基板である基板20に実装し、実装構造体100とした後にも導通確認試験、特性確認試験などの電気的な試験が行われる。   (B) Next, the mounting structure 100 is electrically inspected. In the manufacturing process of the semiconductor device 10, various inspections are performed at each stage of the manufacturing process. Even after the semiconductor device 10 is mounted on the substrate 20, which is a mounting substrate, and the mounting structure 100 is formed, the continuity confirmation test and the characteristic confirmation are performed. Electrical tests such as tests are performed.

(c)次に、前記工程で不良と判定された実装構造体100を不良解析する。この不良解析工程では、まず不良の原因となった不具合が発生している箇所を特定する必要がある。   (C) Next, the mounting structure 100 determined to be defective in the above process is analyzed for defects. In this defect analysis step, it is first necessary to identify the location where the defect that caused the defect has occurred.

具体的には、不具合の発生箇所が、半導体チップ11自体なのか、基板20なのか、あるいはバンプ12(バンプ12の接続状態も含む)なのかを特定する必要がある。   Specifically, it is necessary to specify whether the occurrence of the defect is the semiconductor chip 11 itself, the substrate 20, or the bump 12 (including the connection state of the bump 12).

本実施の形態1の製造方法では、不良解析工程で、不具合が発生した箇所を特定するために、前処理として実装構造体100から基板20およびアンダーフィル材30を取り除く工程が含まれる。実装構造体100から基板20およびアンダーフィル材30を取り除くことにより、不具合発生箇所である可能性が高いバンプ12を観察することが可能となる。   The manufacturing method according to the first embodiment includes a step of removing the substrate 20 and the underfill material 30 from the mounting structure 100 as pre-processing in order to identify a location where a defect has occurred in the failure analysis step. By removing the substrate 20 and the underfill material 30 from the mounting structure 100, it is possible to observe the bumps 12 that are likely to be defective portions.

以下実装構造体100から基板20およびアンダーフィル材30を取り除く手段(以下除去手段と記す)について本発明者が検討した結果を図2および図4〜図6を用いて説明する。図4は本実施の形態1の半導体装置の製造方法において、実装構造体を溶解液に浸漬する装置を示す断面図、図5は本実施の形態1の実装構造体の基板を研磨した状態を示す断面図、図6は本実施の形態1の実装構造体の基板およびアンダーフィル材を選択的に取り除いた後の半導体装置の状態を示す断面図である。   Hereinafter, the results of the study by the present inventor regarding means for removing the substrate 20 and the underfill material 30 from the mounting structure 100 (hereinafter referred to as removal means) will be described with reference to FIGS. 2 and 4 to 6. FIG. 4 is a cross-sectional view showing an apparatus for immersing the mounting structure in a solution in the manufacturing method of the semiconductor device of the first embodiment, and FIG. 5 shows a state where the substrate of the mounting structure of the first embodiment is polished. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the state of the semiconductor device after the substrate and underfill material of the mounting structure according to the first embodiment are selectively removed.

まず、本実施の形態1の比較例として本発明者が検討した除去手段について説明する。   First, the removal means studied by the present inventors will be described as a comparative example of the first embodiment.

最初に、除去手段として本発明者が検討したのは、図2に示す基板20およびアンダーフィル材30を酸性の溶媒により溶解させる方法である。酸性の溶媒としては、比較的安価で入手可能な発煙硝酸および硫酸について検討を行った。   First, the inventor studied as a removing means is a method of dissolving the substrate 20 and the underfill material 30 shown in FIG. 2 with an acidic solvent. As the acidic solvent, fuming nitric acid and sulfuric acid which were available at a relatively low cost were studied.

基板20およびアンダーフィル材30を酸性の溶媒により溶解させるため、図4に示すように、耐酸性の容器40に、発煙硝酸または硫酸の溶媒(溶解液)42を充填し、次いで、耐酸性の網41に戴置した実装構造体100を溶媒42に浸漬した。このとき、半導体チップはシリコンから成るため、例えばフッ酸のように、より酸性度の高い溶媒を用いなければ溶解されない。   In order to dissolve the substrate 20 and the underfill material 30 with an acidic solvent, as shown in FIG. 4, the acid-resistant container 40 is filled with a fuming nitric acid or sulfuric acid solvent (dissolved solution) 42, and then the acid-resistant container 40 and the underfill material 30 are dissolved. The mounting structure 100 placed on the net 41 was immersed in the solvent 42. At this time, since the semiconductor chip is made of silicon, it cannot be dissolved unless a solvent having a higher acidity such as hydrofluoric acid is used.

しかし、溶媒に発煙硝酸を用いた場合、図2に示す基板20およびアンダーフィル材30を溶解させるために要する時間が3分程度と長いため、基板20およびアンダーフィル材30の溶解が完了する前に、バンプ12や、チップ電極パッド13の一部が溶解し、基板20およびアンダーフィル材30を選択的に溶解させることはできなかった。   However, when fuming nitric acid is used as the solvent, the time required to dissolve the substrate 20 and the underfill material 30 shown in FIG. 2 is as long as about 3 minutes, so that the dissolution of the substrate 20 and the underfill material 30 is completed. In addition, the bumps 12 and part of the chip electrode pads 13 were dissolved, and the substrate 20 and the underfill material 30 could not be selectively dissolved.

これは、基板20の厚さが、半導体チップ11の厚さよりも相対的に厚いことに原因がある。詳細に説明すると、基板20が溶解せずに残存していると、アンダーフィル材30を溶解するために溶媒は、半導体チップ11と基板20との間からしか供給されないことになる。そのため、周辺部のアンダーフィル材30が溶解しきらないと、半導体チップ11の中心付近に形成されたアンダーフィル材30の溶解は始まらない。基板20から半導体チップ11を取り出すためには、完全にアンダーフィル材30を溶解する必要があるため、完全にアンダーフィル材30が溶解するまで溶媒に長時間も実装構造体100を浸しておくと、基板20やアンダーフィル材30だけを選択的溶解するような溶媒を使用したとしても、バンプ12や、チップ電極パッド13の溶解もされてしまうことがわかった。   This is because the thickness of the substrate 20 is relatively thicker than the thickness of the semiconductor chip 11. More specifically, if the substrate 20 remains without being dissolved, the solvent is supplied only from between the semiconductor chip 11 and the substrate 20 in order to dissolve the underfill material 30. Therefore, if the underfill material 30 in the peripheral portion does not completely dissolve, the underfill material 30 formed near the center of the semiconductor chip 11 does not start to melt. In order to take out the semiconductor chip 11 from the substrate 20, it is necessary to completely dissolve the underfill material 30. Therefore, if the mounting structure 100 is immersed in a solvent for a long time until the underfill material 30 is completely dissolved. It has been found that even if a solvent that selectively dissolves only the substrate 20 and the underfill material 30 is used, the bumps 12 and the chip electrode pads 13 are also dissolved.

また、溶媒に硫酸を用いた場合、溶解に要する時間は短かったが、酸化力が強すぎるためバンプ12や、チップ電極パッド13の一部が溶解し、基板20およびアンダーフィル材30を選択的に溶解させることはできなかった。   When sulfuric acid was used as the solvent, the time required for dissolution was short, but since the oxidizing power was too strong, the bumps 12 and part of the chip electrode pads 13 were dissolved, and the substrate 20 and the underfill material 30 were selectively selected. Could not be dissolved.

そして、本発明者は、基板20の厚さが半導体チップ11の厚さよりも厚い場合でも、バンプ12や、チップ電極パッド13が溶解することなく、実装構造体100から基板20およびアンダーフィル材30を取り除く手段を検討した。   Then, even when the thickness of the substrate 20 is larger than the thickness of the semiconductor chip 11, the inventor does not dissolve the bumps 12 and the chip electrode pads 13 from the mounting structure 100 to the substrate 20 and the underfill material 30. We examined the means to remove

すなわち、本比較例のように実装構造体100を単に酸性の溶媒に浸漬する方法では、基板20およびアンダーフィル材30を選択的に溶解させることはできない。   That is, the substrate 20 and the underfill material 30 cannot be selectively dissolved by the method of simply immersing the mounting structure 100 in an acidic solvent as in this comparative example.

次に本実施の形態1の除去手段について説明する。本実施の形態1では、実装構造体100を酸性の溶媒に浸漬する前に、図2に示す基板20を半導体チップ11が搭載された面(第1の面)20aの反対側に位置する面(第2の面)20bから厚さ方向に研磨する工程(以下研磨工程と呼ぶ)を含んでいる。   Next, the removing means of the first embodiment will be described. In the first embodiment, before the mounting structure 100 is immersed in an acidic solvent, the substrate 20 shown in FIG. 2 is located on the side opposite to the surface (first surface) 20a on which the semiconductor chip 11 is mounted. (Second surface) A step of polishing in the thickness direction from 20b (hereinafter referred to as a polishing step) is included.

前記比較例で説明したように、硫酸と比較して酸化力の低い発煙硝酸を溶媒として用いる場合、基板20およびアンダーフィル材30を溶解させるためには3分程度の時間を要した。   As described in the comparative example, when fuming nitric acid having a lower oxidizing power than sulfuric acid is used as a solvent, it took about 3 minutes to dissolve the substrate 20 and the underfill material 30.

しかし、本実施の形態1では実装構造体100を酸性の溶媒に浸漬する前に基板20を研磨することにより、基板20およびアンダーフィル材30を溶解させるために要する時間を短縮することができる。   However, in Embodiment 1, the time required to dissolve the substrate 20 and the underfill material 30 can be shortened by polishing the substrate 20 before the mounting structure 100 is immersed in an acidic solvent.

このため、バンプ12や、チップ電極パッド13の一部が溶解する前に、基板20およびアンダーフィル材30を溶解させることが可能となる。すなわち、基板20およびアンダーフィル材30を選択的に取り除くことが可能となる。   Therefore, the substrate 20 and the underfill material 30 can be dissolved before the bumps 12 and part of the chip electrode pads 13 are dissolved. That is, the substrate 20 and the underfill material 30 can be selectively removed.

研磨する程度は、基板20の材質およびアンダーフィル材30の材質により異なるが、図5に示すように絶縁層22aの厚さがアンダーフィル材30の厚さよりも薄くなるまで研磨することが好ましい。   The degree of polishing varies depending on the material of the substrate 20 and the material of the underfill material 30, but it is preferable to polish until the thickness of the insulating layer 22 a becomes thinner than the thickness of the underfill material 30 as shown in FIG. 5.

この程度まで研磨すると、基板20の厚さは半導体チップ11の厚さよりも薄い数十nmとなる。また、絶縁層22aがポリイミド系の樹脂で構成されている場合、絶縁層22aの表面に形成された表面配線23の輪郭が、基板20の面20b側から確認できる状態となる。   When polished to this extent, the thickness of the substrate 20 is several tens of nm, which is thinner than the thickness of the semiconductor chip 11. When the insulating layer 22a is made of polyimide resin, the outline of the surface wiring 23 formed on the surface of the insulating layer 22a can be confirmed from the surface 20b side of the substrate 20.

このように、絶縁層22aの厚さがアンダーフィル材30の厚さよりも薄くなるまで研磨することにより、基板20およびアンダーフィル材30を溶解させるために要する時間を3秒〜10秒程度の範囲に収めることができる。   Thus, by polishing until the thickness of the insulating layer 22a becomes thinner than the thickness of the underfill material 30, the time required to dissolve the substrate 20 and the underfill material 30 is in the range of about 3 seconds to 10 seconds. Can fit in.

このため、バンプ12や、チップ電極パッド13の一部が溶解する前に、基板20およびアンダーフィル材30を溶解させることができる。すなわち、基板20およびアンダーフィル材30を選択的に取り除く確実性を向上させることが可能となる。   Therefore, the substrate 20 and the underfill material 30 can be dissolved before the bumps 12 and part of the chip electrode pads 13 are dissolved. That is, the reliability of selectively removing the substrate 20 and the underfill material 30 can be improved.

ところで、絶縁層22aがガラスセラミックなどのセラミックで構成されている場合(すなわち、基板20がセラミック基板である場合)について説明する。   By the way, the case where the insulating layer 22a is made of ceramic such as glass ceramic (that is, the case where the substrate 20 is a ceramic substrate) will be described.

基板20がセラミック基板である場合、絶縁層22aの厚さがアンダーフィル材30の厚さよりも薄くなるまで研磨したとしても、絶縁層22aが溶解し難いため、基板20およびアンダーフィル材30の溶解が完了する前に、バンプ12や、チップ電極パッド13の一部が溶解してしまう場合がある。   In the case where the substrate 20 is a ceramic substrate, the insulating layer 22a is difficult to dissolve even if the insulating layer 22a is polished until the thickness of the insulating layer 22a is thinner than the thickness of the underfill material 30, so the substrate 20 and the underfill material 30 are dissolved. Before the process is completed, the bump 12 and part of the chip electrode pad 13 may be dissolved.

そこで、基板20がセラミック基板である場合は、研磨工程でさらに研磨を行い、表面配線23の一部が露出するまで研磨することが好ましい。表面配線23の一部が露出するまで研磨することにより、溶媒で溶解し難いセラミックの絶縁層22aを取り除くことができる。   Therefore, when the substrate 20 is a ceramic substrate, it is preferable to perform further polishing in the polishing step until the surface wiring 23 is partially exposed. By polishing until part of the surface wiring 23 is exposed, it is possible to remove the ceramic insulating layer 22a that is difficult to dissolve in the solvent.

このため、基板20がセラミック基板であってもバンプ12や、チップ電極パッド13の一部が溶解する前に、基板20およびアンダーフィル材30を溶解させる精度を向上させることができる。すなわち、基板20およびアンダーフィル材30を選択的に取り除く確実性を向上させることが可能となる。   For this reason, even if the substrate 20 is a ceramic substrate, the accuracy of dissolving the substrate 20 and the underfill material 30 can be improved before the bumps 12 and part of the chip electrode pads 13 are dissolved. That is, the reliability of selectively removing the substrate 20 and the underfill material 30 can be improved.

なお、基板20の表面状態が平坦でない場合、研磨工程で基板20を研磨したとしても、基板20の一部(特に端部周辺)が厚くなる可能性がある。基板20がセラミック基板で有る場合には、基板20の端部が完全には取り除けない場合がある。   In addition, when the surface state of the substrate 20 is not flat, even if the substrate 20 is polished in the polishing step, a part of the substrate 20 (particularly, around the end portion) may be thick. When the substrate 20 is a ceramic substrate, the end of the substrate 20 may not be completely removed.

しかし、バンプ12が接続される領域の基板20が所定の厚さに研磨することができれば、基板20およびアンダーフィル材30を選択的に取り除くことは可能である。   However, if the substrate 20 in the region to which the bumps 12 are connected can be polished to a predetermined thickness, the substrate 20 and the underfill material 30 can be selectively removed.

つまり、基板20の端部周辺の厚さが所定の厚さよりも厚くなったとしても、バンプ12が接続される領域の基板20が溶解すれば、端部に残った基板20はバンプ12から切り離され、脱落するので、結果として基板20をバンプ12から取り除くことは可能である。   That is, even if the thickness of the periphery of the end portion of the substrate 20 is greater than a predetermined thickness, if the substrate 20 in the region to which the bump 12 is connected is dissolved, the substrate 20 remaining at the end portion is separated from the bump 12. As a result, it is possible to remove the substrate 20 from the bumps 12.

次に、研磨工程の研磨の手段について説明する。基板20を研磨する手段としては、研磨用の粉末を介して機械的に研磨する方法を用いることもできる。しかし、前述したように、バンプ12は研磨時の圧力で変形する可能性がある。バンプ12が研磨により変形すると、バンプ12を観察して形状不良を発見しても、その形状不良が実装時に発生した不具合か、研磨時に発生した不具合かが判別できない。   Next, means for polishing in the polishing process will be described. As a means for polishing the substrate 20, a method of mechanically polishing through a polishing powder can also be used. However, as described above, the bump 12 may be deformed by the pressure during polishing. If the bump 12 is deformed by polishing, even if the bump 12 is observed to find a shape defect, it cannot be determined whether the shape defect has occurred during mounting or has occurred during polishing.

そこで、研磨の手段としては、CMP(Chemical Mechanical Polishing)と呼ばれる化学的機械的研磨を選択することが好ましい。特に、絶縁層22aの厚さがアンダーフィル材30の厚さよりも薄くなるまで研磨する場合や、表面配線23の一部が露出するまで研磨する場合、バンプ12の近傍まで研磨するので、バンプ12は研磨時の圧力による影響を受けやすい。   Therefore, it is preferable to select chemical mechanical polishing called CMP (Chemical Mechanical Polishing) as a polishing means. In particular, when polishing until the thickness of the insulating layer 22a becomes thinner than the thickness of the underfill material 30, or when polishing until a part of the surface wiring 23 is exposed, the polishing is performed up to the vicinity of the bump 12, so the bump 12 Is susceptible to pressure during polishing.

このため、仮に、研磨工程の初期段階で機械的研磨を行った場合であっても、基板20の厚さを所定の厚さにする最終段階では化学的機械的研磨により研磨することが望ましい。   For this reason, even if mechanical polishing is performed in the initial stage of the polishing process, it is desirable to polish by chemical mechanical polishing in the final stage of setting the thickness of the substrate 20 to a predetermined thickness.

また、この研磨工程では、基板20の面20aに沿って出来る限り平坦に研磨することが好ましい。研磨後の面20bの平坦度を向上させることにより、次の浸漬工程で基板20およびアンダーフィル材30を選択的に取り除く精度を向上させることができる。ここで、化学的機械的研磨により研磨すると研磨後の面20bの平坦度を機械的研磨手段を用いる場合よりも向上させることができる。   In this polishing step, it is preferable to polish the surface as flat as possible along the surface 20 a of the substrate 20. By improving the flatness of the polished surface 20b, it is possible to improve the accuracy of selectively removing the substrate 20 and the underfill material 30 in the next dipping process. Here, when polishing is performed by chemical mechanical polishing, the flatness of the polished surface 20b can be improved as compared with the case of using mechanical polishing means.

研磨の手段として化学的機械的研磨を用いることにより、研磨工程によるバンプ12の変形を防止ないしは抑制することが可能となるので、不良解析の精度を向上させることが可能となる。また、研磨後の面20bの平坦度を向上させることができるので、次の浸漬工程で基板20およびアンダーフィル材30を選択的に取り除く精度を向上させることができる。   By using chemical mechanical polishing as the polishing means, it is possible to prevent or suppress the deformation of the bumps 12 due to the polishing process, so that the accuracy of failure analysis can be improved. In addition, since the flatness of the polished surface 20b can be improved, the accuracy of selectively removing the substrate 20 and the underfill material 30 in the next dipping process can be improved.

次に、図5に示すように基板20を研磨した実装構造体100を溶媒に浸漬して、基板20およびアンダーフィル材30を選択的に溶解させる工程(以下浸漬工程と呼ぶ)について説明する。なお、浸漬工程の説明において、実装構造体100を構成する各部品については図2に示す構造に基づいて説明する。   Next, a process of immersing the mounting structure 100 with the substrate 20 polished as shown in FIG. 5 in a solvent to selectively dissolve the substrate 20 and the underfill material 30 (hereinafter referred to as an immersion process) will be described. In the description of the dipping process, each component constituting the mounting structure 100 will be described based on the structure shown in FIG.

浸漬工程では、例えば、図4に示すように、耐酸性の容器40に、発煙硝酸と硫酸の混合液である溶媒(溶解液)42を充填する。次いで、前記研磨工程で基板20を研磨した実装構造体100を耐酸性の網41に戴置した状態で溶媒42に数秒〜30秒程度浸漬する。   In the dipping process, for example, as shown in FIG. 4, the acid-resistant container 40 is filled with a solvent (dissolved solution) 42 that is a mixture of fuming nitric acid and sulfuric acid. Next, the mounting structure 100 obtained by polishing the substrate 20 in the polishing step is immersed in the solvent 42 for several seconds to 30 seconds in a state where the mounting structure 100 is placed on the acid-resistant net 41.

なお、図4に示す装置は、浸漬工程に用いる装置の一例を示したものであり、図4に示す構成には限定されない。発煙硝酸と硫酸混合液である溶媒42に実装構造体100を浸漬し、これを所定の時間で引き上げることができれば他の構成であっても良い。   Note that the apparatus shown in FIG. 4 shows an example of an apparatus used for the dipping process, and is not limited to the configuration shown in FIG. Other structures may be used as long as the mounting structure 100 is immersed in the solvent 42 which is a fuming nitric acid and sulfuric acid mixed solution and can be pulled up in a predetermined time.

この浸漬工程では実装構造体100を構成する各部品のうち、溶媒42に接触している部分から溶解を開始する。しかし、半導体チップ11はシリコン(Si)などで構成されており、樹脂材料で構成される絶縁層22a、ソルダレジスト層26、およびアンダーフィル材30よりも溶媒42に溶解し難い。   In this dipping process, dissolution starts from a part in contact with the solvent 42 among the components constituting the mounting structure 100. However, the semiconductor chip 11 is made of silicon (Si) or the like, and is more difficult to dissolve in the solvent 42 than the insulating layer 22a made of a resin material, the solder resist layer 26, and the underfill material 30.

このため、基板20を構成する絶縁層22aおよびソルダレジスト層26や、アンダーフィル材30は半導体チップ11よりも先に溶解する。   For this reason, the insulating layer 22 a and the solder resist layer 26 constituting the substrate 20 and the underfill material 30 are dissolved before the semiconductor chip 11.

また、表面配線23や端子21がCuで構成される場合、Cuは半導体チップ11を構成するSi、あるいはバンプ12を構成する、はんだ(Sn合金)やAu、Agなどと比較して溶媒42に溶解しやすい。   In addition, when the surface wiring 23 and the terminal 21 are made of Cu, the Cu is more resistant to the solvent 42 than the solder (Sn alloy), Au, Ag, or the like constituting the semiconductor chip 11 or the bump 12. Easy to dissolve.

また表面配線23や端子21がCuではなく、例えばAuやAgで構成されている場合であっても、表面配線23や端子21はバンプ12よりも先に溶媒42に接触するので、バンプ12が溶媒42に溶解し始める前に表面配線23や端子21を溶解させることができる。   Further, even if the surface wiring 23 and the terminal 21 are made of, for example, Au or Ag instead of Cu, the surface wiring 23 and the terminal 21 come into contact with the solvent 42 before the bump 12, so that the bump 12 The surface wiring 23 and the terminal 21 can be dissolved before starting to dissolve in the solvent 42.

すなわち、この浸漬工程では、実装構造体100を構成する各部品の溶媒42に対する溶解性と、溶媒42に接触している時間の相関関係よって、基板20とアンダーフィル材30を選択的に溶解させることができる。   That is, in this dipping process, the substrate 20 and the underfill material 30 are selectively dissolved by the correlation between the solubility of each component constituting the mounting structure 100 in the solvent 42 and the time in contact with the solvent 42. be able to.

ところで、本実施の形態1の浸漬工程では実装構造体100を溶媒42に浸漬する時間が数秒〜30秒程度と非常に短い。このように浸漬時間を短縮することにより、半導体チップ11やバンプ12が溶媒42に溶解する現象を防止することが可能となる。   By the way, in the dipping process of the first embodiment, the time for dipping the mounting structure 100 in the solvent 42 is as short as several seconds to 30 seconds. By shortening the immersion time in this manner, it is possible to prevent the phenomenon in which the semiconductor chip 11 and the bumps 12 are dissolved in the solvent 42.

また、本実施の形態1によれば、前記研磨工程で、基板20を研磨している。このため、浸漬時間を短縮しても、基板20およびアンダーフィル材30を選択的に溶媒42に溶解させることが可能となる。   Further, according to the first embodiment, the substrate 20 is polished in the polishing step. For this reason, even if the immersion time is shortened, the substrate 20 and the underfill material 30 can be selectively dissolved in the solvent 42.

この浸漬工程で、実装構造体100の基板20およびアンダーフィル材30を選択的に溶媒42に溶解させる工程が完了すると、バンプ12が形成された半導体チップ11、すなわち半導体装置10が残ることになる。   When the step of selectively dissolving the substrate 20 and the underfill material 30 of the mounting structure 100 in the solvent 42 is completed in this immersion step, the semiconductor chip 11 on which the bumps 12 are formed, that is, the semiconductor device 10 is left. .

次に、溶媒42の調製方法について説明する。前述したように図4に示す溶媒42は発煙硝酸と硫酸の混合液である。発煙硝酸と硫酸の混合割合は、溶解させたいアンダーフィル材30の材質、解析対象である半導体チップ11およびバンプ12の材質、あるいは実装構造体100の実装構造に応じて以下のように選択する。   Next, a method for preparing the solvent 42 will be described. As described above, the solvent 42 shown in FIG. 4 is a mixed solution of fuming nitric acid and sulfuric acid. The mixing ratio of fuming nitric acid and sulfuric acid is selected as follows according to the material of the underfill material 30 to be dissolved, the material of the semiconductor chip 11 and the bump 12 to be analyzed, or the mounting structure of the mounting structure 100.

本実施の形態1では、アンダーフィル材30を数秒〜30秒程度と非常に短い浸漬時間で溶解させる。発煙硝酸の酸化力は硫酸の酸化力と比較して低い。このため、所定の時間内でアンダーフィル材30を溶解させるためには発煙硝酸に所定量の硫酸を混合させた溶媒を用いることが好ましい。   In the first embodiment, the underfill material 30 is dissolved in a very short immersion time of about several seconds to 30 seconds. The oxidizing power of fuming nitric acid is lower than that of sulfuric acid. For this reason, in order to dissolve the underfill material 30 within a predetermined time, it is preferable to use a solvent in which a predetermined amount of sulfuric acid is mixed with fuming nitric acid.

アンダーフィル材30を構成する材料の材質により、アンダーフィル材30の溶媒42に対する溶解性は異なっている。このため、まず、発煙硝酸と硫酸の混合割合を所定の割合(例えば8:2)とした溶媒42にアンダーフィル材30を浸漬して、アンダーフィル材30を完全に溶解させるために必要な時間(アンダーフィル材溶解時間)を測定する。   The solubility of the underfill material 30 in the solvent 42 differs depending on the material constituting the underfill material 30. For this reason, first, the time required to completely dissolve the underfill material 30 by immersing the underfill material 30 in the solvent 42 in which the mixing ratio of fuming nitric acid and sulfuric acid is a predetermined ratio (for example, 8: 2). (Underfill material dissolution time) is measured.

次に、アンダーフィル材30を浸漬した溶媒42と同じ混合割合の溶媒42にバンプ12が形成された半導体チップ11を前述したアンダーフィル材溶解時間と同じ時間だけ浸漬し、半導体チップ11およびバンプ12の溶解の有無を確認する。   Next, the semiconductor chip 11 in which the bumps 12 are formed in the solvent 42 in the same mixing ratio as the solvent 42 in which the underfill material 30 is immersed is immersed for the same time as the above-described underfill material dissolution time. Check for the dissolution of.

半導体チップ11またはバンプ12の一部がこの時間で溶解するようであれば、溶媒42の混合割合を変更し、同じステップで最適な混合割合を確認する。   If part of the semiconductor chip 11 or the bump 12 is dissolved in this time, the mixing ratio of the solvent 42 is changed, and the optimal mixing ratio is confirmed in the same step.

なお、この時、溶媒42の混合割合に応じた半導体チップ11およびバンプ12の溶解時間を予め調査しておくことが好ましい。溶媒42の混合割合に応じた半導体チップ11およびバンプ12の溶解時間を予め調査しておくことにより溶媒42の混合割合決定時間を短縮することができる。   At this time, it is preferable to investigate in advance the dissolution time of the semiconductor chip 11 and the bump 12 according to the mixing ratio of the solvent 42. By previously investigating the dissolution time of the semiconductor chip 11 and the bumps 12 according to the mixing ratio of the solvent 42, the mixing ratio determination time of the solvent 42 can be shortened.

本発明者が上述した溶媒42の調製方法を用いて種々の実装構造体100について検討を行ったところ、溶媒42における発煙硝酸と硫酸の混合割合は、硫酸の割合は、溶媒42全体の2割以下とすることが好ましいことが解った。   When the present inventor examined various mounting structures 100 using the method for preparing the solvent 42 described above, the mixing ratio of fuming nitric acid and sulfuric acid in the solvent 42 was 20% of the total ratio of the solvent 42. It has been found that the following is preferable.

また、アンダーフィル材30の材質によっては、溶媒42に硫酸を混合せず、発煙硝酸のみで調製した場合であっても、アンダーフィル材30を30秒以内に溶解させることが出来る場合があることも解った。   Further, depending on the material of the underfill material 30, the underfill material 30 may be dissolved within 30 seconds even when the solvent 42 is prepared by using only fuming nitric acid without mixing sulfuric acid. I also understood.

したがって、本実施の形態1の溶媒42は発煙硝酸と硫酸の混合液とした方が好ましいが、これに限定されるわけではなく、発煙硝酸のみの溶媒42としても良い。   Therefore, the solvent 42 of the first embodiment is preferably a mixture of fuming nitric acid and sulfuric acid, but is not limited thereto, and may be a solvent 42 containing only fuming nitric acid.

次に、浸漬工程により基板20およびアンダーフィル材30を取り除いた後の半導体装置10を中和液で洗浄する(以下洗浄工程と呼ぶ)。半導体装置10に溶媒42が付着した状態で放置すると、酸化が進行し、例えばバンプ12などの一部が溶解する。   Next, the semiconductor device 10 after removing the substrate 20 and the underfill material 30 by the dipping process is washed with a neutralizing solution (hereinafter referred to as a washing process). If the semiconductor device 10 is left in a state where the solvent 42 is attached, oxidation proceeds and, for example, a part of the bumps 12 and the like are dissolved.

したがって、溶媒42を完全に取り除く必要がある。この洗浄工程では、半導体装置10に付着した溶媒42を取り除くことができれば良く、洗浄手段は適宜選択することができる。例えば、中和液に半導体装置10を浸漬する方法などを用いることができる。   Therefore, it is necessary to completely remove the solvent 42. In this cleaning step, it is sufficient that the solvent 42 attached to the semiconductor device 10 can be removed, and the cleaning means can be appropriately selected. For example, a method of immersing the semiconductor device 10 in a neutralizing solution can be used.

洗浄工程で溶媒42が取り除かれた後の半導体装置10の構造を図6に示す。図6において、半導体装置10は図2に示す実装構造体100の基板20とアンダーフィル材30が選択的に取り除かれている。   FIG. 6 shows the structure of the semiconductor device 10 after the solvent 42 is removed in the cleaning process. 6, the semiconductor device 10 has the substrate 20 and the underfill material 30 of the mounting structure 100 shown in FIG. 2 selectively removed.

また、図6に示すバンプ12は、図2に示す端子21と電気的に接続された状態の形状を維持したまま露出している。   Further, the bumps 12 shown in FIG. 6 are exposed while maintaining the shape of the state of being electrically connected to the terminals 21 shown in FIG.

このように、本実施の形態1の半導体装置10の製造方法によれば、実装構造体100を不良解析する工程において、実装構造体100の基板20を基板20の面20bから厚さ方向に研磨する工程と、基板20およびアンダーフィル材30を選択的に溶解させる溶解液に実装構造体100を浸漬する工程を備えることにより、基板20およびアンダーフィル材30を選択的に取り除くことができる。   As described above, according to the method of manufacturing the semiconductor device 10 of the first embodiment, the substrate 20 of the mounting structure 100 is polished from the surface 20b of the substrate 20 in the thickness direction in the step of analyzing the failure of the mounting structure 100. The substrate 20 and the underfill material 30 can be selectively removed by providing the step of immersing the mounting structure 100 in a solution that selectively dissolves the substrate 20 and the underfill material 30.

このため、半導体チップ11のバンプ12が形成された主面11a側を、例えば顕微鏡を用いて拡大して観察することができる。また、バンプ12の高さや幅などの寸法を測定することもできる。   For this reason, the main surface 11a side where the bump 12 of the semiconductor chip 11 is formed can be enlarged and observed using, for example, a microscope. Also, the dimensions such as the height and width of the bump 12 can be measured.

前記(b)工程で不良と判定される原因となった不具合が発生している箇所がバンプ12である場合、バンプ12を観察する、あるいは寸法を測定することにより、容易に不具合の箇所を特定することが可能となる。   If the location where the defect that caused the failure in the step (b) has occurred is a bump 12, the location of the failure can be easily identified by observing the bump 12 or measuring the dimensions. It becomes possible to do.

また、図6に示すように洗浄工程が完了した後の半導体装置10はバンプ12が図2に示す端子21と電気的に接続された状態の形状を維持している。このため、前記(b)工程で不良と判定される原因となった不具合が発生している箇所がバンプ12と図2に示す端子21との接続不良である場合、バンプ12を観察する、あるいは寸法を測定することにより、容易に不具合の箇所を特定することが可能となる。   Further, as shown in FIG. 6, the semiconductor device 10 after the cleaning process is completed maintains the shape in which the bumps 12 are electrically connected to the terminals 21 shown in FIG. For this reason, when the location where the defect that has been determined to be defective in the step (b) is a connection failure between the bump 12 and the terminal 21 shown in FIG. 2, the bump 12 is observed, or By measuring the dimensions, it is possible to easily identify the location of the defect.

また、図6に示すように洗浄工程が完了した後の半導体装置10はバンプ12が露出している。このため、バンプ12に例えば電気的検査用のプローブを接触させて、半導体チップ11の電気的検査を再度行うことができる。   Further, as shown in FIG. 6, the bump 12 is exposed in the semiconductor device 10 after the cleaning process is completed. For this reason, the electrical inspection of the semiconductor chip 11 can be performed again by bringing a probe for electrical inspection into contact with the bump 12, for example.

前記(b)工程で不良と判定される原因となった不具合が発生している箇所が半導体チップ11の電気的不良である場合、半導体チップ11の電気的検査を再度行うことにより、容易に不具合の箇所を特定することが可能となる。   If the location where the failure that has been determined to be defective in the step (b) is an electrical failure of the semiconductor chip 11, the electrical inspection of the semiconductor chip 11 can be performed again to easily perform the failure. Can be specified.

また、上述したバンプ12の観察、寸法測定や半導体チップ11の電気的検査により、異常箇所が発見されなければ、前記(b)工程で不良と判定される原因となった不具合が発生している箇所は基板20にあると推定することができる。   Moreover, if the abnormal part is not found by the above-described observation of the bump 12, the measurement of dimensions, or the electrical inspection of the semiconductor chip 11, there is a problem that causes the determination of a defect in the step (b). It can be estimated that the location is on the substrate 20.

この場合、半導体装置10を別の基板に再実装し、正常に動作することを確認することが好ましい。図6に示す半導体装置10には、アンダーフィル材30が付着していない。このため、新規に製造した半導体装置10を実装する工程と同様のプロセスで、半導体装置10を図2に示す基板20とは異なる基板に再実装することができる。   In this case, it is preferable to remount the semiconductor device 10 on another substrate and confirm that it operates normally. The underfill material 30 is not attached to the semiconductor device 10 shown in FIG. For this reason, the semiconductor device 10 can be remounted on a substrate different from the substrate 20 shown in FIG. 2 in the same process as the process of mounting the newly manufactured semiconductor device 10.

また、この再実装する工程では、半導体チップ11の主面11aに形成されたバンプ12を一旦除去し、新たにバンプ12を形成した後、半導体装置10を図2に示す基板20とは異なる基板に再実装することもできる。   Further, in this re-mounting process, the bump 12 formed on the main surface 11a of the semiconductor chip 11 is temporarily removed, a new bump 12 is formed, and then the semiconductor device 10 is a substrate different from the substrate 20 shown in FIG. Can also be re-implemented.

このように半導体チップ11の主面11aに形成されたバンプ12を一旦除去し、新たにバンプ12を形成することにより、新規に製造した半導体チップ11を実装する工程と同様のプロセスで、半導体チップ11を図2に示す基板20とは異なる基板に再実装することができる。   In this manner, the bump 12 formed on the main surface 11a of the semiconductor chip 11 is temporarily removed, and a new bump 12 is formed. Thus, the semiconductor chip is manufactured in the same process as the process of mounting the newly manufactured semiconductor chip 11. 11 can be re-mounted on a substrate different from the substrate 20 shown in FIG.

また、上記した再実装手段を用いれば、前記(b)工程で不良と判定された実装構造体100に搭載された半導体装置10を再利用することもできる。   If the above-described remounting means is used, the semiconductor device 10 mounted on the mounting structure 100 determined to be defective in the step (b) can be reused.

以上説明したように、本実施の形態1によれば、不良解析工程で、基板20およびアンダーフィル材30を選択的に取り除くことにより、不具合発生箇所を特定することができる。このため、不良解析の精度を向上させることができる。   As described above, according to the first embodiment, it is possible to identify a defect occurrence location by selectively removing the substrate 20 and the underfill material 30 in the failure analysis step. For this reason, the precision of defect analysis can be improved.

(実施の形態2)
前記実施の形態1では一方の主面に複数のフリップチップ接続用のバンプが形成された半導体チップが、フリップチップ接続によりプリント回路基板に実装された実装構造体に半導体装置の製造技術、特に不良解析技術を適用した実施態様について説明した。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, a semiconductor chip having a plurality of flip chip connection bumps formed on one main surface is mounted on a printed circuit board by flip chip connection. The embodiment to which the analysis technique is applied has been described.

本実施の形態2では、一方の主面に複数のフリップチップ接続用のバンプが形成された半導体チップが、フリップチップ接続により配線基板に実装され、封止体により封止されたパッケージ構造を有する半導体装置に適用した実施態様について説明する。   In the second embodiment, a semiconductor chip in which a plurality of flip chip connection bumps are formed on one main surface is mounted on a wiring board by flip chip connection and sealed by a sealing body. An embodiment applied to a semiconductor device will be described.

なお、本実施の形態2では、一方の主面に複数のフリップチップ接続用のバンプが形成された半導体チップが配線基板に実装され、封止体により封止されたパッケージ全体を半導体装置と定義して説明する。したがって、本実施の形態2においては、アンダーフィル材および配線基板は半導体装置に含まれる。   In the second embodiment, the entire package in which a semiconductor chip having a plurality of flip chip connecting bumps formed on one main surface is mounted on a wiring board and sealed by a sealing body is defined as a semiconductor device. To explain. Therefore, in the second embodiment, the underfill material and the wiring board are included in the semiconductor device.

まず、図7〜図9を用いて一方の主面に複数のフリップチップ接続用のバンプが形成された半導体チップが、フリップチップ接続により配線基板に実装された半導体装置の構成について説明する。   First, the configuration of a semiconductor device in which a semiconductor chip in which a plurality of flip chip connection bumps are formed on one main surface is mounted on a wiring board by flip chip connection will be described with reference to FIGS.

なお、本実施の形態2で説明する半導体装置200において、前記実施の形態1で説明した実装構造体100と同一の符号を付した部品については、同一機能を有する部品であるため、繰り返しの説明は省略する。また、各部品の詳細な構造について、説明の必要があるときは、必要に応じて前記実施の形態1で説明した図1〜図6を参照して説明する。   Note that, in the semiconductor device 200 described in the second embodiment, components having the same reference numerals as those of the mounting structure 100 described in the first embodiment are components having the same function, and thus repeated description. Is omitted. Moreover, when it is necessary to explain the detailed structure of each component, it will be described with reference to FIGS. 1 to 6 described in the first embodiment as necessary.

図7は本実施の形態2の半導体装置の構造を示す拡大断面図、図8は本実施の形態2の半導体装置の裏面構造を示す拡大平面図、図9は図7に示す半導体装置が備える配線基板に半導体チップが実装された状態を示す拡大平面図である。   7 is an enlarged cross-sectional view showing the structure of the semiconductor device of the second embodiment, FIG. 8 is an enlarged plan view showing the back surface structure of the semiconductor device of the second embodiment, and FIG. 9 is provided in the semiconductor device shown in FIG. It is an enlarged plan view which shows the state by which the semiconductor chip was mounted in the wiring board.

図7において、本実施の形態2の半導体装置200は半導体チップ11が封止樹脂31により封止されている。封止樹脂31には例えばエポキシ系の樹脂を基材とした樹脂材料が用いられる。また、封止樹脂31とアンダーフィル材30とが同一材料で構成され、半導体チップ11を封止する際に、封止樹脂31が半導体チップ11の主面11aの下にも回り込んで、一括して封止される構造もある。   In the semiconductor device 200 of the second embodiment, the semiconductor chip 11 is sealed with a sealing resin 31 in FIG. For the sealing resin 31, for example, a resin material based on an epoxy resin is used. In addition, the sealing resin 31 and the underfill material 30 are made of the same material, and when the semiconductor chip 11 is sealed, the sealing resin 31 also wraps under the main surface 11a of the semiconductor chip 11 and collects them. Some structures are sealed.

また、半導体装置200は配線基板50を備えている。図7に示す本実施の形態2の配線基板50と、前記実施の形態1で説明した基板20(図2)との相違点は、配線基板50は、半導体装置200の外部接続端子51を備えている点である。   In addition, the semiconductor device 200 includes a wiring board 50. The difference between the wiring board 50 of the second embodiment shown in FIG. 7 and the board 20 (FIG. 2) described in the first embodiment is that the wiring board 50 includes the external connection terminals 51 of the semiconductor device 200. It is a point.

配線基板50は半導体装置200の一部であり、半導体装置200は配線基板50に形成された外部接続端子51を介して半導体装置200を、例えばガラス繊維製の布(クロス)を重ねたものに、エポキシ系の樹脂を含浸させたPCB(Printed Circuit Board)と呼ばれる実装基板などに電気的に接続される。   The wiring substrate 50 is a part of the semiconductor device 200, and the semiconductor device 200 is formed by stacking the semiconductor device 200 through, for example, glass fiber cloth (cross) through the external connection terminals 51 formed on the wiring substrate 50. The printed circuit board is electrically connected to a mounting board called PCB (Printed Circuit Board) impregnated with an epoxy resin.

また、外部接続端子51それぞれに、突起状の導電材である電極52が形成されている。この電極52は、外部接続端子51と、半導体装置200が実装される実装基板とを電気的に接続する機能を備えており、例えば、はんだボールと呼ばれるボール状のはんだを用いることができる。   Each external connection terminal 51 is provided with an electrode 52 that is a protruding conductive material. The electrode 52 has a function of electrically connecting the external connection terminal 51 and a mounting substrate on which the semiconductor device 200 is mounted. For example, ball-shaped solder called a solder ball can be used.

なお、本実施の形態2では、半導体装置200の構成例として外部接続端子51に電極52が形成された構造を示しているが、電極52を形成せず、外部接続端子51を露出させた状態の構造としても良い。   In the second embodiment, the structure in which the electrode 52 is formed on the external connection terminal 51 is shown as a configuration example of the semiconductor device 200. However, the electrode 52 is not formed and the external connection terminal 51 is exposed. It is good also as a structure.

また、外部接続端子51および電極52は配線基板50の面20b側に形成されている。図8に示すように電極52は格子状に配列されている。このような構造のパッケージはBGA(Ball Grid Array)パッケージと呼ばれ、高密度実装に適したパッケージ構造として広く用いられている。   The external connection terminals 51 and the electrodes 52 are formed on the surface 20b side of the wiring board 50. As shown in FIG. 8, the electrodes 52 are arranged in a grid pattern. The package having such a structure is called a BGA (Ball Grid Array) package, and is widely used as a package structure suitable for high-density mounting.

また、電極52を形成せず、外部接続端子51が格子状に配列された構造はLGA(Land Grid Array)パッケージとよばれ、この構造も高密度実装に適している。   A structure in which the electrodes 52 are not formed and the external connection terminals 51 are arranged in a lattice shape is called an LGA (Land Grid Array) package, and this structure is also suitable for high-density mounting.

また、配線基板50の面20bは、例えばポリイミド系樹脂で構成される絶縁性の被覆層であるソルダレジスト層53により被覆されている。このソルダレジスト層53は半導体装置200を実装基板に実装する際に、隣り合う電極52が接触し、電気的に短絡される状態となる現象を防止する機能を備えている。   Further, the surface 20b of the wiring substrate 50 is covered with a solder resist layer 53 which is an insulating covering layer made of, for example, a polyimide resin. The solder resist layer 53 has a function of preventing a phenomenon in which adjacent electrodes 52 come into contact with each other and are electrically short-circuited when the semiconductor device 200 is mounted on a mounting substrate.

なお、本実施の形態2では、配線基板50の面20bが、ソルダレジスト層53により被覆された構造を示しているが、ソルダレジスト層53を形成しない構造としても良い。   In the second embodiment, the structure in which the surface 20b of the wiring board 50 is covered with the solder resist layer 53 is shown, but a structure in which the solder resist layer 53 is not formed may be used.

次に、図7および図9に示すように、配線基板50の面20a(図7参照)側には、前記実施の形態1で説明した実装構造体100と同様に半導体チップ11が実装されている。また、半導体チップ11と基板50との間には、絶縁性の樹脂材料であるアンダーフィル材30が充填されている。   Next, as shown in FIGS. 7 and 9, the semiconductor chip 11 is mounted on the surface 20 a (see FIG. 7) side of the wiring board 50 in the same manner as the mounting structure 100 described in the first embodiment. Yes. An underfill material 30 that is an insulating resin material is filled between the semiconductor chip 11 and the substrate 50.

次に、本実施の形態2の半導体装置の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment will be described.

(a)まず、図7〜図9を用いて説明した本実施の形態2の半導体装置200を準備する。   (A) First, the semiconductor device 200 according to the second embodiment described with reference to FIGS. 7 to 9 is prepared.

(b)次に、半導体装置200を電気的に検査する。半導体装置200の製造工程では、製造プロセスの各段階で種々の検査が行われるが、半導体装置200を配線基板50に実装し、封止樹脂31により封止した後にも導通確認試験、特性確認試験などの電気的な試験が行われる。   (B) Next, the semiconductor device 200 is electrically inspected. In the manufacturing process of the semiconductor device 200, various inspections are performed at each stage of the manufacturing process. Even after the semiconductor device 200 is mounted on the wiring substrate 50 and sealed with the sealing resin 31, the conduction confirmation test and the characteristic confirmation test are performed. Electrical tests are performed.

(c)次に、前記工程で不良と判定された半導体装置200を不良解析する。この不良解析工程では、不良の原因となった不具合が発生している箇所を特定するため、半導体装置200から、配線基板50およびアンダーフィル材30を選択的に取り除く。   (C) Next, the semiconductor device 200 determined to be defective in the above process is analyzed for defects. In this defect analysis step, the wiring board 50 and the underfill material 30 are selectively removed from the semiconductor device 200 in order to identify the location where the defect that caused the defect has occurred.

本実施の形態2の半導体装置200と、前記実施の形態1で説明した実装構造体100との相違点は、封止樹脂31の有無である。したがって、本実施の形態2では、半導体装置200から、配線基板50およびアンダーフィル材30に加えて、封止樹脂31も取り除くことが好ましい。   The difference between the semiconductor device 200 of the second embodiment and the mounting structure 100 described in the first embodiment is the presence or absence of the sealing resin 31. Therefore, in the second embodiment, it is preferable to remove the sealing resin 31 from the semiconductor device 200 in addition to the wiring substrate 50 and the underfill material 30.

ところで、封止樹脂31は前述したように、例えばエポキシ系の樹脂を基材とした樹脂材料が用いられる。このため、封止樹脂31は半導体チップ11よりも先に溶解する。   By the way, as described above, for example, a resin material having an epoxy resin as a base material is used as the sealing resin 31. For this reason, the sealing resin 31 is dissolved before the semiconductor chip 11.

したがって、本実施の形態2の半導体装置200の製造方法においても、配線基板50およびアンダーフィル材30を選択的に取り除く手段として、前記実施の形態1で説明した実装構造体100から基板20とアンダーフィル材30を取り除く手段と同様の方法を用いることができる。   Therefore, also in the method for manufacturing the semiconductor device 200 according to the second embodiment, as a means for selectively removing the wiring substrate 50 and the underfill material 30, the substrate 20 and the underlayer are removed from the mounting structure 100 described in the first embodiment. A method similar to the means for removing the fill material 30 can be used.

前記実施の形態1で説明した手段のうち、代表的な手段のみ示すと以下の通りである。   Of the means described in the first embodiment, only representative means are as follows.

すなわち、半導体装置200を不良解析する工程において、半導体装置200の基板50を基板50の面20bから厚さ方向に研磨する工程と、基板50およびアンダーフィル材30を選択的に溶解させる溶解液に半導体装置200を浸漬する工程を備える構成とする。   That is, in the step of analyzing the failure of the semiconductor device 200, the step of polishing the substrate 50 of the semiconductor device 200 in the thickness direction from the surface 20b of the substrate 50 and the solution for selectively dissolving the substrate 50 and the underfill material 30 are used. The semiconductor device 200 includes a step of immersing it.

このような構成とすることにより、半導体装置200から基板50、アンダーフィル材30および封止樹脂31を選択的に取り除くことができる。   With such a configuration, the substrate 50, the underfill material 30, and the sealing resin 31 can be selectively removed from the semiconductor device 200.

半導体装置200から基板50、アンダーフィル材30および封止樹脂31を選択的に取り除くことにより、図6に示すような構造体、すなわち、半導体チップ11と、図7に示す端子21と電気的に接続された状態の形状を維持したまま露出したバンプ12とで構成される構造体を得ることができる。   By selectively removing the substrate 50, the underfill material 30 and the sealing resin 31 from the semiconductor device 200, the structure as shown in FIG. 6, that is, the semiconductor chip 11 and the terminal 21 shown in FIG. A structure including the exposed bumps 12 while maintaining the connected shape can be obtained.

また、本実施の形態2によれば、配線基板50に実装した後のバンプ12の形状を観察する、あるいは寸法を測定することにより、容易に不具合の箇所を特定することができる。   Further, according to the second embodiment, the location of the defect can be easily identified by observing the shape of the bump 12 after being mounted on the wiring substrate 50 or measuring the dimensions.

また、バンプ12に例えば電気的検査用のプローブを接触させて、半導体チップ11の電気的検査を再度行うことにより、容易に不具合の箇所を特定することができる。   Further, for example, by bringing a probe for electrical inspection into contact with the bump 12 and performing electrical inspection of the semiconductor chip 11 again, the location of the defect can be easily identified.

またバンプ12の形状を観察する、あるいは寸法を測定する、あるいは半導体チップ11の電気的検査を再度行うことにより、不良解析の精度を向上させることができる。   Further, by observing the shape of the bump 12, measuring the dimensions, or performing the electrical inspection of the semiconductor chip 11 again, the accuracy of the failure analysis can be improved.

また、半導体チップ11の主面11aに形成されたバンプ12を一旦除去し、新たにバンプ12を形成することにより、新規に製造した半導体チップ11を実装する工程と同様のプロセスで、半導体チップ11を図7に示す配線基板50とは異なる基板に再実装することができる。   Further, by removing the bumps 12 formed on the main surface 11a of the semiconductor chip 11 and forming new bumps 12 in the same process as the process of mounting the newly manufactured semiconductor chip 11, the semiconductor chip 11 Can be re-mounted on a board different from the wiring board 50 shown in FIG.

また、この再実装手段を用いれば、前記(b)工程で不良と判定された半導体装置200に搭載された半導体チップ11を再利用することもできる。   If this re-mounting means is used, the semiconductor chip 11 mounted on the semiconductor device 200 determined to be defective in the step (b) can be reused.

以上、本発明者によってなされた発明を発明に実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。   The invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiment of the invention, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Is possible.

本発明は、半導体装置、特に半導体チップが基板にフリップチップ接続された半導体装置の製造技術に適用できる。   The present invention can be applied to a manufacturing technique of a semiconductor device, particularly a semiconductor device in which a semiconductor chip is flip-chip connected to a substrate.

本発明の実施の形態1の半導体装置をプリント回路基板に搭載した状態を示す実装構造体の拡大平面図である。1 is an enlarged plan view of a mounting structure showing a state in which a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention is mounted on a printed circuit board. 図1に示すA−A線に沿った拡大断面図である。It is an expanded sectional view along the AA line shown in FIG. 図1および図2に示す半導体チップのバンプが形成された主面の状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of the main surface in which the bump of the semiconductor chip shown in FIG. 1 and FIG. 2 was formed. 本発明の実施の形態1の半導体装置の製造方法において、実装構造体を溶解液に浸漬する装置の構成例を示す断面図である。In the manufacturing method of the semiconductor device of Embodiment 1 of this invention, it is sectional drawing which shows the structural example of the apparatus which immerses a mounting structure in a solution. 本発明の実施の形態1の実装構造体の基板を研磨した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which grind | polished the board | substrate of the mounting structure of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の実装構造体の基板およびアンダーフィル材を選択的に取り除いた後の半導体装置の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state of the semiconductor device after selectively removing the board | substrate and underfill material of the mounting structure of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2の半導体装置の構造を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the structure of the semiconductor device of Embodiment 2 of this invention. 図7に示す半導体装置の裏面構造を示す拡大平面図である。FIG. 8 is an enlarged plan view showing a back surface structure of the semiconductor device shown in FIG. 7. 図7に示す半導体装置が備える配線基板に半導体チップが実装された状態を示す拡大平面図である。FIG. 8 is an enlarged plan view showing a state in which a semiconductor chip is mounted on a wiring board included in the semiconductor device shown in FIG. 7.

符号の説明Explanation of symbols

10 半導体装置
11 半導体チップ
11a 主面
12 バンプ
13 チップ電極パッド
20 基板
20a 面(第1の面)
20b 面(第2の面)
21 端子
22a、22b 絶縁層
23 表面配線(導電路)
24 内部配線
25 ビア
26 ソルダレジスト層
30 アンダーフィル材
31 封止樹脂
40 容器
41 網
42 溶媒(溶解液)
50 配線基板(基板)
51 外部接続端子
52 電極
53 ソルダレジスト層
100 実装構造体
200 半導体装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor device 11 Semiconductor chip 11a Main surface 12 Bump 13 Chip electrode pad 20 Board | substrate 20a surface (1st surface)
20b surface (second surface)
21 Terminal 22a, 22b Insulating layer 23 Surface wiring (conductive path)
24 Internal wiring 25 Via 26 Solder resist layer 30 Underfill material 31 Sealing resin 40 Container 41 Net 42 Solvent (solution)
50 Wiring board (board)
51 External Connection Terminal 52 Electrode 53 Solder Resist Layer 100 Mounting Structure 200 Semiconductor Device

Claims (5)

(a)一方の主面に複数のフリップチップ接続用のバンプが形成された半導体チップが、基板にフリップチップ接続され、前記半導体チップと前記基板との間にはアンダーフィル材が充填された実装構造体を準備する工程と、
(b)前記実装構造体を電気的に検査する工程と、
(c)前記(b)工程で不良と判定された前記実装構造体を不良解析する工程とを備え、
前記(c)工程には、
前記実装構造体の前記基板を前記基板の半導体チップが搭載された第1の面の反対側に位置する第2の面から厚さ方向に研磨する工程と、
前記基板を研磨する工程の後、前記実装構造体を、前記基板および前記アンダーフィル材を選択的に溶解させる溶解液に浸漬し、前記基板および前記アンダーフィル材を取り除く工程が含まれることを特徴とする半導体装置の製造方法。
(A) Mounting in which a semiconductor chip having a plurality of flip chip connecting bumps formed on one main surface is flip-chip connected to a substrate, and an underfill material is filled between the semiconductor chip and the substrate Preparing the structure;
(B) electrically inspecting the mounting structure;
(C) including a step of performing failure analysis on the mounting structure determined to be defective in the step (b),
In the step (c),
Polishing the substrate of the mounting structure in a thickness direction from a second surface located on the opposite side of the first surface on which the semiconductor chip of the substrate is mounted;
After the step of polishing the substrate, a step of immersing the mounting structure in a solution that selectively dissolves the substrate and the underfill material to remove the substrate and the underfill material is included. A method for manufacturing a semiconductor device.
請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記溶解液は発煙硝酸と硫酸の混合液であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the solution is a mixture of fuming nitric acid and sulfuric acid.
請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記基板は、絶縁層と、前記絶縁層の表面に形成された導電路とを備え、
前記実装構造体の前記基板を研磨する工程では、前記絶縁層の厚さが、前記アンダーフィル材の厚さよりも薄くなるように研磨することを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
The substrate includes an insulating layer and a conductive path formed on a surface of the insulating layer,
In the step of polishing the substrate of the mounting structure, the method of manufacturing a semiconductor device is characterized in that the insulating layer is polished so that the thickness of the insulating layer is thinner than the thickness of the underfill material.
請求項3に記載の半導体装置の製造方法において、
前記実装構造体の前記基板を研磨する工程では、前記基板の研磨された面に前記導電路が露出するまで研磨することを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 3,
In the step of polishing the substrate of the mounting structure, polishing is performed until the conductive path is exposed on the polished surface of the substrate.
(a)一方の主面に複数のフリップチップ接続用のバンプが形成された半導体チップが、基板にフリップチップ接続され、前記半導体チップと前記基板との間にはアンダーフィル材が充填された半導体装置を準備する工程と、
(b)前記半導体装置を電気的に検査する工程と、
(c)前記検査工程で不良と判定された前記半導体装置を不良解析する工程とを備え、
前記(c)工程には、
前記半導体装置の前記基板を、前記基板の半導体チップが搭載された第1の面の反対側に位置する第2の面から厚さ方向に研磨する工程と、
前記基板を研磨する工程の後、前記半導体装置を、前記基板および前記アンダーフィル材を選択的に溶解させる溶解液に浸漬し、前記基板および前記アンダーフィル材を取り除く工程が含まれることを特徴とする半導体装置の製造方法。
(A) A semiconductor chip in which a plurality of flip chip connecting bumps are formed on one main surface and flip-chip connected to a substrate, and an underfill material is filled between the semiconductor chip and the substrate. Preparing the device;
(B) electrically inspecting the semiconductor device;
(C) including a step of performing failure analysis on the semiconductor device determined to be defective in the inspection step,
In the step (c),
Polishing the substrate of the semiconductor device in a thickness direction from a second surface located on the opposite side of the first surface on which the semiconductor chip of the substrate is mounted;
After the step of polishing the substrate, the method includes a step of immersing the semiconductor device in a solution that selectively dissolves the substrate and the underfill material, and removing the substrate and the underfill material. A method for manufacturing a semiconductor device.
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