JP4286640B2

JP4286640B2 - 半導体装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP4286640B2
Application number: JP2003398372A
Authority: JP
Inventors: 英之金子; 信之幸谷; 圭介古谷; 道成手谷
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2023-11-28
Also published as: JP2005159193A

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、とくに樹脂テープ基材に形成されたリード線およびそのリード線上に接合用バンプを形成し、接合用バンプを介して半導体チップをリード線に接合した構造を持った半導体装置およびその製造方法に関するものである。具体的にはバンプを形成するためのドライフィルムレジストのラミネート方法に関する。

図５に、従来の一般的なフレキシブル基板用テープに半導体チップがフリップチップボンディングでＣＯＦ接合される場合のリード線と金属バンプ付きチップの代表的な構造を示す。このＣＯＦ構造は図５に示す様に、樹脂テープ基材１４にチップ１２上の金属パッドと対向するリード線１５を形成した構造を持つ。図５のＣＯＦ構造はデバイスホールを有しない。

このＣＯＦ構造は樹脂テープ基材１４にリード線(材質:Ｃｕ、Ａｕ、Ｓｎ等)１５のみを形成している。チップ１２を接合するための金属バンプ(材質:Ａｕ、Ｃｕ等)１１は、対向するチップ１２の電極の金属パッド上に形成される。この状態でリード線１５とチップ１２は位置合わせをし、加熱、加圧等によって接合されるのが一般的である。つまり、チップ１２側に接合用バンプ１１を形成し、樹脂テープ基材１４側にはリード線１５のみを形成する。１３は封止樹脂である。

しかし、樹脂テープ基材１４上のリード線１５に、金属バンプ１１を形成したチップ１２を位置合わせをした後に接合する方法においては、２度の正確な位置合わせが必要となる。１つ目はチップ１２上の電極に金属バンプ１１を形成する際のマスク位置合わせ精度が必要である。２つ目はリード線１５と金属バンプ１１の位置合わせで、これについても高い精度が要求される。結果的に、双方の位置精度が総合して悪い場合、金属バンプ１１がリード線１５から外れることにもなり、正常な接合が成立しなくなる。

本発明に関連するこれまでに出願された特許は無い。特許文献１には、樹脂テープ基材上に金属箔(銅箔など)を貼り、リードの配線にパターンに相当するマスクを形成し、その後下地の金属箔のみをエッチングし、配線パターンを形成する方法が紹介されている。
特開2003-37137

そこで、リード線側にバンプを形成し半導体チップを接合する方法が考えられた。

この方法によれば、従来の一般的な、金属バンプが形成されたチップとテープ基材上のリードとの接合に比べ、先述の一つ目の位置合わせ精度が必要でなくなりバンプ形成の位置精度が高精度である必要がなくなる。しかも、リードタイムの削減、製造コストの削減、リード線とバンプ間の位置ずれ解消などの効果がある。

しかし、樹脂テープ基材に形成したリード線上にバンプを形成する場合、リード線を形成した後に再度、めっきでバンプを積み上げる形をとるが、バンプ形成用のマスクをリード線が形成された上にラミネートする必要がある。その場合、リード線上にめっきバンプのマスクをラミネートする際に先に形成した高さのあるリード線が障害となり、マスクと樹脂テープ基材およびリード線とのラミネート性が、リード線が無い状態に比較して悪化する要因となる。ラミネート性が悪化した場合、バンプのめっき形状の出来ばえ例えばバンプ高さ、幅および奥行きに悪影響を与える。

このように、リード線による凹凸の大きなところで如何にマスクの密着性を上げるかが課題となる。

具体的に説明すると、図６に示すように樹脂テープ基材２３上のリード線２２上に更に金属バンプを形成しようとする場合、先にめっき付けされたリード線２２上に再度めっき用レジスト２１をラミネートしなければならない。当然、一度めっきがなされリード線２２の高さ分だけ樹脂テープ基材面内には高低差(段差)が生じている。したがって、これまでの方法でめっき用レジスト２１をラミネートした場合、リード高さが有る上に新たにめっき用レジストをラミネートしなければならず、これは樹脂テープ基材２３およびリード線２２と新たにラミネートしたレジスト２１との間に隙間２４が生じ易くなる。その結果、レジストのマスキング精度が悪く、めっきが所望のサイズ、形状からずれるといった不具合が生じる。また、先述の樹脂テープ基材２３およびリード線２２とバンプめっき用レジスト２１の間に隙間２４があった場合には、その隙間２４にめっき液が入り込み、全く予期しない部分でめっきが生長する事が予想される。そのため、これらの不具合を防ぐためにはめっき用のレジスト２１を隙間無くラミネートする必要が有る。

したがって、この発明の目的は、樹脂テープ基材に形成されたリード線上に接合用バンプを形成し、接合用バンプを介して半導体チップをリード線に接合する構造の半導体装置において、ラミネート性悪化の問題を解決し、最初のリード線のめっき後に生じる段差(リード高さ)により２度目のめっきのためのレジストのラミネートに影響を及ぼさず、すなわち隙間が発生せず密着性を改善でき、その結果必要な寸法および形状にめっきされたバンプを形成することができる半導体装置およびその製造方法を提供することである。

この発明の半導体装置は、表面にリード線が形成された樹脂テープ基材と、樹脂テープ基材上のリード線間に充填された感光性ポリイミドを含む充填材と、リード線および充填材上にラミネートするレジストを用いてリード線上に形成されたバンプと、バンプに電極が接合された半導体チップとを備えたものである。

この発明の半導体装置の製造方法は、樹脂テープ基材の表面にリード線を形成する工程と、リード線間に感光性ポリイミドを含む充填材を充填する工程と、充填材の充填された状態でリード線上にレジストを貼り付ける工程と、レジストをマスクとしてリード線上に、半導体チップの電極と接合するためのバンプを形成する工程と、バンプに半導体チップを接合する工程とを含むものである。

この発明によれば、リード線間に感光性ポリイミドを含む充填材を充填することによりリード線と充填材との高さの差が樹脂テープ基材との高さの差よりも少なくなるので、レジストの密着性を向上でき、しかもリード線間に充填材を残しておくことができ除去する必要がない。

第１の参考の形態を図１により説明する。すなわち、リード線３２を形成した例えばポリイミドの樹脂テープ基材３３上に粘度の高い液状またはゲル状の充填物質３４が置かれ、その上にめっき用のレジスト例えばめっき用ドライフィルムレジスト３１をラミネートし、その後レジスト３１をマスクとしてリード線３２上にバンプをめっきにより形成する。

先述の充填物質３４によってレジスト３１は隙間をつくること無くリード線３２に密着させることができる。

このように、この参考の形態は、リード線３２と樹脂テープ基材（例えば基板）３３の表面との段差を少なくするために、リード線３２の相互間を粘度の高い液状またはゲル状の充填物質３４例えばポリイミドなどで埋める方法である。高粘度液状またはゲル状物質３４のテープ基材３３上への塗布方法および残留方法は特定しない。この高粘度液状またはゲル状の物質３４は、レジスト３１との密着性の良い材料を選ぶ必要がある。そして、バンプ形成後、先述の液状物質またはゲル状物質３４をレジスト３１の除去の後、取り除く。

第２の参考の形態を図２により説明する。すなわち、樹脂テープ基材４３に形成したリード線４２上にレジストたとえばめっき用ドライフィルムレジスト４１を載せた後に、レジスト４１とテープ基材４３との間を真空引きして減圧し、レジスト４１とリード線４２およびテープ基材４３との密着性を上げる。その他、バンプの形成等は第１の参考の形態と同様である。

第３の参考の形態を図３により説明する。すなわち、レジストたとえばめっき用ドライフィルムレジスト５１とテープ基材５３との間に隙間を作る原因となるリード線５２の高さ５４を、レジスト５１とテープ基材５３との密着性に影響を及ぼさない程度までに下げるものである。リード線５２の高さはリード線形成時に所定の高さに設定するか、あるいはリード線を一旦形成した後に減厚する。

このように、リード線５２の厚みを薄くすることで、リード線５２の上面とテープ基材５３との段差を少なくすることにより、レジスト５１とテープ基材５３の密着性を上げることができる。リード線５２の高さは１５μm以下であればレジスト５１の密着性をよくすることができるが、好ましくは実績高さが凡そ８μmより８μm以下を目安とする。その他、バンプの形成等は第１の参考の形態と同様である。

この発明の実施の形態を図４により説明する。すなわち、樹脂テープ基材６４に形成したリード線６２の相互間に感光性のポリイミド樹脂６４を含む充填材を設け、リード６２とテープ基材面高さとの段差を小さくする。これは第１の参考の形態の図１のリード線３２の相互間に粘度の高い液状物質３４を設けることでレジストたとえばめっき用ドライフィルムレジスト下に隙間を作らないようにする手法と同様の効果を狙っている。

この実施の形態によれば、リード線６２とテープ基材６３の段差を少なくするため、リード線６２の相互間に感光性のポリイミド樹脂６４を含む充填材を設ける方法である。感光性ポリイミド樹脂６４のテープ基材６３上への形成方法は特定しないが、第１の参考の形態との違いは充填材例えば感光性ポリイミド樹脂６４は、金属バンプ形成後も感光性ポリイミド樹脂６４の膜を除去しなくても良いことにある。従って感光性ポリイミド形成には、めっき用ドライフィルムレジスト６１との密着性の良好な材料を選ぶ必要がある。

以上の実施の形態のように、リード線或はテープ基材とレジストとの間の密着性を高めることで、めっき液の侵入防止ができ、初期に想定した寸法外でバンプが形成されることは無く、結果的に各実施の形態は、バンプの寸法精度向上に寄与することが可能となる。

本発明にかかる半導体装置およびその製造方法は、テープ樹脂基板に形成したリード線上に、これと対向する形で半導体用チップを接合するために形成するバンプのめっき用マスクのラミネートの密着性を向上させる等の効果を有し、半導体装置およびその製造方法等に有用である。

第１の参考の形態の半導体装置の製造過程の概略断面図である。第２の参考の形態の半導体装置の製造過程の概略断面図である。第３の参考の形態の半導体装置の製造過程の概略断面図である。この発明の実施の形態の半導体装置の製造過程の概略断面図である。従来の半導体装置の製造過程の概略断面図である。課題を説明するための半導体装置の製造過程の概略断面図である。

符号の説明

１１金属バンプ
１２チップ
１３封止樹脂
１４樹脂テープ基材
１５リード線
２１ドライフィルムレジスト
２２リード線
２３樹脂テープ基材
３１ドライフィルムレジスト
３２リード線
３３樹脂テープ基材
３４液状物質
４１ドライフィルムレジスト
４２リード線
４３樹脂テープ基材
５１ドライフィルムレジスト
５２リード線
５３樹脂テープ基材
５４リード線高さ
６１ドライフィルムレジスト
６２リード線
６３樹脂テープ基材
６４感光性ポリイミド樹脂

Claims

表面にリード線が形成された樹脂テープ基材と、前記樹脂テープ基材上の前記リード線間に充填された感光性ポリイミドを含む充填材と、前記リード線および前記充填材上にラミネートするレジストを用いて前記リード線上に形成されたバンプと、前記バンプに電極が接合された半導体チップとを備えた半導体装置。
樹脂テープ基材の表面にリード線を形成する工程と、前記リード線間に感光性ポリイミドを含む充填材を充填する工程と、前記充填材の充填された状態で前記リード線上にレジストを貼り付ける工程と、前記レジストをマスクとして前記リード線上に、半導体チップの電極と接合するためのバンプを形成する工程と、前記バンプに半導体チップを接合する工程とを含む半導体装置の製造方法。