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JP2581017B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JP2581017B2
JP2581017B2 JP6238040A JP23804094A JP2581017B2 JP 2581017 B2 JP2581017 B2 JP 2581017B2 JP 6238040 A JP6238040 A JP 6238040A JP 23804094 A JP23804094 A JP 23804094A JP 2581017 B2 JP2581017 B2 JP 2581017B2
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JP
Japan
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semiconductor chip
carrier film
opening
adhesive layer
wiring pattern
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慶一郎 方
修一 松田
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Priority to DE69521954T priority patent/DE69521954T2/de
Priority to KR1019950033149A priority patent/KR100209994B1/ko
Priority to EP95306887A priority patent/EP0704899B1/en
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置及びその製造
方法に関し、特に高密度実装に適したチップサイズパッ
ケージと呼ばれる半導体装置及びその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置は、小型軽量化、高速化、高
機能化という電子機器の要求に対応する為に、新しい形
態が次々に開発されている。半導体チップの高集積化に
よる多ピン化と、半導体装置の小型・薄型化の要求は厳
しくなり、その両立にはファインピッチ化が避けられな
い。よって、狭ピッチ化が可能なインナーリード接続と
ピッチを拡大できるエリアアレイ接続は必要不可欠な技
術になると思われる。
【０００３】図１２は本出願人により提案されている半
導体装置の一例を示しており、図１２（ａ）はその平面
図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の線Ａ−Ａ′に沿った
断面図を示している。この半導体装置は、ポリイミド系
樹脂等による有機絶縁フィルム８１とこの有機絶縁フィ
ルム８１上において銅等の金属箔をエッチング等により
所望の形状に加工して形成した配線層８２とから成るキ
ャリアフィルム８０を備えている。配線層８２の一部に
は半導体チップ９０の電極パッド９１と接続される領域
が形成されている。
【０００４】一方、半導体チップ９０はその一面、すな
わちキャリアフィルム８０と貼り合わされる面の外周縁
部に複数の電極パッド９１が配置形成されている。半導
体チップ９０の一面の電極パッド９１を除く領域にはパ
ッシベーション膜９２が形成されている。半導体チップ
９０とキャリアフィルム８０とは接着フィルム８３によ
り接着されている。更に、キャリアフィルム８０の外部
接続用の電極パッドとして、例えば半田で成るバンプ電
極８４が形成されている。このバンプ電極８４は、図１
２（ａ）に示したように、キャリアフィルム８０におい
て半導体チップ９０を搭載する部分のほぼ全面を利用
し、例えば同一ピッチでグリッド状に配置されている。
配線層８２はキャリアフィルム８０のチップ対向面側に
形成されており、その一端はスルーホール８５に金属物
質８７を充填して形成されたビアホールを通じてバンプ
電極８４につながっている。
【０００５】更に、インナーリードとしての配線層８２
と電極パッド９１との接続の為にキャリアフィルム８０
にスルーホール８６を設け、このスルーホール８６に金
属物質８７を充填することでビアホールを形成する。こ
のビアホールは半導体チップ９０の電極パッド９１や配
線層８２と位置合わせすることが可能で、このビアホー
ルを通じてそれぞれインナーリード接続される。
【０００６】次に、この半導体装置の製造方法につい
て、図１３を用いて説明する。まず、図１３（ａ）に示
すように、半導体装置を構成するのに必要な部材は、キ
ャリアフィルム８０と接着フィルム８３と半導体チップ
９０である。
【０００７】キャリアフィルム８０を図１４に示す。図
１４（ａ）は配線層側、すなわち半導体チップ９０との
対向面側を、図１４（ｂ）はその反対面側を示してい
る。キャリアフィルム８０は、例えば以下のような製法
で作製できる。ポリイミド系の有機絶縁フィルム８１と
銅等の金属箔からなる２層基材において、まずフォトレ
ジスト法により所望の形状で、かつ半導体チップ９０の
電極パッド９１と接続できるよう、位置合わせされた配
線層８２を形成する。先に説明したように、配線層８２
の一端は金属物質８７につながるが、他端は電気選別用
パッド８２−１につながれている。次に、有機絶縁フィ
ルム８１にレーザーやエッチング等によりスルーホール
８５、８６を設ける。
【０００８】更に、スルーホール８５、８６に電解メッ
キ等により金属物質８７を充填することによって配線層
８２と接続する。最後に、有機絶縁フィルム８１をエッ
チングすることでスプロケットホール８１−１や位置合
わせ用ホール８１−２を形成する。
【０００９】図１３（ｂ）に戻って、接着フィルム８３
を半導体チップ９０上にセッティングする。次に、図１
３（ｃ）のように、ＴＡＢ接続で用いられるシングルポ
イントボンダーを流用し、キャリアフィルム８０と接着
フィルム８３が仮固定された半導体チップ９０とを位置
合わせ後にインナーリード接続する。
【００１０】図１３（ｄ）のように、キャリアフィルム
８０と半導体チップ９０とを接着フィルム８３を挟んで
貼り合わせる為に、キャリアフィルム側或いは半導体チ
ップ側から加熱、加圧を数秒間行う。
【００１１】次に、図１３（ｅ）では、電気選別用パッ
ド８２−１を利用して通常のテープキャリアパッケージ
（ＴＣＰ）と同様の方法で、電気選別・ＢＴを実施す
る。
【００１２】図１３（ｆ）では、半導体チップ９０裏面
にレーザー捺印で品名表示後、金型あるいはレーザによ
り外形切断する。最後に、図１３（ｇ）ではキャリアフ
ィルム８０における外部基板との対応面に同一ピッチで
グリッド状に配置されたバンプ電極８４を形成する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、これま
でのチップサイズパッケージの組立て方法は、接着フィ
ルム８３を半導体チップ９０かキャリアフィルム８０の
いずれか一方に仮付けした後に、電極パッド９１と配線
層８２との電気的接続を行うと共に、接着フィルム８３
を他方の対象物に加熱、加圧により接着して組立てを行
うのが一般的である。このため、接着フィルム８３の大
きさは、図１３に示すように、電極パッド９１にかから
ないようにするために半導体チップ９０の接合面全域で
なく、電極パッド９１の内側領域のみに対応する大きさ
に制限される。
【００１４】ところが、このような方法では、接着フィ
ルム８３の半導体チップ９０上へのセッティング、すな
わち位置合わせが難しく、しかも半導体チップ９０の周
辺部領域では半導体チップ９０とキャリアフィルム８０
との間に接着フィルム８３が介在しにくいために、封止
が不十分となる場合がある。封止が不十分であると、耐
湿性の劣化により絶縁不良、装置寿命の減少という問題
が生ずる。
【００１５】このような問題点を解決するために、接着
フィルム８３を厚くして加熱、加圧に際して、半導体チ
ップ９０の外周縁部まではみ出させることも考えられ
る。しかし、このようにするには必要以上に接着剤が必
要となるだけでなく、必要以上の加圧力が必要となり、
半導体チップ９０にクラックが生じる原因となる。ま
た、加圧により接着フィルム８３は円形状に広がるの
で、四角形の半導体チップ９０のコーナ部までゆきわた
りにくく、加圧後の接着フィルム８３の厚さが不均一に
なる。この場合、半導体チップ９０はキャリアフィルム
８０に傾いて貼り合わされてしまい、外部基板への実装
時に半導体装置が傾いた状態になってしまう。
【００１６】一方、電極パッド９１と配線層８２との間
には、接着フィルム８３の厚さに起因するギャップが存
在する。このため、電極パッド９１と配線層８２との接
続は、キャリアフィルム８０の電極パッド９１に対応す
る箇所にボンディングツールにより押圧力を加えて変形
させることにより行うようにしている。しかしながら、
有機絶縁フィルム８１には、復元力があり、長期間の間
にこの復元力により配線層８２と電極パッド９１との接
合が破壊してしまったり、配線層８２が有機絶縁フィル
ム８１から剥離してしまうことがある。
【００１７】ところで、図１３に示されたキャリアフィ
ルム８０は、半導体チップ９０との対向面側に配線層８
２が形成されているが、反対側の面に配線層が形成され
る場合もある。この場合、図１５に示すように、配線層
８２′は絶縁性のカバーコート８９で被覆される。この
ようにカバーコート８９で被覆された配線層８２′を外
部基板上の配線と接続するためには、カバーコート８９
に開口８９−１を設けて露出した配線層８２′にＡｕメ
ッキを施し、例えば半田によるバンプ電極を設ける必要
がある。設計上、あるいは製造上、開口８９−１の径を
大きくすることができれば、あらかじめ開口部分に高粘
性のフラックスを塗布しておき、打ち抜いた半田片を開
口部分に配置することができる。
【００１８】ところが、チップサイズパッケージは、開
口８９−１の径が非常に小さいために、半田片の打ち抜
き径も非常に小さくしなければならない。しかし、半田
片の打ち抜き径を小さくすると、十分な半田供給量が得
られない。このため、実際には、図１５に示すように、
開口８９−１の径より大きな半田片９５を用いて、開口
８９−１内でボール化するようにしている。この時、ボ
ール化した半田がパッドに接触せずに漏れ不良となって
しまうことがあり、外部端子として使用することができ
ないという場合がある。
【００１９】次に、この種のチップサイズパッケージで
は、図１２に示すバンプ電極８４のピッチをできるだけ
小さくするために、有機絶縁フィルム８１に形成するス
ルーホールをできるだけ小径とすることが重要である。
このことを、スルーホール８５について示した図１６を
参照して説明する。スルーホール８５は、通常、ケミカ
ルエッチングやエキシマ（ＫｒＦ）レーザによるレーザ
加工により形成されている。エキシマレーザが利用され
るのは、良く知られているＹＡＧレーザでは微細加工が
困難であるからである。しかしながら、ケミカルエッチ
ングでも微細加工は困難であり、エキシマレーザでは微
細化には対応できるが、発振管が高価で維持費も高いと
いう理由で利用することが難しい。
【００２０】このような事情から、これまでの加工法で
は、スルーホールの直径はせいぜい５０μｍ止まりであ
り、しかも穴の壁面がテーパ状になってしまう。その結
果、スルーホールの狭ピッチ化には制限がある。
【００２１】以上のような問題点に鑑み、本発明の主た
る課題は、半導体チップとキャリアフィルムとの接合部
の封止を確実にした半導体装置を提供することにある。
【００２２】本発明の他の課題は、半導体チップの電極
パッドとキャリアフィルムの配線層との電気的接続を確
実にして耐久性を向上させた半導体装置を提供すること
にある。
【００２３】本発明の更に他の課題は、キャリアフィル
ムに必要な外部接続用のバンプ電極を容易かつ低コスト
で実現することのできる半導体装置を提供することにあ
る。
【００２４】本発明のより他の課題は、キャリアフィル
ムに形成する多数のスルーホールの狭ピッチ化を図った
半導体装置を提供することにある。
【００２５】本発明はまた、上記半導体装置に適用する
のに最適な半導体装置の製造方法を提供しようとするも
のである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体チップ
と、絶縁フィルムの一方の主面に配線パターンを形成し
たキャリアフィルムとを有する半導体装置の製造方法に
おいて、表面に外部接続用の電極パッドを有するＩＣが
多数形成された半導体ウェハーの前記表面に接着層を形
成する工程と、形成された前記接着層の前記電極パッド
に対応する領域に第１の開口を形成する工程と、前記半
導体ウェハーを前記ＩＣ毎に切り出して半導体チップを
得る工程と、該半導体チップの前記電極パッドと前記キ
ャリアフィルムの前記配線パターンとを前記第１の開口
を通して接続する工程と、前記半導体チップと前記キャ
リアフィルムとを前記接着層を介して一体に貼り合わせ
る工程とを含むことを特徴とする。
【００２７】本発明はまた、表面に電極パッドを有する
半導体チップと、絶縁フィルムの一方の主面に配線パタ
ーンを形成したキャリアフィルムとを有する半導体装置
の製造方法において、前記半導体チップの前記表面の全
域又は該全域に対応する前記キャリアフィルムの領域に
接着層を形成する工程と、形成された前記接着層の前記
電極パッドに対応する領域に第１の開口を形成する工程
と、前記半導体チップの前記電極パッドと前記キャリア
フィルムの前記配線パターンとを前記第１の開口を通し
て接続する工程と、前記半導体チップと前記キャリアフ
ィルムとを前記接着層を介して一体に貼り合わせる工程
とを含むことを特徴とする。
【００２８】本発明によれば更に、表面に１つ以上の電
極パッドを有する半導体チップと、絶縁フィルムの一方
の主面に配線パターンを形成したキャリアフィルムと、
前記電極パッドに対応する箇所に前記電極パッドが露出
する開口を有し前記半導体チップの前記表面と前記キャ
リアフィルムとの間であって前記表面の全域にわたって
均一に介在して前記半導体チップと前記キャリアフィル
ムとを一体的に貼り合わせている接着層とを有すること
を特徴とする半導体装置が得られる。
【００２９】
【実施例】以下に、図１〜図３を参照して本発明の第１
の実施例について説明する。図１は本発明による半導体
装置をその製造工程順に断面図にて示している。図１
（ａ）では、ＩＣが多数形成され、それらの一面に外部
接続用の多数の電極パッド１１を有する半導体ウェハー
１０が用意される。この半導体ウェハー１０は、各ＩＣ
を半導体チップとしてダイシングする前のものである。
各ＩＣにおける電極パッド１１以外の領域は、従来同
様、パッシベーション膜１２で覆われている。図１
（ｂ）では、半導体ウェハー１０の一面全域にポリイミ
ドやエポキシ等の感光性樹脂による接着層１３が形成さ
れる。接着層１３の厚さは数μｍ〜１０数μｍ程度であ
り、その形成はスピンコーティング法により行われる
が、フィルム状のものを貼り付ける等の方法でも良い。
【００３０】図１（ｃ）では、電極パッド１１を露出さ
せるために、これに対応する接着層１３に開口１３−１
を形成する。開口１３−１の形成は、ケミカルエッチン
グにより行われるが、レーザ加工で行うようにしても良
い。また、開口１３−１の形成は、図３（ａ）に示すよ
うに、電極パッド１１毎に形成するようにしても良い
し、図３（ｂ）に示すように、複数の電極パッド１１を
包含するような長穴状に形成しても良い。いずれにして
も、開口１３−１の大きさは、図３（ａ）の場合には幅
数１０μｍ〜１００μｍ程度で５０μｍ程度のピッチで
形成することが可能である。図３（ｂ）の場合には幅１
５０μｍ程度である。
【００３１】図１（ｄ）では、開口１３−１に金属の突
起あるいはボールバンプによる電極１４が設けられる。
突起にする場合にはメッキ法により行われ、周知のよう
に、Ａｕだけの場合、Ｃｕの突起の上をＡｕで被覆する
場合がある。一方、ボールバンプにする場合には、上記
材料の他、ＡｕにＰｄを添加した材料を用いるのが好ま
しい。ＡｕにＰｄを添加した材料は、ボールバンプの径
を小さくするのに適しているだけでなく、後述するキャ
リアフィルム上の配線層との接合強度が上記の材料に比
べて高くなるという効果が得られる。なお、この工程
は、後で説明するように、キャリアフィルムの構造によ
っては省略されることもある。
【００３２】図１（ｅ）では、ダイシングにより半導体
ウェハー１０からＩＣが１個ずつ半導体チップ２０とし
て切り出される。なお、電極１４をボールバンプで形成
する場合、図１（ｄ）の工程と図１（ｅ）の工程は逆で
あっても良い。
【００３３】図２（ｆ）では、有機絶縁フィルム３１の
一方の主面、ここでは半導体チップ２０との対向面側に
配線層３２を形成したキャリアフィルム３０が用意され
る。キャリアフィルムとしては、半導体チップ２０に対
向する面とは反対側の面に配線層が形成されるものもあ
るが、これについては後述する。キャリアフィルム３０
の製造工程についても後述するが、有機絶縁フィルム３
１は、電極パッド１１、すなわち電極１４と対応する箇
所及び図示しない外部基板との接続箇所にスルーホール
３３，３４が形成されている。これらのスルーホール３
３，３４は、Ａｒレーザ加工と洗浄処理加工とにより形
成される。洗浄処理加工としては、超音波処理加工が最
適である。スルーホール３３，３４にはメッキ法により
金属物質３５，３６が充填されている。スルーホール３
３に充填された金属物質３５は、電極１４と配線層３２
とを接続する際にボンディングツール４０を当てるため
の媒体として利用するものであるが、この金属物質３５
は無くても良い。一方、スルーホール３４に充填された
金属物質３６は、前述した外部基板との接続のための電
極として作用するものであり、スルーホール３４からや
や突出する程度に形成される。いずれにしても、金属物
質３５，３６は、電極１４と同じ材料が使用される。
【００３４】図２（ｆ）の工程では、このようなキャリ
アフィルム３０上の配線層３２と半導体チップ２０の電
極１４との接続が行われる。この接続は、周知のよう
に、金属物質３５部分にボンディングツール４０を当て
て配線層３２を電極１４に圧着することにより行われ
る。
【００３５】次に、図２（ｇ）の工程では、接着層１３
を加熱しながらキャリアフィルム３０を半導体チップ２
０に押圧することにより、半導体チップ２０とキャリア
フィルム３０とを接着層１３を介して貼り合わせる。
【００３６】図２（ｈ）では、キャリアフィルム３０を
半導体チップ２０の周辺部で切り落としてチップサイズ
の半導体装置とする。そして、図２（ｉ）に示すよう
に、金属物質３６の先端には、外部接続用の電極として
作用するボールバンプ電極３７が設けられる。ボールバ
ンプ電極３７の材料としては、主として半田が用いられ
るが、ＡｕやＰｄを添加したＡｕを用いても良い。
【００３７】次に、図２（ｊ）では、チップサイズにさ
れた半導体装置の外面をスピンコーティング法によりフ
ッ素樹脂系コーティング剤によるコーティング膜１６で
コーティングする。これは、半導体チップ２０とキャリ
アフィルム３０との間の接合部から半導体装置内への水
分侵入による絶縁不良及び有機絶縁フィルム３１を通し
て内部に水分が侵入するのを防止するためである。図２
（ｊ）で明らかなように、スピンコーティングは半導体
装置の実装面を上にして行われ、このことによりコーテ
ィング膜１６は半導体チップ２０の上面を除くほぼ全域
に形成される。しかしながら、最も封止を必要とする箇
所は半導体装置の側面における半導体チップ２０とキャ
リアフィルム３０との接合部領域であり、この領域にコ
ーティング膜を形成するだけでも良い。
【００３８】また、スピンコーティング法では、ボール
バンプ電極３７にもコーティング膜が形成されるので、
ボールバンプ電極３７を外部基板へ接続する際に接続不
良の問題も考えられる。しかし、実際には、フッ素樹脂
系樹脂は金属との濡れ性が悪いのでボールバンプ電極３
７に形成されるコーティング膜の厚さは薄い。しかも、
外部基板と接続の際にはボールバンプ電極３７に加圧、
加熱が行われるので、ボールバンプ電極３７上のコーテ
ィング膜は破れ易く問題にはならない。加えて、ボール
バンプ電極３７は球状であり、しかもその高さを高くす
ることで、フッ素樹脂系樹脂を更に付着しにくくするこ
とができる。なお、コーティング膜１６の形成は、上記
のスピンコーティング法だけでなく、フッ素樹脂系コー
ティング剤中に半導体装置を浸漬することにより行うこ
ともできる。
【００３９】以上説明した本発明の第１の実施例によれ
ば、次のような効果が得られる。はじめに、接着層１３
を半導体チップとして切り出す前の半導体ウェハー１０
に形成したことにより、従来のように半導体チップに対
する接着フィルムの精密な位置合わせ作業は不要であ
る。しかも、接着層１３を半導体チップ２０とキャリア
フィルム３０との接合面全域に均一の厚さで介在させる
ことができるので、半導体チップ２０がキャリアフィル
ム３０上で傾くようなことが無く、半導体チップ２０と
キャリアフィルム３０と接合部における封止が確実に行
われる。これに加えて、半導体装置の側面における半導
体チップ２０とキャリアフィルム３０との接合部領域
は、コーティング膜１６で被覆されるので封止は更に確
実になる。
【００４０】また、図１（ｄ）の工程において、電極１
４が接着層１３の開口１３−１からやや突出して形成さ
れるので、配線層３２との接続に際して図１３で説明し
たような接着層１３の厚さに起因した段差は無く、電極
１４と配線層３２との接続は、有機絶縁フィルム３１が
変形することなく行われる。これは、有機絶縁フィルム
３１の変形に起因した電極１４と配線層３２との接続部
の破壊が発生せず、有機絶縁フィルム３１からの配線層
３２の剥離も発生しないことを意味する。
【００４１】加えて、図２（ｆ）の工程において、電極
１４と配線層３２との接続は、接着層１３の加熱、加圧
工程の前に行われるので、加熱、加圧により接着層１３
が開口１３−１を塞いでしまうようなことが無く、電極
１４と配線層３２との接続は確実に行われる。
【００４２】更に、本発明において使用されるキャリア
フィルム３０は、スルーホール３３，３４がＡｒレーザ
加工と洗浄処理加工とで形成されている。Ａｒレーザ加
工では、従来のエキシマレーザ加工に比べてランニング
コストが低く、しかもスルーホールの側壁を垂直にする
ことができ、穴の径も５０μｍ以下にすることができ
る。このことにより、スルーホール３３，３４の狭ピッ
チ化を実現できる。特に、インナーリード接続において
はスルーホール３３の狭ピッチ化が重要であり、これに
寄与する効果は大である。なお、接着層１３の開口１３
−１もＡｒレーザ加工により形成しても良い。
【００４３】図４は、第１の実施例の変形例を示す。こ
の例は、キャリアフィルムが第１の実施例と異なる。す
なわち、図４（ａ）に示すように、半導体チップ２０は
第１の実施例と同じであるが、キャリアフィルム３０′
は、有機絶縁フィルム３１の半導体チップ２０との対向
面とは反対側の面に配線層３２′が形成されている。こ
の場合には、有機絶縁フィルム３１には、電極１４と対
応する箇所にのみスルーホール３３が形成される。スル
ーホール３３の形成は、第１の実施例と同様に、Ａｒレ
ーザ加工と洗浄処理加工とにより行なわれる。スルーホ
ール３３には、図２（ｆ）で説明した材料及びメッキ法
により金属物質３５′が充填される。金属物質３５′
は、有機絶縁フィルムの面よりやや突出するように充填
される。また、配線層３２′は、外部基板との絶縁のた
めに、絶縁性材料によるカバーコート３８で被覆され
る。カバーコート３８は、外部基板と接続される箇所及
び金属物質３５´と対応する箇所に開口３８−１が形成
される。
【００４４】図４（ｂ）の工程では、キャリアフィルム
３０´の金属物質３５´と半導体チップ２０の電極１４
との接続が行われる。この接続は、金属物質３５´と対
応する箇所の開口３８−１を通して配線層３２´にボン
ディングツール４０を当てて金属物質３５´を電極１４
に圧着することにより行われる。
【００４５】次に、図４（ｃ）の工程では、接着層１３
を加熱しながらキャリアフィルム３０´を半導体チップ
２０に押圧することにより、半導体チップ２０とキャリ
アフィルム３０´とを接着層１３を介して貼り合わせ
る。
【００４６】図４（ｄ）では、キャリアフィルム３０´
を半導体チップ２０の周辺部で切り落としてチップサイ
ズの半導体装置とする。そして、図４（ｅ）に示すよう
に、外部基板と接続するための開口３８−１には、外部
接続用の電極として作用するボールバンプ電極３７が設
けられる。ボールバンプ電極３７の材料としては、主と
して半田が用いられるが、ＡｕやＰｄを添加したＡｕを
用いても良い。
【００４７】次に、図２（ｊ）で説明したのと同様に、
チップサイズにされた半導体装置の外面にはスピンコー
ティング法によりフッ素樹脂系コーティング剤によるコ
ーティング膜が形成される。
【００４８】ここで、図４（ｅ）で説明したバンプ電極
の形成方法について図５を参照して説明する。図５
（ａ）において、外部基板と接続するための開口３８−
１より露出した配線層３２′にはＡｕメッキによる電極
パッド３９が形成され、この電極パッド３９にバンプ電
極が設けられる。バンプ電極の形成には、市販の半田リ
ボン４１と特殊治具４２とが使用される。この特殊治具
４２は、ポンチと同じ機能を持つが、その先端に微小の
突起４２−１が形成されている点で通常のポンチとは異
なる。このような特殊治具４２を用いて半田リボン４１
を切り落とすと共に、押圧力を加えて中央部を電極パッ
ド３９に仮接合する。その結果、切り落とされた半田片
４１−１は、中央部が下方に突出して断面略Ｔ字状とな
る。この後、半田片４１−１にフラックスを塗布して加
熱処理することにより、半田片４１−１はボール状にな
りバンプ電極３７となる。
【００４９】このような方法によれば、第１の実施例と
同様の効果に加えて、次のような効果が得られる。すな
わち、バンプ電極３７の形成において十分な半田が確保
され、開口３８−１の径が小さくても半田片４１−１の
一部が電極３９に仮接合されているので、バンプ電極３
７と電極３９との接続が確実に行われる。なお、図４、
図５に示す工程は、図１（ｅ）の工程に続けて行なわれ
る。
【００５０】図６は第１の実施例の他の変形例であり、
図４の変形例と同様に、半導体チップ２０との対向面と
は反対側の面に配線層３２′が形成されているキャリア
フィルム３０′が使用される。この変形例は、第１の実
施例における図１（ｄ）の工程で接着層１３の開口１３
−１に電極１４を形成しない場合に適用される。キャリ
アフィルム３０′のスルーホール３３には、図４と同様
に、金属物質３５′が充填されるが、図６（ａ）に示す
ように、この金属物質３５′の先端に更に、バンプ電極
３５−１′が形成される。このバンプ電極３５−１′
は、接着層１３の厚さ以上の高さとなるように形成され
ることは言うまでも無い。
【００５１】図６（ｂ）においては、図４（ｂ）と同様
の方法でボンディングツール４０を用いて電極パッド１
１とバンプ電極３５−１′との接続を行なった後に、図
４（ｃ）に示すような貼り合わせ工程が行われる。この
例は、第１の実施例における図１（ｅ）のダイシングに
よる切り出しの後に続き、図６の工程を経て図４（ｃ）
の工程に引き継がれる。このことにより、図４、図５の
例と同様な効果が得られる。
【００５２】図７はバンプ電極やボールバンプ電極とし
てＡｕにＰｄを添加した材料を用いる場合の圧着径とシ
ェアー強度との関係を示した図である。Ｐｄの添加量が
多く、加熱温度の高い方が強度は大きくなる。
【００５３】図８を参照して本発明の第２の実施例につ
いて説明する。この第２の実施例では、第１の実施例で
説明した接着層１３をキャリアフィルム側に形成するよ
うにしており、ダイシング済みの半導体チップが用いら
れる。また、ここではキャリアフィルムとして、図２
（ｆ）で説明したように、半導体チップとの対向面に配
線層を有するものを使用する場合について説明する。
【００５４】図８（ａ）においては、有機絶縁フィルム
３１（例えば、厚さ２５μｍ）の一方の主面に銅箔３２
ａ（例えば、厚さ１８μｍ）が積層された２層基材が用
意される。図８（ｂ）では、銅箔３２ａにパターンエッ
チングを施して配線層３２が形成される。図８（ｃ）で
は、有機絶縁フィルム３１の配線層３２側の面に接着層
１３が形成される。この接着層１３の形成は第１の実施
例と同様、スピンコーティング法や接着フィルムの貼り
付けにより行われる。
【００５５】図８（ｄ）では、有機絶縁フィルム３１及
び接着層１３にスルーホール３３，３４及び開口１３−
１が形成される。スルーホール３３，３４については、
第１の実施例で説明したようにＡｒレーザ加工と洗浄処
理とで行なうのが好ましいが、ケミカルエッチングで形
成しても良い。一方、開口１３−１についても、Ａｒレ
ーザ加工やケミカルエッチングで形成することができ
る。
【００５６】図８（ｅ）では、スルーホール３３，３４
にメッキ法により金属物質３５，３６が充填され、開口
１３−１にもメッキ法により金属物質４５が充填され
る。なお、図２（ｆ）において説明したように、スルー
ホール３３については金属物質の充填は省略されても良
い。また、メッキ法による金属物質の充填は、有機絶縁
フィルム３１のスルーホールのみに行うようにしても良
く、この場合、接着層１３の開口１３−１にはＡｕやＰ
ｄを添加したＡｕによるボール状のバンプ電極が設けら
れる。勿論、このバンプ電極は、開口１３−１ではな
く、半導体チップ２０側に設けられても良い。
【００５７】図８（ｆ）では、ダイシング済みの半導体
チップ２０が用意され、図８（ｇ）の工程において電極
パッド１１に金属物質４５が接続される。この接続方法
は、図２（ｆ）において説明したように、金属物質３５
にボンディングツール４０を当てて金属物質４５と電極
パッド１１との間に圧着力を加えることで行われる。こ
のようにして電気接続を行なった後、図２（ｇ）で説明
したように、加熱、加圧により接着層１３を半導体チッ
プ２０に接合して半導体チップ２０とキャリアフィルム
３０との貼り合わせを行う。
【００５８】次に、図８（ｈ）においては、図２（ｉ）
で説明したように、金属物質３６の先端にバンプ電極３
７が設けられると共に、キャリアフィルム３０がチップ
サイズに切り落とされて半導体装置が得られる。この
後、図２（ｊ）において説明したように、半導体装置の
外面、特に側面にはフッ素樹脂系コーティング剤による
コーティング膜で被覆される。
【００５９】図９は第２の実施例の変形例を示す。この
例では、有機絶縁フィルム３１は、そこに形成された配
線層が半導体チップとの対向面とは反対側の面に位置す
るように使用される。このために、図９（ａ）において
は、図８（ｂ）の工程で得られた有機絶縁フィルム３１
の主面のうち配線層３２′が形成された面とは反対側の
面に接着層１３が形成される。接着層１３の形成は、第
１の実施例と同じ方法で行なわれるが、接着層１３と有
機絶縁フィルム３１との密着性が不十分である場合に
は、有機絶縁フィルム３１の接着層形成面にプラズマア
ッシングやＵＶ（紫外線）照射処理を施せば密着性が改
善される。
【００６０】図９（ｂ）では、配線層３２′と半導体チ
ップの電極パッドとの接続のために、Ａｒレーザ加工に
より接着層１３、有機絶縁フィルム３１を貫く開口１３
−１及びスルーホール３３が形成される。図９（ｃ）で
は、メッキ法によりスルーホール３３、開口１３−１が
金属物質４６で充填される。金属物質４６の先端は接着
層１３から十分に突出するように形成される。一方、図
９（ｄ）において配線層３２′側は、カバーコート３８
で被覆され、金属物質４６に対応する箇所及び外部基板
との接続に必要な箇所にはＡｒレーザ加工により開口３
８−１が形成される。
【００６１】この後、図９（ｅ）において半導体チップ
２０が用意され、図９（ｆ）においては、図６（ｂ）と
同様の方法により、金属物質４６と半導体チップ２０の
電極パッド１１との接続が行われる。その後、接着層１
３を介した半導体チップ２０とキャリアフィルム３０′
との貼り合わせが行われる。更に、キャリアフィルム３
０′がチップサイズに切断され、図９（ｇ）に示すよう
に、外部との接続が必要なカバーコート３８の開口３８
−１にはボールバンプ電極３７が設けられる。勿論、こ
の後には、半導体装置の外面、特に側面がフッ素樹脂系
コーティング剤によるコーティング膜で被覆される。な
お、図９（ａ）〜（ｇ）は、図８（ｂ）の工程に引き続
いて行われる。
【００６２】なお、この第２の実施例は、キャリアフィ
ルム側に接着層１３を形成してダイシング済みの半導体
チップ２０と貼り合わせるようにしているが、ダイシン
グ済みの半導体チップ２０の一面、すなわち電極パッド
１１が形成されている面全域に接着層を形成するように
しても良い。簡単に言えば、ダイシング済みの半導体チ
ップ２０に接着層を形成した後、この接着層の電極パッ
ド１１に対応する領域をレーザ加工やケミカルエッチン
グにより開口し、この開口にメッキ法により金属物質を
充填したり、あるいはボールバンプ電極を設けることに
より、図１（ｅ）に示したような接着層１３を有する半
導体チップ２０を作成すれば良い。
【００６３】いずれにしても、第２の実施例及び上記変
形例のいずれにおいても第１の実施例と同等の効果が得
られることは言うまでもない。
【００６４】図１０は第２の実施例の他の変形例であ
る。この例では、図８の第１の実施例と同様に、半導体
チップ２０との対向面に配線層３２が形成されているキ
ャリアフィルム３０が使用される。しかし、図１０
（ａ）に示すように、図８（ｅ）の工程において接着層
１３の開口１３−１にはメッキによる金属充填が行われ
ていない。このため、半導体チップ２０としては、電極
パッド１１にバンプ電極１７が設けられているものが使
用される。
【００６５】図１０（ｂ）においては、図８（ｇ）と同
様の方法でボンディングツール４０を用いて配線層３２
に対するバンプ電極１７の接続を行なった後に、接着層
１３を介した貼り合わせ工程が行われる。この例は、第
２の実施例における図８（ｅ）から図８（ｇ）の工程に
代えて行われる。このことにより、第２の実施例と同様
な効果が得られる。
【００６６】図１１を参照して、半導体装置を外部基板
に実装する際に方向合わせを容易にするための例につい
て説明する。この例では、キャリアフィルムに形成され
る配線層３２の一部を利用して方向合わせ用のマークを
形成した点に特徴を有する。通常、キャリアフィルムに
は２層基材（図８ａ参照）の銅箔にエッチングを施こす
ことにより配線層が形成されるので、エッチング領域は
できるだけ小さくされる。図１１においては、エッチン
グ領域は実線で示されており、非常に少ないことが理解
できよう。その結果、キャリアフィルムの中央部には、
配線層がエッチングされずに残される場合が多い、この
場合、エッチング工程においてキャリアフィルムの中心
部において配線層３２−１として残される銅箔に開口３
２−２を設ける。そして、この開口３２−２とその周辺
の配線層の形状をあらかじめ憶えておくことで、半導体
装置を外部基板に実装する際に、四角形の半導体装置の
どの辺を上辺にするかを容易に判断することができる。
例えば、図１１においては、開口３２−２が形成されて
いる配線層３２−１の一端縁３２−３を上辺にするよう
に方向合わせが行われる。
【００６７】なお、開口３２−２の形状は円形でなく、
例えば２等辺三角形のように一方向を指し示すのに都合
のよい形状にすることで方向性の判断を更に容易にする
ことができる。また、キャリアフィルムの中心部に配線
層が残らない場合には、有機絶縁フィルム３１に開口を
設けるようにしても良い。いずれにしても、上記のよう
な開口によるマークは、前述したいずれの実施例にも適
用され得る。
【００６８】以上、本発明をいくつか実施例について説
明したが、本発明は様々な変形が可能であることは言う
までもない。例えば、スルーホール３３、３４の加工
は、Ａｒレーザ加工に限らず、場合によってはエキシマ
レーザや炭酸ガスレーザ加工によっても良い。また、接
着層１３への開口１３−１の形成をＡｒレーザ加工によ
り行うようにしても良い。更に、いずれの実施例におい
ても、半導体装置外面へのフッ素系樹脂によるコーティ
ング膜の形成は省略されても良い。
【００６９】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば次のような効果が得られる。
【００７０】半導体チップとキャリアフィルムとの接
合面全域に接着層を介在させて貼り合わせしたことによ
り、接着層を半導体チップとキャリアフィルムとの間に
均一に介在させることができ、これらの接合部周辺の完
全な封止を行うことができる。なお、接着層を半導体チ
ップあるいはキャリアフィルムの接合面全域に設けるこ
とにより接着層に要求される電気接続のための開口は、
レーザ加工、ケミカルエッチング等の微細加工で形成で
きるので高い位置精度で形成することができる。
【００７１】しかも、半導体装置の少なくとも側面、
すなわち半導体チップとキャリアフィルムとの接合部周
辺をコーティング膜で被覆したことにより、外部基板へ
の実装に伴なう加熱処理や洗浄処理による接合部劣化を
防止して、更なる耐湿性の向上を図ることができる。
【００７２】貼り合わせ工程の前に半導体チップある
いはキャリアフィルムの接合面に接着層を形成し、この
接着層に開口を形成することにより生ずる段差は、開口
に金属物質を充填したり、ボールバンプ電極を設けるこ
とで解消することができる。特に、ボールバンプ電極と
してＰｄを添加したＡｕを用いることにより、接合強度
の強化を図ることができ、これによってボールバンプ電
極の径を小さくしてボールバンプ電極の狭ピッチ化を実
現できる。
【００７３】キャリアフィルムにおける半導体チップ
との対向面とは反対側の面に配線層を有する場合におい
て、配線層を被覆するために設けられたカバーコートを
通して半田によるボールバンプ電極を設けるようにした
ことにより、半田の供給量を安定にすることができる。
特に、ボールバンプ電極の形成に際し、特殊工具を使用
したことにより、半田材料を半田片の状態でボールバン
プ電極とすることができる。
【００７４】有機絶縁フィルムに形成するスルーホー
ルや接着層に形成する開口を、Ａｒレーザ加工により形
成する場合には、より微細な加工が可能となることによ
り、スルーホールの径は小さく、しかも側壁が垂直とな
る。その結果、スルーホールの狭ピッチ化を実現するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半導体装置の第１の実施例を製造
工程の前半部分について工程順に示した断面図である。
【図２】本発明による半導体装置の第１の実施例を製造
工程の後半部分について工程順に示した断面図である。
【図３】図１（ｃ）の工程で接着層に形成される開口の
例を示した平面図である。
【図４】第１の実施例の変形例を製造工程順に示す断面
図である。
【図５】図４（ｅ）におけるボールバンプ電極の形成過
程を示した断面図である。
【図６】第１の実施例の他の変形例を説明するための断
面図である。
【図７】第１の実施例の電極を形成するために使用され
るＰｄ添加Ａｕの圧着径とシェアー強度との関係を示し
た図である。
【図８】本発明による半導体装置の第２の実施例を製造
工程順に示した断面図である。
【図９】第２の実施例の変形例を説明するための断面図
である。
【図１０】第２の実施例の他の変形例を説明するための
断面図である。
【図１１】本発明による半導体装置の方向合わせのため
にキャリアフィルムに設けられるマークの一例を示した
図である。
【図１２】従来の半導体装置を説明するための図で、図
（ａ）はキャリアフィルム側から見た平面図、図（ｂ）
は図（ａ）のＡ−Ａ′線による断面図である。
【図１３】図１２に示した半導体装置を製造工程順に示
した断面図である。
【図１４】図１２に示されたキャリアフィルムを説明す
るための図で、図（ａ）は半導体チップと対向する面の
平面図、図（ｂ）は反対側の面の平面図である。
【図１５】従来の半導体装置においてキャリアフィルム
に外部接続用の電極を形成する方法を説明するための断
面図である。
【図１６】従来の半導体装置において有機絶縁フィルム
に形成されるスルーホールとこれを通して行われる電気
接続の構造を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１０ 半導体ウェハー １１ 電極パッド １２ パッシベーション膜 １３ 接着層 １４ 電極 １６ コーティング膜 １７、３７ バンプ電極 ２０ 半導体チップ ３０ キャリアフィルム ３１ 有機絶縁フィルム ３２ 配線層 ３３、３４ スルーホール ３５、３６ 金属物質 ３８ カバーコート ４０ ボンディングツール

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体チップと、絶縁フィルムの一方の
    主面に配線パターンを形成したキャリアフィルムとを有
    する半導体装置の製造方法において、 表面に外部接続用の電極パッドを有するＩＣが多数形成
    された半導体ウェハーの前記表面に接着層を形成する工
    程と、 形成された前記接着層の前記電極パッドに対応する領域
    に第１の開口を形成する工程と、 前記半導体ウェハーを前記ＩＣ毎に切り出して半導体チ
    ップを得る工程と、 該半導体チップの前記電極パッドと前記キャリアフィル
    ムの前記配線パターンとを前記第１の開口を通して接続
    する工程と、 前記半導体チップと前記キャリアフィルムとを前記接着
    層を介して一体に貼り合わせる工程とを含むことを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項２】 表面に電極パッドを有する半導体チップ
    と、絶縁フィルムの一方の主面に配線パターンを形成し
    たキャリアフィルムとを有する半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記半導体チップの前記表面の全域又は該全域に対応す
    る前記キャリアフィルムの領域に接着層を形成する工程
    と、 形成された前記接着層の前記電極パッドに対応する領域
    に第１の開口を形成する工程と、 前記半導体チップの前記電極パッドと前記キャリアフィ
    ルムの前記配線パターンとを前記第１の開口を通して接
    続する工程と、 前記半導体チップと前記キャリアフィルムとを前記接着
    層を介して一体に貼り合わせる工程とを含むことを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項３】 請求項１あるいは２記載の製造方法にお
    いて、前記第１の開口をエッチング又はレーザ加工にて
    形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の製造方
    法において、前記第１の開口を形成した後、該第１の開
    口に電気的接続のための金属製の突起あるいはボールバ
    ンプ部を該第１の開口から突出させて設ける工程を含む
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の製造方法において、前記
    ボールバンプ部はＡｕにＰｄを添加したものであること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の製造方
    法において、前記絶縁フィルムには、前記配線パターン
    と前記電極パッドあるいは外部基板の配線と接続するた
    めの導電路形成用のスルーホールが、Ａｒレーザ加工と
    洗浄処理加工とで形成されていることを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
  7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の製造方
    法において、前記キャリアフィルムは、前記半導体チッ
    プに対向する面とは反対側の面に前記配線パターンが形
    成されていると共に、該配線パターンは絶縁材料による
    カバーコートで被覆されており、該カバーコートには前
    記配線パターンを外部基板の配線と接続するために第２
    の開口が形成されていると共に、該第２の開口にボール
    バンプ部が設けられており、該ボールバンプ部は、先端
    に突起を有する打抜き治具にて板状の半田を断面略Ｔ字
    状に打抜いて前記第２の開口内の前記配線パターンに仮
    付けした後、加熱によりボール状に形成することを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載の製造方
    法において、前記キャリアフィルムの中心部には、前記
    配線パターンを利用して方向合わせ用のマークが形成さ
    れていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれかに記載の製造方
    法において、前記貼り合わせ工程後、貼り合わせ体の少
    なくとも側面の接合部領域をフッ素樹脂系コーティング
    剤で被覆する工程を含むことを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
  10. 【請求項１０】 表面に１つ以上の電極パッドを有する
    半導体チップと、絶縁フィルムの一方の主面に配線パタ
    ーンを形成したキャリアフィルムと、前記電極パッドに
    対応する箇所に前記電極パッドが露出する開口を有し前
    記半導体チップの前記表面と前記キャリアフィルムとの
    間であって前記表面の全域にわたって均一に介在して前
    記半導体チップと前記キャリアフィルムとを一体的に貼
    り合わせている接着層とを有することを特徴とする半導
    体装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０記載の製造方法において、
    前記キャリアフィルムの中心部には、前記配線パターン
    を利用して位置合わせ用のマークが形成されていること
    を特徴とする半導体装置。
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