半導体装置の製造方法
【課題】基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合するとともに、基板と半導体チップとの間に熱硬化樹脂によりアンダーフィルを施す半導体装置の製造方法であって、アンダーフィル材の硬化工程において、加熱により電極端子の接合が破断してしまうことのない半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】基板６と半導体チップ４との電極端子６ａ，４ａ同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、基板６と半導体チップ４との間に熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材１０を充填するアンダーフィル充填工程と、アンダーフィル材１０を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記アンダーフィル硬化工程で、基板６と半導体チップ４とのうちより熱膨張率の低い部材を、より高い温度に加熱する。
【解決手段】基板６と半導体チップ４との電極端子６ａ，４ａ同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、基板６と半導体チップ４との間に熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材１０を充填するアンダーフィル充填工程と、アンダーフィル材１０を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記アンダーフィル硬化工程で、基板６と半導体チップ４とのうちより熱膨張率の低い部材を、より高い温度に加熱する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合するとともに、基板と半導体チップとの間に熱硬化樹脂によりアンダーフィルを施す半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体パッケージ等の半導体装置を製造するにあたって半導体チップを基板（配線基板）にフリップチップ接合して搭載する際、半導体チップのバンプ等の電極端子と基板のパッド等の電極端子とを当接させ、当該電極端子同士を固相拡散により接合する方法が用いられている。固相拡散により電極端子を接合するための具体的な方法としては、基板の電極端子と半導体チップの電極端子とを当接させた状態で、半導体チップに超音波振動を印加する超音波接合法や、電極端子間に圧力を加えることで接合する常温活性接合法などが用いられている。
【０００３】
特許文献１に、超音波接合法を用いた従来の半導体装置の製造方法が記載されている。特許文献１記載の半導体装置の製造方法を以下に説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、ステージ９１上に半導体チップを搭載するための基板９２を載置する。その際、基板９２上に配置されかつチップと電気的接続を取るためのリード部に対して、アンダーフィル材（ＵＦ材）９３を貼り付けるか、または塗布する。このとき、ＵＦ材９３の温度は、ステージ９１からの加熱によりＵＦ材軟化温度にて一定温度に保たれる。
【０００４】
ついで、図５（ｂ）に示すように、トレーなどに配置されかつＡｕバンプ９５Ａを被着したＡｕバンプ付きチップ９５を超音波振動を与えるためのホーン９４の底面で真空吸着し、チップ９５を保持したホーン９４をステージ９１上の基板９２に対して位置合わせを行い、ホーン９４をＵＦ材９３上に下降させる。また、このときのホーン９４（あるいはチップ９５）の温度は、ＵＦ材９３が軟化しかつ硬化しない温度に設定される。
【０００５】
ついで、図５（ｃ）に示すように、ＵＦ材９３上にチップ９５が移送されてくると、ＵＦ材９３は上下からの加熱によりゲル化し、硬化反応加熱温度以下で超音波併用熱圧着方式により、金バンプ９５Ａとリード接続部の金属接合を行う。この金属接合が完了すると、樹脂部となっているＵＦ材９３に対し、チップ保持機構の外部に設けられた加熱装置９６により熱エネルギー与え、ＵＦ材９３の硬化反応温度を得る。
【０００６】
さらに、図５（ｄ）に示すように、ＵＦ材９３の硬化が完了すると、ホーン９４はチップ９５の吸着を解放し、上昇する。その際、ホーン９４の温度は、ＵＦ材９３の硬化反応温度近傍まで上昇しているため、ホーン９４とは別に設けられた冷却装置９７により冷却され、所定の温度まで下げられる。
以上により、金バンプ９５Ａが形成された１つのチップ９５を、ＵＦ材９３があらかじめ供給された基板９２などのリード接続部にフリップチップ実装することができる。
【０００７】
図６（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ図５における製造各部材の温度や荷重等の特性図である。まず、図６（ａ）に示すように、ステージ９１上に載置される基板９２は、チップ９５を接続するための接続端子（リード）を覆うように、アンダーフィル材（ＵＦ材）９３を塗布するか、あるいは貼り付けるが、このときのＵＦ材９３の温度は、ＵＦ材の軟化温度Ｔ１まで上昇する。ＵＦ材の軟化温度Ｔ１に達すると、ほぼ一定となる。さらに、ＵＦ材９３がゲル化し、外部の加熱装置９６によってＵＦ材９３の温度が上昇し、硬化温度Ｔ２になると、ＵＦ材９３が硬化する。このＵＦ材９３が硬化した後は、冷却装置９７によりホーン９４が冷却されるため、ＵＦ材９３は初期の温度まで下がる。
【０００８】
一方、図６（ｂ）に示すように、基板９２に接続固定されるチップ９５は、ホーン９４に裏面側を真空吸着され、ホーン９４と共にほぼ均一の温度Ｔ１′に保持される。この温度Ｔ１′は、ホーンの超音波振幅を一定に保つために、超音波（ＵＳ）印加中は一定に保たれる。外部加熱装置９６により、ホーン温度がＴ２′に上昇すると、ＵＦ材９３が硬化温度Ｔ２に達する。ＵＦ材９３が硬化すると、ホーン９４の温度は、再度均一の温度Ｔ１′に保持される。
【０００９】
また、図６（ｃ）に示すように、チップが基板に接続される時にチップにかかる荷重は、ＵＳエネルギーが効率よく伝達するような特性が得られるように設定される。
さらに、図６（ｄ）に示すように、ホーン９４に加わる超音波の発振のタイミグは、印加される荷重が金バンプとリードの接続を得る上で最適な値に到達した時点となる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−３５６４１９号公報（段落００１６−００２０，００３１−００３４，第１，４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１記載の半導体装置の製造方法には、以下のような課題がある。
主に樹脂からなる基板と、主にシリコンから成る半導体チップとは、熱膨張係数（熱膨張率）が大きく異なる。例えば、主に樹脂から成る基板は熱膨張係数が１５ｐｐｍ程度、主にシリコンから成る半導体チップは熱膨張係数が３ｐｐｍ程度などであることが多い。このため、両者の接続端子を超音波接合（固相拡散による接合）した後に、アンダーフィル材の硬化のために加熱を行った際、基板および半導体チップが膨張して、両者の間で熱による膨張量に差が生じ、接合されていた接続端子が破断してしまうことがあるという課題がある。
【００１２】
そこで、本願発明は、上記課題を解決すべく成され、その目的とするところは、基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合するとともに、基板と半導体チップとの間に熱硬化樹脂によりアンダーフィルを施す半導体装置の製造方法であって、アンダーフィル材の硬化工程において、加熱により電極端子の接合が破断してしまうことのない半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る半導体チップの接合方法は、上記課題を解決するために、以下の構成を備える。すなわち、基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、前記基板と前記半導体チップとの間に熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材を充填するアンダーフィル充填工程と、前記アンダーフィル材を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記アンダーフィル硬化工程で、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の低い部材を、より高い温度に加熱することを特徴とする。
これによれば、アンダーフィル硬化工程の加熱において、基板と半導体チップとの熱膨張量の差が小さくなり、両者間の電極端子の接合が破断してしまうことを防ぐことができる。
【００１４】
また、基板の電極端子の形成面に、熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材を塗布するアンダーフィル塗布工程と、前記基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、前記アンダーフィル材を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記アンダーフィル硬化工程で、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の低い部材を、より高い温度に加熱することを特徴とする。
これによれば、アンダーフィル硬化工程の加熱において、基板と半導体チップとの熱膨張量の差が小さくなり、両者間の電極端子の接合が破断してしまうことを防ぐことができる。
【００１５】
また、基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、前記基板と前記半導体チップとの間に熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材を充填するアンダーフィル充填工程と、前記アンダーフィル材を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記接合工程で、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の高い部材を、より高い温度に加熱して、前記接合を行うことを特徴とする。
これによれば、接合工程において、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の高い部材をより高温に加熱しておくことで、アンダーフィル硬化工程の加熱において、熱膨張率の高い方の部材の熱膨張量を小さく抑えることができるから、両者間の電極端子の接合が破断してしまうことを防ぐことができる。
【００１６】
また、基板の電極端子の形成面に、熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材を塗布するアンダーフィル塗布工程と、前記基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、前記アンダーフィル材を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記接合工程で、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の高い部材を、より高い温度に加熱して、前記接合を行うことを特徴とする。
これによれば、接合工程において、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の高い部材をより高温に加熱しておくことで、アンダーフィル硬化工程の加熱において、熱膨張率の高い方の部材の熱膨張量を小さく抑えることができるから、両者間の電極端子の接合が破断してしまうことを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、アンダーフィル材の硬化工程において、加熱により電極端子の接合が破断してしまうことない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る半導体装置の製造方法を実施するための最良の形態を、添付図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。
【００２０】
（接合工程）
まず、図１（ａ）に示すように、ステージ８上に基板６を載置し、超音波ヘッド２に半導体チップ４を真空吸着により保持させて、半導体チップ４の電極端子としてのバンプ４ａと、基板６の電極端子としてのパッド６ａとを位置合わせして当接させ、超音波ヘッド２を図示しない超音波発振装置により超音波振動させて、バンプ４ａとパッド６ａ同士を固相拡散により接合する。
【００２１】
（アンダーフィル充填工程）
続いて、図１（ｂ）に示すように、基板６と半導体チップ４との間に熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材１０を充填する。充填されるアンダーフィル材１０は、予め軟化温度に加熱されて、十分な流動性を有する状態に設定されている。このとき、アンダーフィル材１０の温度が適正な軟化温度より低いと、粘性が高く、電極端子間の微細な隙間にまで行き渡らず、空気泡ができてしまう恐れがある。また、もちろん、この軟化温度は熱硬化樹脂が硬化する硬化温度よりも低く設定される。なお、アンダーフィル材１０として用いられる一般的な熱硬化樹脂の軟化温度は７０℃から１００℃程度である。
【００２２】
（アンダーフィル硬化工程）
続いて、図１（ｃ）に示すように、半導体チップ４のバンプ４ａ形成面の反対面に、加熱部材１２を当接または近接させて半導体チップ４を加熱するとともに、ステージ８を加熱して基板６を加熱する。これにより、アンダーフィル材１０を硬化温度以上に加熱して硬化させる。なお、アンダーフィル材１０として用いられる一般的な熱硬化樹脂の硬化温度はおよそ１５０℃程度である。
【００２３】
このアンダーフィル硬化工程で、基板６と半導体チップ４とのうちより熱膨張率の低い部材を、より高い温度に加熱する。
例えば、半導体チップ４は主材がシリコンであってその熱膨張係数は３ｐｐｍ、基板６は主材が樹脂であってその熱膨張係数は１５ｐｐｍであるものとする。この場合、より熱膨張率の低い半導体チップ４を、基板６よりも高い温度に加熱する。
【００２４】
より好適には、加熱による基板６と半導体チップ４との各熱膨張量が等しくなるよう、基板６と半導体チップ４との加熱温度をそれぞれ設定する。以下、具体的に説明する。
接合工程における基板６および半導体チップ４の温度が１００℃であり、アンダーフィル硬化工程において加熱部材１２により半導体チップ４を１６０℃まで加熱するものとする。半導体チップ４の熱膨張係数が３ｐｐｍ、基板６の熱膨張係数が１５ｐｐｍの場合、３ｐｐｍ×（１６０℃−１００℃）＝１５ｐｐｍ×（ｔ６−１００℃） の式を満たすような温度ｔ６（すなわち１１２℃）に、基板６を加熱することにより、基板６と半導体チップ４との各熱膨張量を等しくすることができる。
【００２５】
一般には、接合工程における基板６および半導体チップ４の温度をｔ、半導体チップ４のアンダーフィル硬化工程における加熱温度および熱膨張係数をｔ４およびｋ４、基板６のアンダーフィル硬化工程における加熱温度および熱膨張係数をｔ６およびｋ６で表した場合、ｋ４×（ｔ４−ｔ）＝ｋ６×（ｔ６−ｔ） の式を満たすよう、ｔ、ｔ４、およびｔ６を設定することにより、アンダーフィル硬化工程での加熱による基板６と半導体チップ４との各熱膨張量を等しくすることができる。
なお、本発明はこの式を満たすものに限定されるものではなく、この式を満たさなくとも、アンダーフィル硬化工程で、基板６と半導体チップ４とのうちより熱膨張率の低い部材を、より高い温度に加熱することで、両者の熱膨張量の差を小さく抑えることができる。
【００２６】
上記の例において、基板６の加熱温度は１１２℃と、アンダーフィル材１０の硬化温度に満たない温度であるが、一般に半導体チップ４は基板６に対して体積および熱容量が非常に小さいため、半導体チップ４を硬化温度以上に加熱することによりアンダーフィル材１０も硬化温度まで加熱することができる。
なお、半導体チップ４のみを加熱することでアンダーフィル材１０を硬化温度まで加熱することができる場合には、必ずしもステージ８は加熱しなくとも良い。
【００２７】
本実施例１に係る半導体装置の製造方法によれば、アンダーフィル硬化工程の加熱において、基板６と半導体チップ４との熱膨張量の差が小さくまたは熱膨張量が等しくなり、両者間の電極端子６ａ，４ａの接合が破断してしまうことを防ぐことができる。
【実施例２】
【００２８】
図２は、本発明の実施例２に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。
なお、実施例２において、実施例１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２９】
（アンダーフィル塗布工程）
まず、図２（ａ）に示すように、ステージ８上に基板６を載置し、基板６の電極端子（パッド６ａ）の形成面に、熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材１４を塗布する。塗布されるアンダーフィル材１４は、予め軟化温度に加熱されて、十分な流動性を有する状態に設定されている。
【００３０】
（接合工程）
続いて、図２（ｂ）に示すように、超音波ヘッド２に半導体チップ４を真空吸着により保持させて、半導体チップ４の電極端子としてのバンプ４ａと、基板６の電極端子としてのパッド６ａとを位置合わせして当接させ、超音波ヘッド２を図示しない超音波発振装置により超音波振動させて、バンプ４ａとパッド６ａ同士を固相拡散により接合する。
【００３１】
（アンダーフィル硬化工程）
続いて、図２（ｃ）に示すように、半導体チップ４のバンプ４ａ形成面の反対面に、加熱部材１２を当接または近接させて半導体チップ４を加熱するとともに、ステージ８を加熱して基板６を加熱する。これにより、アンダーフィル材１４を硬化温度以上に加熱して硬化させる。
【００３２】
なお、アンダーフィル硬化工程の構成は、実施例１と同様であるため説明を省略する。
本実施例２に係る半導体装置の製造方法によっても、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００３３】
なお、本実施例２に係る半導体装置の製造方法において、図２（ｂ）の接合工程で、超音波ヘッド２を加熱部材と兼用して、加熱しておいた超音波ヘッド２により、電極端子４ａ，６ａの超音波接合とアンダーフィル材１４の硬化とを同時に行う構成も考えられる。
しかしながら、この構成は、半導体チップ４と基板６との間から漏れ出したアンダーフィル材１４が超音波ヘッド２に付着して硬化してしまうことがあり、超音波ヘッド２から硬化したアンダーフィル材を除去する工程が必要となるため、好ましくない。
【実施例３】
【００３４】
図３は、本発明の実施例３に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。
なお、実施例３において、実施例１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３５】
（接合工程）
まず、図３（ａ）に示すように、ステージ８上に基板６を載置する。この際、ステージ８を予め加熱しておくことにより、基板６を加熱する。そして、超音波ヘッド２に半導体チップ４を真空吸着により保持させて、半導体チップ４の電極端子としてのバンプ４ａと、基板６の電極端子としてのパッド６ａとを位置合わせして当接させ、超音波ヘッド２を図示しない超音波発振装置により超音波振動させて、バンプ４ａとパッド６ａ同士を固相拡散により接合する。
【００３６】
（アンダーフィル充填工程）
続いて、図３（ｂ）に示すように、基板６と半導体チップ４との間に熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材１０を充填する。充填されるアンダーフィル材１０は、予め軟化温度に加熱されて、十分な流動性を有する状態に設定されている。
【００３７】
（アンダーフィル硬化工程）
続いて、図３（ｃ）に示すように、半導体装置を硬化炉１６内に入れて加熱することで、アンダーフィル材１０を硬化温度以上に加熱して硬化させる。
【００３８】
好適には、基板６と半導体チップ４との、電極端子４ａ，６ａの接合時に対する硬化炉１６での加熱時の各熱膨張量が等しくなるよう、接合時の基板６の加熱温度を設定する。以下、具体的に説明する。
接合工程における半導体チップ４の温度が７０℃であり、アンダーフィル硬化工程において半導体チップ４、基板６、およびアンダーフィル材１０を１５０℃まで加熱するものとする。半導体チップ４の熱膨張係数が３ｐｐｍ、基板６の熱膨張係数が１５ｐｐｍの場合、３ｐｐｍ×（１５０℃−７０℃）＝１５ｐｐｍ×（１５０℃−ｔ６） の式を満たすような温度ｔ６（すなわち１３４℃）に、接合時の基板６を加熱しておくことにより、接合時に対する硬化炉１６での加熱時の基板６と半導体チップ４との各熱膨張量を、等しくすることができる。
【００３９】
一般には、接合工程における基板６の温度をｔ６、接合工程における半導体チップ４の温度をｔ４、アンダーフィル硬化工程における加熱温度をｔ、半導体チップ４の熱膨張係数をｋ４、基板６の熱膨張係数をｋ６で表した場合、ｋ４×（ｔ−ｔ４）＝ｋ６×（ｔ−ｔ６） の式を満たすよう、ｔ、ｔ４、およびｔ６を設定することにより、アンダーフィル硬化工程での加熱による基板６と半導体チップ４との各熱膨張量を等しくすることができる。
なお、本発明はこの式を満たすものに限定されるものではなく、この式を満たさなくとも、接合工程で、基板６と半導体チップ４とのうちより熱膨張率の高い部材を、より高い温度に加熱しておくことで、アンダーフィル硬化工程における両者の熱膨張量の差を小さく抑えることができる。
【００４０】
本実施例３に係る半導体装置の製造方法によれば、アンダーフィル硬化工程の加熱において、基板６と半導体チップ４との熱膨張量の差が小さくまたは熱膨張量が等しくなり、両者間の電極端子６ａ，４ａの接合が破断してしまうことを防ぐことができる。
【実施例４】
【００４１】
図４は、本発明の実施例４に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。
なお、実施例４において、実施例１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４２】
（アンダーフィル塗布工程）
まず、図４（ａ）に示すように、ステージ８上に基板６を載置し、基板６の電極端子（パッド６ａ）の形成面に、熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材１４を塗布する。塗布されるアンダーフィル材１４は、予め軟化温度に加熱されて、十分な流動性を有する状態に設定されている。
【００４３】
（接合工程）
続いて、図４（ｂ）に示すように、ステージ８を加熱することにより、基板６を加熱する。そして、超音波ヘッド２に半導体チップ４を真空吸着により保持させて、半導体チップ４の電極端子としてのバンプ４ａと、基板６の電極端子としてのパッド６ａとを位置合わせして当接させ、超音波ヘッド２を図示しない超音波発振装置により超音波振動させて、バンプ４ａとパッド６ａ同士を固相拡散により接合する。
【００４４】
（アンダーフィル硬化工程）
続いて、図４（ｃ）に示すように、半導体装置を硬化炉１６内に入れて加熱することで、アンダーフィル材１４を硬化温度以上に加熱して硬化させる。
【００４５】
なお、接合工程における半導体チップ４の温度および基板６の加熱温度、ならびに、アンダーフィル硬化工程における半導体装置の加熱温度の構成については、実施例３と同様であるため説明を省略する。
本実施例４に係る半導体装置の製造方法によっても、実施例３と同様の作用効果を得ることができる。
【００４６】
上記実施例１〜４においては、固相拡散による電極端子４ａ，６ａの接合として、超音波振動法を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、電極端子間に圧力を加えることで接合する常温活性接合法を用いるものも含む。
【００４７】
（付記１）
基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、前記基板と前記半導体チップとの間に熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材を充填するアンダーフィル充填工程と、前記アンダーフィル材を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記アンダーフィル硬化工程で、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の低い部材を、より高い温度に加熱することを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記２）
前記アンダーフィル硬化工程で、加熱による前記基板と前記半導体チップとの各熱膨張量が等しくなるよう、基板と半導体チップとの加熱温度をそれぞれ設定することを特徴とする付記１記載の半導体装置の製造方法。
（付記３）
前記半導体チップは、前記基板よりも熱膨張率が低く設けられ、前記アンダーフィル硬化工程で、前記半導体チップの電極端子形成面の反対面に、加熱部材を当接または近接させることで、半導体チップおよび前記アンダーフィル材を加熱して、アンダーフィル材を硬化させることを特徴とする付記１または２記載の半導体装置の製造方法。
（付記４）
前記接合工程で、前記基板と前記半導体チップとの電極端子同士を当接させ、半導体チップに超音波振動を印加することで、該電極端子同士を固相拡散により接合することを特徴とする付記１〜３のうちのいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
（付記５）
基板の電極端子の形成面に、熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材を塗布するアンダーフィル塗布工程と、前記基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、前記アンダーフィル材を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記アンダーフィル硬化工程で、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の低い部材を、より高い温度に加熱することを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記６）
前記アンダーフィル硬化工程で、加熱による前記基板と前記半導体チップとの各熱膨張量が等しくなるよう、基板と半導体チップとの加熱温度をそれぞれ設定することを特徴とする付記５記載の半導体装置の製造方法。
（付記７）
前記半導体チップは、前記基板よりも熱膨張率が低く設けられ、前記アンダーフィル硬化工程で、前記半導体チップの電極端子形成面の反対面に、加熱部材を当接または近接させることで、半導体チップおよび前記アンダーフィル材を加熱して、アンダーフィル材を硬化させることを特徴とする付記５または６記載の半導体装置の製造方法。
（付記８）
前記接合工程で、前記基板と前記半導体チップとの電極端子同士を当接させ、半導体チップに超音波振動を印加することで、該電極端子同士を固相拡散により接合することを特徴とする付記５〜７のうちのいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
（付記９）
基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、前記基板と前記半導体チップとの間に熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材を充填するアンダーフィル充填工程と、前記アンダーフィル材を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記接合工程で、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の高い部材を、より高い温度に加熱して、前記接合を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記１０）
前記接合工程における前記より熱膨張率の高い部材の加熱温度は、前記アンダーフィル硬化工程における前記アンダーフィル材の加熱温度以下であることを特徴とする付記９記載の半導体装置の製造方法。
（付記１１）
前記接合工程で、前記基板と前記半導体チップとの電極端子同士を当接させ、半導体チップに超音波振動を印加することで、該電極端子同士を固相拡散により接合することを特徴とする付記９または１０記載の半導体装置の製造方法。
（付記１２）
基板の電極端子の形成面に、熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材を塗布するアンダーフィル塗布工程と、前記基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、前記アンダーフィル材を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記接合工程で、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の高い部材を、より高い温度に加熱して、前記接合を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記１３）
前記接合工程における前記より熱膨張率の高い部材の加熱温度は、前記アンダーフィル硬化工程における前記アンダーフィル材の加熱温度以下であることを特徴とする付記１２記載の半導体装置の製造方法。
（付記１４）
前記接合工程で、前記基板と前記半導体チップの電極端子同士を当接させ、半導体チップに超音波振動を印加することで、該電極端子同士を固相拡散により接合することを特徴とする付記１２または１３記載の半導体装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。
【図２】本発明の実施例２に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。
【図３】本発明の実施例３に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。
【図４】本発明の実施例４に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。
【図５】従来の半導体装置の製造方法を示す説明図である。
【図６】従来の半導体装置の製造方法における製造各部材の温度や荷重等の特性図である。
【符号の説明】
【００４９】
２ 超音波ヘッド
４ 半導体チップ
４ａ バンプ（電極端子）
６ 基板
６ａ パッド（電極端子）
８ ステージ
１０，１４ アンダーフィル材
１２ 加熱部材
１６ 硬化炉
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合するとともに、基板と半導体チップとの間に熱硬化樹脂によりアンダーフィルを施す半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体パッケージ等の半導体装置を製造するにあたって半導体チップを基板（配線基板）にフリップチップ接合して搭載する際、半導体チップのバンプ等の電極端子と基板のパッド等の電極端子とを当接させ、当該電極端子同士を固相拡散により接合する方法が用いられている。固相拡散により電極端子を接合するための具体的な方法としては、基板の電極端子と半導体チップの電極端子とを当接させた状態で、半導体チップに超音波振動を印加する超音波接合法や、電極端子間に圧力を加えることで接合する常温活性接合法などが用いられている。
【０００３】
特許文献１に、超音波接合法を用いた従来の半導体装置の製造方法が記載されている。特許文献１記載の半導体装置の製造方法を以下に説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、ステージ９１上に半導体チップを搭載するための基板９２を載置する。その際、基板９２上に配置されかつチップと電気的接続を取るためのリード部に対して、アンダーフィル材（ＵＦ材）９３を貼り付けるか、または塗布する。このとき、ＵＦ材９３の温度は、ステージ９１からの加熱によりＵＦ材軟化温度にて一定温度に保たれる。
【０００４】
ついで、図５（ｂ）に示すように、トレーなどに配置されかつＡｕバンプ９５Ａを被着したＡｕバンプ付きチップ９５を超音波振動を与えるためのホーン９４の底面で真空吸着し、チップ９５を保持したホーン９４をステージ９１上の基板９２に対して位置合わせを行い、ホーン９４をＵＦ材９３上に下降させる。また、このときのホーン９４（あるいはチップ９５）の温度は、ＵＦ材９３が軟化しかつ硬化しない温度に設定される。
【０００５】
ついで、図５（ｃ）に示すように、ＵＦ材９３上にチップ９５が移送されてくると、ＵＦ材９３は上下からの加熱によりゲル化し、硬化反応加熱温度以下で超音波併用熱圧着方式により、金バンプ９５Ａとリード接続部の金属接合を行う。この金属接合が完了すると、樹脂部となっているＵＦ材９３に対し、チップ保持機構の外部に設けられた加熱装置９６により熱エネルギー与え、ＵＦ材９３の硬化反応温度を得る。
【０００６】
さらに、図５（ｄ）に示すように、ＵＦ材９３の硬化が完了すると、ホーン９４はチップ９５の吸着を解放し、上昇する。その際、ホーン９４の温度は、ＵＦ材９３の硬化反応温度近傍まで上昇しているため、ホーン９４とは別に設けられた冷却装置９７により冷却され、所定の温度まで下げられる。
以上により、金バンプ９５Ａが形成された１つのチップ９５を、ＵＦ材９３があらかじめ供給された基板９２などのリード接続部にフリップチップ実装することができる。
【０００７】
図６（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ図５における製造各部材の温度や荷重等の特性図である。まず、図６（ａ）に示すように、ステージ９１上に載置される基板９２は、チップ９５を接続するための接続端子（リード）を覆うように、アンダーフィル材（ＵＦ材）９３を塗布するか、あるいは貼り付けるが、このときのＵＦ材９３の温度は、ＵＦ材の軟化温度Ｔ１まで上昇する。ＵＦ材の軟化温度Ｔ１に達すると、ほぼ一定となる。さらに、ＵＦ材９３がゲル化し、外部の加熱装置９６によってＵＦ材９３の温度が上昇し、硬化温度Ｔ２になると、ＵＦ材９３が硬化する。このＵＦ材９３が硬化した後は、冷却装置９７によりホーン９４が冷却されるため、ＵＦ材９３は初期の温度まで下がる。
【０００８】
一方、図６（ｂ）に示すように、基板９２に接続固定されるチップ９５は、ホーン９４に裏面側を真空吸着され、ホーン９４と共にほぼ均一の温度Ｔ１′に保持される。この温度Ｔ１′は、ホーンの超音波振幅を一定に保つために、超音波（ＵＳ）印加中は一定に保たれる。外部加熱装置９６により、ホーン温度がＴ２′に上昇すると、ＵＦ材９３が硬化温度Ｔ２に達する。ＵＦ材９３が硬化すると、ホーン９４の温度は、再度均一の温度Ｔ１′に保持される。
【０００９】
また、図６（ｃ）に示すように、チップが基板に接続される時にチップにかかる荷重は、ＵＳエネルギーが効率よく伝達するような特性が得られるように設定される。
さらに、図６（ｄ）に示すように、ホーン９４に加わる超音波の発振のタイミグは、印加される荷重が金バンプとリードの接続を得る上で最適な値に到達した時点となる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−３５６４１９号公報（段落００１６−００２０，００３１−００３４，第１，４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１記載の半導体装置の製造方法には、以下のような課題がある。
主に樹脂からなる基板と、主にシリコンから成る半導体チップとは、熱膨張係数（熱膨張率）が大きく異なる。例えば、主に樹脂から成る基板は熱膨張係数が１５ｐｐｍ程度、主にシリコンから成る半導体チップは熱膨張係数が３ｐｐｍ程度などであることが多い。このため、両者の接続端子を超音波接合（固相拡散による接合）した後に、アンダーフィル材の硬化のために加熱を行った際、基板および半導体チップが膨張して、両者の間で熱による膨張量に差が生じ、接合されていた接続端子が破断してしまうことがあるという課題がある。
【００１２】
そこで、本願発明は、上記課題を解決すべく成され、その目的とするところは、基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合するとともに、基板と半導体チップとの間に熱硬化樹脂によりアンダーフィルを施す半導体装置の製造方法であって、アンダーフィル材の硬化工程において、加熱により電極端子の接合が破断してしまうことのない半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る半導体チップの接合方法は、上記課題を解決するために、以下の構成を備える。すなわち、基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、前記基板と前記半導体チップとの間に熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材を充填するアンダーフィル充填工程と、前記アンダーフィル材を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記アンダーフィル硬化工程で、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の低い部材を、より高い温度に加熱することを特徴とする。
これによれば、アンダーフィル硬化工程の加熱において、基板と半導体チップとの熱膨張量の差が小さくなり、両者間の電極端子の接合が破断してしまうことを防ぐことができる。
【００１４】
また、基板の電極端子の形成面に、熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材を塗布するアンダーフィル塗布工程と、前記基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、前記アンダーフィル材を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記アンダーフィル硬化工程で、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の低い部材を、より高い温度に加熱することを特徴とする。
これによれば、アンダーフィル硬化工程の加熱において、基板と半導体チップとの熱膨張量の差が小さくなり、両者間の電極端子の接合が破断してしまうことを防ぐことができる。
【００１５】
また、基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、前記基板と前記半導体チップとの間に熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材を充填するアンダーフィル充填工程と、前記アンダーフィル材を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記接合工程で、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の高い部材を、より高い温度に加熱して、前記接合を行うことを特徴とする。
これによれば、接合工程において、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の高い部材をより高温に加熱しておくことで、アンダーフィル硬化工程の加熱において、熱膨張率の高い方の部材の熱膨張量を小さく抑えることができるから、両者間の電極端子の接合が破断してしまうことを防ぐことができる。
【００１６】
また、基板の電極端子の形成面に、熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材を塗布するアンダーフィル塗布工程と、前記基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、前記アンダーフィル材を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記接合工程で、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の高い部材を、より高い温度に加熱して、前記接合を行うことを特徴とする。
これによれば、接合工程において、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の高い部材をより高温に加熱しておくことで、アンダーフィル硬化工程の加熱において、熱膨張率の高い方の部材の熱膨張量を小さく抑えることができるから、両者間の電極端子の接合が破断してしまうことを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、アンダーフィル材の硬化工程において、加熱により電極端子の接合が破断してしまうことない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る半導体装置の製造方法を実施するための最良の形態を、添付図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。
【００２０】
（接合工程）
まず、図１（ａ）に示すように、ステージ８上に基板６を載置し、超音波ヘッド２に半導体チップ４を真空吸着により保持させて、半導体チップ４の電極端子としてのバンプ４ａと、基板６の電極端子としてのパッド６ａとを位置合わせして当接させ、超音波ヘッド２を図示しない超音波発振装置により超音波振動させて、バンプ４ａとパッド６ａ同士を固相拡散により接合する。
【００２１】
（アンダーフィル充填工程）
続いて、図１（ｂ）に示すように、基板６と半導体チップ４との間に熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材１０を充填する。充填されるアンダーフィル材１０は、予め軟化温度に加熱されて、十分な流動性を有する状態に設定されている。このとき、アンダーフィル材１０の温度が適正な軟化温度より低いと、粘性が高く、電極端子間の微細な隙間にまで行き渡らず、空気泡ができてしまう恐れがある。また、もちろん、この軟化温度は熱硬化樹脂が硬化する硬化温度よりも低く設定される。なお、アンダーフィル材１０として用いられる一般的な熱硬化樹脂の軟化温度は７０℃から１００℃程度である。
【００２２】
（アンダーフィル硬化工程）
続いて、図１（ｃ）に示すように、半導体チップ４のバンプ４ａ形成面の反対面に、加熱部材１２を当接または近接させて半導体チップ４を加熱するとともに、ステージ８を加熱して基板６を加熱する。これにより、アンダーフィル材１０を硬化温度以上に加熱して硬化させる。なお、アンダーフィル材１０として用いられる一般的な熱硬化樹脂の硬化温度はおよそ１５０℃程度である。
【００２３】
このアンダーフィル硬化工程で、基板６と半導体チップ４とのうちより熱膨張率の低い部材を、より高い温度に加熱する。
例えば、半導体チップ４は主材がシリコンであってその熱膨張係数は３ｐｐｍ、基板６は主材が樹脂であってその熱膨張係数は１５ｐｐｍであるものとする。この場合、より熱膨張率の低い半導体チップ４を、基板６よりも高い温度に加熱する。
【００２４】
より好適には、加熱による基板６と半導体チップ４との各熱膨張量が等しくなるよう、基板６と半導体チップ４との加熱温度をそれぞれ設定する。以下、具体的に説明する。
接合工程における基板６および半導体チップ４の温度が１００℃であり、アンダーフィル硬化工程において加熱部材１２により半導体チップ４を１６０℃まで加熱するものとする。半導体チップ４の熱膨張係数が３ｐｐｍ、基板６の熱膨張係数が１５ｐｐｍの場合、３ｐｐｍ×（１６０℃−１００℃）＝１５ｐｐｍ×（ｔ６−１００℃） の式を満たすような温度ｔ６（すなわち１１２℃）に、基板６を加熱することにより、基板６と半導体チップ４との各熱膨張量を等しくすることができる。
【００２５】
一般には、接合工程における基板６および半導体チップ４の温度をｔ、半導体チップ４のアンダーフィル硬化工程における加熱温度および熱膨張係数をｔ４およびｋ４、基板６のアンダーフィル硬化工程における加熱温度および熱膨張係数をｔ６およびｋ６で表した場合、ｋ４×（ｔ４−ｔ）＝ｋ６×（ｔ６−ｔ） の式を満たすよう、ｔ、ｔ４、およびｔ６を設定することにより、アンダーフィル硬化工程での加熱による基板６と半導体チップ４との各熱膨張量を等しくすることができる。
なお、本発明はこの式を満たすものに限定されるものではなく、この式を満たさなくとも、アンダーフィル硬化工程で、基板６と半導体チップ４とのうちより熱膨張率の低い部材を、より高い温度に加熱することで、両者の熱膨張量の差を小さく抑えることができる。
【００２６】
上記の例において、基板６の加熱温度は１１２℃と、アンダーフィル材１０の硬化温度に満たない温度であるが、一般に半導体チップ４は基板６に対して体積および熱容量が非常に小さいため、半導体チップ４を硬化温度以上に加熱することによりアンダーフィル材１０も硬化温度まで加熱することができる。
なお、半導体チップ４のみを加熱することでアンダーフィル材１０を硬化温度まで加熱することができる場合には、必ずしもステージ８は加熱しなくとも良い。
【００２７】
本実施例１に係る半導体装置の製造方法によれば、アンダーフィル硬化工程の加熱において、基板６と半導体チップ４との熱膨張量の差が小さくまたは熱膨張量が等しくなり、両者間の電極端子６ａ，４ａの接合が破断してしまうことを防ぐことができる。
【実施例２】
【００２８】
図２は、本発明の実施例２に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。
なお、実施例２において、実施例１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２９】
（アンダーフィル塗布工程）
まず、図２（ａ）に示すように、ステージ８上に基板６を載置し、基板６の電極端子（パッド６ａ）の形成面に、熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材１４を塗布する。塗布されるアンダーフィル材１４は、予め軟化温度に加熱されて、十分な流動性を有する状態に設定されている。
【００３０】
（接合工程）
続いて、図２（ｂ）に示すように、超音波ヘッド２に半導体チップ４を真空吸着により保持させて、半導体チップ４の電極端子としてのバンプ４ａと、基板６の電極端子としてのパッド６ａとを位置合わせして当接させ、超音波ヘッド２を図示しない超音波発振装置により超音波振動させて、バンプ４ａとパッド６ａ同士を固相拡散により接合する。
【００３１】
（アンダーフィル硬化工程）
続いて、図２（ｃ）に示すように、半導体チップ４のバンプ４ａ形成面の反対面に、加熱部材１２を当接または近接させて半導体チップ４を加熱するとともに、ステージ８を加熱して基板６を加熱する。これにより、アンダーフィル材１４を硬化温度以上に加熱して硬化させる。
【００３２】
なお、アンダーフィル硬化工程の構成は、実施例１と同様であるため説明を省略する。
本実施例２に係る半導体装置の製造方法によっても、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００３３】
なお、本実施例２に係る半導体装置の製造方法において、図２（ｂ）の接合工程で、超音波ヘッド２を加熱部材と兼用して、加熱しておいた超音波ヘッド２により、電極端子４ａ，６ａの超音波接合とアンダーフィル材１４の硬化とを同時に行う構成も考えられる。
しかしながら、この構成は、半導体チップ４と基板６との間から漏れ出したアンダーフィル材１４が超音波ヘッド２に付着して硬化してしまうことがあり、超音波ヘッド２から硬化したアンダーフィル材を除去する工程が必要となるため、好ましくない。
【実施例３】
【００３４】
図３は、本発明の実施例３に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。
なお、実施例３において、実施例１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３５】
（接合工程）
まず、図３（ａ）に示すように、ステージ８上に基板６を載置する。この際、ステージ８を予め加熱しておくことにより、基板６を加熱する。そして、超音波ヘッド２に半導体チップ４を真空吸着により保持させて、半導体チップ４の電極端子としてのバンプ４ａと、基板６の電極端子としてのパッド６ａとを位置合わせして当接させ、超音波ヘッド２を図示しない超音波発振装置により超音波振動させて、バンプ４ａとパッド６ａ同士を固相拡散により接合する。
【００３６】
（アンダーフィル充填工程）
続いて、図３（ｂ）に示すように、基板６と半導体チップ４との間に熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材１０を充填する。充填されるアンダーフィル材１０は、予め軟化温度に加熱されて、十分な流動性を有する状態に設定されている。
【００３７】
（アンダーフィル硬化工程）
続いて、図３（ｃ）に示すように、半導体装置を硬化炉１６内に入れて加熱することで、アンダーフィル材１０を硬化温度以上に加熱して硬化させる。
【００３８】
好適には、基板６と半導体チップ４との、電極端子４ａ，６ａの接合時に対する硬化炉１６での加熱時の各熱膨張量が等しくなるよう、接合時の基板６の加熱温度を設定する。以下、具体的に説明する。
接合工程における半導体チップ４の温度が７０℃であり、アンダーフィル硬化工程において半導体チップ４、基板６、およびアンダーフィル材１０を１５０℃まで加熱するものとする。半導体チップ４の熱膨張係数が３ｐｐｍ、基板６の熱膨張係数が１５ｐｐｍの場合、３ｐｐｍ×（１５０℃−７０℃）＝１５ｐｐｍ×（１５０℃−ｔ６） の式を満たすような温度ｔ６（すなわち１３４℃）に、接合時の基板６を加熱しておくことにより、接合時に対する硬化炉１６での加熱時の基板６と半導体チップ４との各熱膨張量を、等しくすることができる。
【００３９】
一般には、接合工程における基板６の温度をｔ６、接合工程における半導体チップ４の温度をｔ４、アンダーフィル硬化工程における加熱温度をｔ、半導体チップ４の熱膨張係数をｋ４、基板６の熱膨張係数をｋ６で表した場合、ｋ４×（ｔ−ｔ４）＝ｋ６×（ｔ−ｔ６） の式を満たすよう、ｔ、ｔ４、およびｔ６を設定することにより、アンダーフィル硬化工程での加熱による基板６と半導体チップ４との各熱膨張量を等しくすることができる。
なお、本発明はこの式を満たすものに限定されるものではなく、この式を満たさなくとも、接合工程で、基板６と半導体チップ４とのうちより熱膨張率の高い部材を、より高い温度に加熱しておくことで、アンダーフィル硬化工程における両者の熱膨張量の差を小さく抑えることができる。
【００４０】
本実施例３に係る半導体装置の製造方法によれば、アンダーフィル硬化工程の加熱において、基板６と半導体チップ４との熱膨張量の差が小さくまたは熱膨張量が等しくなり、両者間の電極端子６ａ，４ａの接合が破断してしまうことを防ぐことができる。
【実施例４】
【００４１】
図４は、本発明の実施例４に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。
なお、実施例４において、実施例１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４２】
（アンダーフィル塗布工程）
まず、図４（ａ）に示すように、ステージ８上に基板６を載置し、基板６の電極端子（パッド６ａ）の形成面に、熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材１４を塗布する。塗布されるアンダーフィル材１４は、予め軟化温度に加熱されて、十分な流動性を有する状態に設定されている。
【００４３】
（接合工程）
続いて、図４（ｂ）に示すように、ステージ８を加熱することにより、基板６を加熱する。そして、超音波ヘッド２に半導体チップ４を真空吸着により保持させて、半導体チップ４の電極端子としてのバンプ４ａと、基板６の電極端子としてのパッド６ａとを位置合わせして当接させ、超音波ヘッド２を図示しない超音波発振装置により超音波振動させて、バンプ４ａとパッド６ａ同士を固相拡散により接合する。
【００４４】
（アンダーフィル硬化工程）
続いて、図４（ｃ）に示すように、半導体装置を硬化炉１６内に入れて加熱することで、アンダーフィル材１４を硬化温度以上に加熱して硬化させる。
【００４５】
なお、接合工程における半導体チップ４の温度および基板６の加熱温度、ならびに、アンダーフィル硬化工程における半導体装置の加熱温度の構成については、実施例３と同様であるため説明を省略する。
本実施例４に係る半導体装置の製造方法によっても、実施例３と同様の作用効果を得ることができる。
【００４６】
上記実施例１〜４においては、固相拡散による電極端子４ａ，６ａの接合として、超音波振動法を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、電極端子間に圧力を加えることで接合する常温活性接合法を用いるものも含む。
【００４７】
（付記１）
基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、前記基板と前記半導体チップとの間に熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材を充填するアンダーフィル充填工程と、前記アンダーフィル材を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記アンダーフィル硬化工程で、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の低い部材を、より高い温度に加熱することを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記２）
前記アンダーフィル硬化工程で、加熱による前記基板と前記半導体チップとの各熱膨張量が等しくなるよう、基板と半導体チップとの加熱温度をそれぞれ設定することを特徴とする付記１記載の半導体装置の製造方法。
（付記３）
前記半導体チップは、前記基板よりも熱膨張率が低く設けられ、前記アンダーフィル硬化工程で、前記半導体チップの電極端子形成面の反対面に、加熱部材を当接または近接させることで、半導体チップおよび前記アンダーフィル材を加熱して、アンダーフィル材を硬化させることを特徴とする付記１または２記載の半導体装置の製造方法。
（付記４）
前記接合工程で、前記基板と前記半導体チップとの電極端子同士を当接させ、半導体チップに超音波振動を印加することで、該電極端子同士を固相拡散により接合することを特徴とする付記１〜３のうちのいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
（付記５）
基板の電極端子の形成面に、熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材を塗布するアンダーフィル塗布工程と、前記基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、前記アンダーフィル材を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記アンダーフィル硬化工程で、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の低い部材を、より高い温度に加熱することを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記６）
前記アンダーフィル硬化工程で、加熱による前記基板と前記半導体チップとの各熱膨張量が等しくなるよう、基板と半導体チップとの加熱温度をそれぞれ設定することを特徴とする付記５記載の半導体装置の製造方法。
（付記７）
前記半導体チップは、前記基板よりも熱膨張率が低く設けられ、前記アンダーフィル硬化工程で、前記半導体チップの電極端子形成面の反対面に、加熱部材を当接または近接させることで、半導体チップおよび前記アンダーフィル材を加熱して、アンダーフィル材を硬化させることを特徴とする付記５または６記載の半導体装置の製造方法。
（付記８）
前記接合工程で、前記基板と前記半導体チップとの電極端子同士を当接させ、半導体チップに超音波振動を印加することで、該電極端子同士を固相拡散により接合することを特徴とする付記５〜７のうちのいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
（付記９）
基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、前記基板と前記半導体チップとの間に熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材を充填するアンダーフィル充填工程と、前記アンダーフィル材を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記接合工程で、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の高い部材を、より高い温度に加熱して、前記接合を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記１０）
前記接合工程における前記より熱膨張率の高い部材の加熱温度は、前記アンダーフィル硬化工程における前記アンダーフィル材の加熱温度以下であることを特徴とする付記９記載の半導体装置の製造方法。
（付記１１）
前記接合工程で、前記基板と前記半導体チップとの電極端子同士を当接させ、半導体チップに超音波振動を印加することで、該電極端子同士を固相拡散により接合することを特徴とする付記９または１０記載の半導体装置の製造方法。
（付記１２）
基板の電極端子の形成面に、熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材を塗布するアンダーフィル塗布工程と、前記基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、前記アンダーフィル材を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記接合工程で、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の高い部材を、より高い温度に加熱して、前記接合を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記１３）
前記接合工程における前記より熱膨張率の高い部材の加熱温度は、前記アンダーフィル硬化工程における前記アンダーフィル材の加熱温度以下であることを特徴とする付記１２記載の半導体装置の製造方法。
（付記１４）
前記接合工程で、前記基板と前記半導体チップの電極端子同士を当接させ、半導体チップに超音波振動を印加することで、該電極端子同士を固相拡散により接合することを特徴とする付記１２または１３記載の半導体装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。
【図２】本発明の実施例２に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。
【図３】本発明の実施例３に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。
【図４】本発明の実施例４に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。
【図５】従来の半導体装置の製造方法を示す説明図である。
【図６】従来の半導体装置の製造方法における製造各部材の温度や荷重等の特性図である。
【符号の説明】
【００４９】
２ 超音波ヘッド
４ 半導体チップ
４ａ バンプ（電極端子）
６ 基板
６ａ パッド（電極端子）
８ ステージ
１０，１４ アンダーフィル材
１２ 加熱部材
１６ 硬化炉
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、
前記基板と前記半導体チップとの間に熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材を充填するアンダーフィル充填工程と、
前記アンダーフィル材を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、
前記アンダーフィル硬化工程で、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の低い部材を、より高い温度に加熱することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
基板の電極端子の形成面に、熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材を塗布するアンダーフィル塗布工程と、
前記基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、
前記アンダーフィル材を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、
前記アンダーフィル硬化工程で、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の低い部材を、より高い温度に加熱することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、
前記基板と前記半導体チップとの間に熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材を充填するアンダーフィル充填工程と、
前記アンダーフィル材を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、
前記接合工程で、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の高い部材を、より高い温度に加熱して、前記接合を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
基板の電極端子の形成面に、熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材を塗布するアンダーフィル塗布工程と、
前記基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、
前記アンダーフィル材を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、
前記接合工程で、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の高い部材を、より高い温度に加熱して、前記接合を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、
前記基板と前記半導体チップとの間に熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材を充填するアンダーフィル充填工程と、
前記アンダーフィル材を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、
前記アンダーフィル硬化工程で、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の低い部材を、より高い温度に加熱することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
基板の電極端子の形成面に、熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材を塗布するアンダーフィル塗布工程と、
前記基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、
前記アンダーフィル材を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、
前記アンダーフィル硬化工程で、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の低い部材を、より高い温度に加熱することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、
前記基板と前記半導体チップとの間に熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材を充填するアンダーフィル充填工程と、
前記アンダーフィル材を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、
前記接合工程で、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の高い部材を、より高い温度に加熱して、前記接合を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
基板の電極端子の形成面に、熱硬化樹脂から成るアンダーフィル材を塗布するアンダーフィル塗布工程と、
前記基板と半導体チップとの電極端子同士を固相拡散によりフリップチップ接合する接合工程と、
前記アンダーフィル材を硬化温度に加熱して硬化させるアンダーフィル硬化工程とを含む半導体装置の製造方法において、
前記接合工程で、前記基板と前記半導体チップとのうちより熱膨張率の高い部材を、より高い温度に加熱して、前記接合を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−３０５７９９（Ｐ２００７−３０５７９９Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３２９６７（Ｐ２００６−１３２９６７）
【出願日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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