電子装置及びその製造方法
【課題】Ｆａｎ−ｏｕｔ型のＷＬＰにおいて、金属バンプの接合を確実に行う。
【解決手段】電子装置１は、回路基板２上にパッケージ部品５が金属バンプ４を介して実装されている。パッケージ部品５は、半導体チップ１１を樹脂２１で覆うと共に、再配線層３１によって半導体チップ１１の領域の外側に金属バンプ４を配置することが可能になっている。樹脂２１内には、銅製の柱２５が複数配置されており、各柱２５の下方に金属バンプ４が１つずつ配置されている。パッケージ部品５を回路基板２に実装するときは、パッケージ部品５の上方から超音波を印加すると、柱２５によって超音波が損失なく伝播させられ、金属バンプ４を溶融させる。
【解決手段】電子装置１は、回路基板２上にパッケージ部品５が金属バンプ４を介して実装されている。パッケージ部品５は、半導体チップ１１を樹脂２１で覆うと共に、再配線層３１によって半導体チップ１１の領域の外側に金属バンプ４を配置することが可能になっている。樹脂２１内には、銅製の柱２５が複数配置されており、各柱２５の下方に金属バンプ４が１つずつ配置されている。パッケージ部品５を回路基板２に実装するときは、パッケージ部品５の上方から超音波を印加すると、柱２５によって超音波が損失なく伝播させられ、金属バンプ４を溶融させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップをパッケージするときには、ワイヤボンディングを用いずに、殆ど半導体チップのサイズで実装するＣＳＰ（Chip-Size Package）が採用されることがある。ＣＳＰを採用することで、高密度の実装と、製造の低コスト化とを両立できる。近年では、ＣＳＰ自体のファインピッチ化が加速しており、実装形態も樹脂インターポーザを用いたものから、ＷＬＰ（Wafer Level Package）へと変化している。
【０００３】
ここで、ＷＬＰは、ウェハのレベルでパッケージの最終工程まで処理し、良否判定の最終試験後にダイシングして個片化するＣＳＰの一形態である。このために、従来のパッケージ技術を用いた場合に比べて、より低コストで、かつ実装面積を実際のチップサイズまで小さくできる。ここで、ＷＬＰは、ＷＬ−ＣＳＰ（Wafer Level CSP）、Ｗ−ＣＳＰ（Wafer CSP）と呼ばれることもある。
【０００４】
従来のＷＬＰは、例えば、半導体チップの端子をチップの全面に配置（Ｆａｎ−ｉｎ）していた。ところが、半導体チップの多端子化に伴ってチップ領域だけでは端子の配置が困難になっていた。このために、近年では、半導体チップのエリアの外側に端子を再配置（Ｆａｎ−ｏｕｔ）する方法が開発されている。Ｆａｎ−ｏｕｔ型のＷＬＰは、半導体チップをモールド樹脂組成物に埋め込むと共に、半導体チップの回路の最表層とモールド樹脂組成物の表面とを面一にし、樹脂に半導体チップが埋め込まれた擬似的な基板を再構築する。さらに、半導体チップの領域を越えてモールド樹脂組成物の上にも配線層（Ｆａｎ−ｏｕｔ層）を形成する。続いて、Ｆａｎ−ｏｕｔ層の表面層の全面にわたって電極パッドを配置させ、各電極パッド上に金属バンプを形成した後、個片化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２１７３８１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、Ｆａｎ−ｏｕｔ型のＷＬＰでは、半導体チップと、半導体チップを囲む樹脂の熱膨張率が異なるため、１５０℃以下の低温で半導体チップと回路基板を接合してクラックの発生等を防止することが好ましい。半導体チップと回路基板を低温で接合する方法としては、超音波接合がある。しかしながら、Ｆａｎ−ｏｕｔ型のＷＬＰでは、弾性率が大きい半導体チップの部分は超音波が伝播し易いが、樹脂部分は柔らかくて弾性率が低いので超音波が伝播し難い。このように、従来のＦａｎ−ｏｕｔ型のＷＬＰでは、場所によって超音波の伝播にムラが生じ易かったので、複数の金属バンプを均一に接合することが難しかった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、Ｆａｎ−ｏｕｔ型のＷＬＰにおいて、金属バンプの接合を確実に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の一観点によれば、半導体回路を含む配線層を有する半導体チップと、前記半導体チップを覆い、前記配線層の最表層を露出させる樹脂と、前記樹脂及び前記配線層を覆う再配線層と、前記再配線層の配線に接続され、導電性を有するバンプと、前記樹脂内
に配置され、前記バンプの上方で、かつ前記再配線層の絶縁膜上に形成され、前記樹脂より弾性率が大きい超音波伝播部材と、を含むことを特徴とする電子装置が提供される。
【０００８】
また、実施形態の別の観点によれば、支持部材の上方に超音波伝播部材を形成する工程と、前記支持部材の上方に、半導体回路が形成された配線層を下向きにして半導体チップを配置する工程と、前記超音波伝播部材より弾性率が低い樹脂で前記超音波伝播部材及び前記半導体チップを覆う工程と、前記支持部材から前記樹脂で覆われた前記半導体チップ及び前記超音波伝播部材を取り外し、前記半導体チップの配線層及び前記樹脂面を覆う再配線層を形成する工程と、前記再配線層上に導電性のバンプを、少なくとも１つの前記バンプが前記超音波伝播部材の下方に位置されるように形成する工程と、前記バンプを他の基板の電極パッドの上に載置し、前記半導体チップ及び前記超音波伝播部材を通して超音波を前記バンプに印加して溶融させ、前記他の基板の前記電極パッドと前記再配線層の回路とを電気的に接続させる工程と、を含むことを特徴とする電子装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
超音波伝播部材を通して超音波が金属バンプに伝播されることによって、超音波の減衰を抑制できる。従って、金属バンプを低温で確実に溶融させることができる。金属バンプを用いた接合の信頼性が向上し、金属バンプごとの接合強度のばらつきを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の一例を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の一例を示す平面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その１）である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その２）である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その３）である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その４）である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態に係る樹脂基板の一例を示す平面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の再配線層の製造工程の一例を示す断面図（その１）である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の再配線層の製造工程の一例を示す断面図（その２）である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の再配線層の製造工程の一例を示す断面図（その３）である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の再配線層の製造工程の一例を示す断面図（その４）である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の再配線層の製造工程の一例を示す断面図（その５）である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の再配線層の製造工程の一例を示す断面図（その６）である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の第２の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その１）である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の第２の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その２）である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、本発明の第２の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その３）である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、本発明の第２の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その４）である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の第３の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その１）である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の第３の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その２）である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本発明の第３の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その３）である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、本発明の第３の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その４）である。
【図９】図９は、本発明の第４の実施の形態に係る電子装置の一例を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第４の実施の形態に係る電子装置の一例を示す平面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の第４の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その１）である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の第４の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その２）である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、本発明の第４の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その３）である。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、本発明の第４の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その４）である。
【図１１Ｅ】図１１Ｅは、本発明の第４の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その５）である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の第５の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その１）である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の第５の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
発明の目的及び利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素及び組み合わせによって実現され達成される。
前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は、典型例及び説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない。
【００１２】
（第１の実施の形態）
図１に断面構造を示すように、電子装置１は、回路基板２を有し、回路基板２上の電極パッド３に導電性を有する金属バンプ４を用いてパッケージ部品５（半導体装置）が実装されている。ここで、回路基板２は、樹脂基板又はセラミック基板を用いて製造されており、その厚さは例えば０．１ｍｍ以上であることが好ましい。電極パッド３は、回路基板２上に複数配列されており、回路基板２に形成された不図示の回路に電気的に接続されている。
【００１３】
パッケージ部品５は、半導体チップ１１が樹脂２１に埋め込まれている。半導体チップ１１は、シリコンなどの基板１２の一方の面上に少なくとも１層の回路を有する配線層１
３が形成されている。配線層１３には、トランジスタなどの半導体素子やその他の半導体回路が形成されている。半導体チップ１１は、配線層１３が回路基板２に向かうように、即ちフェイスダウン状態で配置されており、半導体チップ１１の全ての側面と、配線層１３が形成されている面の反対側の面（他方の面）が樹脂２１で覆われている。樹脂２１の下面と半導体チップ１１の配線層１３の最表層とは同一面上に配置されている。樹脂２１は、モールド樹脂組成物を硬化させることで形成され、モールド樹脂組成物には例えば最大粒径が７５μｍ程度のシリカフィラーに代表される無機フィラーが含まれている。
【００１４】
さらに、パッケージ部品５には、配線層１３及び樹脂２１の表面を覆うように、再配線層３１が形成されている。再配線層３１は、配線パターン３２が形成された多層の配線構造を有する。再配線層３１によって、半導体チップ１１の配線層１３に形成されている電極パッド１４と金属バンプ４とが電気的に接続される。従って、半導体チップ１１の配線層１３は、再配線層３１及び金属バンプ４を介して回路基板２の不図示の回路に電気的に接続されている。再配線層３１の最表層は、金属バンプ４の配置位置を除いて樹脂製の保護膜７１で覆われている。このように、パッケージ部品５は、再配線層３１によって半導体チップ１１の領域の外側に複数の金属バンプ４が配置されている。
【００１５】
ここで、図１と、図２の平面図に示すように、樹脂２１には、超音波振動の伝搬用の柱２５（超音波伝播部材）が複数埋め込まれている。各柱２５は、円柱形状を有し、半導体チップ１１を囲むように、複数配置されている。各柱２５の配置は、下方の金属バンプ４の配置に一致させている。即ち、１つの金属バンプ４の上方には、柱２５が１つ配置されている。各柱２５の上端は、樹脂２１から露出している。各柱２５の下端は、再配線層３１の絶縁膜５１に接しており、この部分には配線パターン３２が形成されていない。このために、柱２５は、半導体チップ１１や再配線層３１とは電気的に接続されていない。このような柱２５は、例えば、少なくとも銅、アルミニウム、ニッケル、チタン、モリブデン、コバルト、タングステンを含む金属材料から製造されている。平面視における柱２５の外径は、金属バンプ４の最大径より大きい。柱２５の平面形状は、三角柱や多角柱などの他の形状でも良い。また、柱２５の配置は、図２に示す例に限定されない。
【００１６】
次に、電子装置１の製造工程について以下に説明する。
最初に、図３Ａに示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
例えば、ステンレス製の支持基板４１（支持部材）の上に、両面に粘着層を有する粘着シート４２を貼り付ける。粘着シート４２の上には、例えば、厚さが０．４５ｍｍの銅箔４３を張り付ける。さらに、銅箔４３上に、不図示のレジスト膜を塗布した後、レジスト膜を露光及び現像してレジストパターン４４を形成する。レジストパターン４４は、図１に示す柱２５の形成位置に併せてアイランド状に形成される。
【００１７】
続いて、図３Ｂに示す構造を得るまでの工程について説明する。
レジストパターン４４を用いて銅箔４３をエッチングして柱２５を複数形成する。残存するレジストパターン４４は、アッシングや薬液処理によって除去する。柱２５の外径は、例えば直径（φ）０．１ｍｍで、高さは０．４ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１８】
次に、半導体チップ１１をフェイスダウン状態で粘着シート４２の所定位置に貼り付ける。半導体チップ１１は、複数の柱２５の間のスペースに位置決めして配置される。半導体チップ１１は、例えば、５ｍｍ×５ｍｍのサイズで、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの厚さを有する。
【００１９】
続いて、図３Ｃに示す構造を得るまでの工程について説明する。
粘着シート４２の上にモールド樹脂組成物を供給し、複数の柱２５と半導体チップ１１をモールド樹脂組成物で埋める。この後に熱処理によってモールド樹脂組成物を固める。
これによって、複数の柱２５と半導体チップ１１が樹脂２１内に埋め込まれた樹脂基板４５が形成される。例えば、粘着シート４２上に、複数の半導体チップ１１を所定の間隔で配置した場合には、図４に平面図を示すような樹脂基板４５が形成される。樹脂基板４５は、複数の半導体チップ１１が等間隔に配置されており、各々の半導体チップ１１の周囲に複数の柱２５が配置されている。樹脂基板の厚さは、半導体チップ１１の厚さより０．１ｍｍ以上厚いことが好ましいが、同程度の厚さでも良い。半導体チップ１１の数や配置は、図４に限定されない。
【００２０】
樹脂基板４５は、例えば、直径（φ）１００ｍｍで、厚さは、半導体チップ１１の厚さ以上で、例えば０．５ｍｍとする。次に、図３Ｄに示すように、樹脂基板４５の上面を例えば０．０５ｍｍだけバックグラインドし、柱２５を樹脂２１の上面から露出させる。このとき、半導体チップ１１の高さは柱２５より低いので、半導体チップ１１は樹脂２１内に埋められたままである。この後、樹脂基板４５を粘着シート４２及び支持基板４１から取り外す。
【００２１】
次に、樹脂基板４５の下面、即ち半導体チップ１１の配線層１３側の面に、再配線層３１を形成する。再配線層３１の形成方法の一例について以下に説明する。
最初に、図５Ａに示す断面構造を得るまでの工程について説明する。図５Ａは、半導体チップ１１の配線層１３の部分と、柱２５の一部を拡大して示す断面図であり、半導体チップ１１は、配線層１３を上に向けて配置されている。
【００２２】
まず、半導体チップ１１の配線層１３の最表層の上に絶縁膜５１をスピンコート法によって形成する。絶縁膜５１は、電極パッド１４を含む配線層１３上だけでなく、柱２５及び樹脂２１の上にも形成される。絶縁膜５１の材料としては、例えば、感光性エポキシや、感光性ポリベンゾオキサゾール、感光性ポリイミドのような感光性樹脂がある。また、絶縁膜５１は、その他の樹脂材料を用いて形成しても良い。
【００２３】
例えば、絶縁膜５１を感光性エポキシワニスで形成する場合には、感光性エポキシワニスを塗布してからプリベークする。この後、感光性エポキシワニスを不図示のレジストパターンを用いて露光及び現像する。これによって、電極パッド１４上に開口部５１Ａが直径（φ）４０μｍの大きさに形成される。この後、感光性エポキシワニスを熱処理してキュアする。さらに、必要に応じて感光性エポキシワニスを酸素プラズマに晒す。この結果、絶縁膜５１が、例えば８μｍの厚さに形成される。
【００２４】
続いて、図５Ｂに示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
まず、絶縁膜５１の上に、金属密着層５３としてチタンを０．１μｍの厚さにスパッタ法を用いて形成する。金属密着層５３は、チタン、クロム等から選択される。さらに、金属密着層５３の上に、シード層５４として、例えば、銅をスパッタ法によって０．３μｍの厚さに堆積させる。その後、シード層５４上に、フォトレジストパターン５５を形成する。フォトレジストパターン５５は、例えば、シード層５４の全面にレジスト膜を塗布し、レジスト膜を露光及び現像して形成する。このフォトレジストパターン５５は、電極パッド１５の形成位置に併せて少なくとも１つ開口部５５Ａを有する。ここで、柱２５上には、開口部５５Ａは形成されない。これは、柱２５には回路パターンが電気的に接続されないためである。
【００２５】
さらに、図５Ｃに示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
シード層５４を用いた電解めっき法によって、開口部５５Ａ内に銅膜を成長させる。これによって、電極パッド１４に電気的に接続されるビア５７と、ビア５７を介して電極パッド１４に接続される銅配線５８とが形成される。この後、フォトレジストパターン５５をアッシング又は薬液処理によって剥離する。さらに、フォトレジストパターン５５の下
に残存していたシード層５４及び金属密着層５３をウエットエッチングやドライエッチングで除去する。必要に応じて銅配線５８を密着性向上等の目的で表面処理等を加えても良い。これによって、電極パッド１４にビア５７を介して電気的に接続された銅配線５８を有する１層目の配線層５９が形成される。
【００２６】
また、図５Ｄに示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
１層目の配線層５９の上に、絶縁膜６１を形成する。絶縁膜６１は、第１層目の絶縁膜５１と同様の材料、例えば感光性エポキシワニスを用い、同様のプロセスによって形成する。さらに、絶縁膜６１をパターニングして、銅配線５８の上の所定位置に開口部６１Ａを形成する。開口部６１Ａによって、銅配線５８の一部が露出させられる。
【００２７】
この後、銅配線５８の露出部分を含む絶縁膜６１の全面に、チタン等の金属密着膜６２と、銅からなるシード層６３を順番にスパッタ法によって形成する。さらに、その上に、レジスト膜を塗布によって形成した後、レジスト膜を露光及び現像してフォトレジストパターン６４を形成する。フォトレジストパターン６４には、少なくとも１つの開口部６４Ａが銅配線５８の上方に形成される。
【００２８】
続いて、図５Ｅに示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
フォトレジストパターン６４の開口部６４Ａ内に銅を電解めっき法によって成長させる。これによって、銅配線５８の上に、電極パッド６９が形成される。この後、フォトレジストパターン６４と、フォトレジストパターン６４の下のシード層６３及び金属密着層５３を例えばウエットエッチングによって除去する。これによって、配線５８に電気的に接続される電極パッド６９が形成される。
【００２９】
次に、図５Ｆに示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
電極パッド６９を含む絶縁膜６１の全面に、保護膜７１を形成する。保護膜７１は、第１層目の絶縁膜５１と同様の材料、例えば感光性エポキシワニスを用い、同様のプロセスによって形成する。さらに、保護膜７１をパターニングして、電極パッド６９を露出させる開口部７１Ａを形成する。
【００３０】
さらに、電極パッド６９及び保護膜７１の全面に、シード層７５として金をスパッタ法によって形成する。シード層７５の上には、厚さ３０μｍのレジスト膜を形成する。レジスト膜をパターニングしてレジストパターン７６を形成する。レジストパターン７６は、電極パッド６９の上方に開口部７６Ａを有する。さらに、レジストパターン７６を用いてシード層７５の上に金膜７７を電解めっき法によって成長させる。
【００３１】
この後、レジストパターン７６と、レジストパターン７６の下のシード層７５を例えばウエットエッチングによって除去する。これによって、電極パッド６９の上に、金膜７７からなる金属バンプ４が形成される。金属バンプ４は、例えば直径（φ）４０μｍ、高さ２５μｍに形成される。ここで、金属バンプ４は、少なくとも金、又は、銅を含んだめっきバンプ又はスタッドバンプとして形成される。ここまでの工程で、再配線層３１が形成される。
【００３２】
ここで、再配線層３１の配線層数は、任意に変更できる。配線総数を増やす場合には、感光性樹脂の塗布、現像及びキュアから、銅配線５８の表面処理までの工程を所望の回数繰り返し、所望の多層配線を形成する。樹脂基板４５を半導体チップ１１の数に応じて個片化すると、複数のパッケージ部品５が形成される。
【００３３】
次に、図６に示すように、個片化したパッケージ部品５を回路基板２の上に載置する。このとき、回路基板２上の電極パッド３に、パッケージ部品５の金属バンプ４を位置決め
して載せる。
【００３４】
この状態で、超音波をパッケージ部品５の上方から印加して金属バンプ４を溶解させ、図１に示すように金属バンプ４と電極パッド３とを接合させる。超音波接合の条件は、例えば、荷重２０Ｎ〜５０Ｎ、周波数４０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、温度２５℃〜１５０℃、超音波印加時間０．５秒〜３秒とする。半導体チップ１１が配置されている領域は、半導体チップ１１の弾性率が樹脂２１より大きいので、樹脂２１だけの領域に比べて超音波が伝播され易い。従って、半導体チップ１１の下方の金属バンプ４が超音波印加によって確実に溶融して電極パッド３に接合される。
【００３５】
さらに、半導体チップ１１の外側に配置されている金属バンプ４は、それぞれの上方に柱２５が配置されている。柱２５の弾性率は半導体チップ１１より大きいので、樹脂２１だけの領域に比べて超音波が伝播され易い。柱２５の部分の超音波の伝播し易さは、半導体チップ１１と同程度かそれ以上である。従って、柱２５の下方の金属バンプ４が超音波印加によって確実に溶融して電極パッド３に接合される。柱２５のサイズ及び半導体チップ１１のサイズは、金属バンプ４の最大径に比べて大きいので、上方から照射された超音波は確実に金属バンプ４の全体に伝播され、金属バンプ４を溶融させる。これによって、超音波で溶融させられた金属バンプ４を介して回路基板２にパッケージ部品５が実装され、電子装置１が形成される。
【００３６】
ここで、実施例として、厚さ０．４ｍｍで５ｍｍ×５ｍｍの半導体チップ１１の周囲に、直径０．１ｍｍで高さ０．４５ｍｍの銅製の柱２５を複数形成し、厚さ０．５μｍの直径１００ｍｍの樹脂基板４５を作製して接合実験を行った。再配線層３１の絶縁膜５１、６１、７１には、感光性エポキシワニスを用い、金属密着層５３，６２にチタン、シード層５４，６３に銅を用いて配線パターンを形成した。金属バンプ４は、直径（φ）４０μｍ、高さ２５μｍとし、金属バンプ４の形成後にバックグラインドして柱２５の上端を露出させ、厚さ０．４５ｍｍとした後に個片化した。
【００３７】
超音波接合時には、基板温度を１００℃、荷重を４０Ｎとし、６０ｋＨｚの超音波を２秒間印加した。その結果、金属バンプ４が十分な強度で接合された。従来では、樹脂２１内と半導体チップ１１の超音波の伝播に差が有ったので、半導体チップ１１の下方の金属バンプ４の接合強度に対して、樹脂２１の下方の金属バンプ４の接合強度が低下したり、接合強度がばらついたりし易かった。また、樹脂２１の下の一部の金属バンプ４に剥離が生じることもあった。これに対し、この実施の形態では、超音波振動の損失を低下させると共に、溶融状態のばらつきを抑えることができるので、全ての金属バンプ４において、均一で、かつ高い接合強度が得られる。
【００３８】
以上、説明したように、この実施の形態では、樹脂２１より超音波を伝播させ易い柱２５を金属バンプ４の上方に配置するようにしたので、超音波を少ない損失で伝播させることができる。このために、柱２５の下方に配置された金属バンプ４を超音波印加によって確実に溶融させられる。従って、半導体チップ１１の下方の領域以外であっても回路基板２とパッケージ部品５を場所に依らずに確実に、均等な強度で接合できる。また、超音波印加による接合が確実に行えることから、パッケージ部品５と回路基板２の実装を低温で実施できるようになる。
【００３９】
さらに、柱２５の直径は、金属バンプ４の最大径以上としたので、金属バンプ４を介して伝播される超音波を金属バンプ４の全体に照射することができる。このために、金属バンプ４を確実に溶融させられる。柱２５は、樹脂２１を貫通しているので、樹脂２１で柱２５を覆った場合に比べて超音波の伝播ロスを少なくできる。柱２５は、半導体チップ１１及び再配線層３１に電気的に接続されていないので、電子装置１の回路の特性に影響を
与えることはない。
また、柱２５は銅箔をエッチングすることで形成されるので、多数の柱２５を所望の形状及び配置に簡単に形成できる。
【００４０】
ここで、電子装置１は、半導体素子、ＭＥＭＳ素子、センサー素子、受動部品、無機材料上に薄膜の受動部品を形成した素子、の少なくとも１つから選ばれる電子部品であることが好ましい。個片化したパッケージ部品に含まれる電子部品の数は、１個でも良いし、複数個でも良い。
【００４１】
さらに、図３Ｃに示す工程の後、樹脂２１をバックグラインドする前に支持基板４１及び粘着シート４２を外し、図５Ａから図５Ｆに示す工程を経て再配線層３１を形成しても良い。この場合は、金属バンプ４を形成した後、又は金属バンプ４を形成する直前に、反対側の樹脂２１をバックグラインドする。
【００４２】
また、樹脂２１の厚さと半導体チップ１１の厚さを同じにしても良い。この場合は、樹脂基板４５を一旦形成した後、樹脂基板４５の背面を半導体チップ１１が露出するまで研磨又は研削する。
また、超音波伝播用の柱２５を利用した接合は、パッケージ部品５同士の接合や、回路基板同士の接合に用いることもできる。これらのケースでは、超音波を印加する側に配置される基板に柱２５が、金属バンプの配置に一致させて形成される。
【００４３】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。第１の実施の形態と同じの構成要素には同一の符号を付してある。また、第１の実施の形態と重複する説明は省略する。
図１に示すように、この実施の形態の電子装置１は、絶縁体からなる柱８１が樹脂２１に埋め込まれている。柱８１の材料は、樹脂２１より弾性率が大きい材料であれば良く、より好ましくは半導体チップ１１の弾性率に近い材料が用いられる。
【００４４】
次に、この実施の形態の電子装置１の製造方法について以下に説明する。
まず、図７Ａに示すように、支持基板４１の上に粘着シート４２を貼り付けたら、粘着シート４２の上に半導体チップ１１を位置決めして取り付ける。続いて、図７Ｂに示すように、粘着シート４２の上に複数の柱８１を取り付ける。柱８１は、例えば、セラミックスから製造されており、不図示のマウンターによって位置決めして配置される。
【００４５】
続いて、図７Ｃに示すように、粘着シート４２の上に、樹脂２１を半導体チップ１１及び柱８１を覆うように形成する。これによって、樹脂基板４５が形成される。次に、図７Ｄに示すように、樹脂基板４５の上面をバックグラインドし、柱８１を上面から露出させる。このとき、半導体チップ１１の高さは柱２５より低いので、半導体チップ１１は樹脂２１内に埋められたままである。この後、樹脂基板４５を粘着シート４２及び支持基板４１から取り外す。以降のプロセスは、第１の実施の形態と同様である。
【００４６】
ここで、実施例として、厚さ０．４ｍｍで５ｍｍ×５ｍｍの半導体チップ１１の周囲に、直径０．１ｍｍで高さ０．４５ｍｍのセラミックス製の柱２５を複数形成し、厚さ０．５μｍの直径１００ｍｍの樹脂基板４５を作製して接合実験を行った。再配線層３１の絶縁膜５１、６１、７１には感光性ポリベンゾオキサゾールワニスを用い、金属密着層５３，６２にクロム、シード層５４，６３に銅を用いて配線パターンを形成した。再配線層３１上に形成される金属バンプ４は、直径（φ）４０μｍ、高さ２５μｍとし、金属バンプ４の形成後にバックグラインドして柱２５の上端を露出させ、厚さ０．４５ｍｍとした後に個片化した。超音波接合時には、基板加熱を１００℃、荷重を４０Ｎとし、６０ｋＨｚ
の超音波を２秒間印加した。その結果、金属バンプ４が十分な強度で接合された。
【００４７】
以上、説明したように、この実施の形態では、絶縁材料からなる柱２５で超音波振動の損失を抑制するようにしたので、金属バンプ４の接合強度のばらつきを抑えることができる。これによって、全ての金属バンプ４において、均一で、かつ高い接合強度が得られる。その他の作用及び効果は、第１の実施の形態と同様である。ここで、柱８１は、セラミックスなどの絶縁材料から製造されているので、電子装置１が高周波デバイスであった場合においても柱８１が電子装置１の回路の特性に影響を与えることはない。
【００４８】
ここで、図７Ｃに示す工程の後で、樹脂２１をバックグラインドする前に支持基板４１及び粘着シート４２を外し、図５Ａから図５Ｆに示す工程を経て再配線層３１を形成しても良い。この場合は、金属バンプ４を形成した後、又は金属バンプ４を形成する直前に、反対側の樹脂２１をバックグラインドして柱８１の端部を露出させる。
【００４９】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。第１及び第２の実施の形態と同じの構成要素には同一の符号を付してある。また、第１及び第２の実施の形態と重複する説明は省略する。
この実施の形態は、半導体チップ１１に加えて他の回路部品を実装することを特徴とする。
【００５０】
図８Ａに示すように、支持基板４１の上に粘着シート４２を貼り付けた後、粘着シート４２の上に半導体チップ１１と電子部品９１，９２を位置決めして配置する。電子部品９１，９２は、例えば、コンデンサや、キャパシタ、抵抗などで、樹脂２１より大きい弾性率を有する部品が用いられる。続いて、図８Ｂに示すように、柱８１を不図示のマウンターを用いて予め定められた位置に少なくとも１つ配置する。
さらに、図８Ｃに示すように、粘着シート４２の上にモールド樹脂組成物を塗布してから硬化させ、樹脂２１を形成する。この後、樹脂２１から支持基板４１及び粘着シート４２を除去する。
【００５１】
続いて、図８Ｄに示すように、半導体チップ１１の再配線層３１上と、その周囲の樹脂２１の表面上に再配線層９５を形成する。再配線層９５の形成方法は、第１の実施の形態の再配線層３１と同様である。再配線層９５は、半導体チップ１１に接続される配線３２に加えて、電子部品９１，９２に電気的に接続される配線３３が形成される。さらに、金属バンプ４は、半導体チップ１１の下方、柱８１の下方、又は電子部品９１，９２の下方のいずれかに形成される。即ち、半導体チップ１１と、柱８１と、電子部品９１，９２の配置に併せて金属バンプ４の配置が決定されている。以降の工程は、第１及び第２の実施の形態と同様である。
【００５２】
以上、説明したように、この実施の形態では、金属バンプ４の上方に、弾性率が樹脂２１より大きい電子部品９１，９２を配置したので、第１及び第２の実施の形態と同様の作用及び効果が得られる。
ここで、超音波伝播部材は、第１の実施の形態の柱２５でも良い。この場合には、図３Ａ及び図３Ｂを用いて説明した製造方法で粘着シート４２上に複数の柱２５を形成し、その後に半導体チップ１１及び電子部品９１，９２を実装する。
【００５３】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。第１〜第３のいずれかの実施の形態と同じの構成要素には同一の符号を付してある。また、第１〜第３のいずれかの実施の形態と重複する説明は省略する。
【００５４】
図９に示すように、この実施の形態の電子装置１００は、樹脂２１内に半導体チップ１１と電子部品９１，９２が埋め込まれている。さらに、樹脂２１内には、超音波伝播部材として枠体１０１が半導体チップ１１及び電子部品９１，９２を囲むように埋め込まれている。
【００５５】
図１０に平面図を示すように、枠体１０１は、外形が四角形になっており、中央には開口部１０１Ａが１つ形成されており、開口部１０１Ａ内に半導体チップ１１及び電子部品９１，９２が配置されている。枠体１０１の高さは、例えば０．４ｍｍ以上である。枠体１０１を金属から製造する場合は、少なくとも銅、アルミニウム、ニッケル、チタン、モリブデン、コバルト、タングステンが含む材料が用いられる。また、枠体１０１を半導体材料から製造する場合は、少なくともシリコン、ガリウム砒素、窒化ガリウム、シリコンゲルマニウムを含む材料が用いられる。枠体１０１の材料は、樹脂２１より弾性率が大きい材料であれば良く、より好ましくは半導体チップ１１の弾性率に近い材料が用いられる。
【００５６】
この実施の形態の電子装置１の製造方法について以下に説明する。
最初に、図１１Ａに示す構造を得るまでの工程について説明する。
ステンレス製の支持基板４１の上に、粘着シート４２を貼り付ける。さらに、粘着シート４２の上に例えば、厚さが０．４５ｍｍの銅箔４３を張り付ける。銅箔４３上に、不図示のレジスト膜を塗布した後、レジスト膜を露光及び現像してフォトレジストパターン１０２を形成する。フォトレジストパターン１０２は、図１０に示す枠体１０１の形成位置に併せて枠形に形成される。
【００５７】
続いて、図１１Ｂに示す構造を得るまでの工程について説明する。
フォトレジストパターン１０２を用いて銅箔４３をエッチングして枠体１０１を形成する。残存するレジストパターン４４は、アッシングや薬液処理によって除去する。さらに、半導体チップ１１と電子部品９１，９２が不図示にマウンターによって枠体１０１の開口部１０１Ａの中に挿入され、粘着シート４２に貼り付けられる。
【００５８】
以降は、第１の実施の形態と同様の工程を実施する。即ち、図１１Ｃに断面構造を示すように、粘着シート４２の上にモールド樹脂組成物を供給し、半導体チップ１１、電子部品９１，９２、及び枠体１０１を埋めた後、熱硬化させて樹脂２１を形成する。このようにして形成した樹脂基板４５の上面を例えば０．０５ｍｍだけバックグラインドし、図１１Ｄに示すように枠体１０１を樹脂基板４５の上面から露出させる。半導体チップ１１及び電子部品９１，９２は樹脂２１内に埋められたままである。さらに、樹脂基板４５を粘着シート４２から剥がし、樹脂基板４５の半導体チップ１１が露出する面４５Ａ上に再配線層３１を図５Ａ〜図５Ｆ及び図６に示す工程と同様に形成する。
【００５９】
この後、樹脂基板４５を半導体チップ１１の数に応じて個片化すると、図１１Ｅに示すようなパッケージ部品１０５が複数形成される。その後、個片化したパッケージ部品１０５を回路基板２の上に載置する。このとき、回路基板２上の電極パッド３に、パッケージ部品１０５の金属バンプ４を位置決めして載せる。
【００６０】
この状態で、超音波をパッケージ部品１０５の上方から印加して金属バンプ４を溶解させると、図９に示すように、金属バンプ４と電極パッド３とが接合する。超音波接合の条件は、例えば、荷重４０Ｎ、周波数６０ｋＨｚ、温度１００℃で２秒間、超音波を印加する。
【００６１】
ここで、枠体１０１は、複数の金属バンプ４の上方を覆っており、枠体１０１の弾性率
は半導体チップ１１より大きい。従って、枠体１０１が配置されている領域は、樹脂２１だけの領域に比べて超音波が伝播され易い。枠体１０１における超音波の伝播し易さは、半導体チップ１１と同程度かそれ以上である。従って、柱２５の下方の金属バンプ４が超音波照射によって確実に溶融して電極パッド３に接合される。枠体１０１のサイズ及び半導体チップ１１のサイズは、金属バンプ４の最大径に比べて大きいので、上方から印加された超音波は確実に金属バンプ４の全体に伝播され、金属バンプ４を溶融させる。これによって、超音波で溶融させられた金属バンプ４を介して回路基板２にパッケージ部品５が実装され、電子装置１が形成される。
【００６２】
以上、説明したように、この実施の形態では、複数の金属バンプ４を覆うように１つの枠体１０１を配置したので、枠体１０１の下方の金属バンプ４に超音波を伝播し易くなる。これによって、金属バンプ４を確実に他の部品、例えば回路基板２に確実に接合させることができる。
【００６３】
ここで、電子装置１００及びパッケージ部品１０５は、樹脂２１の上面に枠体１０１を露出させずに、樹脂２１で覆っても良い。このような電子装置１００においても前記と同様の作用及び効果が得られる。さらに、樹脂２１の研削量を減少できるので作業効率が向上する。
【００６４】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。第１〜第４のいずれかの実施の形態と同じの構成要素には同一の符号を付してある。また、第１〜第４のいずれかの実施の形態と重複する説明は省略する。
【００６５】
この実施の形態は、第４の実施の形態と製造方法が異なることを特徴とする。即ち、図１２Ａに示すように、支持基板４１に貼り付けた粘着シート４２上に、最初に半導体チップ１１と電子部品９１，９２を位置決めして取り付ける。続いて、図１２Ｂに示すように、粘着シート４２の上にマウンターを用いて予め所定の形状に成型された枠体１１１を配置する。枠体１１１は、例えば、アルミニウムやシリコンから製造されている。
【００６６】
以降は、第１の実施の形態と同様の工程を実施する。即ち、図１１Ｃに示すように粘着シート４２の上にモールド樹脂組成物を供給し、半導体チップ１１、電子部品９１，９２、及び枠体１１１を埋めた後、熱硬化させて樹脂２１を形成する。さらに、図１１Ｄに示すように樹脂基板４５の上面を例えば０．０５ｍｍだけバックグラインドし、枠体１１１を上面から露出させる。続いて、樹脂基板４５の半導体チップ１１が露出する面上に再配線層３１を図５Ａ〜図５Ｆ及び図６に示す工程と同様に形成する。
【００６７】
この後、樹脂基板４５を半導体チップ１１の数に応じて個片化し、複数のパッケージ部品１０５を形成する。その後、個片化したパッケージ部品１０５を回路基板２の上に載置する。このとき、回路基板２上の電極パッド３に、パッケージ部品１０５の金属バンプ４を位置決めして載せる。
【００６８】
以上、説明したように、この実施の形態では、複数の金属バンプ４を覆うように１つの枠体１１１を配置したので、枠体１１１の下方の金属バンプ４に超音波を伝播し易くなる。これによって、金属バンプ４を確実に他の部品、例えば回路基板２に確実に接合させることができる。予め形成した枠体１１１を粘着シート４２上に配置するようにしたので、エッチングプロセスを省略でき、製造効率が良い。
【００６９】
ここで、電子装置１，１００は、超音波伝播部材として、柱２５，８１と枠体１０１，１１１の両方を備えても良い。樹脂２５は、半導体チップ１０が露出するまでバックグラ
インドしても良い。この場合のパッケージ部品５，１０５は、半導体チップ１０の側面のみが樹脂２５で覆われる。
【００７０】
ここで挙げた全ての例及び条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明及び概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例及び条件に限定することなく解釈するものであり、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換及び変形を施すことができる。
【００７１】
以下に、前記の実施の形態の特徴を付記する。
（付記１） 半導体回路を含む配線層を有する半導体チップと、前記半導体チップを覆い、前記配線層の最表層を露出させる樹脂と、前記樹脂及び前記配線層を覆う再配線層と、前記再配線層の配線に接続され、導電性を有するバンプと、前記樹脂内に配置され、前記バンプの上方で、かつ前記再配線層の絶縁膜上に形成され、前記樹脂より弾性率が大きい超音波伝播部材と、を含むことを特徴とする電子装置。
（付記２） 前記超音波伝播部材が金属、セラミックス、又は半導体材料を用いて製造されていることを特徴とする付記１に記載の電子装置。
（付記３） 前記超音波伝播部材の幅は、前記バンプの最大径より大きいことを特徴とする付記１又は付記２に記載の電子装置。
（付記４） 前記超音波伝播部材は、前記樹脂を貫通していることを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか一項に記載の電子装置。
（付記５） 前記超音波伝播部材は、１つの前記バンプの上方に１つずつ配置される柱であることを特徴とする付記１乃至付記４のいずれか一項に記載の電子装置。
（付記６） 前記超音波伝播部材は、複数の前記バンプの上方を覆い、中央に前記半導体チップを配置可能な開口部が形成された枠体であることを特徴とする付記１乃至付記４のいずれか一項に記載の電子装置。
（付記７） 支持部材の上方に超音波伝播部材を形成する工程と、前記支持部材の上方に、半導体回路が形成された配線層を下向きにして半導体チップを配置する工程と、前記超音波伝播部材より弾性率が低い樹脂で前記超音波伝播部材及び前記半導体チップを覆う工程と、前記支持部材から前記樹脂で覆われた前記半導体チップ及び前記超音波伝播部材を取り外し、前記半導体チップの配線層及び前記樹脂面を覆う再配線層を形成する工程と、前記再配線層上に導電性のバンプを、少なくとも１つの前記バンプが前記超音波伝播部材の下方に位置されるように形成する工程と、前記バンプを他の基板の電極パッドの上に載置し、前記半導体チップ及び前記超音波伝播部材を通して超音波を前記バンプに印加して溶融させ、前記他の基板の前記電極パッドと前記再配線層の回路とを電気的に接続させる工程と、を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
（付記８） 前記超音波伝播部材は、前記支持部材の上方に導電性の膜を配置した後、前記膜をパターニングして形成し、前記超音波伝播部材の形成後に前記半導体チップを前記支持部材の上方に配置することを特徴とする付記７に記載の電子装置の製造方法。
（付記９） 前記半導体チップを前記支持部材の上方に配置した後、前記超音波伝播部材を前記支持部材の上方に配置することを特徴とする付記７に記載の電子装置の製造方法。（付記１０） 前記バンプの直径を前記超音波伝播部材より小さく形成することを特徴とする付記６乃至付記８のいずれか一項に記載の電子装置の製造方法。
【符号の説明】
【００７２】
１，１００ 電子装置
４ 金属バンプ
５，１０５パッケージ部品
１０ 半導体チップ
１３ 配線層
２１ 樹脂
２５ 柱（超音波伝播部材）
３１ 再配線層
３２ 配線パターン
４１ 支持基板（支持部材）
５１ 絶縁膜
１０１，１１１ 超音波伝播部材
１０１Ａ 開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップをパッケージするときには、ワイヤボンディングを用いずに、殆ど半導体チップのサイズで実装するＣＳＰ（Chip-Size Package）が採用されることがある。ＣＳＰを採用することで、高密度の実装と、製造の低コスト化とを両立できる。近年では、ＣＳＰ自体のファインピッチ化が加速しており、実装形態も樹脂インターポーザを用いたものから、ＷＬＰ（Wafer Level Package）へと変化している。
【０００３】
ここで、ＷＬＰは、ウェハのレベルでパッケージの最終工程まで処理し、良否判定の最終試験後にダイシングして個片化するＣＳＰの一形態である。このために、従来のパッケージ技術を用いた場合に比べて、より低コストで、かつ実装面積を実際のチップサイズまで小さくできる。ここで、ＷＬＰは、ＷＬ−ＣＳＰ（Wafer Level CSP）、Ｗ−ＣＳＰ（Wafer CSP）と呼ばれることもある。
【０００４】
従来のＷＬＰは、例えば、半導体チップの端子をチップの全面に配置（Ｆａｎ−ｉｎ）していた。ところが、半導体チップの多端子化に伴ってチップ領域だけでは端子の配置が困難になっていた。このために、近年では、半導体チップのエリアの外側に端子を再配置（Ｆａｎ−ｏｕｔ）する方法が開発されている。Ｆａｎ−ｏｕｔ型のＷＬＰは、半導体チップをモールド樹脂組成物に埋め込むと共に、半導体チップの回路の最表層とモールド樹脂組成物の表面とを面一にし、樹脂に半導体チップが埋め込まれた擬似的な基板を再構築する。さらに、半導体チップの領域を越えてモールド樹脂組成物の上にも配線層（Ｆａｎ−ｏｕｔ層）を形成する。続いて、Ｆａｎ−ｏｕｔ層の表面層の全面にわたって電極パッドを配置させ、各電極パッド上に金属バンプを形成した後、個片化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２１７３８１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、Ｆａｎ−ｏｕｔ型のＷＬＰでは、半導体チップと、半導体チップを囲む樹脂の熱膨張率が異なるため、１５０℃以下の低温で半導体チップと回路基板を接合してクラックの発生等を防止することが好ましい。半導体チップと回路基板を低温で接合する方法としては、超音波接合がある。しかしながら、Ｆａｎ−ｏｕｔ型のＷＬＰでは、弾性率が大きい半導体チップの部分は超音波が伝播し易いが、樹脂部分は柔らかくて弾性率が低いので超音波が伝播し難い。このように、従来のＦａｎ−ｏｕｔ型のＷＬＰでは、場所によって超音波の伝播にムラが生じ易かったので、複数の金属バンプを均一に接合することが難しかった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、Ｆａｎ−ｏｕｔ型のＷＬＰにおいて、金属バンプの接合を確実に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の一観点によれば、半導体回路を含む配線層を有する半導体チップと、前記半導体チップを覆い、前記配線層の最表層を露出させる樹脂と、前記樹脂及び前記配線層を覆う再配線層と、前記再配線層の配線に接続され、導電性を有するバンプと、前記樹脂内
に配置され、前記バンプの上方で、かつ前記再配線層の絶縁膜上に形成され、前記樹脂より弾性率が大きい超音波伝播部材と、を含むことを特徴とする電子装置が提供される。
【０００８】
また、実施形態の別の観点によれば、支持部材の上方に超音波伝播部材を形成する工程と、前記支持部材の上方に、半導体回路が形成された配線層を下向きにして半導体チップを配置する工程と、前記超音波伝播部材より弾性率が低い樹脂で前記超音波伝播部材及び前記半導体チップを覆う工程と、前記支持部材から前記樹脂で覆われた前記半導体チップ及び前記超音波伝播部材を取り外し、前記半導体チップの配線層及び前記樹脂面を覆う再配線層を形成する工程と、前記再配線層上に導電性のバンプを、少なくとも１つの前記バンプが前記超音波伝播部材の下方に位置されるように形成する工程と、前記バンプを他の基板の電極パッドの上に載置し、前記半導体チップ及び前記超音波伝播部材を通して超音波を前記バンプに印加して溶融させ、前記他の基板の前記電極パッドと前記再配線層の回路とを電気的に接続させる工程と、を含むことを特徴とする電子装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
超音波伝播部材を通して超音波が金属バンプに伝播されることによって、超音波の減衰を抑制できる。従って、金属バンプを低温で確実に溶融させることができる。金属バンプを用いた接合の信頼性が向上し、金属バンプごとの接合強度のばらつきを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の一例を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の一例を示す平面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その１）である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その２）である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その３）である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その４）である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態に係る樹脂基板の一例を示す平面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の再配線層の製造工程の一例を示す断面図（その１）である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の再配線層の製造工程の一例を示す断面図（その２）である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の再配線層の製造工程の一例を示す断面図（その３）である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の再配線層の製造工程の一例を示す断面図（その４）である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の再配線層の製造工程の一例を示す断面図（その５）である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の再配線層の製造工程の一例を示す断面図（その６）である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の第２の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その１）である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の第２の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その２）である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、本発明の第２の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その３）である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、本発明の第２の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その４）である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の第３の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その１）である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の第３の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その２）である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本発明の第３の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その３）である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、本発明の第３の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その４）である。
【図９】図９は、本発明の第４の実施の形態に係る電子装置の一例を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第４の実施の形態に係る電子装置の一例を示す平面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の第４の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その１）である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の第４の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その２）である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、本発明の第４の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その３）である。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、本発明の第４の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その４）である。
【図１１Ｅ】図１１Ｅは、本発明の第４の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その５）である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の第５の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その１）である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の第５の実施の形態に係る電子装置の製造工程の一例を示す断面図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
発明の目的及び利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素及び組み合わせによって実現され達成される。
前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は、典型例及び説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない。
【００１２】
（第１の実施の形態）
図１に断面構造を示すように、電子装置１は、回路基板２を有し、回路基板２上の電極パッド３に導電性を有する金属バンプ４を用いてパッケージ部品５（半導体装置）が実装されている。ここで、回路基板２は、樹脂基板又はセラミック基板を用いて製造されており、その厚さは例えば０．１ｍｍ以上であることが好ましい。電極パッド３は、回路基板２上に複数配列されており、回路基板２に形成された不図示の回路に電気的に接続されている。
【００１３】
パッケージ部品５は、半導体チップ１１が樹脂２１に埋め込まれている。半導体チップ１１は、シリコンなどの基板１２の一方の面上に少なくとも１層の回路を有する配線層１
３が形成されている。配線層１３には、トランジスタなどの半導体素子やその他の半導体回路が形成されている。半導体チップ１１は、配線層１３が回路基板２に向かうように、即ちフェイスダウン状態で配置されており、半導体チップ１１の全ての側面と、配線層１３が形成されている面の反対側の面（他方の面）が樹脂２１で覆われている。樹脂２１の下面と半導体チップ１１の配線層１３の最表層とは同一面上に配置されている。樹脂２１は、モールド樹脂組成物を硬化させることで形成され、モールド樹脂組成物には例えば最大粒径が７５μｍ程度のシリカフィラーに代表される無機フィラーが含まれている。
【００１４】
さらに、パッケージ部品５には、配線層１３及び樹脂２１の表面を覆うように、再配線層３１が形成されている。再配線層３１は、配線パターン３２が形成された多層の配線構造を有する。再配線層３１によって、半導体チップ１１の配線層１３に形成されている電極パッド１４と金属バンプ４とが電気的に接続される。従って、半導体チップ１１の配線層１３は、再配線層３１及び金属バンプ４を介して回路基板２の不図示の回路に電気的に接続されている。再配線層３１の最表層は、金属バンプ４の配置位置を除いて樹脂製の保護膜７１で覆われている。このように、パッケージ部品５は、再配線層３１によって半導体チップ１１の領域の外側に複数の金属バンプ４が配置されている。
【００１５】
ここで、図１と、図２の平面図に示すように、樹脂２１には、超音波振動の伝搬用の柱２５（超音波伝播部材）が複数埋め込まれている。各柱２５は、円柱形状を有し、半導体チップ１１を囲むように、複数配置されている。各柱２５の配置は、下方の金属バンプ４の配置に一致させている。即ち、１つの金属バンプ４の上方には、柱２５が１つ配置されている。各柱２５の上端は、樹脂２１から露出している。各柱２５の下端は、再配線層３１の絶縁膜５１に接しており、この部分には配線パターン３２が形成されていない。このために、柱２５は、半導体チップ１１や再配線層３１とは電気的に接続されていない。このような柱２５は、例えば、少なくとも銅、アルミニウム、ニッケル、チタン、モリブデン、コバルト、タングステンを含む金属材料から製造されている。平面視における柱２５の外径は、金属バンプ４の最大径より大きい。柱２５の平面形状は、三角柱や多角柱などの他の形状でも良い。また、柱２５の配置は、図２に示す例に限定されない。
【００１６】
次に、電子装置１の製造工程について以下に説明する。
最初に、図３Ａに示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
例えば、ステンレス製の支持基板４１（支持部材）の上に、両面に粘着層を有する粘着シート４２を貼り付ける。粘着シート４２の上には、例えば、厚さが０．４５ｍｍの銅箔４３を張り付ける。さらに、銅箔４３上に、不図示のレジスト膜を塗布した後、レジスト膜を露光及び現像してレジストパターン４４を形成する。レジストパターン４４は、図１に示す柱２５の形成位置に併せてアイランド状に形成される。
【００１７】
続いて、図３Ｂに示す構造を得るまでの工程について説明する。
レジストパターン４４を用いて銅箔４３をエッチングして柱２５を複数形成する。残存するレジストパターン４４は、アッシングや薬液処理によって除去する。柱２５の外径は、例えば直径（φ）０．１ｍｍで、高さは０．４ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１８】
次に、半導体チップ１１をフェイスダウン状態で粘着シート４２の所定位置に貼り付ける。半導体チップ１１は、複数の柱２５の間のスペースに位置決めして配置される。半導体チップ１１は、例えば、５ｍｍ×５ｍｍのサイズで、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの厚さを有する。
【００１９】
続いて、図３Ｃに示す構造を得るまでの工程について説明する。
粘着シート４２の上にモールド樹脂組成物を供給し、複数の柱２５と半導体チップ１１をモールド樹脂組成物で埋める。この後に熱処理によってモールド樹脂組成物を固める。
これによって、複数の柱２５と半導体チップ１１が樹脂２１内に埋め込まれた樹脂基板４５が形成される。例えば、粘着シート４２上に、複数の半導体チップ１１を所定の間隔で配置した場合には、図４に平面図を示すような樹脂基板４５が形成される。樹脂基板４５は、複数の半導体チップ１１が等間隔に配置されており、各々の半導体チップ１１の周囲に複数の柱２５が配置されている。樹脂基板の厚さは、半導体チップ１１の厚さより０．１ｍｍ以上厚いことが好ましいが、同程度の厚さでも良い。半導体チップ１１の数や配置は、図４に限定されない。
【００２０】
樹脂基板４５は、例えば、直径（φ）１００ｍｍで、厚さは、半導体チップ１１の厚さ以上で、例えば０．５ｍｍとする。次に、図３Ｄに示すように、樹脂基板４５の上面を例えば０．０５ｍｍだけバックグラインドし、柱２５を樹脂２１の上面から露出させる。このとき、半導体チップ１１の高さは柱２５より低いので、半導体チップ１１は樹脂２１内に埋められたままである。この後、樹脂基板４５を粘着シート４２及び支持基板４１から取り外す。
【００２１】
次に、樹脂基板４５の下面、即ち半導体チップ１１の配線層１３側の面に、再配線層３１を形成する。再配線層３１の形成方法の一例について以下に説明する。
最初に、図５Ａに示す断面構造を得るまでの工程について説明する。図５Ａは、半導体チップ１１の配線層１３の部分と、柱２５の一部を拡大して示す断面図であり、半導体チップ１１は、配線層１３を上に向けて配置されている。
【００２２】
まず、半導体チップ１１の配線層１３の最表層の上に絶縁膜５１をスピンコート法によって形成する。絶縁膜５１は、電極パッド１４を含む配線層１３上だけでなく、柱２５及び樹脂２１の上にも形成される。絶縁膜５１の材料としては、例えば、感光性エポキシや、感光性ポリベンゾオキサゾール、感光性ポリイミドのような感光性樹脂がある。また、絶縁膜５１は、その他の樹脂材料を用いて形成しても良い。
【００２３】
例えば、絶縁膜５１を感光性エポキシワニスで形成する場合には、感光性エポキシワニスを塗布してからプリベークする。この後、感光性エポキシワニスを不図示のレジストパターンを用いて露光及び現像する。これによって、電極パッド１４上に開口部５１Ａが直径（φ）４０μｍの大きさに形成される。この後、感光性エポキシワニスを熱処理してキュアする。さらに、必要に応じて感光性エポキシワニスを酸素プラズマに晒す。この結果、絶縁膜５１が、例えば８μｍの厚さに形成される。
【００２４】
続いて、図５Ｂに示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
まず、絶縁膜５１の上に、金属密着層５３としてチタンを０．１μｍの厚さにスパッタ法を用いて形成する。金属密着層５３は、チタン、クロム等から選択される。さらに、金属密着層５３の上に、シード層５４として、例えば、銅をスパッタ法によって０．３μｍの厚さに堆積させる。その後、シード層５４上に、フォトレジストパターン５５を形成する。フォトレジストパターン５５は、例えば、シード層５４の全面にレジスト膜を塗布し、レジスト膜を露光及び現像して形成する。このフォトレジストパターン５５は、電極パッド１５の形成位置に併せて少なくとも１つ開口部５５Ａを有する。ここで、柱２５上には、開口部５５Ａは形成されない。これは、柱２５には回路パターンが電気的に接続されないためである。
【００２５】
さらに、図５Ｃに示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
シード層５４を用いた電解めっき法によって、開口部５５Ａ内に銅膜を成長させる。これによって、電極パッド１４に電気的に接続されるビア５７と、ビア５７を介して電極パッド１４に接続される銅配線５８とが形成される。この後、フォトレジストパターン５５をアッシング又は薬液処理によって剥離する。さらに、フォトレジストパターン５５の下
に残存していたシード層５４及び金属密着層５３をウエットエッチングやドライエッチングで除去する。必要に応じて銅配線５８を密着性向上等の目的で表面処理等を加えても良い。これによって、電極パッド１４にビア５７を介して電気的に接続された銅配線５８を有する１層目の配線層５９が形成される。
【００２６】
また、図５Ｄに示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
１層目の配線層５９の上に、絶縁膜６１を形成する。絶縁膜６１は、第１層目の絶縁膜５１と同様の材料、例えば感光性エポキシワニスを用い、同様のプロセスによって形成する。さらに、絶縁膜６１をパターニングして、銅配線５８の上の所定位置に開口部６１Ａを形成する。開口部６１Ａによって、銅配線５８の一部が露出させられる。
【００２７】
この後、銅配線５８の露出部分を含む絶縁膜６１の全面に、チタン等の金属密着膜６２と、銅からなるシード層６３を順番にスパッタ法によって形成する。さらに、その上に、レジスト膜を塗布によって形成した後、レジスト膜を露光及び現像してフォトレジストパターン６４を形成する。フォトレジストパターン６４には、少なくとも１つの開口部６４Ａが銅配線５８の上方に形成される。
【００２８】
続いて、図５Ｅに示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
フォトレジストパターン６４の開口部６４Ａ内に銅を電解めっき法によって成長させる。これによって、銅配線５８の上に、電極パッド６９が形成される。この後、フォトレジストパターン６４と、フォトレジストパターン６４の下のシード層６３及び金属密着層５３を例えばウエットエッチングによって除去する。これによって、配線５８に電気的に接続される電極パッド６９が形成される。
【００２９】
次に、図５Ｆに示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
電極パッド６９を含む絶縁膜６１の全面に、保護膜７１を形成する。保護膜７１は、第１層目の絶縁膜５１と同様の材料、例えば感光性エポキシワニスを用い、同様のプロセスによって形成する。さらに、保護膜７１をパターニングして、電極パッド６９を露出させる開口部７１Ａを形成する。
【００３０】
さらに、電極パッド６９及び保護膜７１の全面に、シード層７５として金をスパッタ法によって形成する。シード層７５の上には、厚さ３０μｍのレジスト膜を形成する。レジスト膜をパターニングしてレジストパターン７６を形成する。レジストパターン７６は、電極パッド６９の上方に開口部７６Ａを有する。さらに、レジストパターン７６を用いてシード層７５の上に金膜７７を電解めっき法によって成長させる。
【００３１】
この後、レジストパターン７６と、レジストパターン７６の下のシード層７５を例えばウエットエッチングによって除去する。これによって、電極パッド６９の上に、金膜７７からなる金属バンプ４が形成される。金属バンプ４は、例えば直径（φ）４０μｍ、高さ２５μｍに形成される。ここで、金属バンプ４は、少なくとも金、又は、銅を含んだめっきバンプ又はスタッドバンプとして形成される。ここまでの工程で、再配線層３１が形成される。
【００３２】
ここで、再配線層３１の配線層数は、任意に変更できる。配線総数を増やす場合には、感光性樹脂の塗布、現像及びキュアから、銅配線５８の表面処理までの工程を所望の回数繰り返し、所望の多層配線を形成する。樹脂基板４５を半導体チップ１１の数に応じて個片化すると、複数のパッケージ部品５が形成される。
【００３３】
次に、図６に示すように、個片化したパッケージ部品５を回路基板２の上に載置する。このとき、回路基板２上の電極パッド３に、パッケージ部品５の金属バンプ４を位置決め
して載せる。
【００３４】
この状態で、超音波をパッケージ部品５の上方から印加して金属バンプ４を溶解させ、図１に示すように金属バンプ４と電極パッド３とを接合させる。超音波接合の条件は、例えば、荷重２０Ｎ〜５０Ｎ、周波数４０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、温度２５℃〜１５０℃、超音波印加時間０．５秒〜３秒とする。半導体チップ１１が配置されている領域は、半導体チップ１１の弾性率が樹脂２１より大きいので、樹脂２１だけの領域に比べて超音波が伝播され易い。従って、半導体チップ１１の下方の金属バンプ４が超音波印加によって確実に溶融して電極パッド３に接合される。
【００３５】
さらに、半導体チップ１１の外側に配置されている金属バンプ４は、それぞれの上方に柱２５が配置されている。柱２５の弾性率は半導体チップ１１より大きいので、樹脂２１だけの領域に比べて超音波が伝播され易い。柱２５の部分の超音波の伝播し易さは、半導体チップ１１と同程度かそれ以上である。従って、柱２５の下方の金属バンプ４が超音波印加によって確実に溶融して電極パッド３に接合される。柱２５のサイズ及び半導体チップ１１のサイズは、金属バンプ４の最大径に比べて大きいので、上方から照射された超音波は確実に金属バンプ４の全体に伝播され、金属バンプ４を溶融させる。これによって、超音波で溶融させられた金属バンプ４を介して回路基板２にパッケージ部品５が実装され、電子装置１が形成される。
【００３６】
ここで、実施例として、厚さ０．４ｍｍで５ｍｍ×５ｍｍの半導体チップ１１の周囲に、直径０．１ｍｍで高さ０．４５ｍｍの銅製の柱２５を複数形成し、厚さ０．５μｍの直径１００ｍｍの樹脂基板４５を作製して接合実験を行った。再配線層３１の絶縁膜５１、６１、７１には、感光性エポキシワニスを用い、金属密着層５３，６２にチタン、シード層５４，６３に銅を用いて配線パターンを形成した。金属バンプ４は、直径（φ）４０μｍ、高さ２５μｍとし、金属バンプ４の形成後にバックグラインドして柱２５の上端を露出させ、厚さ０．４５ｍｍとした後に個片化した。
【００３７】
超音波接合時には、基板温度を１００℃、荷重を４０Ｎとし、６０ｋＨｚの超音波を２秒間印加した。その結果、金属バンプ４が十分な強度で接合された。従来では、樹脂２１内と半導体チップ１１の超音波の伝播に差が有ったので、半導体チップ１１の下方の金属バンプ４の接合強度に対して、樹脂２１の下方の金属バンプ４の接合強度が低下したり、接合強度がばらついたりし易かった。また、樹脂２１の下の一部の金属バンプ４に剥離が生じることもあった。これに対し、この実施の形態では、超音波振動の損失を低下させると共に、溶融状態のばらつきを抑えることができるので、全ての金属バンプ４において、均一で、かつ高い接合強度が得られる。
【００３８】
以上、説明したように、この実施の形態では、樹脂２１より超音波を伝播させ易い柱２５を金属バンプ４の上方に配置するようにしたので、超音波を少ない損失で伝播させることができる。このために、柱２５の下方に配置された金属バンプ４を超音波印加によって確実に溶融させられる。従って、半導体チップ１１の下方の領域以外であっても回路基板２とパッケージ部品５を場所に依らずに確実に、均等な強度で接合できる。また、超音波印加による接合が確実に行えることから、パッケージ部品５と回路基板２の実装を低温で実施できるようになる。
【００３９】
さらに、柱２５の直径は、金属バンプ４の最大径以上としたので、金属バンプ４を介して伝播される超音波を金属バンプ４の全体に照射することができる。このために、金属バンプ４を確実に溶融させられる。柱２５は、樹脂２１を貫通しているので、樹脂２１で柱２５を覆った場合に比べて超音波の伝播ロスを少なくできる。柱２５は、半導体チップ１１及び再配線層３１に電気的に接続されていないので、電子装置１の回路の特性に影響を
与えることはない。
また、柱２５は銅箔をエッチングすることで形成されるので、多数の柱２５を所望の形状及び配置に簡単に形成できる。
【００４０】
ここで、電子装置１は、半導体素子、ＭＥＭＳ素子、センサー素子、受動部品、無機材料上に薄膜の受動部品を形成した素子、の少なくとも１つから選ばれる電子部品であることが好ましい。個片化したパッケージ部品に含まれる電子部品の数は、１個でも良いし、複数個でも良い。
【００４１】
さらに、図３Ｃに示す工程の後、樹脂２１をバックグラインドする前に支持基板４１及び粘着シート４２を外し、図５Ａから図５Ｆに示す工程を経て再配線層３１を形成しても良い。この場合は、金属バンプ４を形成した後、又は金属バンプ４を形成する直前に、反対側の樹脂２１をバックグラインドする。
【００４２】
また、樹脂２１の厚さと半導体チップ１１の厚さを同じにしても良い。この場合は、樹脂基板４５を一旦形成した後、樹脂基板４５の背面を半導体チップ１１が露出するまで研磨又は研削する。
また、超音波伝播用の柱２５を利用した接合は、パッケージ部品５同士の接合や、回路基板同士の接合に用いることもできる。これらのケースでは、超音波を印加する側に配置される基板に柱２５が、金属バンプの配置に一致させて形成される。
【００４３】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。第１の実施の形態と同じの構成要素には同一の符号を付してある。また、第１の実施の形態と重複する説明は省略する。
図１に示すように、この実施の形態の電子装置１は、絶縁体からなる柱８１が樹脂２１に埋め込まれている。柱８１の材料は、樹脂２１より弾性率が大きい材料であれば良く、より好ましくは半導体チップ１１の弾性率に近い材料が用いられる。
【００４４】
次に、この実施の形態の電子装置１の製造方法について以下に説明する。
まず、図７Ａに示すように、支持基板４１の上に粘着シート４２を貼り付けたら、粘着シート４２の上に半導体チップ１１を位置決めして取り付ける。続いて、図７Ｂに示すように、粘着シート４２の上に複数の柱８１を取り付ける。柱８１は、例えば、セラミックスから製造されており、不図示のマウンターによって位置決めして配置される。
【００４５】
続いて、図７Ｃに示すように、粘着シート４２の上に、樹脂２１を半導体チップ１１及び柱８１を覆うように形成する。これによって、樹脂基板４５が形成される。次に、図７Ｄに示すように、樹脂基板４５の上面をバックグラインドし、柱８１を上面から露出させる。このとき、半導体チップ１１の高さは柱２５より低いので、半導体チップ１１は樹脂２１内に埋められたままである。この後、樹脂基板４５を粘着シート４２及び支持基板４１から取り外す。以降のプロセスは、第１の実施の形態と同様である。
【００４６】
ここで、実施例として、厚さ０．４ｍｍで５ｍｍ×５ｍｍの半導体チップ１１の周囲に、直径０．１ｍｍで高さ０．４５ｍｍのセラミックス製の柱２５を複数形成し、厚さ０．５μｍの直径１００ｍｍの樹脂基板４５を作製して接合実験を行った。再配線層３１の絶縁膜５１、６１、７１には感光性ポリベンゾオキサゾールワニスを用い、金属密着層５３，６２にクロム、シード層５４，６３に銅を用いて配線パターンを形成した。再配線層３１上に形成される金属バンプ４は、直径（φ）４０μｍ、高さ２５μｍとし、金属バンプ４の形成後にバックグラインドして柱２５の上端を露出させ、厚さ０．４５ｍｍとした後に個片化した。超音波接合時には、基板加熱を１００℃、荷重を４０Ｎとし、６０ｋＨｚ
の超音波を２秒間印加した。その結果、金属バンプ４が十分な強度で接合された。
【００４７】
以上、説明したように、この実施の形態では、絶縁材料からなる柱２５で超音波振動の損失を抑制するようにしたので、金属バンプ４の接合強度のばらつきを抑えることができる。これによって、全ての金属バンプ４において、均一で、かつ高い接合強度が得られる。その他の作用及び効果は、第１の実施の形態と同様である。ここで、柱８１は、セラミックスなどの絶縁材料から製造されているので、電子装置１が高周波デバイスであった場合においても柱８１が電子装置１の回路の特性に影響を与えることはない。
【００４８】
ここで、図７Ｃに示す工程の後で、樹脂２１をバックグラインドする前に支持基板４１及び粘着シート４２を外し、図５Ａから図５Ｆに示す工程を経て再配線層３１を形成しても良い。この場合は、金属バンプ４を形成した後、又は金属バンプ４を形成する直前に、反対側の樹脂２１をバックグラインドして柱８１の端部を露出させる。
【００４９】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。第１及び第２の実施の形態と同じの構成要素には同一の符号を付してある。また、第１及び第２の実施の形態と重複する説明は省略する。
この実施の形態は、半導体チップ１１に加えて他の回路部品を実装することを特徴とする。
【００５０】
図８Ａに示すように、支持基板４１の上に粘着シート４２を貼り付けた後、粘着シート４２の上に半導体チップ１１と電子部品９１，９２を位置決めして配置する。電子部品９１，９２は、例えば、コンデンサや、キャパシタ、抵抗などで、樹脂２１より大きい弾性率を有する部品が用いられる。続いて、図８Ｂに示すように、柱８１を不図示のマウンターを用いて予め定められた位置に少なくとも１つ配置する。
さらに、図８Ｃに示すように、粘着シート４２の上にモールド樹脂組成物を塗布してから硬化させ、樹脂２１を形成する。この後、樹脂２１から支持基板４１及び粘着シート４２を除去する。
【００５１】
続いて、図８Ｄに示すように、半導体チップ１１の再配線層３１上と、その周囲の樹脂２１の表面上に再配線層９５を形成する。再配線層９５の形成方法は、第１の実施の形態の再配線層３１と同様である。再配線層９５は、半導体チップ１１に接続される配線３２に加えて、電子部品９１，９２に電気的に接続される配線３３が形成される。さらに、金属バンプ４は、半導体チップ１１の下方、柱８１の下方、又は電子部品９１，９２の下方のいずれかに形成される。即ち、半導体チップ１１と、柱８１と、電子部品９１，９２の配置に併せて金属バンプ４の配置が決定されている。以降の工程は、第１及び第２の実施の形態と同様である。
【００５２】
以上、説明したように、この実施の形態では、金属バンプ４の上方に、弾性率が樹脂２１より大きい電子部品９１，９２を配置したので、第１及び第２の実施の形態と同様の作用及び効果が得られる。
ここで、超音波伝播部材は、第１の実施の形態の柱２５でも良い。この場合には、図３Ａ及び図３Ｂを用いて説明した製造方法で粘着シート４２上に複数の柱２５を形成し、その後に半導体チップ１１及び電子部品９１，９２を実装する。
【００５３】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。第１〜第３のいずれかの実施の形態と同じの構成要素には同一の符号を付してある。また、第１〜第３のいずれかの実施の形態と重複する説明は省略する。
【００５４】
図９に示すように、この実施の形態の電子装置１００は、樹脂２１内に半導体チップ１１と電子部品９１，９２が埋め込まれている。さらに、樹脂２１内には、超音波伝播部材として枠体１０１が半導体チップ１１及び電子部品９１，９２を囲むように埋め込まれている。
【００５５】
図１０に平面図を示すように、枠体１０１は、外形が四角形になっており、中央には開口部１０１Ａが１つ形成されており、開口部１０１Ａ内に半導体チップ１１及び電子部品９１，９２が配置されている。枠体１０１の高さは、例えば０．４ｍｍ以上である。枠体１０１を金属から製造する場合は、少なくとも銅、アルミニウム、ニッケル、チタン、モリブデン、コバルト、タングステンが含む材料が用いられる。また、枠体１０１を半導体材料から製造する場合は、少なくともシリコン、ガリウム砒素、窒化ガリウム、シリコンゲルマニウムを含む材料が用いられる。枠体１０１の材料は、樹脂２１より弾性率が大きい材料であれば良く、より好ましくは半導体チップ１１の弾性率に近い材料が用いられる。
【００５６】
この実施の形態の電子装置１の製造方法について以下に説明する。
最初に、図１１Ａに示す構造を得るまでの工程について説明する。
ステンレス製の支持基板４１の上に、粘着シート４２を貼り付ける。さらに、粘着シート４２の上に例えば、厚さが０．４５ｍｍの銅箔４３を張り付ける。銅箔４３上に、不図示のレジスト膜を塗布した後、レジスト膜を露光及び現像してフォトレジストパターン１０２を形成する。フォトレジストパターン１０２は、図１０に示す枠体１０１の形成位置に併せて枠形に形成される。
【００５７】
続いて、図１１Ｂに示す構造を得るまでの工程について説明する。
フォトレジストパターン１０２を用いて銅箔４３をエッチングして枠体１０１を形成する。残存するレジストパターン４４は、アッシングや薬液処理によって除去する。さらに、半導体チップ１１と電子部品９１，９２が不図示にマウンターによって枠体１０１の開口部１０１Ａの中に挿入され、粘着シート４２に貼り付けられる。
【００５８】
以降は、第１の実施の形態と同様の工程を実施する。即ち、図１１Ｃに断面構造を示すように、粘着シート４２の上にモールド樹脂組成物を供給し、半導体チップ１１、電子部品９１，９２、及び枠体１０１を埋めた後、熱硬化させて樹脂２１を形成する。このようにして形成した樹脂基板４５の上面を例えば０．０５ｍｍだけバックグラインドし、図１１Ｄに示すように枠体１０１を樹脂基板４５の上面から露出させる。半導体チップ１１及び電子部品９１，９２は樹脂２１内に埋められたままである。さらに、樹脂基板４５を粘着シート４２から剥がし、樹脂基板４５の半導体チップ１１が露出する面４５Ａ上に再配線層３１を図５Ａ〜図５Ｆ及び図６に示す工程と同様に形成する。
【００５９】
この後、樹脂基板４５を半導体チップ１１の数に応じて個片化すると、図１１Ｅに示すようなパッケージ部品１０５が複数形成される。その後、個片化したパッケージ部品１０５を回路基板２の上に載置する。このとき、回路基板２上の電極パッド３に、パッケージ部品１０５の金属バンプ４を位置決めして載せる。
【００６０】
この状態で、超音波をパッケージ部品１０５の上方から印加して金属バンプ４を溶解させると、図９に示すように、金属バンプ４と電極パッド３とが接合する。超音波接合の条件は、例えば、荷重４０Ｎ、周波数６０ｋＨｚ、温度１００℃で２秒間、超音波を印加する。
【００６１】
ここで、枠体１０１は、複数の金属バンプ４の上方を覆っており、枠体１０１の弾性率
は半導体チップ１１より大きい。従って、枠体１０１が配置されている領域は、樹脂２１だけの領域に比べて超音波が伝播され易い。枠体１０１における超音波の伝播し易さは、半導体チップ１１と同程度かそれ以上である。従って、柱２５の下方の金属バンプ４が超音波照射によって確実に溶融して電極パッド３に接合される。枠体１０１のサイズ及び半導体チップ１１のサイズは、金属バンプ４の最大径に比べて大きいので、上方から印加された超音波は確実に金属バンプ４の全体に伝播され、金属バンプ４を溶融させる。これによって、超音波で溶融させられた金属バンプ４を介して回路基板２にパッケージ部品５が実装され、電子装置１が形成される。
【００６２】
以上、説明したように、この実施の形態では、複数の金属バンプ４を覆うように１つの枠体１０１を配置したので、枠体１０１の下方の金属バンプ４に超音波を伝播し易くなる。これによって、金属バンプ４を確実に他の部品、例えば回路基板２に確実に接合させることができる。
【００６３】
ここで、電子装置１００及びパッケージ部品１０５は、樹脂２１の上面に枠体１０１を露出させずに、樹脂２１で覆っても良い。このような電子装置１００においても前記と同様の作用及び効果が得られる。さらに、樹脂２１の研削量を減少できるので作業効率が向上する。
【００６４】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。第１〜第４のいずれかの実施の形態と同じの構成要素には同一の符号を付してある。また、第１〜第４のいずれかの実施の形態と重複する説明は省略する。
【００６５】
この実施の形態は、第４の実施の形態と製造方法が異なることを特徴とする。即ち、図１２Ａに示すように、支持基板４１に貼り付けた粘着シート４２上に、最初に半導体チップ１１と電子部品９１，９２を位置決めして取り付ける。続いて、図１２Ｂに示すように、粘着シート４２の上にマウンターを用いて予め所定の形状に成型された枠体１１１を配置する。枠体１１１は、例えば、アルミニウムやシリコンから製造されている。
【００６６】
以降は、第１の実施の形態と同様の工程を実施する。即ち、図１１Ｃに示すように粘着シート４２の上にモールド樹脂組成物を供給し、半導体チップ１１、電子部品９１，９２、及び枠体１１１を埋めた後、熱硬化させて樹脂２１を形成する。さらに、図１１Ｄに示すように樹脂基板４５の上面を例えば０．０５ｍｍだけバックグラインドし、枠体１１１を上面から露出させる。続いて、樹脂基板４５の半導体チップ１１が露出する面上に再配線層３１を図５Ａ〜図５Ｆ及び図６に示す工程と同様に形成する。
【００６７】
この後、樹脂基板４５を半導体チップ１１の数に応じて個片化し、複数のパッケージ部品１０５を形成する。その後、個片化したパッケージ部品１０５を回路基板２の上に載置する。このとき、回路基板２上の電極パッド３に、パッケージ部品１０５の金属バンプ４を位置決めして載せる。
【００６８】
以上、説明したように、この実施の形態では、複数の金属バンプ４を覆うように１つの枠体１１１を配置したので、枠体１１１の下方の金属バンプ４に超音波を伝播し易くなる。これによって、金属バンプ４を確実に他の部品、例えば回路基板２に確実に接合させることができる。予め形成した枠体１１１を粘着シート４２上に配置するようにしたので、エッチングプロセスを省略でき、製造効率が良い。
【００６９】
ここで、電子装置１，１００は、超音波伝播部材として、柱２５，８１と枠体１０１，１１１の両方を備えても良い。樹脂２５は、半導体チップ１０が露出するまでバックグラ
インドしても良い。この場合のパッケージ部品５，１０５は、半導体チップ１０の側面のみが樹脂２５で覆われる。
【００７０】
ここで挙げた全ての例及び条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明及び概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例及び条件に限定することなく解釈するものであり、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換及び変形を施すことができる。
【００７１】
以下に、前記の実施の形態の特徴を付記する。
（付記１） 半導体回路を含む配線層を有する半導体チップと、前記半導体チップを覆い、前記配線層の最表層を露出させる樹脂と、前記樹脂及び前記配線層を覆う再配線層と、前記再配線層の配線に接続され、導電性を有するバンプと、前記樹脂内に配置され、前記バンプの上方で、かつ前記再配線層の絶縁膜上に形成され、前記樹脂より弾性率が大きい超音波伝播部材と、を含むことを特徴とする電子装置。
（付記２） 前記超音波伝播部材が金属、セラミックス、又は半導体材料を用いて製造されていることを特徴とする付記１に記載の電子装置。
（付記３） 前記超音波伝播部材の幅は、前記バンプの最大径より大きいことを特徴とする付記１又は付記２に記載の電子装置。
（付記４） 前記超音波伝播部材は、前記樹脂を貫通していることを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか一項に記載の電子装置。
（付記５） 前記超音波伝播部材は、１つの前記バンプの上方に１つずつ配置される柱であることを特徴とする付記１乃至付記４のいずれか一項に記載の電子装置。
（付記６） 前記超音波伝播部材は、複数の前記バンプの上方を覆い、中央に前記半導体チップを配置可能な開口部が形成された枠体であることを特徴とする付記１乃至付記４のいずれか一項に記載の電子装置。
（付記７） 支持部材の上方に超音波伝播部材を形成する工程と、前記支持部材の上方に、半導体回路が形成された配線層を下向きにして半導体チップを配置する工程と、前記超音波伝播部材より弾性率が低い樹脂で前記超音波伝播部材及び前記半導体チップを覆う工程と、前記支持部材から前記樹脂で覆われた前記半導体チップ及び前記超音波伝播部材を取り外し、前記半導体チップの配線層及び前記樹脂面を覆う再配線層を形成する工程と、前記再配線層上に導電性のバンプを、少なくとも１つの前記バンプが前記超音波伝播部材の下方に位置されるように形成する工程と、前記バンプを他の基板の電極パッドの上に載置し、前記半導体チップ及び前記超音波伝播部材を通して超音波を前記バンプに印加して溶融させ、前記他の基板の前記電極パッドと前記再配線層の回路とを電気的に接続させる工程と、を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
（付記８） 前記超音波伝播部材は、前記支持部材の上方に導電性の膜を配置した後、前記膜をパターニングして形成し、前記超音波伝播部材の形成後に前記半導体チップを前記支持部材の上方に配置することを特徴とする付記７に記載の電子装置の製造方法。
（付記９） 前記半導体チップを前記支持部材の上方に配置した後、前記超音波伝播部材を前記支持部材の上方に配置することを特徴とする付記７に記載の電子装置の製造方法。（付記１０） 前記バンプの直径を前記超音波伝播部材より小さく形成することを特徴とする付記６乃至付記８のいずれか一項に記載の電子装置の製造方法。
【符号の説明】
【００７２】
１，１００ 電子装置
４ 金属バンプ
５，１０５パッケージ部品
１０ 半導体チップ
１３ 配線層
２１ 樹脂
２５ 柱（超音波伝播部材）
３１ 再配線層
３２ 配線パターン
４１ 支持基板（支持部材）
５１ 絶縁膜
１０１，１１１ 超音波伝播部材
１０１Ａ 開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体回路を含む配線層を有する半導体チップと、
前記半導体チップを覆い、前記配線層の最表層を露出させる樹脂と、
前記樹脂及び前記配線層を覆う再配線層と、
前記再配線層の配線に接続され、導電性を有するバンプと、
前記樹脂内に配置され、前記バンプの上方で、かつ前記再配線層の絶縁膜上に形成され、前記樹脂より弾性率が大きい超音波伝播部材と、
を含むことを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記超音波伝播部材が金属、セラミックス、又は半導体材料を用いて製造されていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記超音波伝播部材の幅は、前記バンプの最大径より大きいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記超音波伝播部材は、１つの前記バンプの上方に１つずつ配置される柱であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電子装置。
【請求項５】
前記超音波伝播部材は、複数の前記バンプの上方を覆い、中央に前記半導体チップを配置可能な開口部が形成された枠体であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電子装置。
【請求項６】
支持部材の上方に超音波伝播部材を形成する工程と、
前記支持部材の上方に、半導体回路が形成された配線層を下向きにして半導体チップを配置する工程と、
前記超音波伝播部材より弾性率が低い樹脂で前記超音波伝播部材及び前記半導体チップを覆う工程と、
前記支持部材から前記樹脂で覆われた前記半導体チップ及び前記超音波伝播部材を取り外し、前記半導体チップの配線層及び前記樹脂面を覆う再配線層を形成する工程と、
前記再配線層上に導電性のバンプを、少なくとも１つの前記バンプが前記超音波伝播部材の下方に位置されるように形成する工程と、
前記バンプを他の基板の電極パッドの上に載置し、前記半導体チップ及び前記超音波伝播部材を通して超音波を前記バンプに印加して溶融させ、前記他の基板の前記電極パッドと前記再配線層の回路とを電気的に接続させる工程と、
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項１】
半導体回路を含む配線層を有する半導体チップと、
前記半導体チップを覆い、前記配線層の最表層を露出させる樹脂と、
前記樹脂及び前記配線層を覆う再配線層と、
前記再配線層の配線に接続され、導電性を有するバンプと、
前記樹脂内に配置され、前記バンプの上方で、かつ前記再配線層の絶縁膜上に形成され、前記樹脂より弾性率が大きい超音波伝播部材と、
を含むことを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記超音波伝播部材が金属、セラミックス、又は半導体材料を用いて製造されていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記超音波伝播部材の幅は、前記バンプの最大径より大きいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記超音波伝播部材は、１つの前記バンプの上方に１つずつ配置される柱であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電子装置。
【請求項５】
前記超音波伝播部材は、複数の前記バンプの上方を覆い、中央に前記半導体チップを配置可能な開口部が形成された枠体であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電子装置。
【請求項６】
支持部材の上方に超音波伝播部材を形成する工程と、
前記支持部材の上方に、半導体回路が形成された配線層を下向きにして半導体チップを配置する工程と、
前記超音波伝播部材より弾性率が低い樹脂で前記超音波伝播部材及び前記半導体チップを覆う工程と、
前記支持部材から前記樹脂で覆われた前記半導体チップ及び前記超音波伝播部材を取り外し、前記半導体チップの配線層及び前記樹脂面を覆う再配線層を形成する工程と、
前記再配線層上に導電性のバンプを、少なくとも１つの前記バンプが前記超音波伝播部材の下方に位置されるように形成する工程と、
前記バンプを他の基板の電極パッドの上に載置し、前記半導体チップ及び前記超音波伝播部材を通して超音波を前記バンプに印加して溶融させ、前記他の基板の前記電極パッドと前記再配線層の回路とを電気的に接続させる工程と、
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図５Ｆ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図１１Ｅ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図５Ｆ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図１１Ｅ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【公開番号】特開２０１３−１１０２１３（Ｐ２０１３−１１０２１３Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５２７７８（Ｐ２０１１−２５２７７８）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
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