特許 5958136 半導体装置及び半導体装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5958136

(24)【登録日】2016年7月1日

(45)【発行日】2016年7月27日

(54)【発明の名称】半導体装置及び半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/36 20060101AFI20160714BHJP

【ＦＩ】

   H01L23/36 D

【請求項の数】7

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2012-160107(P2012-160107)

(22)【出願日】2012年7月19日

(65)【公開番号】特開2014-22577(P2014-22577A)

(43)【公開日】2014年2月3日

【審査請求日】2015年3月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】514315159

【氏名又は名称】株式会社ソシオネクスト

(74)【代理人】

【識別番号】100092152

【弁理士】

【氏名又は名称】服部 毅巖

(72)【発明者】

【氏名】鷺谷 純

【審査官】 小山 和俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０８６２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５４３１０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−３２１２５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２３／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板の上方に配設された半導体素子と、
前記半導体素子の上方に配設された放熱体と、
前記基板と前記半導体素子の間に配設された樹脂と
を含み、
前記半導体素子と前記放熱体の間に、
前記半導体素子の上面に配設され、前記樹脂の弾性率よりも低い弾性率を有する熱伝導性の第１シートと、
前記放熱体の下面に配設され、前記樹脂の弾性率よりも低い弾性率を有し、前記第１シートと接する熱伝導性の第２シートと
を含むことを特徴とする半導体装置。

【請求項2】

基板と、
前記基板の上方に配設された半導体素子と、
前記半導体素子の上方に配設された放熱体と、
前記基板と前記半導体素子の間に配設された樹脂と
を含み、
前記半導体素子と前記放熱体の間に、
前記半導体素子の上面に配設された熱伝導性の第１シートと、
前記放熱体の下面に配設され、前記第１シートと接する熱伝導性の第２シートと
を含み、
前記第１シートは、前記上面から前記半導体素子の一側方に延出された延出部を有することを特徴とする半導体装置。

【請求項3】

前記樹脂は、前記基板と前記半導体素子の間に配設されると共に、前記半導体素子、前記第１シート及び前記第２シートを被覆することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記放熱体は、前記下面に、前記第１シート及び前記第２シートの外側に配設された凸部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置。

【請求項5】

基板の上方に配設された半導体素子の上面に熱伝導性の第１シートを配設して第１部材を形成する工程と、
放熱体の一面に熱伝導性の第２シートを配設し前記第２シート上に樹脂を配設して第２部材を形成する工程と、
形成された前記第１部材と前記第２部材とを、前記第１シートと前記第２シートが前記樹脂を挟んで対向するように配置する工程と、
配置された前記第１部材と前記第２部材とを押圧し、前記第１シートと前記第２シートの間から前記樹脂を押し出し、前記第１シートと前記第２シートとを接触させる工程と
を含み、
前記第１シートの弾性率及び前記第２シートの弾性率は、前記樹脂の弾性率よりも低いことを特徴とする半導体装置の製造方法。

【請求項6】

前記樹脂を押し出す工程は、前記樹脂の粘度を低下させる工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項7】

前記樹脂を押し出す工程は、押し出される前記樹脂を前記基板と前記半導体素子の間に流動させる工程を含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

基板とそれに実装された半導体素子（半導体チップ）の間にアンダーフィル材料（樹脂）を設ける技術、基板に実装された半導体素子の上に熱伝導性材料（熱界面材料）を介して放熱体を設ける技術が知られている。アンダーフィル材料、熱界面材料には、流動性及び硬化性を示す材料が用いられる。

【0003】

このような技術に関し、基板と半導体素子の間のアンダーフィル材料と、半導体素子と放熱体の間の熱界面材料を、それぞれ別々に設ける技術が知られている。また、１種の熱伝導性材料を、基板と半導体素子の間から半導体素子と放熱体の間に渡って設け、アンダーフィル材料と熱界面材料の両方として機能させる技術も知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−０９６０２５号公報

【特許文献2】特表２００８−５４３１０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

流動性及び硬化性を有する熱界面材料で半導体素子と放熱体を接合する場合、熱界面材料が硬化する際に発生するガスにより、半導体素子と放熱体との間の熱界面材料の層内にボイドが発生する可能性がある。

【0006】

また、流動性及び硬化性を有する熱界面材料の場合、硬化後の比較的高弾性の熱界面材料と半導体素子との密着性、放熱体との密着性が弱いと、接合後に高温環境に晒された際、熱界面材料と半導体素子、放熱体との界面に剥離やクラックが発生する可能性がある。

【0007】

このようなボイドや剥離が生じると、半導体素子と放熱体の間の熱抵抗が増大し、半導体素子で発生した熱を放熱体へ効率的に伝熱することができず、半導体素子の過熱を抑制することができなくなる場合がある。半導体素子の過熱は、半導体素子、及び半導体素子を備える半導体装置の破損を引き起こす恐れがある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一観点によれば、基板と、前記基板の上方に配設された半導体素子と、前記半導体素子の上方に配設された放熱体と、前記基板と前記半導体素子の間に配設された樹脂とを含み、前記半導体素子と前記放熱体の間に、前記半導体素子の上面に配設され、前記樹脂の弾性率よりも低い弾性率を有する熱伝導性の第１シートと、前記放熱体の下面に配設され、前記樹脂の弾性率よりも低い弾性率を有し、前記第１シートと接する熱伝導性の第２シートとを含む半導体装置が提供される。更に、本発明の一観点によれば、基板と、前記基板の上方に配設された半導体素子と、前記半導体素子の上方に配設された放熱体と、前記基板と前記半導体素子の間に配設された樹脂とを含み、前記半導体素子と前記放熱体の間に、前記半導体素子の上面に配設された熱伝導性の第１シートと、前記放熱体の下面に配設され、前記第１シートと接する熱伝導性の第２シートとを含み、前記第１シートは、前記上面から前記半導体素子の一側方に延出された延出部を有する半導体装置が提供される。

【0009】

また、本発明の一観点によれば、基板の上方に配設された半導体素子の上面に熱伝導性の第１シートを配設して第１部材を形成する工程と、放熱体の一面に熱伝導性の第２シートを配設し前記第２シート上に樹脂を配設して第２部材を形成する工程と、形成された前記第１部材と前記第２部材とを、前記第１シートと前記第２シートが前記樹脂を挟んで対向するように配置する工程と、配置された前記第１部材と前記第２部材とを押圧し、前記第１シートと前記第２シートの間から前記樹脂を押し出し、前記第１シートと前記第２シートとを接触させる工程とを含み、前記第１シートの弾性率及び前記第２シートの弾性率は、前記樹脂の弾性率よりも低い半導体装置の製造方法が提供される。

【発明の効果】

【0010】

開示の技術によれば、半導体素子上面及び放熱体下面に熱伝導性のシートを設けることで、半導体素子と放熱体の間のボイド、剥離の発生、それによる熱抵抗の増大を抑制し、半導体素子で発生した熱を放熱体へ効率的に伝熱することが可能になる。これにより、半導体素子の過熱を抑制し、半導体素子、及び半導体素子を備える半導体装置の破損を抑制することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す図である。

【図2】第１の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図（その１）である。

【図3】第１の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図（その２）である。

【図4】第１の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図（その３）である。

【図5】別の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図（その１）である。

【図6】別の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図（その２）である。

【図7】別の形態に係る半導体装置の一例の説明図である。

【図8】半導体素子の上面にのみ接着シートを接合した半導体装置の説明図である。

【図9】リッドの下面にのみ接着シートを接合した半導体装置の説明図である。

【図10】第２の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す図である。

【図11】第２の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図（その１）である。

【図12】第２の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図（その２）である。

【図13】第２の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図（その３）である。

【図14】第３の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す図である。

【図15】第３の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図（その１）である。

【図16】第３の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図（その２）である。

【図17】第３の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図（その３）である。

【図18】第４の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す図である。

【図19】第４の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図（その１）である。

【図20】第４の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図（その２）である。

【図21】第４の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図（その３）である。

【図22】第５の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す図である。

【図23】第５の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図（その１）である。

【図24】第５の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図（その２）である。

【図25】別の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図（その３）である。

【図26】第６の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図である。

【図27】第７の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す図である。

【図28】半導体装置の別例の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

まず、第１の実施の形態について説明する。
図１は第１の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す図である。尚、図１は第１の実施の形態に係る半導体装置の一例の断面模式図である。

【0013】

図１に示す半導体装置１０は、基板１１と、その基板１１に実装された半導体素子１２とを含む。
基板１１には、回路基板が用いられる。ここでは図示を省略するが、基板１１の内部には、配線、ビア等の導電部が設けられ、基板１１の両主面（上下面）には、内部の導電部に電気的に接続された電極部が設けられている。

【0014】

このような基板１１の上面に半導体素子１２が実装される。半導体素子１２は、その下面（基板１１側の面）に設けられた電極部を有し、その電極部に半田ボール等のバンプ１３が搭載されている。尚、バンプ１３は、半導体素子１２の下面に全体的に配列された形態（フルグリッドタイプ）でも、半導体素子１２の下面の外周部に配列された形態（ペリフェラルタイプ）でもよい。半導体素子１２は、そのバンプ１３によって、基板１１の上面に設けられた電極部に電気的に接続（フリップチップ接続）されている。

【0015】

半導体素子１２の上面（基板１１側と反対側の面）には、熱伝導性を有する第１の接着シート１４が接合されている。接着シート１４は、熱界面材料（Thermal Interface Material；ＴＩＭ）として用いられる。接着シート１４には、例えば、熱伝導性の材料（金属材料、炭素材料、セラミック材料等）を含有するシート（シリコーン、ポリアミド、アクリルゴム等のシート）が用いられる。接着シート１４には、アンダーフィル材料１８（硬化したもの）よりも低弾性率のものが用いられる。ここでは一例として、半導体素子１２の上面と同じ或いは同等サイズの接着シート１４を接合した場合を示している。

【0016】

基板１１に実装された半導体素子１２の上方には、半導体素子１２が収容される凹部１６ａを有する放熱体（リッド（蓋））１６が設けられている。リッド１６の下端面（側周部の下端面）は、接着層（接着シート）１７を介して基板１１の上面に接合されている。リッド１６には、例えば、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等、高い熱伝導性、放熱性を示す材料が用いられる。

【0017】

リッド１６の凹部１６ａの下面（半導体素子１２側の面）には、熱伝導性を有する第２の接着シート１５が接合されている。接着シート１５は、ＴＩＭとして用いられる。接着シート１５には、例えば、熱伝導性の材料（金属材料、炭素材料、セラミック材料等）を含有するシート（シリコーン、ポリアミド、アクリルゴム等のシート）が用いられる。接着シート１５には、アンダーフィル材料１８（硬化したもの）よりも低弾性率のものが用いられる。ここでは一例として、半導体素子１２の上面の接着シート１４と同じ或いは同等サイズの接着シート１５を、凹部１６ａの下面で、半導体素子１２の上面の接着シート１４と対応する領域に接合した場合を示している。凹部１６ａの下面の接着シート１５は、半導体素子１２の上面の接着シート１４と接合されている。

【0018】

基板１１と、その基板１１にバンプ１３を用いてフリップチップ接続された半導体素子１２との間隙（ギャップ）Ｇには、アンダーフィル材料１８が充填されている。アンダーフィル材料１８は、基板１１と半導体素子１２の間隙Ｇから、半導体素子１２、接着シート１４及び接着シート１５の表面（側端面）、並びに凹部１６ａの下面に渡って設けられている。アンダーフィル材料１８には、例えば、熱可塑性樹脂が用いられる。

【0019】

また、基板１１の下面の電極部には、例えば、半田ボール１９が搭載される。基板１１の下面の電極部、そこに搭載される半田ボール１９は、半導体装置１０の外部接続端子となる。

【0020】

上記のような構成を有する半導体装置１０は、例えば、次のようにして形成することができる。
図２〜図４は第１の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図である。尚、図２（Ａ）は半導体素子の実装工程の一例を示す図、図２（Ｂ）は接着シートの配設工程の一例を示す図である。図３（Ａ）はリッドへの接着シート及びアンダーフィル材料の配設工程の一例を示す図、図３（Ｂ）はリッド部と基板部の接合工程の一例を示す図、図３（Ｃ）は半田ボールの搭載工程の一例を示す図である。また、図４は図３（Ｂ）の接合工程の説明図であって、図４（Ａ）は位置合わせ工程の一例を示す図、図４（Ｂ）は押圧工程の一例を示す図、図４（Ｃ）はアンダーフィル材料充填工程の一例を示す図である。

【0021】

図２（Ａ）に示すように、半導体素子１２のバンプ１３を基板１１の電極部に接続し、半導体素子１２を基板１１にフリップチップ接続する。そして、半導体素子１２の上面に、図２（Ｂ）に示すように、接着シート１４を接合（仮接合）する。このようにして、基板１１に実装された半導体素子１２の上面に接着シート１４が接合された構造体（基板部）２０を得る。

【0022】

また、図３（Ａ）に示すような、凹部１６ａを有するリッド１６を準備する。リッド１６の凹部１６ａの内面（底面）に、接着シート１５を接合（仮接合）し、リッド１６の端面（側周部（側壁部）の上端面）に、接着シート１７を接合（仮接合）する。そして、接着シート１５上に、アンダーフィル材料１８を配置する。このようにして、リッド１６に接着シート１５及び接着シート１７が接合され、接着シート１５上にアンダーフィル材料１８が配置された構造体（リッド部）３０を得る。尚、リッド１６の端面には、接着シート１７に替えて、流動性、硬化性を示す接着材を用いてもよい。

【0023】

上記のようにして基板部２０及びリッド部３０を得た後、基板部２０とリッド部３０とを重ね合わせ、押圧することで、図３（Ｂ）に示すような構造を得る。
その際は、まず、図４（Ａ）に示すように、図３（Ａ）の工程で得られたリッド部３０の上に、図２（Ｂ）の工程で得られた基板部２０を配置する。基板部２０は、反転させ、その半導体素子１２及び接着シート１４の側を、リッド部３０の接着シート１５及びアンダーフィル材料１８の側に対向させる。そして、対向させた基板部２０とリッド部３０の位置合わせを行う。

【0024】

次いで、図４（Ｂ）に示すように、リッド部３０と基板部２０を一体で反転させ（正立）、プレス機等を用いて荷重をかけ、押圧する。例えば、接着シート１７と基板１１、及び接着シート１４と接着シート１５が接触するように、基板部２０とリッド部３０とを押圧する。尚、図４（Ｂ）には、その押圧途中の状態を例示している。

【0025】

この押圧により、基板部２０の接着シート１４とリッド部３０の接着シート１５との間のアンダーフィル材料１８が側方に押し出される。押し出されたアンダーフィル材料１８は、半導体素子１２の側面を伝わり、基板１１側へと流下する。このようにして接着シート１４と接着シート１５の間から押し出されて流下したアンダーフィル材料１８を、図４（Ｃ）に示すように、基板１１と半導体素子１２のギャップＧに充填させていく。アンダーフィル材料１８は、毛細管現象によってギャップＧに充填されていく。

【0026】

アンダーフィル材料１８をギャップＧへ充填させるため、例えばアンダーフィル材料１８に熱可塑性樹脂を用いている場合であれば、押圧時に基板１１を加熱し、アンダーフィル材料１８の粘度を低下させて、ギャップＧへの充填を促進させることができる。

【0027】

アンダーフィル材料１８のギャップＧへの充填後、アンダーフィル材料１８、接着シート１４、接着シート１５、及び接着シート１７を硬化させることで、図３（Ｂ）のような構造を有する半導体装置（半導体パッケージ）１０が得られる。基板１１に実装された半導体素子１２は、ギャップＧ及び側面が、接着シート１４と接着シート１５の間から押し出されたアンダーフィル材料１８で被覆され、固定される。更に、接着シート１４及び接着シート１５の側面も、押し出されたアンダーフィル材料１８で被覆され、固定される。

【0028】

図３（Ｂ）のような構造を有する半導体装置１０の取得後は、例えば、図３（Ｃ）に示すように、基板１１の下面の電極部に半田ボール１９を搭載する。これにより、ＢＧＡ（Ball Grid Array）タイプの半導体装置（半導体パッケージ）１０が形成される。尚、このような半田ボール１９の搭載を行わず、図３（Ｂ）の半導体装置１０を、ＬＧＡ（Land Grid Array）タイプの半導体パッケージとすることもできる。

【0029】

このように半導体装置１０では、半導体素子１２とリッド１６とが接着シート１４及び接着シート１５を介して熱的に接合され、更に、接着シート１４及び接着シート１５がアンダーフィル材料１８で被覆される。これにより、半導体素子１２とリッド１６の間の熱界面材料領域に、アンダーフィル材料から生じるガスでボイドが発生したり、半導体素子１２及びリッド１６と熱界面材料との間に剥離やクラックが発生したりするのを抑制することが可能になる。

【0030】

ここで、比較のため、別の形態に係る半導体装置について説明する。
図５及び図６は別の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図である。尚、図５（Ａ）は半導体素子の実装工程の一例を示す図、図５（Ｂ）はアンダーフィル材料の充填工程の一例を示す図、図５（Ｃ）は半導体素子への熱界面材料の配設工程の一例を示す図である。図６（Ａ）はリッドへの接着シートの配設工程の一例を示す図、図６（Ｂ）はリッド部と基板部の接合工程の一例を示す図、図６（Ｃ）は半田ボールの搭載工程の一例を示す図である。

【0031】

まず、図５（Ａ）に示すように、半導体素子１２のバンプ１３を基板１１の電極部に接続し、半導体素子１２を基板１１にフリップチップ接続する。次いで、図５（Ｂ）に示すように、基板１１と半導体素子１２のギャップＧに、例えばディスペンサ４０を用いて、アンダーフィル材料１８を充填する。そして、アンダーフィル材料１８の充填後、図５（Ｃ）に示すように、半導体素子１２の上面に、例えばディスペンサ４１を用いて、熱伝導性の熱界面材料４２を塗布する。この熱界面材料４２には、例えば、金属等の熱伝導性フィラーを含有する、流動性、硬化性を示す樹脂材料が用いられる。このようにして、基板１１と半導体素子１２のギャップＧにアンダーフィル材料１８が充填され、半導体素子１２の上面に熱界面材料４２が塗布された構造体（基板部）２０Ａを得る。

【0032】

また、図６（Ａ）に示すように、凹部１６ａを有するリッド１６の端面（側周部の上端面）に、接着シート１７を接合（仮接合）し、構造体（リッド部）３０Ａを得る。尚、リッド１６の端面には、接着シート１７に替えて、流動性、硬化性を示す接着材を用いてもよい。そして、図６（Ｂ）に示すように、基板部２０Ａとリッド部３０Ａとを重ね合わせ、加熱、押圧する。それにより、接着シート１７及び熱界面材料４２を硬化させ、半導体装置１０Ａを得る。このようにして得られる図６（Ｂ）のような半導体装置１０Ａを、ＬＧＡタイプの半導体パッケージとすることができる。

【0033】

また、図６（Ｂ）のような半導体装置１０Ａの取得後、例えば、図６（Ｃ）に示すように、基板１１の下面の電極部に半田ボール１９を搭載し、ＢＧＡタイプの半導体装置（半導体パッケージ）１０Ａを得ることもできる。

【0034】

半導体装置１０Ａでは、熱界面材料４２が半導体素子１２及びリッド１６に直接接合される。この場合、硬化後の熱界面材料４２の弾性率が比較的高かったり、硬化後の熱界面材料４２と半導体素子１２との間或いはリッド１６との間の密着性が比較的弱かったりすると、後の加熱を伴う工程での熱応力で、熱界面材料４２の剥離が生じる可能性がある。尚、熱応力は、半導体素子１２とリッド１６の間の熱膨張係数差に起因して生じ、このような熱応力を生じさせる工程としては、上記のような半田ボール１９の搭載工程、半導体装置１０Ａの形成後に行われる温度サイクル試験（信頼性試験）工程等が挙げられる。また、半導体装置１０Ａでは、熱界面材料４２の硬化時にガスが発生し、そのガスによって硬化後の熱界面材料４２内にボイドが残る可能性がある。

【0035】

熱界面材料４２に剥離やボイドが生じると、半導体素子１２とリッド１６の間の熱抵抗が増大し、半導体素子１２で発生する熱をリッド１６へ効率的に伝熱することができず、半導体素子１２の過熱を引き起こす恐れがある。このような過熱は、半導体素子１２の破損を招く可能性がある。

【0036】

また、図７は更に別の形態に係る半導体装置の一例の説明図である。尚、図７（Ａ）は半導体装置の断面模式図、図７（Ｂ）は半導体装置の熱界面材料領域ＡＲの平面模式図、図７（Ｃ）は半導体装置の熱界面材料領域ＡＲの部分拡大模式図である。

【0037】

図７（Ａ）に示す半導体装置（半導体パッケージ）１０Ｂは、樹脂材料４３を半導体素子１２とリッド１６の間、及び半導体素子１２と基板１１のギャップＧに設けた構造を有している。樹脂材料４３には、流動性、硬化性を示す樹脂材料が用いられる。半導体装置１０Ｂでは、基板１１に実装された半導体素子１２が樹脂材料４３によって被覆されている。半導体装置１０Ｂでは、樹脂材料４３が半導体素子１２とリッド１６の間の熱界面材料として用いられると共に、半導体素子１２と基板１１の間のアンダーフィル材料としても用いられている。

【0038】

このような構成を有する半導体装置１０Ｂでは、熱界面材料領域ＡＲの半導体素子１２とリッド１６の間に設けられる樹脂材料４３に、その硬化時に発生するガスによって、図７（Ｂ）に示すようにボイド４４が発生する可能性がある。また、硬化後の樹脂材料４３が、比較的高弾性率である場合や、半導体素子１２との間或いはリッド１６との間の密着性が比較的弱い場合、後の加熱を伴う工程での熱応力で、図７（Ｃ）に示すように樹脂材料４３の剥離４５が生じる可能性がある。

【0039】

これらの半導体装置１０Ａ，１０Ｂに対し、上記の半導体装置１０（図１）では、半導体素子１２とリッド１６を、接着シート１４及び接着シート１５を介して熱的に接合し、接着シート１４及び接着シート１５をアンダーフィル材料１８で被覆して固定する。

【0040】

半導体装置１０では、その形成時に、接着シート１４と接着シート１５が互いに接合され、それらの間のアンダーフィル材料１８が押し出される（図４）。そのため、半導体素子１２とリッド１６に挟まれた領域に、上記の熱界面材料４２や樹脂材料４３を用いた時のようなボイドが発生するのを抑制することができる。

【0041】

また、半導体装置１０では、半導体素子１２の上面の接着シート１４と、リッド１６の下面の接着シート１５とが互いに接合され、それらの間から押し出されたアンダーフィル材料１８で被覆されて固定される（図４）。接着シート１４及び接着シート１５に、アンダーフィル材料１８よりも低弾性率のものを用いることで、接着シート１４及び接着シート１５は、後の加熱を伴う工程で生じる熱応力を緩和し、半導体素子１２やリッド１６の一定の変形（反り等）に追従する。そのため、接着シート１４及び接着シート１５と半導体素子１２及びリッド１６との界面の剥離を抑制することができる。

【0042】

基板１１と半導体素子１２のギャップＧ、半導体素子１２、接着シート１４及び接着シート１５の側面を被覆しているアンダーフィル材料１８は、上記のような熱応力による変形自体を抑制する効果がある。このようなアンダーフィル材料１８の存在により、接着シート１４及び接着シート１５と半導体素子１２及びリッド１６との界面の剥離が一層効果的に抑制される。

【0043】

図８は半導体素子の上面にのみ接着シートを接合した半導体装置の説明図、図９はリッドの下面にのみ接着シートを接合した半導体装置の説明図である。尚、図８（Ａ）及び図９（Ａ）は半導体装置の断面模式図、図８（Ｂ）及び図９（Ｂ）は半導体装置の熱界面材料領域ＡＲの部分拡大模式図である。

【0044】

図８（Ａ）には、半導体素子１２の上面にのみ接着シート１４を接合し、リッド１６の下面には接着シート１５を接合していない半導体装置（半導体パッケージ）１０Ｃを図示している。即ち、半導体装置１０Ｃでは、リッド１６の下面には、比較的高弾性率のアンダーフィル材料１８が接合され、半導体素子１２の上面には、熱伝導性を有する比較的低弾性率の接着シート１４が接合されている。半導体装置１０Ｃでは、加熱を伴う工程での熱応力で生じる半導体素子１２の一定の変形に対し、アンダーフィル材料１８が追従変形できず、図８（Ｂ）に示すように、リッド１６とアンダーフィル材料１８の界面で剥離４６が生じる可能性がある。

【0045】

また、図９（Ａ）には、リッド１６の下面にのみ接着シート１５を接合し、半導体素子１２の上面には接着シート１４を接合していない半導体装置（半導体パッケージ）１０Ｄを図示している。即ち、半導体装置１０Ｄでは、半導体素子１２の上面には、比較的高弾性率のアンダーフィル材料１８が接合され、リッド１６の下面には、熱伝導性を有する比較的低弾性率の接着シート１５が接合されている。半導体装置１０Ｄでは、加熱を伴う工程での熱応力で生じる半導体素子１２の一定の変形に対し、アンダーフィル材料１８が追従変形できず、図９（Ｂ）に示すように、半導体素子１２とアンダーフィル材料１８の界面で剥離４７が生じる可能性がある。

【0046】

このような半導体装置１０Ｃ，１０Ｄに対し、上記の半導体装置１０（図１）では、半導体素子１２の上面とリッド１６の下面の双方にそれぞれ接着シート１４と接着シート１５を接合する。そのため、半導体素子１２の上面及びリッド１６の下面における剥離の発生を共に抑制することができる。

【0047】

尚、第１の実施の形態に係る半導体装置１０の形成方法では、図５（Ｂ）で述べたような、基板１１と半導体素子１２のギャップＧにディスペンサ４０を用いてアンダーフィル材料１８を充填する工程を省略することができる。

【0048】

また、接着シート１４と接着シート１５の間には、必ずしもアンダーフィル材料１８が完全に押し出されていることを要しない。接着シート１４と接着シート１５の間にアンダーフィル材料１８が残っても、その残ったアンダーフィル材料１８で接着シート１４と接着シート１５の間隙が埋められ、熱抵抗の増大を抑制することができる。また、接着シート１４と接着シート１５に低弾性率のものを用いることで、それらの間にアンダーフィル材料１８が残っても、ボイドが残存するのを抑制することができる。

【0049】

次に、第２の実施の形態について説明する。
図１０は第２の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す図である。尚、図１０は第２の実施の形態に係る半導体装置の一例の断面模式図である。

【0050】

図１０に示す半導体装置（半導体パッケージ）１０ａは、半導体素子１２の上面の接着シート１４が側方に延出され、リッド１６の下面の接着シート１５が接着シート１４の延出方向と異なる側方に延出された構造を有する。

【0051】

半導体装置１０ａにおいて、接着シート１４は、半導体素子１２の少なくとも一の側方を除く側方に延出された延出部１４ａを有し、接着シート１５は、接着シート１４が延出されていない側方に延出された延出部１５ａを有している。即ち、接着シート１４と接着シート１５とは、互いに重ならない部位を有するような形状、配置とされている。アンダーフィル材料１８は、基板１１と半導体素子１２のギャップＧに充填されると共に、半導体素子１２、延出部１４ａを有する接着シート１４、及び延出部１５ａを有する接着シート１５の表面を被覆している。

【0052】

上記のような構成を有する半導体装置１０ａは、例えば、次のようにして形成される。
図１１〜図１３は第２の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図である。尚、図１１（Ａ）は半導体素子の実装工程の一例を示す図、図１１（Ｂ）は接着シートの配設工程の一例を示す図である。図１２（Ａ）はリッドへの接着シート及びアンダーフィル材料の配設工程の一例を示す図、図１２（Ｂ）はリッド部と基板部の接合工程の一例を示す図、図１２（Ｃ）は半田ボールの搭載工程の一例を示す図である。また、図１３は図１２（Ｂ）の接合工程の説明図であって、図１３（Ａ）は位置合わせ工程の一例を示す図、図１３（Ｂ）は押圧工程の一例を示す図、図１３（Ｃ）はアンダーフィル材料充填工程の一例を示す図である。

【0053】

図１１（Ａ）に示すように、半導体素子１２のバンプ１３を基板１１の電極部に接続し、半導体素子１２を基板１１にフリップチップ接続する。そして、半導体素子１２の上面に、図１１（Ｂ）に示すように、接着シート１４を接合（仮接合）する。ここでは、半導体素子１２の平面サイズよりも大きな接着シート１４を、その一部が半導体素子１２の少なくとも一の側方を除く側方に延出するように、接合する。このようにして、基板１１に実装された半導体素子１２の上面に、延出部１４ａを有する接着シート１４が接合された構造体（基板部）２０ａを得る。尚、基板１１と半導体素子１２のギャップＧにディスペンサ等を用いてアンダーフィル材料を充填する工程は省略できる。

【0054】

また、図１２（Ａ）に示すような、凹部１６ａを有するリッド１６を準備する。リッド１６の凹部１６ａの内面（底面）に、接着シート１５を接合（仮接合）し、リッド１６の端面（側周部の上端面）に、接着シート１７を接合（仮接合）する。ここで、凹部１６ａの内面に接合する接着シート１５には、半導体素子１２の平面サイズよりも大きなものを用いる。このような接着シート１５を、後述のように基板部２０ａの接着シート１４と接合した時に、その延出部１４ａの延出方向と異なる方向に接着シート１５の一部が延出されるような位置に、配置する。そして、このような位置に配置した接着シート１５上に、その延出されることとなる一部即ち延出部１５ａの側に偏らせて、アンダーフィル材料１８を配置する。このようにして、リッド１６の所定位置に接着シート１５及び接着シート１７が接合され、接着シート１５上の所定位置にアンダーフィル材料１８が配置された構造体（リッド部）３０ａを得る。尚、リッド１６の端面には、接着シート１７に替えて、流動性、硬化性を示す接着材を用いてもよい。

【0055】

上記のようにして基板部２０ａ及びリッド部３０ａを得た後、基板部２０ａとリッド部３０ａとを重ね合わせ、押圧することで、図１２（Ｂ）に示すような構造を得る。
その際は、まず、図１３（Ａ）に示すように、図１２（Ａ）の工程で得られたリッド部３０ａの上に、図１１（Ｂ）の工程で得られた基板部２０ａを反転させて配置する。それにより、基板部２０ａの半導体素子１２及び接着シート１４の側を、リッド部３０ａの接着シート１５及びアンダーフィル材料１８の側に対向させる。そして、対向させた基板部２０ａとリッド部３０ａの位置合わせを行う。

【0056】

次いで、図１３（Ｂ）に示すように、リッド部３０ａと基板部２０ａを一体で反転させ（正立）、プレス機等を用いて荷重をかけ、押圧する。例えば、接着シート１７と基板１１、及び接着シート１４と接着シート１５が接触するように、基板部２０ａとリッド部３０ａとを押圧する。尚、図１３（Ｂ）には、その押圧途中の状態を例示している。この押圧により、基板部２０ａの接着シート１４とリッド部３０ａの接着シート１５との間のアンダーフィル材料１８が側方に押し出される。

【0057】

アンダーフィル材料１８は、上記のように、予め接着シート１５の延出部１５ａ側に偏らせて配置されている。基板部２０ａとリッド部３０ａの押圧により、アンダーフィル材料１８は、接着シート１５の延出部１５ａ側（接着シート１４の延出部１４ａが設けられていない側）に比較的多く押し出され、半導体素子１２の側面を伝わり、基板１１側へと流下する。一方、接着シート１４の延出部１４ａ側（接着シート１５の延出部１５ａが設けられていない側）に押し出されるアンダーフィル材料１８の量は比較的少なく、また、その延出部１４ａの存在により、基板１１側への流下量も抑えられる。これにより、基板１１と半導体素子１２のギャップＧは、接着シート１４の延出部１４ａが設けられていない側から流下してくるアンダーフィル材料１８によって充填され易くなる。即ち、例えば図１３（Ｂ）の矢印方向Ｄ１のように、ギャップＧを流れるアンダーフィル材料１８の流動方向を調整することができる。

【0058】

このようにアンダーフィル材料１８を特定方向に流動させ、図１３（Ｃ）に示すように、基板１１と半導体素子１２のギャップＧに充填させる。アンダーフィル材料１８をギャップＧへ充填させるため、例えばアンダーフィル材料１８に熱可塑性樹脂を用いている場合であれば、押圧時に基板１１を加熱し、アンダーフィル材料１８の粘度を低下させてギャップＧへの充填を促進させることができる。

【0059】

アンダーフィル材料１８のギャップＧへの充填後、アンダーフィル材料１８、接着シート１４、接着シート１５、及び接着シート１７を硬化させることで、図１２（Ｂ）のような構造を有する半導体装置１０ａが得られる。これをＬＧＡタイプの半導体パッケージとして得ることができるほか、図１２（Ｃ）に示すように、基板１１の下面の電極部に半田ボール１９を搭載してＢＧＡタイプの半導体装置（半導体パッケージ）１０ａを得ることもできる。

【0060】

この第２の実施の形態でも、上記第１の実施の形態と同様に、半導体素子１２とリッド１６の間にボイドが生じるのを抑制することができる。また、接着シート１４及び接着シート１５がアンダーフィル材料１８で被覆され、加熱を伴う工程で生じる熱応力に起因した接着シート１４及び接着シート１５と半導体素子１２及びリッド１６との界面の剥離を抑制することができる。

【0061】

更に、この第２の実施の形態では、接着シート１４及び接着シート１５にそれぞれ所定方向に延出される延出部１４ａ及び延出部１５ａを設けることで、ギャップＧに充填されるアンダーフィル材料１８の流動方向を調整する。これにより、ギャップＧにアンダーフィル材料１８を充填する際の気体（例えば空気）の巻き込みを抑制し、ギャップＧにおけるアンダーフィル材料１８の未充填領域（ボイド）の発生を抑制することができる。その結果、基板１１と半導体素子１２の接続信頼性に優れた半導体装置１０ａを実現することが可能になる。

【0062】

次に、第３の実施の形態について説明する。
図１４は第３の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す図である。尚、図１４は第３の実施の形態に係る半導体装置の一例の断面模式図である。

【0063】

図１４に示す半導体装置（半導体パッケージ）１０ｂは、半導体素子１２を囲繞するように設けられた凸部１６ｂを有するリッド１６が用いられた構造を有する。半導体装置１０ｂは、リッド１６の凸部１６ｂの外側に、基板１１に実装された電子部品５０を有する。電子部品５０は、例えば、チップコンデンサ等のチップ部品である。

【0064】

半導体装置１０ｂでは、リッド１６の凸部１６ｂの内側に実装される半導体素子１２の上面に、接着シート１４が接合され、リッド１６の下面の、凸部１６ｂの内側に、接着シート１５が接合されている。凸部１６ｂは、その下端面に設けられた接着シート１７を介して、基板１１に接合されている。アンダーフィル材料１８は、リッド１６の凸部１６ｂで囲まれた領域に充填され、基板１１と半導体素子１２のギャップＧに充填されると共に、半導体素子１２、接着シート１４及び接着シート１５の表面を被覆している。

【0065】

上記のような構成を有する半導体装置１０ｂは、例えば、次のようにして形成される。
図１５〜図１７は第３の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図である。尚、図１５（Ａ）は半導体素子及び電子部品の実装工程の一例を示す図、図１５（Ｂ）は接着シートの配設工程の一例を示す図である。図１６（Ａ）はリッドへの接着シート及びアンダーフィル材料の配設工程の一例を示す図、図１６（Ｂ）はリッド部と基板部の接合工程の一例を示す図、図１６（Ｃ）は半田ボールの搭載工程の一例を示す図である。また、図１７は図１６（Ｂ）の接合工程の説明図であって、図１７（Ａ）は位置合わせ工程の一例を示す図、図１７（Ｂ）は押圧工程の一例を示す図、図１７（Ｃ）はアンダーフィル材料充填工程の一例を示す図である。

【0066】

図１５（Ａ）に示すように、半導体素子１２のバンプ１３を基板１１の電極部に接続し、半導体素子１２を基板１１にフリップチップ接続する。また、チップコンデンサ等の電子部品５０を、その電極を基板１１の電極部に接続し、基板１１上に実装する。そして、半導体素子１２の上面に、図１５（Ｂ）に示すように、接着シート１４を接合（仮接合）する。このようにして、基板１１に半導体素子１２及び電子部品５０が実装され、半導体素子１２の上面に接着シート１４が接合された構造体（基板部）２０ｂを得る。尚、基板１１と半導体素子１２のギャップＧにディスペンサ等を用いてアンダーフィル材料を充填する工程は省略できる。

【0067】

また、図１６（Ａ）に示すような、凹部１６ａ及び凸部１６ｂを有するリッド１６を準備する。リッド１６の凹部１６ａの内面（底面）で、凸部１６ｂの内側の領域に、接着シート１４よりも大きな平面サイズを有する接着シート１５を接合（仮接合）する。更に、リッド１６の端面及び凸部１６ｂの端面（上端面）に、接着シート１７を接合（仮接合）する。そして、凸部１６ｂの内側の接着シート１５上に、アンダーフィル材料１８を配置する。このようにして、リッド１６に接着シート１５及び接着シート１７が接合され、接着シート１５上にアンダーフィル材料１８が配置された構造体（リッド部）３０ｂを得る。

【0068】

上記のようにして基板部２０ｂ及びリッド部３０ｂを得た後、基板部２０ｂとリッド部３０ｂとを重ね合わせ、押圧することで、図１６（Ｂ）に示すような構造を得る。
その際は、まず、図１７（Ａ）に示すように、リッド部３０ｂの上に基板部２０ｂを反転させて両者を対向させ、位置合わせを行う。

【0069】

次いで、図１７（Ｂ）に示すように、リッド部３０ｂと基板部２０ｂを一体で反転させ（正立）、プレス機等を用いて荷重をかけ、押圧する。この押圧により、基板部２０ｂの接着シート１４とリッド部３０ｂの接着シート１５との間のアンダーフィル材料１８が側方に押し出され、基板１１側へと流下する。このように押し出されて流下したアンダーフィル材料１８が、図１７（Ｃ）に示すように、基板１１と半導体素子１２のギャップＧに充填されていく。アンダーフィル材料１８に熱可塑性樹脂を用いている場合には、押圧時に基板１１を加熱し、アンダーフィル材料１８の粘度を低下させてギャップＧへの充填を促進させることができる。押圧により押し出されたアンダーフィル材料１８は、リッド１６の凸部１６ｂより内側の領域に充填され、凸部１６ｂより外側の領域への流出は抑制される。

【0070】

アンダーフィル材料１８のギャップＧへの充填後、アンダーフィル材料１８、接着シート１４、接着シート１５、及び接着シート１７を硬化させることで、図１６（Ｂ）のような構造を有する半導体装置１０ｂが得られる。これをＬＧＡタイプの半導体パッケージとして得ることができるほか、図１６（Ｃ）に示すように、基板１１の下面の電極部に半田ボール１９を搭載してＢＧＡタイプの半導体装置１０ｂを得ることもできる。

【0071】

この第３の実施の形態でも、上記第１の実施の形態と同様に、半導体素子１２とリッド１６の間にボイドが生じるのを抑制することができる。
更に、この第３の実施の形態では、リッド１６に半導体素子１２を囲むような凸部１６ｂを設けることで、凸部１６ｂの内側の領域にアンダーフィル材料１８を充填する。凸部１６ｂの内側の領域にアンダーフィル材料１８を充填することで、接着シート１４及び接着シート１５がアンダーフィル材料１８で被覆されると共に、アンダーフィル材料１８とリッド１６の内面との接着面積が増大する。これにより、加熱を伴う工程で生じる熱応力による半導体素子１２の変形を抑制することができると共に、熱応力に起因した接着シート１４及び接着シート１５と半導体素子１２及びリッド１６との界面の剥離を抑制することができる。

【0072】

また、この第３の実施の形態では、リッド１６に凸部１６ｂを設けることで、接着シート１４と接着シート１５の間から押し出されたアンダーフィル材料１８が、凸部１６ｂの外側に流出して電子部品５０に付着するのを抑制することができる。

【0073】

次に、第４の実施の形態について説明する。
図１８は第４の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す図である。尚、図１８は第４の実施の形態に係る半導体装置の一例の断面模式図である。

【0074】

図１８に示す半導体装置（半導体パッケージ）１０ｃは、半導体素子１２の上面の接着シート１４の一部を側方に延出させた延出部１４ａを設けている点で、上記第３の実施の形態に係る半導体装置１０ｂと相違する。

【0075】

半導体装置１０ｃにおいて、接着シート１４は、半導体素子１２の少なくとも一の側方を除く側方に、リッド１６の凸部１６ｂに達するように延出された延出部１４ａを有している。アンダーフィル材料１８は、基板１１と半導体素子１２のギャップＧに充填されると共に、半導体素子１２、延出部１４ａを有する接着シート１４、及び接着シート１５の表面を被覆している。

【0076】

上記のような構成を有する半導体装置１０ｃは、例えば、次のようにして形成される。
図１９〜図２１は第４の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図である。尚、図１９（Ａ）は半導体素子及び電子部品の実装工程の一例を示す図、図１９（Ｂ）は接着シートの配設工程の一例を示す図である。図２０（Ａ）はリッドへの接着シート及びアンダーフィル材料の配設工程の一例を示す図、図２０（Ｂ）はリッド部と基板部の接合工程の一例を示す図、図２０（Ｃ）は半田ボールの搭載工程の一例を示す図である。また、図２１は図２０（Ｂ）の接合工程の説明図であって、図２１（Ａ）は位置合わせ工程の一例を示す図、図２１（Ｂ）は押圧工程の一例を示す図、図２１（Ｃ）はアンダーフィル材料充填工程の一例を示す図である。

【0077】

図１９（Ａ）に示すように、半導体素子１２及び電子部品５０を基板１１上に実装する。そして、半導体素子１２の上面に、図１９（Ｂ）に示すように、半導体素子１２の平面サイズよりも大きな接着シート１４を、その一部が半導体素子１２の少なくとも一の側方を除く側方に延出するように、接合（仮接合）する。このようにして、基板１１に半導体素子１２及び電子部品５０が実装され、半導体素子１２の上面に、延出部１４ａを有する接着シート１４が接合された、構造体（基板部）２０ｃを得る。尚、基板１１と半導体素子１２のギャップＧにディスペンサ等を用いてアンダーフィル材料を充填する工程は省略できる。

【0078】

また、図２０（Ａ）に示すような、凹部１６ａ及び凸部１６ｂを有するリッド１６を準備する。リッド１６の凹部１６ａの内面（底面）で、凸部１６ｂの内側の領域に、接着シート１４よりも大きな平面サイズを有する接着シート１５を接合（仮接合）する。更に、リッド１６の端面及び凸部１６ｂの端面（上端面）に、接着シート１７を接合（仮接合）する。そして、接着シート１５上に、アンダーフィル材料１８を配置する。このようにして、リッド１６に接着シート１５及び接着シート１７が接合され、接着シート１５上にアンダーフィル材料１８が配置された構造体（リッド部）３０ｃを得る。

【0079】

上記のようにして基板部２０ｃ及びリッド部３０ｃを得た後、基板部２０ｃとリッド部３０ｃとを重ね合わせ、押圧することで、図２０（Ｂ）に示すような構造を得る。
その際は、まず、図２１（Ａ）に示すように、リッド部３０ｃの上に基板部２０ｃを反転させて両者を対向させ、位置合わせを行う。

【0080】

次いで、図２１（Ｂ）に示すように、リッド部３０ｃと基板部２０ｃを一体で反転させ（正立）、プレス機等を用いて荷重をかけ、押圧する。この押圧により、基板部２０ｃの接着シート１４とリッド部３０ｃの接着シート１５との間のアンダーフィル材料１８が側方に押し出される。この例の場合、アンダーフィル材料１８は、接着シート１４の延出部１４ａが設けられていない側に押し出され、半導体素子１２の側面を伝わり、基板１１側へと流下する。接着シート１４の延出部１４ａ側へのアンダーフィル材料１８の押し出しは抑制される。これにより、基板１１と半導体素子１２のギャップＧは、接着シート１４の延出部１４ａが設けられていない側から流下してくるアンダーフィル材料１８により、例えば図２１（Ｂ）の矢印方向Ｄ２に向かって充填されていくようになる。

【0081】

このようにアンダーフィル材料１８を特定方向に流動させ、図２１（Ｃ）に示すように、基板１１と半導体素子１２のギャップＧに充填させる。アンダーフィル材料１８をギャップＧへ充填させるため、例えばアンダーフィル材料１８に熱可塑性樹脂を用いている場合であれば、押圧時に基板１１を加熱し、アンダーフィル材料１８の粘度を低下させてギャップＧへの充填を促進させることができる。

【0082】

アンダーフィル材料１８のギャップＧへの充填後、アンダーフィル材料１８、接着シート１４、接着シート１５、及び接着シート１７を硬化させることで、図２０（Ｂ）のような構造を有する半導体装置１０ｃが得られる。これをＬＧＡタイプの半導体パッケージとして得ることができるほか、図２０（Ｃ）に示すように、基板１１の下面の電極部に半田ボール１９を搭載してＢＧＡタイプの半導体装置１０ｃを得ることもできる。

【0083】

この第４の実施の形態でも、半導体素子１２とリッド１６の間にボイドが生じるのを抑制することができ、また、加熱を伴う工程で生じる熱応力に起因した接着シート１４及び接着シート１５と半導体素子１２及びリッド１６との界面の剥離を抑制することができる。更に、ギャップＧにアンダーフィル材料１８を充填する際の気体（例えば空気）の巻き込みを抑制し、ギャップＧにおけるアンダーフィル材料１８の未充填領域（ボイド）の発生を抑制することができる。また、接着シート１４と接着シート１５の間から押し出されたアンダーフィル材料１８が、凸部１６ｂの外側に流出して電子部品５０に付着するのを抑制することができる。

【0084】

次に、第５の実施の形態について説明する。
図２２は第５の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す図である。尚、図２２は第５の実施の形態に係る半導体装置の一例の断面模式図である。

【0085】

図２２に示す半導体装置（半導体パッケージ）１０ｄは、半導体素子１２とリッド１６の間に設ける熱界面材料として、半田シート６０を用いた構造を有する。半導体装置１０ｄでは、半導体素子１２の上面に、金（Ａｕ）メッキ層等の表面処理層６１が設けられ、リッド１６の下面にも同様に、Ａｕメッキ層等の表面処理層６２が設けられている。半導体装置１０ｄの半導体素子１２とリッド１６は、半田シート６０、表面処理層６１及び表面処理層６２によって熱的に接合されている。アンダーフィル材料１８は、基板１１と半導体素子１２のギャップＧに充填されると共に、半導体素子１２、半田シート６０、表面処理層６１及び表面処理層６２の表面を被覆している。

【0086】

上記のような構成を有する半導体装置１０ｄは、例えば、次のようにして形成される。
図２３及び図２４は第５の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図である。尚、図２３（Ａ）は半導体素子の実装工程の一例を示す図、図２３（Ｂ）はリッドへの半田シート及び接着シート並びにアンダーフィル材料の配設工程の一例を示す図、図２３（Ｃ）はリッド部と基板部の接合工程の一例を示す図、図２３（Ｄ）は半田ボールの搭載工程の一例を示す図である。また、図２４は図２３（Ｃ）の接合工程の説明図であって、図２４（Ａ）は位置合わせ工程の一例を示す図、図２４（Ｂ）は押圧工程の一例を示す図、図２４（Ｃ）はアンダーフィル材料充填工程の一例を示す図である。

【0087】

図２３（Ａ）に示すように、バンプ１３の配設面と反対側の面に表面処理層６１を設けた半導体素子１２を準備し、その半導体素子１２のバンプ１３を基板１１の電極部に接続し、半導体素子１２を基板１１に実装する。これにより、図２３（Ａ）に示すような構造体（基板部）２０ｄを得る。尚、基板１１と半導体素子１２のギャップＧにディスペンサ等を用いてアンダーフィル材料を充填する工程は省略できる。

【0088】

また、図２３（Ｂ）に示すような、凹部１６ａを有するリッド１６を準備し、凹部１６ａの内面（底面）に表面処理層６２を設け、その表面処理層６２上に半田シート６０を配置（仮付け）し、更にその半田シート６０上にアンダーフィル材料１８を配置する。尚、アンダーフィル材料１８には、フラックスを含むもの、或いはフラックスとして機能するものを用いる。また、リッド１６の端面（側周部の上端面）に、接着シート１７を接合（仮接合）する。これにより、図２３（Ｂ）に示すような構造体（リッド部）３０ｄを得る。

【0089】

上記のような基板部２０ｄ及びリッド部３０ｄを得た後、基板部２０ｄとリッド部３０ｄとを重ね合わせ、押圧、加熱することで、図２３（Ｃ）に示すような構造を得る。
その際は、まず、図２４（Ａ）に示すように、リッド部３０ｄの上に基板部２０ｄを反転させて両者を対向させ、位置合わせを行う。

【0090】

次いで、図２４（Ｂ）に示すように、リッド部３０ｄと基板部２０ｄを一体で反転させ（正立）、プレス機等を用いて荷重をかけ、押圧する。この押圧により、半導体素子１２の表面処理層６１と半田シート６０との間のアンダーフィル材料１８が側方に押し出され、基板１１側へと流下する。流下したアンダーフィル材料１８は、図２４（Ｃ）に示すように、基板１１と半導体素子１２のギャップＧに充填されていく。アンダーフィル材料１８に熱可塑性樹脂を用いている場合には、押圧時に基板１１を加熱し、アンダーフィル材料１８の粘度を低下させてギャップＧへの充填を促進させることができる。尚、この時の基板１１の加熱は、半田シート６０の融点未満の温度で行う。

【0091】

アンダーフィル材料１８のギャップＧへの充填後、アンダーフィル材料１８及び接着シート１７を硬化させ、半田シート６０を加熱溶融させることで、図２３（Ｃ）のような構造を有する半導体装置１０ｄが得られる。これをＬＧＡタイプの半導体パッケージとして得ることができるほか、図２３（Ｄ）に示すように、基板１１の下面の電極部に半田ボール１９を搭載してＢＧＡタイプの半導体装置１０ｄを得ることもできる。

【0092】

半導体装置１０ｄでは、その形成時に半田シート６０と半導体素子１２の間から押し出されたアンダーフィル材料１８により、半導体素子１２のほか、半田シート６０が被覆される。そのため、その後、半田シート６０が加熱溶融されても、溶融した半田の周囲への飛び出しが抑制される。

【0093】

ここで、比較のため、別の形態に係る半導体装置について説明する。
図２５は別の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図である。尚、図２５（Ａ）は半導体素子の実装工程の一例を示す図、図２５（Ｂ）はアンダーフィル材料の充填工程の一例を示す図、図２５（Ｃ）はリッドへの半田シート及び接着シートの配設工程の一例を示す図、図２５（Ｄ）はリッド部と基板部の接合工程の一例を示す図、図２５（Ｅ）は半田ボールの搭載工程の一例を示す図である。

【0094】

図２５（Ａ）に示すように、表面処理層６１を設けた半導体素子１２のバンプ１３を基板１１の電極部に接続し、半導体素子１２を基板１１に実装する。そして、図２５（Ｂ）に示すように、基板１１と半導体素子１２のギャップＧにディスペンサ４０を用いてアンダーフィル材料１８を充填する。

【0095】

図２５（Ｃ）に示すようなリッド１６の凹部１６ａの内面（底面）に、表面処理層６２を設け、その表面処理層６２上に半田シート６０を配置（仮付け）し、リッド１６の端面（側周部の上端面）に、接着シート１７を接合（仮接合）する。

【0096】

図２５（Ｂ）の工程後に得られる構造体（基板部）と、図２５（Ｃ）の工程後に得られる構造体（リッド部）とを重ね合わせ、押圧、加熱することで、図２５（Ｄ）に示すような半導体装置（半導体パッケージ）１０Ｅを得る。これをＬＧＡタイプの半導体パッケージとして得ることができるほか、図２５（Ｅ）に示すように、基板１１の下面の電極部に半田ボール１９を搭載してＢＧＡタイプの半導体装置１０Ｅを得ることもできる。

【0097】

半導体装置１０Ｅでは、半田ボール１９の搭載工程や半導体装置１０Ｅの形成後に行われる温度サイクル試験工程等、加熱を伴う工程において、半田シート６０が溶融し、溶融した半田が半導体素子１２上から流出したり飛散したりすることが起こり得る。半導体素子１２周辺の基板１１上に配線パターン等の導電部が表出している場合や、半導体素子１２周辺にチップコンデンサ等の電子部品が実装されている場合、そのような導電部や電子部品に流出、飛散した半田が付着すると、ショートが発生する恐れがある。

【0098】

これに対し、上記の半導体装置１０ｄでは、その形成時に半田シート６０と半導体素子１２の間から押し出されたアンダーフィル材料１８で半田シート６０が被覆されるため、溶融した半田シート６０からの半田の流出、飛散を抑制することができる。

【0099】

次に、第６の実施の形態について説明する。
図２６は第６の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の説明図である。尚、図２６（Ａ）は半導体素子及び半田シートの配設工程の一例を示す図、図２６（Ｂ）はリッドへの半田シート及び接着シート並びにアンダーフィル材料の配設工程の一例を示す図、図２６（Ｃ）はリッド部と基板部の接合工程の一例を示す図である。

【0100】

この第６の実施の形態では、図２６（Ａ）に示すように、基板１１にフリップチップ接続した半導体素子１２上面の表面処理層６１の上に、第１の半田シート６０ａを設けた構造体（基板部）２０ｅを得る。また、図２６（Ｂ）に示すように、凹部１６ａの内面（底面）に表面処理層６２、第２の半田シート６０ｂ、アンダーフィル材料１８、及び接着シート１７を設けた構造体（リッド部）３０ｅを得る。半田シート６０ａと半田シート６０ｂには、例えば、互いに異なる組成或いは融点の半田を含むシートを用いる。

【0101】

これらの基板部２０ｅとリッド部３０ｅとを重ね合わせ、押圧、加熱する。この押圧により、半田シート６０ａと半田シート６０ｂの間のアンダーフィル材料１８が押し出され、そのアンダーフィル材料１８が、ギャップＧに充填されると共に、半導体素子１２、半田シート６０ａ及び半田シート６０ｂを被覆する。

【0102】

その後、アンダーフィル材料１８及び接着シート１７の硬化と、半田シート６０ａ及び半田シート６０ｂの加熱溶融を行うことで、図２６（Ｃ）のような構造を有する半導体装置（半導体パッケージ）１０ｅを得る。半田シート６０ａと半田シート６０ｂに異なる組成或いは融点の半田を含むものを用い、加熱温度を調整することで、半導体素子１２とリッド１６の間に２層の半田層が介在する半導体装置１０ｅを得ることができる。これをＬＧＡタイプの半導体パッケージとして得ることができるほか、更に基板１１の下面の電極部に上記のような半田ボール１９を搭載してＢＧＡタイプの半導体装置１０ｅを得ることもできる。

【0103】

このような半導体装置１０ｅでも、上記第５の実施の形態に係る半導体装置１０ｄと同様に、半田シート６０ａと半田シート６０ｂがアンダーフィル材料１８で被覆されるため、半田の流出、飛散を効果的に抑制することができる。これにより、半導体素子１２周辺の基板１１上に配線パターン等の導電部が表出している場合や、半導体素子１２周辺にチップコンデンサ等の電子部品が実装されている場合でも、流出、飛散した半田が付着することによるショートの発生を抑制することができる。

【0104】

尚、上記第５及び第６の実施の形態において、半導体素子１２と半田シート６０、若しくは半導体素子１２と半田シート６０ａ及び半田シート６０ｂを囲繞する凸部１６ｂを有するリッド１６を用いることもできる。これにより、半導体素子１２の変形の抑制、アンダーフィル材１８や溶融半田の凸部１６ｂ外側への飛び出しの抑制等を図ることができる。

【0105】

次に、第７の実施の形態について説明する。
図２７は第７の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す図である。尚、図２７は第７の実施の形態に係る半導体装置の一例の断面模式図である。

【0106】

図２７に示す半導体装置（半導体パッケージ）１０ｆは、基板１１に実装された半導体素子１２を囲繞する側壁部１６ｃを有するリッド１６を備え、そのようなリッド１６内にアンダーフィル材料１８が充填された構造を有する。

【0107】

尚、ここでは半導体素子１２の上面に設ける接着シート１４を、その半導体素子１２と同じ或いは同等の平面サイズとしたが、より大きな平面サイズのものを用い、一部を半導体素子１２の側方に延出させてもよい。

【0108】

この半導体装置１０ｆのように、半導体素子１２とリッド１６の間を接着シート１４及び接着シート１５を用いて接合し、リッド１６内にアンダーフィル材料１８を充填することで、ボイドの発生、熱応力に起因した変形や熱界面材料の剥離を抑制することができる。

【0109】

尚、以上述べたように、リッド１６には、基板１１と接合される形態のものを用いることが、半導体装置の熱応力に対する強度を高める観点から好ましい。
図２８は半導体装置の別例の説明図である。

【0110】

例えば、図２８（Ａ）のような板状のリッド７０を用い、半導体素子１２とリッド７０の間、及び半導体素子１２と基板１１のギャップＧに樹脂材料４３を設けた半導体装置１０Ｆを想定する。このような半導体装置１０Ｆでは、リッド７０による基板１１の拘束が弱く、熱応力によって、基板１１及びそれに実装された半導体素子１２に、凸状に反るような変形が生じ易い。変形は、樹脂材料４３の弾性率が低くなるほど生じ易くなる。変形が生じる結果、基板１１と半導体素子１２の接続部の破損、断絶等の不具合が発生し得る。更に、半導体装置１０Ｆを他の基板７１に実装する際、半導体装置１０Ｆに生じている変形のために、図２８（Ｂ）のＸ部に示すように、半導体装置１０Ｆの半田ボール７２が、基板７１の電極部７１ａに接合されないことも起こり得る。

【0111】

これに対し、上記の各半導体装置１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆではいずれも、凹部１６ａの側周部、凸部１６ｂ或いは側壁部１６ｃといった部位を有するリッド１６が用いられる。リッド１６のそのような部位を基板１１と接合することで、リッド１６で基板１１を拘束し、熱応力による基板１１、半導体素子１２の反り等の変形を抑制することができる。また、リッド１６のそのような部位で囲まれた領域内にアンダーフィル材料１８を充填することで、熱応力による基板１１、半導体素子１２の反り等の変形を抑制することができる。その結果、他の基板７１に精度良く実装することのできる半導体装置１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆを実現することが可能になる。

【0112】

尚、以上の説明では、半導体素子側に１枚のシート、リッド側に１枚のシートを設ける場合を例にした。このほか、半導体素子側に２枚以上のシート、リッド側に２枚以上のシートを積層して設けることも可能である。この場合、積層するシートは、必ずしも同じ或いは同等の平面サイズであることを要せず、例えば、いずれか１枚には上記のような延出部を設けることもできる。

【0113】

以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１） 基板と、
前記基板の上方に配設された半導体素子と、
前記半導体素子の上方に配設された放熱体と、
前記基板と前記半導体素子の間に配設された樹脂と
を含み、
前記半導体素子と前記放熱体の間に、
前記半導体素子の上面に配設された熱伝導性の第１シートと、
前記放熱体の下面に配設された熱伝導性の第２シートと
を含むことを特徴とする半導体装置。

【0114】

（付記２） 前記樹脂は、前記基板と前記半導体素子の間に配設されると共に、前記半導体素子、前記第１シート及び前記第２シートを被覆することを特徴とする付記１に記載の半導体装置。

【0115】

（付記３） 前記樹脂は、前記放熱体の、前記第２シートの外側の前記下面を被覆することを特徴とする付記２に記載の半導体装置。
（付記４） 前記第１シート及び前記第２シートは、前記樹脂よりも弾性率が低いことを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の半導体装置。

【0116】

（付記５） 前記第１シートは、前記上面から前記半導体素子の一側方に延出された延出部を有することを特徴とする付記１乃至４のいずれかに記載の半導体装置。
（付記６） 前記放熱体は、前記下面に、前記第１シート及び前記第２シートの外側に配設された凸部を有することを特徴とする付記１乃至５のいずれかに記載の半導体装置。

【0117】

（付記７） 前記第１シートと前記第２シートとが接触することを特徴とする付記１乃至６のいずれかに記載の半導体装置。
（付記８） 基板の上方に配設された半導体素子の上面に熱伝導性の第１シートを配設して第１部材を形成する工程と、
放熱体の一面に熱伝導性の第２シートを配設し前記第２シート上に樹脂を配設して第２部材を形成する工程と、
形成された前記第１部材と前記第２部材とを、前記第１シートと前記第２シートが前記樹脂を挟んで対向するように配置する工程と、
配置された前記第１部材と前記第２部材とを押圧し、前記第１シートと前記第２シートの間から前記樹脂を押し出す工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。

【0118】

（付記９） 前記樹脂を押し出す工程後に、前記樹脂を硬化する工程を更に含み、
前記樹脂の硬化後、前記第１シート及び前記第２シートは、前記樹脂よりも弾性率が低いことを特徴とする付記８に記載の半導体装置の製造方法。

【0119】

（付記１０） 前記樹脂を押し出す工程は、前記樹脂の粘度を低下させる工程を含むことを特徴とする付記８又は９に記載の半導体装置の製造方法。
（付記１１） 前記樹脂を押し出す工程は、押し出される前記樹脂を前記基板と前記半導体素子の間に流動させる工程を含むことを特徴とする付記８乃至１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。

【0120】

（付記１２） 前記放熱体は、前記第２シートを配設する領域の外側に凸部を有することを特徴とする付記８乃至１１のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
（付記１３） 前記凸部は、前記半導体素子を囲繞するように配設され、押し出された前記樹脂は、前記凸部の内側の領域に充填されることを特徴とする付記１２に記載の半導体装置の製造方法。

【符号の説明】

【0121】

１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ 半導体装置
１１，７１ 基板
１２ 半導体素子
１３ バンプ
１４，１５，１７ 接着シート
１４ａ，１５ａ 延出部
１６，７０ リッド
１６ａ 凹部
１６ｂ 凸部
１６ｃ 側壁部
１８ アンダーフィル材料
１９，７２ 半田ボール
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０Ａ 基板部
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０Ａ リッド部
４０，４１ ディスペンサ
４２ 熱界面材料
４３ 樹脂材料
４４ ボイド
４５，４６，４７ 剥離
５０ 電子部品
６０，６０ａ，６０ｂ 半田シート
６１，６２ 表面処理層
７１ａ 電極部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】