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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024141093
(43)【公開日】2024-10-10
(54)【発明の名称】半導体装置
(51)【国際特許分類】
   H01L 23/28 20060101AFI20241003BHJP
   H01L 23/34 20060101ALI20241003BHJP
   H01L 23/02 20060101ALI20241003BHJP
【FI】
H01L23/28 C
H01L23/34 B
H01L23/02 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023052552
(22)【出願日】2023-03-29
(71)【出願人】
【識別番号】000190688
【氏名又は名称】新光電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】関島 信一朗
【テーマコード(参考)】
4M109
5F136
【Fターム(参考)】
4M109AA01
4M109CA04
4M109DB06
4M109EA02
5F136DA14
5F136DA17
(57)【要約】
【課題】半導体チップの上面における所定領域への封止樹脂の流入を回避し且つ封止樹脂の高さの増大を抑えること。
【解決手段】半導体装置は、配線基板と、半導体チップと、封止樹脂とを備える。半導体チップは、配線基板に搭載される。封止樹脂は、配線基板と半導体チップとの隙間に充填されて半導体チップの上面まで延在する。半導体チップは、半導体チップの上面における所定領域の周囲に位置し且つ半導体チップの上面の周縁を含む外周領域に形成され、封止樹脂の延在する部分を補足する溝を有する。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
配線基板と、
前記配線基板に搭載される半導体チップと、
前記配線基板と前記半導体チップとの隙間に充填されて前記半導体チップの上面まで延在する封止樹脂と
を備え、
前記半導体チップは、
前記半導体チップの上面における所定領域の周囲に位置し且つ前記半導体チップの上面の周縁を含む外周領域に形成され、前記封止樹脂の延在する部分を補足する溝を有する
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項2】
前記溝は、
前記半導体チップの上面における前記外周領域のうち、少なくとも前記半導体チップの上面の周縁を構成する一辺に沿う位置に形成される
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記封止樹脂は、
前記半導体チップの上面まで延在する部分において、前記半導体チップの上面よりも高い位置まで隆起して前記半導体チップの上面における前記外周領域を被覆している
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記半導体チップは、
前記外周領域に、複数の前記溝を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
【請求項5】
複数の前記溝のうち前記所定領域に最も近い位置に配置された溝は、当該溝を除く他の溝よりも、幅および深さの少なくとも一方が大きい
ことを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。
【請求項6】
複数の前記溝は、前記所定領域に近いものほど、幅および深さの少なくとも一方が大きい
ことを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。
【請求項7】
前記封止樹脂を塗布する領域が、
前記半導体チップの外周領域上に位置している
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置は、例えば、配線基板に半導体チップを搭載することにより製造される。また、配線基板と半導体チップとの隙間には、アンダーフィル樹脂と呼ばれる封止樹脂が充填され、配線基板と半導体チップとの電気的な接続部分が保護される。
【0003】
このような封止樹脂は、例えば封止樹脂を吐出するノズル(以下、「樹脂吐出ノズル」と呼ぶ。)を用いて配線基板と半導体チップとの隙間に充填される。このとき、封止樹脂が配線基板と半導体チップとの隙間から側方へ流出し、たとえば半導体チップの周囲に配置された他の部品やパッド等を汚損する可能性がある。
【0004】
これに対し、側方への封止樹脂の流出を回避するために、樹脂吐出ノズルから半導体チップの上面の周縁に封止樹脂を供給して配線基板と半導体チップとの隙間に封止樹脂を充填するとともに、封止樹脂を半導体チップの上面まで延在させる技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平11-345834号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上述した技術では、半導体チップの上面における所定領域へ封止樹脂が流入するとともに、封止樹脂の高さが増大するという問題がある。すなわち、例えば半導体チップの上面の中央部には印字のための印字領域が設けられる場合がある。かかる場合に、封止樹脂が半導体チップの上面まで延在すると、延在する部分が印字領域に流入し、印字領域の使用が阻害されるおそれがある。さらに、封止樹脂の半導体チップの上面まで延在する部分の厚み分だけ封止樹脂全体の高さが増大してしまうことも考えられる。封止樹脂の高さが増大すると、例えば、半導体チップの上方に外部部品が配置される場合に、封止樹脂と外部部品とが干渉して封止樹脂にクラックが発生する等の不具合が発生する。
【0007】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、半導体チップの上面における所定領域への封止樹脂の流入を回避し且つ封止樹脂の高さの増大を抑えることができる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本願の開示する半導体装置は、一つの態様において、配線基板と、半導体チップと、封止樹脂とを備える。半導体チップは、配線基板に搭載される。封止樹脂は、配線基板と半導体チップとの隙間に充填されて半導体チップの上面まで延在する。半導体チップは、半導体チップの上面における所定領域の周囲に位置し且つ半導体チップの上面の周縁を含む外周領域に形成され、封止樹脂の延在する部分を補足する溝を有する。
【発明の効果】
【0009】
本願の開示する半導体装置の一つの態様によれば、半導体チップの上面における所定領域への封止樹脂の流入を回避し且つ封止樹脂の高さの増大を抑えることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1図1は、実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
図2図2は、実施形態に係る半導体装置を上方向から見た平面図である。
図3図3は、樹脂充填工程の具体例を示す図である。
図4図4は、実施形態の変形例1に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
図5図5は、実施形態の変形例1に係る半導体装置を上方向から見た平面図である。
図6図6は、実施形態の変形例2に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
図7図7は、実施形態の変形例2に係る半導体装置を上方向から見た平面図である。
図8図8は、実施形態の変形例3に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
図9図9は、実施形態の変形例4に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に、本願の開示する半導体装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により開示技術が限定されるものではない。
【0012】
(実施形態)
図1は、実施形態に係る半導体装置100の構成を示す断面図である。半導体装置100は、配線基板110に半導体チップ120が搭載されて構成される。そして、配線基板110と半導体チップ120との隙間には、アンダーフィル樹脂と呼ばれる封止樹脂130が充填されるとともに、この封止樹脂130が半導体チップ120の側面を回り込んで半導体チップ120の上面120aまで延在している。以下においては、便宜上、配線基板110から半導体チップ120へ向かう方向を上方向とし、半導体チップ120から配線基板110へ向かう方向を下方向として説明するが、半導体装置100は、例えば上下反転するなど任意の姿勢で製造・使用されてよい。
【0013】
配線基板110は、基板111、ソルダーレジスト層112及び上面パッド113を有する。なお、図1においては図示を省略するが、上面パッド113は、基板111を貫通するビア配線により、基板111の下方の図示しない下面パッドと電気的に接続されていてもよい。
【0014】
基板111は、絶縁性の板状部材であり、配線基板110の基材である。基板111の材料としては、例えば、補強材であるガラスクロス(ガラス織布)にエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性の絶縁性樹脂を含浸させて硬化させたガラスエポキシ樹脂などを用いることができる。補強材としては、ガラスクロスに限らず、例えば、ガラス不織布、アラミド織布、アラミド不織布、液晶ポリマ(LCP:Liquid Crystal Polymer)織布及びLCP不織布などを用いることができる。また、熱硬化性の絶縁性樹脂としては、エポキシ樹脂の他にも、例えば、ポリイミド樹脂及びシアネート樹脂などを用いることができる。
【0015】
なお、基板111は、単層の絶縁性部材に限定されず、絶縁層及び配線層を積層した多層構造の積層基板であっても良い。基板111が積層基板である場合には、絶縁層を貫通するビアによって、この絶縁層を挟む配線層が電気的に接続される。絶縁層の材料としては、例えば、エポキシ樹脂及びポリイミド樹脂などの絶縁性樹脂、又はこれらの樹脂にシリカやアルミナ等のフィラーを混入した樹脂材を用いることができる。また、配線層の材料としては、例えば銅(Cu)又は銅合金を用いることができる。
【0016】
ソルダーレジスト層112は、基板111の上面を被覆する絶縁層である。ソルダーレジスト層112の一部には開口部が設けられ、開口部から上面パッド113が露出する。ソルダーレジスト層112の材料としては、例えばエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。
【0017】
上面パッド113は、基板111の上面の配線層に形成され、半導体チップ120の実装及び外部部品(不図示)の実装のために、ソルダーレジスト層112の開口部から露出する。すなわち、一部の上面パッド113には、半導体チップ120がフリップチップ接続される。また、半導体チップ120が接続されない他の一部の上面パッド113は、半導体チップ120と接続される上面パッド113の周囲に配置されてソルダーレジスト層112の開口部から部分的に露出し、外部部品に対する外部接続端子として用いられる。配線基板110の上面に半導体チップ120が搭載される際には、半導体チップ120の下面に形成された端子121がはんだ121aによって上面パッド113に接続される。そして、配線基板110と半導体チップ120の隙間には、封止樹脂130が充填され、端子121と上面パッド113との接続部分が保護される。上面パッド113の材料としては、配線層と同様に、例えば銅又は銅合金を用いることができる。
【0018】
半導体チップ120は、種々の機能を有する電子回路を半導体上に集積した電子部品である。半導体チップ120の配線基板110に対向する下面には複数の端子121が設けられており、これらの端子121が上述のように配線基板110の上面パッド113に接続される。
【0019】
封止樹脂130は、配線基板110と半導体チップ120との隙間に充填されて半導体チップ120の側面から半導体チップ120の上面120aまで延在する。封止樹脂130の材料としては、例えばエポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂を用いることができる。
【0020】
図2は、実施形態に係る半導体装置100を上方向から見た平面図である。図2では、半導体チップ120の、矩形状を有する上面120aが示されている。図2のI-I線における断面が図1の断面に相当する。図1及び図2に示すように、封止樹脂130が延在する半導体チップ120の上面120aは、印字領域(所定領域の一例)122及び外周領域123を有する。
【0021】
印字領域122は、例えば半導体チップ120の製品番号等の各種情報を印字するための領域である。印字領域122は、半導体チップ120の上面120aの中央部に設けられる。印字領域122は、印字の視認性を保つために、封止樹脂130によって被覆されないことが望ましい。
【0022】
外周領域123は、印字領域122の周囲に位置し且つ半導体チップ120の上面120aの周縁を含む領域である。外周領域123には、溝124が形成される。溝124は、封止樹脂130の半導体チップ120の上面120aまで延在する部分を補足する。具体的には、溝124は、封止樹脂130に対して毛細管現象を発生させる程度に微細な幅および深さを有しており、封止樹脂130の半導体チップ120の上面120aまで延在する部分を毛細管現象により補足する。溝124の幅は、例えば50~1000μm程度とすることができ、溝124の深さは、例えば1~100μm程度とすることができる。溝124は、例えばレーザ加工によって形成することが可能である。
【0023】
このように、実施形態では、半導体チップ120の上面120aにおける印字領域122の周囲に位置する外周領域123に溝124を形成して封止樹脂130の延在する部分を補足する。このため、封止樹脂130の延在する部分が溝124に格納されるとともに、封止樹脂130の延在する部分の上面が半導体チップ120の上面120aの高さよりも低い位置に位置することとなる。これにより、外周領域123において溝124の毛細管現象の作用により封止樹脂130の流動が制限されるとともに、封止樹脂130が溝124の長手方向に薄く広がる。結果として、実施形態によれば、半導体チップ120の上面120aにおける印字領域122への封止樹脂130の流入を回避し且つ封止樹脂130の高さの増大を抑制することができる。
【0024】
溝124は、図2に示すように、半導体チップ120の上面120aにおける外周領域123のうち、半導体チップ120の上面120aの周縁を構成する四辺に沿う位置に形成される。これにより、樹脂吐出ノズルを用いて半導体チップ120の上面120aの周縁に封止樹脂130を供給する場合でも、上面120aの周縁を構成する四辺付近において封止樹脂130の流動を制限することができる。その結果、印字領域122への封止樹脂130の流入をより安定的に回避することができる。
【0025】
なお、図2では、溝124が半導体チップ120の上面120aの周縁を構成する四辺に沿って形成される場合の例を示したが、開示技術はこれに限られない。例えば、溝124は、半導体チップ120の上面120aにおける外周領域123のうち、少なくとも上面120aの周縁を構成する一辺に形成されてもよい。この場合、溝124は、上面120aの周縁を構成する四辺のうち樹脂吐出ノズルに近接する側の一以上の辺に形成されるとよい。
【0026】
溝124は、外周領域123に複数形成される。さらに、複数の溝124は、格子状に配置される。言い換えると、平面視で互いに異なる方向に延びる直線状の複数の溝124が、互いに交差して配置される。外周領域123に複数の溝124が形成されることにより、外周領域123において複数の溝124の毛細管現象の作用により封止樹脂130の流動をより効率的に制限するとともに、封止樹脂130をより薄く広げることができる。結果として、実施形態によれば、半導体チップ120の上面120aにおける印字領域122への封止樹脂130の流入をより安定的に回避し且つ封止樹脂130の高さの増大を抑制することができる。
【0027】
なお、外周領域123における複数の溝124の配置は、図2に示す格子状に限られない。例えば、平面視で矩形状に連続して陥没する同心の複数の溝124が、印字領域122を囲むように配置されてもよい。
【0028】
次いで、上記のように構成された半導体装置100を製造する際に実行される封止樹脂充填工程について、図3を参照して説明する。図3は、封止樹脂充填工程の具体例を示す図である。図3においては、配線基板110の上面に半導体チップ120が搭載された状態が示されている。
【0029】
配線基板110の上面に半導体チップ120が搭載されると、まず、樹脂吐出ノズル200が半導体チップ120の上面120aの周縁上方に配置される。
【0030】
そして、樹脂吐出ノズル200から半導体チップ120の上面120aの周縁に未硬化の封止樹脂130が供給される。樹脂吐出ノズル200から供給される封止樹脂130は、半導体チップ120の側面を経由して配線基板110と半導体チップ120との隙間に充填されるとともに、半導体チップ120の側面を回り込んで半導体チップ120の上面120aまで延在する。
【0031】
ここで、半導体チップ120の上面120aにおける印字領域122の周囲に位置する外周領域123には、封止樹脂130の延在する部分を補足する溝124が形成されている。このため、封止樹脂130の延在する部分が溝124に格納されるとともに、封止樹脂130の延在する部分の上面が半導体チップ120の上面120aの高さよりも低い位置に位置することとなる。これにより、外周領域123において溝124の毛細管現象の作用により封止樹脂130の流動が制限されるとともに、封止樹脂130が溝124の長手方向に薄く広がる。この結果、半導体チップ120の上面120aにおける印字領域122への封止樹脂130の流入が回避され且つ封止樹脂130の高さの増大が抑制される。このため、封止樹脂130によって印字領域122が被覆されることがなく、印字領域122の使用が阻害されることがない。また、配線基板110の上面パッド113を利用して半導体チップ120の上方に外部部品が配置される場合であっても、封止樹脂130と外部部品との干渉を回避することができ、封止樹脂130におけるクラックの発生を防止することができる。
【0032】
配線基板110と半導体チップ120との隙間に未硬化の封止樹脂130が充填されて半導体チップ120の上面120aまで延在すると、封止樹脂130が所定の温度に加熱され硬化する。
【0033】
(変形例)
つづいて、実施形態に係る半導体装置100の各種変形例について、図4図9を参照しながら説明する。図4は、実施形態の変形例1に係る半導体装置100の構成を示す断面図である。図5は、実施形態の変形例1に係る半導体装置100を上方向から見た平面図である。
【0034】
なお、以下の各種変形例では、実施形態と同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
【0035】
図4及び図5に示すように、変形例1に係る半導体装置100では、封止樹脂130の構成が実施形態と異なる。具体的には、封止樹脂130が、半導体チップ120の上面120aまで延在する部分において、半導体チップ120の上面120aよりも高い位置まで隆起して半導体チップ120の上面120aにおける外周領域123を被覆している。換言すれば、変形例1では、封止樹脂130の延在する部分が溝124に格納されるとともに、封止樹脂130の延在する部分の上面が半導体チップ120の上面120aの高さよりも高い位置まで隆起して外周領域123全体を被覆している。
【0036】
これにより、半導体チップ120が封止樹脂130によって上面120a及び下面の両側から挟まれることから、半導体チップ120を安定的に固定することができる。したがって、変形例1によれば、半導体チップ120と封止樹脂130との熱膨張率の相違により半導体チップ120が封止樹脂130から剥離することや、半導体チップ120に反りが発生することを抑制することができる。
【0037】
また、変形例1における封止樹脂130は、半導体チップ120の上面120aよりも高い位置に隆起している。これにより、封止樹脂130は、溝124による毛細管現象によって均一にならされており、封止樹脂130の一部分が突出して隆起するような場合に比べて、半導体チップ120の上方に外部部品が配置される際の干渉を最小限に抑えることができる。
【0038】
図6は、実施形態の変形例2に係る半導体装置100の構成を示す断面図である。図7は、実施形態の変形例2に係る半導体装置100を上方向から見た平面図である。
【0039】
図6及び図7に示すように、変形例2に係る半導体装置100では、複数の溝124の構成が実施形態と異なる。具体的には、複数の溝124のうち印字領域122に最も近い位置に配置された溝124Aが、当該溝124Aを除く他の溝124よりも、幅が大きい。
【0040】
これにより、印字領域122に最も近い溝124Aの容積が増大することから、樹脂吐出ノズル200からの封止樹脂130の供給量が比較的に多い場合でも、印字領域122へ向かう封止樹脂130の流れを溝124Aにおいて滞留させることができる。したがって、変形例2によれば、半導体チップ120の上面120aにおける印字領域122への封止樹脂130の流入をより安定的に回避することができる。
【0041】
図8は、実施形態の変形例3に係る半導体装置100の構成を示す断面図である。
【0042】
図8に示すように、変形例3に係る半導体装置100では、複数の溝124の構成が実施形態と異なる。具体的には、複数の溝124のうち印字領域122に最も近い位置に配置された溝124Aが、当該溝124Aを除く他の溝124よりも、深さが大きい。
【0043】
これにより、印字領域122に最も近い溝124Aの容積が増大することから、樹脂吐出ノズル200からの封止樹脂130の供給量が比較的に多い場合でも、印字領域122へ向かう封止樹脂130の流れを溝124Aにおいて滞留させることができる。したがって、変形例3によれば、半導体チップ120の上面120aにおける印字領域122への封止樹脂130の流入をより安定的に回避することができる。
【0044】
さらに、変形例3では、印字領域122に最も近い溝124Aが、当該溝124Aを除く他の溝124よりも、幅が大きくてもよい。要するに、印字領域122に最も近い溝124Aは、当該溝124Aを除く他の溝124よりも、幅および深さの少なくとも一方が大きいとよい。
【0045】
図9は、実施形態の変形例4に係る半導体装置100の構成を示す断面図である。
【0046】
図9に示すように、変形例3に係る半導体装置100では、複数の溝124の構成が実施形態と異なる。具体的には、複数の溝124が、印字領域122に近いものほど、幅が大きい。
【0047】
これにより、印字領域122に近いものほど各溝124の容積が増大することから、樹脂吐出ノズル200からの封止樹脂130の供給量が比較的に多い場合でも、印字領域122へ向かう封止樹脂130の流れを各溝124において滞留させることができる。したがって、変形例4によれば、半導体チップ120の上面120aにおける印字領域122への封止樹脂130の流入をより安定的に回避することができる。
【0048】
さらに、変形例4では、複数の溝124が、印字領域122に近いものほど、深さが大きくてもよい。要するに、複数の溝124は、印字領域122に近いものほど、幅および深さの少なくとも一方が大きいとよい。
【0049】
以上のように、実施形態に係る半導体装置(一例として、半導体装置100)は、配線基板(一例として、配線基板110)と、半導体チップ(一例として、半導体チップ120)と、封止樹脂(一例として、封止樹脂130)とを備える。半導体チップは、配線基板に搭載される。封止樹脂は、配線基板と半導体チップとの隙間に充填されて半導体チップの上面まで延在する。半導体チップは、半導体チップの上面(一例として、上面120a)における所定領域(一例として、印字領域122)の周囲に位置し且つ半導体チップの上面の周縁を含む外周領域(一例として、外周領域123)に形成され、封止樹脂の延在する部分を補足する溝(一例として、溝124)を有する。これにより、半導体チップの上面における所定領域への封止樹脂の流入を回避し且つ封止樹脂の高さの増大を抑えることができる。
【0050】
また、溝は、半導体チップの上面における外周領域のうち、少なくとも半導体チップの上面の周縁を構成する一辺に沿う位置に形成されてもよい。これにより、半導体チップの上面における所定領域への封止樹脂の流入をより安定的に回避することができる。
【0051】
また、封止樹脂は、半導体チップの上面まで延在する部分において、半導体チップの上面よりも高い位置まで隆起して半導体チップの上面における外周領域を被覆していてもよい。これにより、半導体チップと封止樹脂との熱膨張率の相違により半導体チップが封止樹脂から剥離することや、半導体チップに反りが発生することを抑制することができる。
【0052】
また、半導体チップは、外周領域に、複数の溝を有していてもよい。これにより、半導体チップの上面における所定領域への封止樹脂の流入をより安定的に回避し且つ封止樹脂の高さの増大を抑えることができる。
【0053】
また、複数の溝のうち所定領域に最も近い位置に配置された溝(一例として、溝124A)は、当該溝を除く他の溝よりも、幅および深さの少なくとも一方が大きくてもよい。これにより、半導体チップの上面における所定領域への封止樹脂の流入をより安定的に回避することができる。
【0054】
また、複数の溝は、所定領域に近いものほど、幅および深さの少なくとも一方が大きくてもよい。これにより、半導体チップの上面における所定領域への封止樹脂の流入をより安定的に回避することができる。
【符号の説明】
【0055】
100 半導体装置
110 配線基板
111 基板
112 ソルダーレジスト層
113 上面パッド
120 半導体チップ
120a 上面
121 端子
122 印字領域
123 外周領域
124、124A 溝
130 封止樹脂
200 樹脂吐出ノズル
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9