半導体装置及びその製造方法

【課題】インナーリードの沈み量のばらつきに伴う接続不良を防止し得る半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】フィルムキャリアテープ３のインナーリード６ａにバンプ１を介して半導体チップ２を接続する。バンプ１に向けて先細りの断面凸形状に形成されているインナーリード６ａを用いる。インナーリード６ａをバンプ１に接続するときに、バンプ１がフィルムキャリアテープ３に接触するまでインナーリード６ａをバンプ１に埋没させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリアテープのインナーリードにバンプを介して半導体素子を接続した半導体装置及びその製造方法に関するものであり、特に、半導体素子のバンプとキャリアテープのインナーリードとの接合に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、インナーリードを有するフィルムキャリアテープ上にバンプを介して半導体素子を接続した半導体装置であるＴＣＰ(Tape Carrier Package)が知られている。
【０００３】
このＴＣＰでは、フィルムキャリアテープに半導体素子を接合する方法として、半導体素子側に上記バンプと呼ばれる電極を形成するか又は搭載し、超音波や熱を使用しながら荷重を加えてバンプとフィルムキャリアテープのインナーリードとを接合することが多い。
【０００４】
フィルムキャリアテープ１０１のインナーリード１０２に半導体素子１０３を接合するときには、図７（ａ）（ｂ）に示すように、半導体素子１０３側又はインナーリード１０２側からの荷重を制御して、バンプ１０４内にインナーリード１０２を５μｍ程度沈み込ませる方式を採用している。この方式は、荷重がばらつくとインナーリード１０２の沈み量も変動するため、ばらつきを抑えることが最優先の課題となっている。
【０００５】
したがって、高度に集積化された半導体素子では６００個を超えるバンプを搭載するものがあるので、その場合には、高度な荷重均一性も要求される。
【０００６】
このようなフィルムキャリアテープのインナーリードを、バンプを介して半導体素子に接続する従来の技術としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
【０００７】
この特許文献１に記載された半導体装置では、図９（ａ）（ｂ）に示すように、バンプ２０１に凹部又は切欠き２０１ａを設けている。これにより、インナーリード２０２にバンプ２０１を介して半導体素子２０３の電極２０４を接合するときに、過剰な金すず合金、又は過剰な溶融半田２０５は、バンプ２０１の凹部又は切欠き２０１ａに流れ出してこの部分に溜まるので、インナーリード２０２に沿ってキャリアテープ２０６側へ流れ難くなり、また、半導体素子２０３のスクライブライン又は側面と接触することがない。その結果、リーク不良及びショート不良を低減することができるものとなっている。
【０００８】
また、他の従来技術としては、例えば、特許文献２に開示された半導体装置及び半導体チップの位置決め方法がある。
【０００９】
この特許文献２では、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように、フィルムキャリアテープ３０１のインナーリード３０２を、バンプ３０３を介して半導体素子３０４に接続するときに、フィルムキャリアテープ３０１の断面にテーパ３０１ａを設けて、半導体素子３０４のバンプ３０３を誘い込ませている。これによって、フィルムキャリアテープ３０１における半導体素子３０４の位置決めが容易にできるようになっている。
【特許文献１】特開平５−３３５３０９号公報（１９９３年１２月１７日公開）
【特許文献２】特開平９−２１３７３６号公報（１９９７年８月１５日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来公報の半導体装置及びその製造方法では、バンプ内にインナーリードを沈み込ませる状態を開示しておらず、インナーリードの沈み量のばらつきの抑制については依然として解決できていない。したがって、インナーリードの沈み量のばらつき解決できないと、接続不良が発生するという問題点を有している。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、インナーリードの沈み量のばらつきに伴う接続不良を防止し得る半導体装置及びそ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】
【００１２】
本発明の半導体装置は、上記課題を解決するために、フィルムキャリアテープのインナーリードにバンプを介して半導体素子を接続した半導体装置において、上記インナーリードは、バンプに向けて先細りの断面凸形状に形成されていることを特徴としている。
【００１３】
上記発明によれば、インナーリードは、バンプに向けて先細りの断面凸形状に形成されているので、インナーリードがバンプに進入し易くなる。したがって、インナーリードの沈み量のばらつきに伴う接続不良を防止し得る半導体装置を提供することができる。
【００１４】
また、本発明の半導体装置では、前記インナーリードは、断面台形に形成されていることが好ましい。
【００１５】
これにより、容易に、インナーリードを、バンプに向けて先細りの断面凸形状にすることができる。
【００１６】
また、本発明の半導体装置では、前記インナーリードの高さは、バンプの高さと同じかそれよりも小さいことが好ましい。
【００１７】
これにより、沈み量のばらつきがあったとしても、インナーリードはバンプに確実に接続され、より強固な接続強度を持ち、接続不良を防止することができる。また、より薄い半導体装置を提供することができる。
【００１８】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記課題を解決するために、フィルムキャリアテープのインナーリードにバンプを介して半導体素子を接続する半導体装置の製造方法において、上記バンプに向けて先細りの断面凸形状に形成されているインナーリードを用いると共に、上記インナーリードをバンプに接続するときに、上記バンプがフィルムキャリアテープに接触するまでインナーリードをバンプに埋没させることを特徴としている。
【００１９】
上記発明によれば、半導体装置を製造するときには、インナーリードをバンプに接続するときに、バンプがフィルムキャリアテープに接触するまでインナーリードをバンプに埋没させる。また、このときフィルムキャリアテープのインナーリードは、バンプに向けて先細りの断面凸形状に形成されているものを用いる。
【００２０】
この結果、インナーリードがバンプに進入し易くなる。また、沈み量のばらつきがあったとしても、インナーリードはバンプに確実に接続され、より強固な接続強度を持ち、接続不良を防止することができる。
【００２１】
したがって、インナーリードの沈み量のばらつきに伴う接続不良を防止し得る半導体装置の製造方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の半導体装置は、以上のように、インナーリードは、バンプに向けて先細りの断面凸形状に形成されているものである。
【００２３】
それゆえ、インナーリードがバンプに進入し易くなる。したがって、インナーリードの沈み量のばらつきに伴う接続不良を防止し得る半導体装置を提供することができるという効果を奏する。
【００２４】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、以上のように、バンプに向けて先細りの断面凸形状に形成されているインナーリードを用いると共に、上記インナーリードをバンプに接続するときに、上記バンプがフィルムキャリアテープに接触するまでインナーリードをバンプに埋没させる方法である。
【００２５】
それゆえ、インナーリードがバンプに進入し易くなる。また、沈み量のばらつきがあったとしても、インナーリードはバンプに確実に接続され、より強固な接続強度を持ち、接続不良を防止することができる。
【００２６】
したがって、インナーリードの沈み量のばらつきに伴う接続不良を防止し得る半導体装置の製造方法を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の一実施形態について図１ないし図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００２８】
本実施の形態の半導体装置１０は、図２に示すように、複数のバンプ１を有する半導体素子としての半導体チップ２が搭載されるＴＣＰ(Tape Carrier Package)型の半導体装置である。図３に示すように、ベースとなる例えば有機絶縁性のフィルムキャリアテープ３の両側には、回転する図示しないスプロケットローラの爪でこのフィルムキャリアテープ３を搬送するスプロケットホール４が長さ方向に沿って一定間隔で開設されている。フィルムキャリアテープ３の中央部には半導体チップ２が位置する開口部５が形成されており、配線であるリード６の内端部として半導体チップ２の上記バンプ１とそれぞれ電気的に接続される複数のインナーリード６ａが該開口部５に取り込まれるようにして設けられている。
【００２９】
また、リード６の外端部は、例えばこの半導体装置１０が実装されるプリント基板に同じように実装された例えば液晶駆動回路等の外部回路と接続されるアウターリード６ｂと、このアウターリード６ｂよりも狭ピッチで例えば液晶ディスプレイの走査線駆動側と接続されるアウターリード６ｃとが形成されている。ただし、アウターリード６ｂ・６ｃは同一ピッチであってもよい。なお、フィルムキャリアテープ３のリード６を含む領域が最終的な製品としての半導体装置を形成する領域である。また、上記インナーリード６ａ及びアウターリード６ｂ・６ｃを含むリード６は、例えば銅（Ｃｕ）を主成分とした材料からなっている。
【００３０】
上記構成の半導体装置１０の製造方法として、フィルムキャリアテープ３のインナーリード６ａにバンプ１を介して半導体チップ２を接続する方法について説明する。最初に、従来方法の欠陥について述べる。
【００３１】
従来では、図８（ａ）に示すように、フィルムキャリアテープ１０１に形成されているインナーリード１０２の断面形状は、長方形となっていた。つまり、インナーリード１０２のボトム幅とトップ幅とが同じ寸法になっていた。このため、図８（ｂ）に示すように、インナーリード１０２と半導体素子１０３のバンプ１とを接合するときに、インナーリード１０２がバンプ１０４に進入にし難く、その結果、インナーリード１０２のバンプ１０４への沈み量Ｄについて、各バンプ１０４においてばらつきが生じていた。また、荷重均一性の制御に問題を抱えていた。
【００３２】
そこで、本実施の形態では、図４（ａ）に示すように、インナーリード６ａの断面形状を、バンプ１に向けて先細りの断面凸形状に形成している。すなわち、インナーリード６ａのトップ幅がボトム幅よりも小さくなった断面台形となっている。上記トップ幅は、例えば４〜１５μｍであり、それに対応するボトム幅は例えば８〜３０μｍである。
【００３３】
なお、本実施の形態では、インナーリード６ａは断面台形としているが、必ずしもこれに限らず、三角形でもよく、また、曲線的に先細りの断面凸形状になるものであってもよい。
【００３４】
また、本実施の形態では、フィルムキャリアテープ３のインナーリード６ａにバンプ１を介して半導体チップ２を接続するときには、図１（ａ）（ｂ）に示すように、バンプ１がフィルムキャリアテープ３に接触するまでインナーリード６ａをバンプ１に埋没させている。
【００３５】
なお、フィルムキャリアテープ３は、例えばポリイミドフィルムやポリエステルフィルムからなっており、バンプ１がフィルムキャリアテープ３に接触することによって、フィルムキャリアテープ３が溶融することはない。バンプ１は、例えば、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）又ははんだからなっており、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）の場合は電解メッキ法にて形成されている。また、はんだの場合は電解メッキ法、又ははんだ槽への浸漬法や蒸着法を用いて生成される。したがって、バンプ１は接合時に加熱されることにより軟化し、インナーリード６ａをバンプ１に埋没することができる。
【００３６】
また、上記の接合方法を採用するので、本実施の形態では、図４（ｂ）に示すように、インナーリード６ａの高さは、バンプ１の高さよりも小さいものとなっている。これにより、従来よりも一定で安定したインナーリード６ａの沈み量Ｄを得ることができ、より強固な接合強度を得ることができる。また、本実施の形態では、従来よりも沈み量Ｄが大きいので、これによって、より薄い半導体チップ２を得ることが可能となる。なお、上記の説明では、インナーリード６ａの高さはバンプ１の高さよりも小さいとしているが、必ずしもこれに限らず、例えば、図５に示すように、インナーリード６ａの高さを、バンプ１の高さと同じにすることも可能である。
【００３７】
また、本実施の形態では、バンプ１は、インナーリード６ａが沈み込み易い柔らかさを持ち、形が崩れないことが望ましい。また、インナーリード６ａは、バンプ１内に沈み込む段階で切れ・捩れ・大きな変形を起こさない硬さをもつことが望ましい。
【００３８】
上記構成を有する半導体装置１０の製造方法について、以下に説明する。
【００３９】
まず、本実施の形態では、フィルムキャリアテープ３のインナーリード６ａにバンプ１を介して半導体チップ２を接続するときには、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、加熱・加圧装置２０を用いている。すなわち、加熱・加圧装置２０には、例えば、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すタイプのものがある。
【００４０】
この加熱・加圧装置２０は、素子加熱ヒータ２１を備えた載置台２２と、図示しないヒータを内蔵した加圧部２３とを有している。
【００４１】
そして、接合に際しては、例えば、載置台２２にバンプ１を形成又は搭載した半導体チップ２を載置し、半導体チップ２のバンプ１の上側に、図示しない冶具にて搬送されるフィルムキャリアテープ３をセットし、バンプ１とフィルムキャリアテープ３のインナーリード６ａとを位置合わせする。
【００４２】
次いで、その上側から、常時加熱されている加圧部２３を押し下げる。このとき、素子加熱ヒータ２１をオンする。そして、位置合わせしたフィルムキャリアテープ３のインナーリード６ａをバンプ１に当接させる。これにより、バンプ１が一部溶融し、インナーリード６ａがバンプ１の内部に進入する。本実施の形態では、バンプ１がフィルムキャリアテープ３に接触するまでインナーリード６ａをバンプ１に埋没させる。これにより、インナーリード６ａはバンプ１に完全に埋没する。これにより、いずれのインナーリード６ａにおいても確実にバンプ１に進入し、その電気的接続が確実なものとなる。
【００４３】
ここで、加圧部２３には、例えば、図示しない押し下げ速度検出器が設けられている。したがって、バンプ１がフィルムキャリアテープ３に接触すると、その接触抵抗力により、加圧部２３の押し下げ速度が急に低下する。したがって、その変化点を、加圧部２３を押し下げの停止とすることにより、バンプ１がフィルムキャリアテープ３に接触したと判断することができる。なお、上記の説明では、押し下げ速度の検出を行ったが、必ずしもこれに限らず、例えば、バンプ１がフィルムキャリアテープ３に接触すると、その接触抵抗力により、加圧部２３を押し下げ荷重が急激に増加するので、その時点を、バンプ１がフィルムキャリアテープ３に接触したと判断することも可能である。その他、検出方法は問わない。また、本実施の形態では、例示しなかったが、フィルムキャリアテープ３のインナーリード６ａとバンプ１との接合に際して、超音波を利用して接合することも可能である。
【００４４】
このように、本実施の形態の半導体装置１０では、インナーリード６ａは、バンプ１に向けて先細りの断面凸形状に形成されているので、インナーリード６ａがバンプ１に進入し易くなる。したがって、インナーリード６ａの沈み量のばらつきに伴う接続不良を防止し得る半導体装置１０を提供することができる。
【００４５】
また、本実施の形態の半導体装置１０では、インナーリード６ａは、断面台形に形成されている。これにより、容易に、インナーリード６ａを、バンプ１に向けて先細りの断面凸形状にすることができる。
【００４６】
また、本実施の形態の半導体装置１０では、インナーリード６ａの高さは、バンプ１の高さと同じかそれよりも小さい。これにより、沈み量のばらつきがあったとしても、インナーリード６ａはバンプ１に確実に接続され、より強固な接続強度を持ち、接続不良を防止することができる。また、より薄い半導体装置１０を提供することができる。
【００４７】
また、本実施の形態の半導体装置１０の製造方法では、インナーリード６ａをバンプ１に接続するときに、バンプ１がフィルムキャリアテープ３に接触するまでインナーリード６ａをバンプ１に埋没させる。また、このときフィルムキャリアテープ３のインナーリード６ａは、バンプ１に向けて先細りの断面凸形状に形成されているものを用いる。
【００４８】
この結果、インナーリード６ａがバンプ１に進入し易くなる。また、沈み量のばらつきがあったとしても、インナーリード６ａはバンプ１に確実に接続され、より強固な接続強度を持ち、接続不良を防止することができる。
【００４９】
したがって、インナーリード６ａの沈み量のばらつきの抑制し、ひいては、接続不良を防止し得る半導体装置の製造方法を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、インナーリードを有するフィルムキャリアテープ上にバンプを介して半導体素子を接続したＴＣＰの半導体装置に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】（ａ）は本発明における半導体装置の実施の一形態を示すものであり、インナーリードと半導体素子とを接合する前の状態を示す断面図であり、（ｂ）はインナーリードと半導体装置とを接合した後の状態を示す断面図である。
【図２】上記半導体装置の全体構成を示す断面図である。
【図３】フィルムキャリアテープ上に形成された半導体装置の構成を示す平面図である。
【図４】（ａ）はフィルムキャリアテープ上のインナーリードを示す要部断面図であり、（ｂ）はインナーリードと半導体素子とを接合した後の状態を示す要部断面図である。
【図５】変形例を示すものであり、インナーリードと半導体素子とを接合した後の状態を示す要部断面図である。
【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、上記半導体装置の加熱・加圧装置を示す断面図である。
【図７】（ａ）は従来の半導体装置における、インナーリードと半導体素子とを接合する前の状態を示す断面図であり、（ｂ）はインナーリードと半導体素子とを接合した後の状態を示す断面図である。
【図８】（ａ）は従来のフィルムキャリアテープ上のインナーリードを示す要部断面図であり、（ｂ）は従来のインナーリードと半導体素子とを接合した後の状態を示す要部断面図である。
【図９】（ａ）は従来の他の半導体装置を示す平面図であり、（ｂ）は上記半導体装置を示す断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は従来のさらに他の半導体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１バンプ
２半導体チップ（半導体素子）
３フィルムキャリアテープ
６リード
６ａインナーリード
１０半導体装置
２０加熱・加圧装置
２１素子加熱ヒータ
２２載置台
２３加圧部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムキャリアテープのインナーリードにバンプを介して半導体素子を接続した半導体装置において、
上記インナーリードは、バンプに向けて先細りの断面凸形状に形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記インナーリードは、断面台形に形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記インナーリードの高さは、バンプの高さと同じかそれよりも小さいことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。
【請求項４】
フィルムキャリアテープのインナーリードにバンプを介して半導体素子を接続する半導体装置の製造方法において、
上記バンプに向けて先細りの断面凸形状に形成されているインナーリードを用いると共に、
上記インナーリードをバンプに接続するときに、上記バンプがフィルムキャリアテープに接触するまでインナーリードをバンプに埋没させることを特徴とする半導体装置の製造方法。

【図１】