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JP4973837B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
配線パターンを部分的に覆うレジスト層が形成された配線基板が知られている。また、当該配線基板に半導体チップが搭載され、配線基板と半導体チップとの間に封止樹脂が形成された半導体装置が知られている。
特開２００２−２６０７０号公報
本発明の目的は、信頼性の高い半導体装置を効率よく製造する方法を提供することにある。
（１）本発明に係る半導体装置の製造方法は、
複数の電気的接続部を有する配線パターンが形成されたベース基板を用意する工程と、
前記ベース基板に、前記配線パターンを部分的に覆うように第１の樹脂材料を設ける工程と、
前記第１の樹脂材料を半硬化させる工程と、
前記ベース基板に複数の電極を有する半導体チップを搭載して、前記電気的接続部と前記電極とを対向させて電気的に接続する工程と、
前記ベース基板と前記半導体チップとの間に第２の樹脂材料を設ける工程と、
前記第１の樹脂材料を硬化させて前記配線パターンを部分的に覆うレジスト層を形成し、かつ、前記第２の樹脂材料を硬化させて前記電気的接続部及び前記電極を封止する封止部を形成する工程と、
を含む。
本発明によると、第１の樹脂材料を完全に硬化させることなく半導体チップを搭載する工程を行う。そのため、効率よく半導体装置を製造することができる。また、本発明では、第２の樹脂材料を硬化させる工程で、第１の樹脂材料もあわせて硬化させるため、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
（２）この半導体装置の製造方法において、
前記第１及び第２の樹脂材料は、熱硬化性の材料であってもよい。
（３）この半導体装置の製造方法において、
前記配線パターンの表面はスズめっき層であってもよい。
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、本発明は、以下の内容を自由に組み合わせたものを含むものとする。
図１（Ａ）〜図６は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す、ベース基板１０を用意することを含む。なお、図１（Ａ）は、ベース基板１０の上視図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のIB−IB線断面の一部拡大図である。
ベース基板１０の材料や構造は特に限定されず、既に公知となっているいずれかの基板を利用してもよい。ベース基板１０は、フレキシブル基板であってもよく、リジッド基板であってもよい。あるいは、ベース基板１０は、テープ基板であってもよい。ベース基板１０は、積層型の基板であってもよく、あるいは、単層の基板であってもよい。また、ベース基板１０の外形も特に限定されるものではない。
ベース基板１０には、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、複数の電気的接続部１５を有する配線パターン１２が形成されてなる。配線パターン１２（電気的接続部１５）は、ベース基板１０上（表面）に形成されてなる。なお、電気的接続部１５は、配線パターン１２のうち、他の電子部品の電極（例えば後述する半導体チップ３０の電極３２）との電気的な接続に利用される部分である。配線パターン１２（電気的接続部１５）の構造や材料は、特に限定されず、既に公知となっているいずれかの配線を利用してもよい。例えば、配線パターン１２は、コアパターン１６にめっき層１８が形成された構成をなしていてもよい。このとき、コアパターン１６は、銅（Ｃｕ）、クローム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタンタングステン（Ｔｉ−Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケルバナジウム（ＮｉＶ）、タングステン（Ｗ）のうちのいずれかの材料で形成されていてもよい。なお、コアパターン１６は、単層の金属層であってもよく、複数層の金属層であってもよい。また、めっき層１８は、スズ（Ｓｎ）めっき層であってもよい。あるいは、めっき層１８は、金（Ａｕ）めっき層であってもよい。なお、めっき層１８は、配線パターン１２の最表層を構成していてもよい。なお、ベース基板１０が多層基板である場合、ベース基板１０の層間には図示しない他の配線パターンが形成されていてもよい。
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、ベース基板１０に第１の樹脂材料２０を設けることを含む。第１の樹脂材料２０は、ベース基板１０（配線パターン１２）を部分的に覆うように形成する。第１の樹脂材料２０は、配線パターン１２のうち少なくとも電気的接続部１５を露出させるように形成する。第１の樹脂材料２０を設ける方法は特に限定されるものではないが、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）を参照して、その一例について説明する。
はじめに、図２（Ａ）に示すように、ベース基板１０上にマスク２２を形成する。マスク２２は、ベース基板１０及び配線パターン１２を部分的に覆うように形成する。マスク２２は、配線パターン１２の電気的接続部１５を覆うように形成する。マスク２２は、ベース基板１０における半導体チップ３０を搭載するための領域を覆うように形成してもよい。
次に、図２（Ｂ）に示すように、ベース基板１０に第１の樹脂材料２０を設ける。第１の樹脂材料２０は、ベース基板１０におけるマスク２２からの露出領域に設ける。これにより、ベース基板１０におけるマスク２２の形成領域を露出させるように、第１の樹脂材料２０を設けることができる。
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、第１の樹脂材料２０を半硬化させることを含む。これにより、半硬化膜２４を形成してもよい（図３参照）。第１の樹脂材料２０を半硬化させることによって、第１の樹脂材料２０をＢ−ステージ樹脂としてもよい。第１の樹脂材料２０として熱硬化性樹脂を利用する場合、加熱温度や加熱時間を調整することで、第１の樹脂材料２０を半硬化させてもよい。例えば、第１の樹脂材料２０の揮発成分残存率が５％以下になるように、第１の樹脂材料２０の処理条件を決定してもよい。本実施の形態では、第１の樹脂材料２０を硬化させる工程を、マスク２２が形成された状態で行ってもよい。この場合、第１の樹脂材料２０を半硬化させた後に、マスク２２を除去する（図３参照）。ただし、マスク２２を除去した後に、第１の樹脂材料２０を半硬化させる工程を行ってもよい。
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図４に示すように、ベース基板１０に、複数の電極３２を有する半導体チップ３０を搭載することを含む。本工程では、ベース基板１０に半導体チップ３０を搭載して、電気的接続部１５と電極３２とを対向させて電気的に接続する。このとき、電気的接続部１５と電極３２とは、接触させて電気的に接続してもよい。例えば、電気的接続部１５と電極３２とを接触させて、図示しない共晶合金を形成してもよい（共晶合金接合）。
なお、半導体チップ３０の構造は特に限定されるものではない。半導体チップ３０は、例えばシリコンチップであってもよい。半導体チップ３０は、集積回路３４を有する。集積回路３４の構成は特に限定されないが、例えば、トランジスタ等の能動素子や、抵抗、コイル、コンデンサ等の受動素子を含んでいてもよい。電極３２は、半導体チップ３０の内部と電気的に接続されていてもよい。電極３２は、集積回路３４と電気的に接続されていてもよい。あるいは、集積回路３４に電気的に接続されていない電極を含めて、電極３２と称してもよい。電極３２は、アルミニウム又は銅等で形成されたパッドと、該パッド上に形成されたバンプを含んでいてもよい。このとき、バンプの少なくとも表面は金によって形成されていてもよい。さらに、半導体チップ３０は、図示しないパッシベーション膜を有してもよい。パッシベーション膜は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ポリイミド樹脂等で形成してもよい。
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図５に示すように、ベース基板１０と半導体チップ３０との間に第２の樹脂材料４０を設けることを含む。第２の樹脂材料４０は、電気的接続部１５及び電極３２を覆うように設ける。第２の樹脂材料４０は、ベース基板１０における第１の樹脂材料２０からの露出部を（すべて）覆うように形成してもよい。なお、第２の樹脂材料４０の材料は特に限定されるものではない。例えば、第２の樹脂材料４０として、第１の樹脂材料２０と同じ処理（例えば加熱処理）によって硬化する材料を利用してもよい。また、第２の樹脂材料４０は、第１の樹脂材料２０とは異なる組成の材料を利用してもよい。
なお、本実施の形態では、第２の樹脂材料４０を設ける工程は、ベース基板１０に半導体チップ３０を搭載する工程の後に行ってもよい。すなわち、いわゆる後入れのアンダーフィル工程によって、第２の樹脂材料４０を設けてもよい。
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図６に示すように、第１の樹脂材料２０（半硬化膜２４）を硬化させてレジスト層２５を形成し、第２の樹脂材料４０を硬化させて封止部４５を形成することを含む。封止部４５は、電気的接続部１５及び電極３２を封止するように形成する。封止部４５は、ベース基板１０における第１の樹脂材料２０からの露出部をすべて覆うように形成してもよい。第１及び第２の樹脂材料２０，４０がともに熱硬化性樹脂である場合、これらを加熱処理することによって、レジスト層２５及び封止部４５を形成することができる。
以上の工程によって、図６に示す半導体装置１を製造することができる。この方法によると、半導体装置を効率よく製造することができる。詳しくは、本発明によると、第１の樹脂材料２０を完全に硬化させることなく、半導体チップ３０を搭載する工程を行う。すなわち、本発明によると、半導体チップ３０を搭載する工程の前に、第１の樹脂材料２０を完全に硬化させる必要がないため、効率よく半導体装置を製造することができる。また、第１の樹脂材料２０を半硬化させることによって、第１の樹脂材料２０の位置ずれや、第１の樹脂材料２０が第２の樹脂材料４０と混ざり合うことを防止することができる。さらに、本発明によると、第１の樹脂材料２０として熱硬化性樹脂を利用した場合でも、ベース基板１０に半導体チップ３０を搭載する工程の前に、ベース基板１０及び配線パターン１２が長時間加熱されることを防止することができる。これによると、コアパターン１６とめっき層１８との間で共晶合金が生成されることを防止することができる。そのため、めっき層１８の厚みが減少することを防止することができ、配線パターン１２と電極３２との電気的な接続（共晶合金の生成）のために必要なメッキ厚を確保することができるため、配線パターン１２と電極３２との電気的な接続信頼性の高い半導体装置を製造することができる。そして、本発明では、第２の樹脂材料４０を硬化させる工程で、第１の樹脂材料２０もあわせて硬化させる。そのため、半導体チップ３０を搭載した後に、第１の樹脂材料２０を完全に硬化させるための新たな工程が不要になるため、信頼性の高い半導体装置を効率よく製造することができる。特に、第１及び第２の牛材料２０，４０として硬化処理が同じ材料を利用すれば、さらに半導体装置の製造効率を高めることができる。
（変形例）
本発明は、以上の実施の形態に限定されるものではない。
例えば、図７に示すように、ベース基板１０上に第２の樹脂材料４０を設けた後に、ベース基板１０に半導体チップ３０を搭載する工程を行ってもよい。なお、第２の樹脂材料４０を設ける工程は、第１の樹脂材料２０を半硬化させる工程の後に行ってもよい。そして、第２の樹脂材料４０を押し広げながら、ベース基板１０に半導体チップ３０を搭載することによって、ベース基板１０と半導体チップ３０との間に第２の樹脂材料４０を設けることができる（図５参照）。なお、第２の樹脂材料４０として、ペースト状の材料を利用してもよく、フィルム状の材料を利用してもよい。また、第２の樹脂材料４０は、図示しない導電性微粒子を含有していてもよい。そして、電気的接続部１５と電極３２との間に該導電性微粒子を介在させることによって、両者を電気的に接続してもよい。
また、他の変形例として、第１及び第２の樹脂材料２０，４０は、硬化処理が異なる材料を利用してもよい。例えば、第１及び第２の樹脂材料２０，４０のいずれか一方として熱硬化性材料を利用し、かつ、他の一方として紫外線硬化材料を利用してもよい。そして、第２の樹脂材料４０を硬化させる工程では、紫外線照射処理と加熱処理とを同時に行ってもよい。
これらの変形例によっても、信頼性の高い半導体装置を効率よく製造することが可能になる。
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
本発明に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 本発明に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 本発明に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 本発明に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 本発明に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 本発明に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 本発明に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
符号の説明
１…半導体装置、 １０…ベース基板、 １２…配線パターン、 １５…電気的接続部、 １６…コアパターン、 １８…めっき層、 ２０…第１の樹脂材料、 ２２…マスク、 ２５…レジスト層、 ３０…半導体チップ、 ３２…電極、 ３４…集積回路、 ４０…第２の樹脂材料、 ４５…封止部

Claims (3)

  1. 第１の面において複数の電気的接続部を有する配線パターンが形成されたベース基板を用意する工程と、
    前記電気的接続部避け、前記配線パターンの前記第１の面と接する面とは反対側の第２の面を部分的に覆うように第１の樹脂材料を設ける工程と、
    前記第１の樹脂材料を半硬化させる工程と、
    前記ベース基板に複数の電極を有する半導体チップを搭載して、前記電気的接続部と前記電極とを対向させて電気的に接続する工程と、
    前記ベース基板と前記半導体チップとの間に第２の樹脂材料を設ける工程と、
    前記第１の樹脂材料を硬化させて前記配線パターンを部分的に覆うレジスト層を形成し、かつ、前記第２の樹脂材料を硬化させて前記電気的接続部及び前記電極を封止する封止部を形成する工程と、
    を含む半導体装置の製造方法。
  2. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第１及び第２の樹脂材料は、熱硬化性の材料である半導体装置の製造方法。
  3. 請求項１又は請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
    前記配線パターンの表面はスズめっき層である半導体装置の製造方法。
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