JP2009164435A - Manufacturing method of semiconductor device, and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法および半導体装置に関し、特に、回路基板に半導体素子を実装して構成される半導体装置の製造方法および半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device configured by mounting a semiconductor element on a circuit board.
近年、携帯電話など電子機器の小型化、高密度化に伴い、半導体素子を回路基板に実装するための実装密度の向上が要求されている。この要求を満たすために、半導体素子の表面電極上に半田などで形成したバンプ(突起)を格子状に配置し、それを、回路基板表面に形成した電極に対して、半導体素子の表面を下に向けて直接接合するFC(Flip Chip:フリップチップ)と呼ばれる実装方法を用いたBGA(Ball Grid Array:ボール グリッド アレイ)パッケージ、FCBGAが広く使用されている。 2. Description of the Related Art In recent years, with the reduction in size and density of electronic devices such as mobile phones, there has been a demand for improvement in mounting density for mounting semiconductor elements on circuit boards. In order to satisfy this requirement, bumps (projections) made of solder or the like are arranged in a grid pattern on the surface electrode of the semiconductor element, and the surface of the semiconductor element is placed below the electrode formed on the circuit board surface. A BGA (Ball Grid Array) package, FCBGA, which uses a mounting method called FC (Flip Chip) that directly joins toward the substrate, is widely used.
FCBGAでは、半導体素子を半田バンプによって基板に接合する際に、フラックスが半田バンプおよび電極に塗布される。回路基板に半導体素子を接合した後に、回路基板と半導体素子との間にフラックスが残留していると、イオン成分による電極間のマイグレーションによってショートが発生するため、半導体装置の信頼性が低下してしまう。 In FCBGA, flux is applied to solder bumps and electrodes when a semiconductor element is bonded to a substrate by solder bumps. If the flux remains between the circuit board and the semiconductor element after bonding the semiconductor element to the circuit board, a short circuit occurs due to migration between the electrodes due to ion components, which reduces the reliability of the semiconductor device. End up.
また、FCBGAでは、半田バンプの接続信頼性を向上させるために、半導体素子と回路基板の隙間にアンダーフィル樹脂を充填する実装方法が行われている。図17(A)に示すように、このアンダーフィル樹脂1006を充填する際にフラックス1007が残留していると、残留しているフラックス1007によってアンダーフィル樹脂1006の充填が阻害されることになる。この結果、アンダーフィル樹脂1006内にボイド1008が形成されて接続強度の低下およびショートが発生する可能性が増加し、半導体装置1001の信頼性が低下してしまう。さらに、FCBGAの回路基板1002と半導体素子1003との隙間は50〜100μmと狭いため、隙間内のフラックスを洗浄することは困難である。
In FCBGA, in order to improve the connection reliability of solder bumps, a mounting method is used in which a gap between a semiconductor element and a circuit board is filled with an underfill resin. As shown in FIG. 17A, if the flux 1007 remains when the
これに対し、フラックスの残留に対する一般的な洗浄方法として、半導体装置を水などの洗浄液中に浸漬させながら揺動してフラックスを洗浄する方法、超音波によってフラックスを洗浄する方法などがある。 On the other hand, as a general cleaning method for residual flux, there are a method of cleaning the flux by oscillating while immersing the semiconductor device in a cleaning solution such as water, and a method of cleaning the flux with ultrasonic waves.
また、FCBGAの回路基板と半導体素子との隙間に洗浄液を浸入させ、隙間に沿って洗浄液の高速な流れを形成することによって、隙間の内部に浸入している洗浄液を吸引させることにより、隙間の内部を洗浄する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、半導体装置を洗浄液中に浸漬させながら揺動してフラックスを洗浄する方法でFCBGAの隙間内を洗浄しても、上記のように洗浄液がFCBGAの微小な隙間内に入りにくく、また、揺動してもFCBGAの隙間内の洗浄液自体がほとんど動かないため、有効な洗浄効果は得られにくいという問題点がある。 By the way, even when the inside of the FCBGA gap is washed by a method of oscillating while immersing the semiconductor device in the washing liquid and washing the flux, the washing liquid hardly enters the minute gap of the FCBGA as described above. Even if it moves, the cleaning liquid itself in the gap of the FCBGA hardly moves, so that there is a problem that it is difficult to obtain an effective cleaning effect.
また、超音波によってフラックスを洗浄する方法でFCBGAの隙間内を洗浄しても、一般的に使用されている低周波数帯の超音波を用いると、キャビテーションによる強力な洗浄効果が得られる一方、半導体素子にダメージを与えてしまう可能性があるという問題点がある。また、キャビテーションの発生しない高周波数帯の超音波を用いた半導体素子デバイスなどの洗浄用の洗浄機も開発されているが、これをFCBGAの隙間内の洗浄に用いても十分な洗浄効果が得られにくいという問題点がある。 In addition, even if the inside of the FCBGA gap is cleaned by a method of cleaning the flux with ultrasonic waves, if a generally used low frequency ultrasonic wave is used, a strong cleaning effect by cavitation can be obtained. There is a problem that the element may be damaged. A cleaning machine for cleaning semiconductor element devices using ultrasonic waves in a high frequency band that does not generate cavitation has also been developed. Even if this is used for cleaning in the gaps of FCBGA, a sufficient cleaning effect is obtained. There is a problem that it is difficult to be done.
また、特許文献1に記載されている技術では、図17(B)に示すように、洗浄槽内に低圧の水流1087を流すことにより、半導体装置1001の回路基板1002と半導体素子1003の隙間内のフラックス1007の洗浄について高い洗浄効果を期待できるが、この隙間以外に水流1087のパスがあると、水流1087がそのパスを流れてしまい隙間への液流が弱まるので、洗浄性が低下する。このため、ワーク毎に水流1087をコントロールする専用洗浄治具が必要となり、コストが高くなるという問題点がある。 In the technique described in Patent Document 1, as shown in FIG. 17B, a low-pressure water flow 1087 is caused to flow in the cleaning tank so that the gap between the circuit board 1002 of the semiconductor device 1001 and the semiconductor element 1003 is obtained. A high cleaning effect can be expected for the cleaning of the flux 1007. However, if there is a path of the water flow 1087 other than this gap, the water flow 1087 flows through the path and the liquid flow into the gap is weakened, so that the cleaning performance is deteriorated. For this reason, a dedicated cleaning jig for controlling the water flow 1087 is required for each work, and there is a problem that the cost is increased.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、回路基板と半導体素子との隙間の洗浄効果を高めることによって、信頼性が高い半導体装置の製造方法および半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a highly reliable manufacturing method of a semiconductor device and a semiconductor device by enhancing a cleaning effect of a gap between a circuit board and a semiconductor element. And
この半導体装置の製造方法は、表面に第1の電極を備えた回路基板を用意する工程と、前記回路基板の表面に第1の膜を形成する工程と、前記第1の膜に第1の開口を形成して、前記第1の電極を露出させる工程と、表面に第2の電極を備えた半導体素子を用意する工程と、前記半導体素子の表面に第2の膜を形成する工程と、前記第2の膜に第2の開口を形成して、前記第2の電極を露出させる工程と、前記第2の電極に半田バンプを形成する工程と、前記第1の電極および前記半田バンプの少なくとも一方にフラックスを塗布する工程と、前記第1の膜と前記第2の膜とを対向させ、前記第1の電極に前記半田バンプを接合する工程と、前記回路基板と前記半導体素子との隙間に洗浄液を供給して、前記隙間に存在する前記フラックスを洗浄する工程と、前記フラックスを洗浄する工程前に、前記第1の膜および前記第2の膜の少なくとも一方に凹部を形成する工程と、を含むことを要件とする。 The method for manufacturing a semiconductor device includes a step of preparing a circuit board having a first electrode on a surface, a step of forming a first film on the surface of the circuit board, and a first layer on the first film. Forming an opening to expose the first electrode; preparing a semiconductor element having a second electrode on a surface; forming a second film on the surface of the semiconductor element; Forming a second opening in the second film to expose the second electrode; forming a solder bump on the second electrode; and forming the first electrode and the solder bump A step of applying a flux to at least one, a step of facing the first film and the second film, and bonding the solder bump to the first electrode; and the circuit board and the semiconductor element Supply cleaning liquid to the gap and remove the flux present in the gap. A step of purification, before the step of cleaning the flux, be a requirement to include a step of forming a recess in at least one of the first film and the second film.
このような半導体装置の製造方法によれば、表面に第1の電極を備えた回路基板が用意される。次に、回路基板の表面に第1の膜が形成される。次に、第1の膜に第1の開口が形成され、第1の電極が露出させられる。次に、表面に第2の電極を備えた半導体素子が用意される。次に、半導体素子の表面に第2の膜が形成される。次に、第2の膜に第2の開口が形成され、第2の電極が露出させられる。次に、第2の電極に半田バンプが形成される。次に、第1の電極および半田バンプの少なくとも一方にフラックスが塗布される。次に、第1の膜と第2の膜とが対向させられ、第1の電極に半田バンプが接合される。次に、回路基板と半導体素子との隙間に洗浄液が供給される。次に、隙間に存在するフラックスが洗浄される。ここで、フラックスを洗浄する工程前に、第1の膜および第2の膜の少なくとも一方に凹部が形成される。 According to such a method of manufacturing a semiconductor device, a circuit board having a first electrode on the surface is prepared. Next, a first film is formed on the surface of the circuit board. Next, a first opening is formed in the first film, and the first electrode is exposed. Next, a semiconductor element having a second electrode on the surface is prepared. Next, a second film is formed on the surface of the semiconductor element. Next, a second opening is formed in the second film, and the second electrode is exposed. Next, solder bumps are formed on the second electrode. Next, flux is applied to at least one of the first electrode and the solder bump. Next, the first film and the second film are opposed to each other, and a solder bump is bonded to the first electrode. Next, a cleaning liquid is supplied to the gap between the circuit board and the semiconductor element. Next, the flux present in the gap is cleaned. Here, a recess is formed in at least one of the first film and the second film before the step of cleaning the flux.
また、半導体装置の製造方法は、表面に第1の電極を備えた回路基板を用意する工程と、前記回路基板の表面に第1の膜を形成する工程と、前記第1の膜に第1の開口を形成して、前記第1の電極を露出させる工程と、表面に第2の電極を備えた半導体素子を用意する工程と、前記半導体素子の表面に第2の膜を形成する工程と、前記第2の膜に第2の開口を形成して、前記第2の電極を露出させる工程と、前記第2の電極に半田バンプを形成する工程と、前記第1の電極および前記半田バンプの少なくとも一方にフラックスを塗布する工程と、前記第1の膜と前記第2の膜とを対向させ、前記第1の電極に前記半田バンプを接合する工程と、前記回路基板と前記半導体素子との隙間に洗浄液を供給して、前記隙間に存在する前記フラックスを洗浄する工程と、前記フラックスを洗浄する工程前に、前記第1の膜および前記第2の膜の少なくとも一方に凸部を形成する工程と、を含むことを要件とする。 The method of manufacturing a semiconductor device includes a step of preparing a circuit board having a first electrode on a surface, a step of forming a first film on the surface of the circuit board, and a first on the first film. A step of exposing the first electrode, a step of preparing a semiconductor element having a second electrode on the surface, a step of forming a second film on the surface of the semiconductor element, Forming a second opening in the second film to expose the second electrode; forming a solder bump on the second electrode; and the first electrode and the solder bump A step of applying a flux to at least one of the above, a step of making the first film and the second film face each other and bonding the solder bump to the first electrode, the circuit board and the semiconductor element The cleaning liquid is supplied to the gap of the flux, and the flux is present in the gap. A step of cleaning, before the step of cleaning the flux, be a requirement to include a step of forming a convex portion on at least one of the first film and the second film.
このような半導体装置の製造方法によれば、表面に第1の電極を備える回路基板が用意される。次に、回路基板の表面に第1の膜が形成される。次に、第1の膜に第1の開口が形成され、第1の電極が露出させられる。次に、表面に第2の電極を備えた半導体素子が用意される。次に、半導体素子の表面に第2の膜が形成される。次に、第2の膜に第2の開口が形成されて、第2の電極が露出させられる。次に、第2の電極に半田バンプが形成される。次に、第1の電極および半田バンプの少なくとも一方にフラックスが塗布される。次に、第1の膜と第2の膜とが対向させられ、第1の電極に半田バンプが接合される。次に、回路基板と半導体素子との隙間に洗浄液が供給され、隙間に存在するフラックスが洗浄される。ここで、フラックスが洗浄される工程前に、第1の膜および第2の膜の少なくとも一方に凸部が形成される。 According to such a method for manufacturing a semiconductor device, a circuit board having a first electrode on its surface is prepared. Next, a first film is formed on the surface of the circuit board. Next, a first opening is formed in the first film, and the first electrode is exposed. Next, a semiconductor element having a second electrode on the surface is prepared. Next, a second film is formed on the surface of the semiconductor element. Next, a second opening is formed in the second film, and the second electrode is exposed. Next, solder bumps are formed on the second electrode. Next, flux is applied to at least one of the first electrode and the solder bump. Next, the first film and the second film are opposed to each other, and a solder bump is bonded to the first electrode. Next, the cleaning liquid is supplied to the gap between the circuit board and the semiconductor element, and the flux present in the gap is cleaned. Here, before the step of cleaning the flux, convex portions are formed on at least one of the first film and the second film.
また、この半導体装置は、表面に第1の電極を備えた回路基板と、前記回路基板の表面に形成され、前記第1の電極を露出させる第1の開口を備えた第1の膜と、前記回路基板の表面上に搭載され、前記第1の膜に対向する表面に第2の電極を備えた半導体素子と、前記半導体素子の表面に形成され、前記第2の電極を露出させる第2の開口を備えた第2の膜と、前記第2の電極に形成され、前記第2の電極を前記第1の電極に接続させる半田バンプと、前記第1の膜および前記第2の膜の少なくとも一方に形成される凹部または凸部と、を備えることを要件とする。 Further, the semiconductor device includes a circuit board having a first electrode on a surface thereof, a first film having a first opening formed on the surface of the circuit board and exposing the first electrode, A semiconductor element mounted on the surface of the circuit board and having a second electrode on the surface facing the first film, and a second element formed on the surface of the semiconductor element and exposing the second electrode A second film having an opening, a solder bump formed on the second electrode and connecting the second electrode to the first electrode, and the first film and the second film. It is a requirement to include a concave portion or a convex portion formed on at least one side.
このような半導体装置によれば、回路基板の表面には、第1の電極が備えられている。また、回路基板の表面には、第1の電極を露出させる第1の開口を備えた第1の膜が形成されている。また、回路基板の表面上には、第1の膜に対向する表面に第2の電極を備えた半導体素子が搭載されている。また、半導体素子の表面には、第2の電極を露出させる第2の開口を備えた第2の膜が形成されている。また、第2の電極には、第2の電極を第1の電極に接続させる半田バンプが形成されている。また、第1の膜および第2の膜の少なくとも一方には、凹部または凸部が形成されている。 According to such a semiconductor device, the first electrode is provided on the surface of the circuit board. A first film having a first opening exposing the first electrode is formed on the surface of the circuit board. Further, on the surface of the circuit board, a semiconductor element having a second electrode on the surface facing the first film is mounted. In addition, a second film having a second opening exposing the second electrode is formed on the surface of the semiconductor element. In addition, solder bumps are formed on the second electrode to connect the second electrode to the first electrode. In addition, a concave portion or a convex portion is formed in at least one of the first film and the second film.
開示の半導体装置の製造方法および半導体装置によれば、洗浄液による半導体装置の隙間の内部の不純物の洗浄効果が高まる。 According to the disclosed semiconductor device manufacturing method and semiconductor device, the cleaning effect of impurities inside the gaps of the semiconductor device by the cleaning liquid is enhanced.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
[第1の実施の形態]
まず、本発明の第1の実施の形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, a first embodiment of the present invention will be described.
最初に、本実施の形態における半導体装置の製造方法の要部について説明する。図1は、第1の実施の形態における半導体装置の製造方法の要部を説明する図である。
図1に示す、本実施の形態の半導体装置1の製造方法は、詳しくは図4から図11において後述するが、表面に電極21を備えた回路基板2を用意する工程、回路基板2の表面にソルダーレジスト22を形成する工程、ソルダーレジスト22に開口を形成して、電極21を露出させる工程、表面に電極31を備えた半導体素子3を用意する工程、半導体素子3の表面にポリイミド(polyimide)32を形成する工程、ポリイミド32に開口を形成して、電極31を露出させる工程、電極31に半田バンプ34を形成する工程、電極21および半田バンプ34の少なくとも一方にフラックスを塗布する工程、ソルダーレジスト22とポリイミド32とを対向させ、電極21に半田バンプ34を接合する工程、回路基板2と半導体素子3との隙間に洗浄液の流れである洗浄液流81を供給して、隙間に存在するフラックスを洗浄する工程から構成されており、さらに、フラックスを洗浄する工程前に、ソルダーレジスト22およびポリイミド32の少なくともいずれか一方に、凹部(それぞれディンプル23,33)を形成する工程を含む。
First, the main part of the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram for explaining the main part of the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment.
The method for manufacturing the semiconductor device 1 according to the present embodiment shown in FIG. 1 will be described in detail later with reference to FIGS. 4 to 11. The step of preparing the
本実施の形態における半導体装置1の製造方法では、まず、表面に電極21を備えた回路基板2を用意し、回路基板2の表面にソルダーレジスト22を形成した後、ソルダーレジスト22に開口を形成して電極21を露出させる。また、表面に電極31を備えた半導体素子3を用意し、半導体素子3の表面にポリイミド32を形成した後、ポリイミド32に開口を形成して電極31を露出させてから、電極31に半田バンプ34を形成する。
In the method of manufacturing the semiconductor device 1 according to the present embodiment, first, the
ソルダーレジスト22は、半田バンプ34の半田付けの際に電極21以外の半田付けが不要な部分に半田が付着しないように、回路基板2の表面の銅箔などの配線部分の導体を覆う感光性と絶縁性および熱硬化性を備えたエポキシ系の合成樹脂被膜である。
The solder resist 22 is a photosensitive material that covers a conductor of a wiring portion such as a copper foil on the surface of the
ポリイミド32は、繰り返し単位にイミド結合を含む高分子によって構成された、半導体素子3の表面に形成された保護膜である。ポリイミド32は、半導体素子3の表面を物理的に、および絶縁により電気的に保護する。
The polyimide 32 is a protective film formed on the surface of the
次に、電極21および半田バンプ34の少なくとも一方にフラックスを塗布し、ソルダーレジスト22とポリイミド32とを対向させ電極21に半田バンプ34を接合した後、回路基板2と半導体素子3との隙間に洗浄液流81を供給して隙間に存在するフラックスを洗浄する。
Next, flux is applied to at least one of the
さらに、本実施の形態では、フラックスを洗浄する前に、ソルダーレジスト22およびポリイミド32に、それぞれディンプル23,33を形成する工程が含まれる。ディンプル23,33は、それぞれソルダーレジスト22およびポリイミド32の表面に形成された窪みであり、洗浄効果を向上させるために、洗浄液流81の流れを変化させて乱流を発生させる。
Further, the present embodiment includes a step of forming dimples 23 and 33 in the solder resist 22 and the polyimide 32, respectively, before cleaning the flux. The dimples 23 and 33 are depressions formed on the surfaces of the solder resist 22 and the polyimide 32, respectively, and generate a turbulent flow by changing the flow of the cleaning
本実施の形態では、加工の容易性から、ディンプル23は、回路基板2にソルダーレジスト22が形成された直後の工程において形成する。同様に、ディンプル33は、半導体素子3にポリイミド32が形成された直後の工程において形成する。このディンプル23,33を形成する工程は、フラックスを洗浄する工程(図4参照)の以前であれば、可能である限りいずれの段階で行ってもよい。
In the present embodiment, the dimples 23 are formed in a step immediately after the solder resist 22 is formed on the
本実施の形態では、このようにして、電極21および半田バンプ34に供給されたフラックス、ならびにその他の隙間内に付着している不純物が除去された半導体装置1が製造される。
In the present embodiment, in this way, the semiconductor device 1 from which the flux supplied to the
次に、本実施の形態の半導体装置の構成の概要について説明する。図2は、第1の実施の形態の半導体装置の基本的な構造を説明する平面模式図である。図3は、第1の実施の形態の半導体装置の基本的な構造を説明する断面模式図である。また、図3(A)は、図2に示す半導体装置のA−A断面を示す図である。図3(B)は、図3(A)に示す半導体装置の断面のB部を拡大して示す図である。 Next, an outline of the configuration of the semiconductor device of the present embodiment will be described. FIG. 2 is a schematic plan view illustrating the basic structure of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the basic structure of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 3A illustrates a cross section taken along the line AA of the semiconductor device illustrated in FIG. FIG. 3B is an enlarged view of a portion B of the cross section of the semiconductor device illustrated in FIG.
図2に示すように、本実施の形態の半導体装置1は、回路基板2、半導体素子3およびアンダーフィル樹脂6で構成されている。また、図3(A)、(B)に示すように、回路基板2は、電極21、ソルダーレジスト22、および半田ボール24を備えている。半導体素子3は、電極31、ポリイミド32、半田バンプ34を備えている。
As shown in FIG. 2, the semiconductor device 1 of the present embodiment includes a
図3(A)に示すように、アンダーフィル樹脂6は、回路基板2および半導体素子3を保護するために、回路基板2と半導体素子3との隙間に充填されている。
半導体素子3は、シリコン(Si)などが基材として用いられている。半導体素子3は、表面に電極31を備える電極開口部が設けられており、電極31上には、図3(B)に示すように、例えば、錫(Sn)−鉛(Pb)系の半田で形成された半田バンプ34が複数設けられている。半導体素子3は、この半田バンプ34により、フリップチップ・ボンディングによってフェースダウンで回路基板2に搭載される。これによって、回路基板2と半導体素子3との間で電源供給および信号の入出力を行うための電気的接続が実現される。また、半導体素子3の電極開口部以外の箇所は、ポリイミド32で被覆されている。
As shown in FIG. 3A, the underfill resin 6 is filled in a gap between the
The
回路基板2は、ガラスエポキシ、セラミックなどの材料で製造されており、表面には図示しない配線が施されている。また、図3(B)に示すように、回路基板2には、半導体素子3の半田バンプ34と対になる部位に電極21を備える電極開口部が設けられている。また、回路基板2の電極開口部以外の箇所は、ソルダーレジスト22で被覆されている。
The
半田ボール24は、半田で形成されており、回路基板2における半導体素子3が搭載される面の裏面に複数設けられている。半田ボール24は、半導体装置1をマザーボードなどに実装する際に接続端子となる。
The
アンダーフィル樹脂6は、回路基板2と半導体素子3との隙間に充填されている、エポキシ系組成物、ウレタン系組成物などによる、絶縁性および熱硬化性を備えた樹脂である。また、アンダーフィル樹脂6には、回路基板2と半導体素子3との熱膨張差を緩衝するための材料が微小粒子の状態で混入されている。
The underfill resin 6 is a resin having an insulating property and a thermosetting property, such as an epoxy composition or a urethane composition, which is filled in a gap between the
このアンダーフィル樹脂6を回路基板2と半導体素子3との間の隙間に充填し、アンダーフィル樹脂6を加熱して硬化させることにより、回路基板2と半導体素子3との隙間が封止される。これにより、回路基板2と半導体素子3との接続強度が増加し、回路基板2と半導体素子3との熱膨張差から半導体装置1が保護される。また、半田バンプ34が、隙間内において半導体装置1の実装時における再加熱によって溶融した場合にも、他の半田バンプおよび/または導体部分とのショートを防止することができる。
The underfill resin 6 is filled in a gap between the
本実施の形態の半導体装置1の製造方法は、フラックスの洗浄効果を高めることにより、このアンダーフィル樹脂6の充填を確実にして、半導体装置1の信頼性を向上させるものである。 The manufacturing method of the semiconductor device 1 according to the present embodiment improves the reliability of the semiconductor device 1 by ensuring the filling of the underfill resin 6 by increasing the flux cleaning effect.
次に、本実施の形態の半導体装置1の製造工程について説明する。図4は、第1の実施の形態における半導体装置の製造工程の概要を説明する図である。
本実施の形態の半導体装置1は、回路基板2を用意する工程と、回路基板2にソルダーレジスト22を形成する工程と、ソルダーレジスト22にディンプル23を形成する工程と、電極21を露出させる工程と、半導体素子3を用意する工程と、半導体素子3にポリイミド32を形成する工程と、ポリイミド32にディンプル33を形成する工程と、電極31を露出させる工程と、電極31に半田バンプ34を形成する工程と、電極21および半田バンプ34にフラックスを塗布する工程と、電極21に半田バンプ34を接合する工程と、回路基板2と半導体素子3との隙間のフラックスを洗浄する工程とによって製造される。
Next, the manufacturing process of the semiconductor device 1 of the present embodiment will be described. FIG. 4 is a diagram for explaining the outline of the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment.
The semiconductor device 1 of the present embodiment includes a step of preparing a
ここでは、電極21および半田バンプ34にフラックスを塗布する工程、電極21に半田バンプ34を接合する工程、および回路基板2と半導体素子3との隙間のフラックスを洗浄する工程を中心に説明する。
Here, the process of applying flux to the
まず、図4左上の製造ステップ41に示すように、回路基板2に形成された電極21および半導体素子3に形成された半田バンプ34にフラックス7を塗布した後、半導体素子3を、回路基板2の表面に、フェースダウンで対面させる。次に、製造ステップ42に示すように、半田バンプ34と電極21とを位置合わせして、半導体素子3を回路基板2にマウントする。次に、製造ステップ43に示すように、再加熱(リフロー)により半田バンプ34を溶融させた後、半田バンプ34と電極21とを接合することにより、半導体素子3が、複数の半田バンプ34で、フリップチップ・ボンディングにより回路基板2に溶融接合される。
First, as shown in the
次に、製造ステップ44に示すように、半導体素子3と回路基板2とに付着しているフラックス7を除去するために、半導体素子3と回路基板2との隙間に洗浄液流81を供給してフラックス7を洗浄する。この本実施の形態における洗浄液流81の供給によるフラックス7の洗浄については、詳しくは図11において後述する。
Next, as shown in the
次に、製造ステップ45に示すように、半導体素子3と回路基板2との隙間にアンダーフィル樹脂6を充填する。次に、製造ステップ46に示すように、回路基板2の上下を反転して裏返し、回路基板2の裏面(図の製造ステップ45における上側の面)の電極(図示省略)にフラックス74を塗布した後、半田ボール24をマウントする。ここでは説明を省略するが、回路基板2の裏面も、表面と同様に電極(図示省略)およびソルダーレジスト(図示省略)を備えている。
Next, as shown in the
次に、製造ステップ47に示すように、回路基板2の裏面にマウントした半田ボール24を再加熱して溶融し、半導体装置1に接合する。
次に、製造ステップ48に示すように、洗浄液流82によって半導体装置1の裏面および半田ボール24に残留しているフラックス74を洗浄する。次に、製造ステップ49に示すように、半導体装置1を再び反転させる。これにより、本実施の形態の半導体装置1の製造工程が終了する。
Next, as shown in the
Next, as shown in the
なお、ここでは、回路基板2と半導体素子3との隙間のフラックス7と、半導体装置1の裏面のフラックス74とを、洗浄液流81,82によってそれぞれ別個に洗浄する場合の例について説明したが、フラックス7およびフラックス74を同時に洗浄してもよい。
Here, an example has been described in which the
また、回路基板2および半導体素子3には、それぞれフラックス7,74が塗布されているが、いずれか一方のみに、フラックス7,74のいずれかを塗布してもよい。
また、ソルダーレジスト22およびポリイミド32に、それぞれディンプル23,33を形成するが、いずれか一方のみにディンプル(ディンプル23,33のいずれか)を形成してもよい。
Further, the
Further, the dimples 23 and 33 are formed on the solder resist 22 and the polyimide 32, respectively, but dimples (any of the dimples 23 and 33) may be formed on only one of them.
次に、本実施の形態におけるディンプル23,33が形成される工程について説明する。図5は、第1の実施の形態における半導体装置の回路基板にディンプルが形成される工程を説明する図である。図6は、第1の実施の形態における半導体装置の半導体素子にディンプルが形成される工程を説明する図である。 Next, a process for forming the dimples 23 and 33 in the present embodiment will be described. FIG. 5 is a diagram illustrating a process of forming dimples on the circuit board of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 6 is a diagram illustrating a process of forming dimples in the semiconductor element of the semiconductor device according to the first embodiment.
本実施の形態では、回路基板2のディンプル23と半導体素子3のディンプル33とは、半導体素子3の回路基板2への取り付け(図4の製造ステップ41参照)以前に、それぞれ個別に形成される。
In the present embodiment, the dimples 23 of the
まず、図5に沿って、回路基板2側のディンプル23の形成について説明する。
ディンプル23の形成方法は、図5の形成ステップ51に示すように、まずソルダーレジスト22が施された回路基板2の表面上にDFR(ドライフィルムレジスト)71を貼り付け、ディンプル23を形成する位置以外の部分のみに露光されるように、ディンプル23を形成する位置の部分をマスク72で覆ってから、露光機73でDFR71を露光する。これにより、ディンプル23が形成される位置以外の部分のみ露光する。DFR71は、感光性のレジスト膜であり、露光および現像によって耐エッチングの膜を形成するために用いられる。
First, the formation of the dimples 23 on the
As shown in the forming
次に、形成ステップ52に示すように、DFR71を現像する。これにより、マスク72で覆われていなかったことにより露光された、ディンプル23を形成する位置以外の部分の表面に、DFR71による耐エッチングの膜が形成される。
Next, as shown in the forming
次に、形成ステップ53に示すように、ディンプル23を形成する部分のみDFR71が開口された状態で、エッチング処理を施す。これにより、ソルダーレジスト22の表面が腐食することによって、微小な凹みであるディンプル23が形成される。
Next, as shown in the
このエッチング処理でソルダーレジスト22の余分な部分を除去することによって、形成ステップ54に示すように、回路基板2のディンプル23の形成が完了する。
同様に、半導体素子3のディンプル33も、ポリイミド32の表面にエッチング処理を施すことによって形成する。続いて、図6に沿って、半導体素子3側のディンプル33の形成について説明する。
By removing the excess portion of the solder resist 22 by this etching process, the formation of the dimples 23 of the
Similarly, the dimple 33 of the
ディンプル33の形成方法は、回路基板2側のディンプル23と同様に、図6の形成ステップ61に示すように、まず、ポリイミド32が施された半導体素子3の表面上にDFR91を貼り付け、ディンプル33の位置以外の部分のみに露光されるようにマスク92で覆ってから、露光機93でDFRを91を露光する。次に、形成ステップ62に示すように、DFR91を現像する。
As in the dimple 23 on the
次に、形成ステップ63に示すように、ディンプル33を形成する部分のみDFR91が開口された状態で、エッチング処理を施す。これにより、ポリイミド32の表面が腐食することによって、微小な凹みであるディンプル33が形成される。このエッチング処理でポリイミド32の余分な部分を除去することによって、形成ステップ64に示すように、半導体素子3のディンプル33の形成が完了する。
Next, as shown in the
このようにして回路基板2および半導体素子3に、それぞれディンプル23,33が形成された後、図4で説明した工程を経て回路基板2に半導体素子3が接合され、半導体装置1が完成する。なお、本実施の形態では、エッチング処理は、ドライエッチングを用いるが、ウェットエッチングを用いてもよい。
In this way, after the dimples 23 and 33 are formed on the
次に、回路基板に設けられるディンプルの位置および径について説明する。図7は、第1の実施の形態における半導体装置の回路基板のディンプルの位置および径に関する配置基準を説明する図である。図7(A)は、直交配置によってディンプルを形成した場合の回路基板の平面模式図である。図7(B)は、千鳥配置によってディンプルを形成した場合の回路基板の平面模式図である。 Next, the position and diameter of the dimple provided on the circuit board will be described. FIG. 7 is a diagram illustrating an arrangement reference regarding the dimple position and diameter of the circuit board of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 7A is a schematic plan view of a circuit board when dimples are formed by orthogonal arrangement. FIG. 7B is a schematic plan view of a circuit board when dimples are formed in a staggered arrangement.
ディンプル23の配置箇所については、任意の位置でよいが、他の構造物との干渉が少ないことから配置に比較的困難が少ないと考えられるため、半田バンプ34の直交ピッチの中点、あるいは千鳥ピッチの中点位置が好ましい。 The placement location of the dimples 23 may be an arbitrary position, but since there is little interference with other structures, it is considered that the placement is relatively difficult. The midpoint position of the pitch is preferred.
図7(A)に示すように、回路基板2のディンプル23を直交配置で形成した場合には、ディンプル23の位置および径に関する配置基準は、以下の通りである。
a1:バンプピッチ
b1:ソルダーレジスト開口径
c1:ディンプル径
とした場合に、
c1≦a1−b1 (1)
この不等式(1)を満たすようにディンプルの配置および径を設計する。
As shown in FIG. 7A, when the dimples 23 of the
a1: bump pitch b1: solder resist opening diameter c1: dimple diameter
c1 ≦ a1-b1 (1)
The arrangement and diameter of the dimples are designed so as to satisfy this inequality (1).
ここで、「バンプピッチ」は、隣接する半田バンプ34(と接合される電極21)の中心の間隔である。「ソルダーレジスト開口径」は、ソルダーレジスト22において電極21を露出するために設けられた電極開口部の直径である。「ディンプル径」は、ディンプル23の直径である。
Here, the “bump pitch” is the distance between the centers of the adjacent solder bumps 34 (and the
また、不等式(1)は、直交配置の場合のディンプル径が、バンプピッチとソルダーレジスト開口径との差以下となることを示している。
図7(B)に示すように、回路基板2のディンプル23を千鳥配置で形成した場合には、ディンプル23の位置および径に関する配置基準は、以下の通りである。
Inequality (1) indicates that the dimple diameter in the case of orthogonal arrangement is equal to or less than the difference between the bump pitch and the solder resist opening diameter.
As shown in FIG. 7B, when the dimples 23 of the
a2:千鳥バンプピッチ
b2:ソルダーレジスト開口径
c2:ディンプル径
とした場合に、
c2≦a2−b2 (2)
この不等式(2)を満たすようにディンプルの配置および径を設計する。
a2: Staggered bump pitch b2: Solder resist opening diameter c2: Dimple diameter
c2 ≦ a2-b2 (2)
The arrangement and diameter of the dimples are designed so as to satisfy this inequality (2).
ここで、「千鳥バンプピッチ」は、回路基板2の対角方向に隣接する半田バンプ34(と接合される電極21)同士の中心の間隔である。
また、不等式(2)は、千鳥配置の場合のディンプル径が、千鳥バンプピッチとソルダーレジスト開口径との差以下となることを示している。
Here, the “staggered bump pitch” is the distance between the centers of the solder bumps 34 (and the
Inequality (2) indicates that the dimple diameter in the staggered arrangement is less than or equal to the difference between the staggered bump pitch and the solder resist opening diameter.
なお、本実施の形態では、ディンプル23の位置は、バンプピッチのちょうど中央の位置に設置しているが、中央からオフセットしてもよい。
次に、回路基板に設けられるディンプルの深さについて説明する。図8は、第1の実施の形態における半導体装置の回路基板のディンプルの深さに関する配置基準を説明する図である。図8(A)は、配線パターンに同電位のものしか存在せず、異電位の配線パターンが存在しない場合、および/または、ディンプルの直下に配線パターンがない場合のディンプルの深さを説明する図である。図8(B)は、配線パターンに異電位の配線パターンが存在する場合のディンプルの深さを説明する図である。
In the present embodiment, the position of the dimple 23 is set at the center of the bump pitch, but may be offset from the center.
Next, the depth of the dimple provided on the circuit board will be described. FIG. 8 is a diagram for explaining an arrangement reference regarding the dimple depth of the circuit board of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 8A illustrates the depth of the dimple when the wiring pattern has only the same potential and there is no wiring pattern with a different potential and / or when there is no wiring pattern immediately below the dimple. FIG. FIG. 8B is a diagram illustrating the depth of the dimple when a wiring pattern having a different potential exists in the wiring pattern.
図8(A)に示すように、回路基板2の配線パターンに同電位のものしか存在せず異電位の配線パターンが存在しない場合および/または、回路基板2のディンプル23の直下に配線パターンがない場合には、ディンプル23の深さに関する配置基準は、以下の通りである。
As shown in FIG. 8A, when the wiring pattern of the
s:ソルダーレジスト厚
p:パターン厚
d:ディンプル深さ
とした場合に、
d≦s (3)
10μm≦d≦50μm (4)
これらの不等式(3),(4)を満たすようにディンプルの深さを設計する。
s: Solder resist thickness p: Pattern thickness d: Dimple depth
d ≦ s (3)
10 μm ≦ d ≦ 50 μm (4)
The dimple depth is designed to satisfy these inequalities (3) and (4).
ここで、「ソルダーレジスト厚」は、回路基板2に形成されたソルダーレジスト22の厚みである。「パターン厚」は、回路基板2に配設された配線パターンの厚みである。「ディンプル深さ」は、ディンプル23の深さである。
Here, the “solder resist thickness” is the thickness of the solder resist 22 formed on the
また、不等式(3),(4)は、ディンプル23のディンプル深さが、ソルダーレジスト厚以下となること、およびディンプル深さは10μm以上50μm以下に設計するのが好ましいことを示している。 Inequalities (3) and (4) indicate that the dimple depth of the dimple 23 is preferably equal to or smaller than the solder resist thickness, and that the dimple depth is preferably designed to be 10 μm or more and 50 μm or less.
図8(B)に示すように、回路基板2において、ディンプル23の直下に隣接する半田バンプ34と異電位の配線パターンである異電位電極21aが存在する場合は、ショートが発生する危険があるため、ディンプル23の位置をずらすか、異電位電極21aが露出しないようにディンプル深さを調節する。この場合のディンプル23の深さに関する基準は、以下の通りである。
As shown in FIG. 8B, in the
s:ソルダーレジスト厚
p:パターン厚
d:ディンプル深さ
とした場合に、
d<s−p (5)
この不等式(5)を満たすようにディンプルの深さを設計する。
s: Solder resist thickness p: Pattern thickness d: Dimple depth
d <s−p (5)
The dimple depth is designed to satisfy this inequality (5).
また、不等式(5)は、ディンプル23のディンプル深さが、ソルダーレジスト厚とパターン厚との差未満となることを示している。これは、異電位の半田バンプ34および/または配線パターン同士を絶縁するために、ソルダーレジスト22を完全に除去せずに残しておく必要があるためである。 Inequality (5) indicates that the dimple depth of the dimple 23 is less than the difference between the solder resist thickness and the pattern thickness. This is because it is necessary to leave the solder resist 22 without completely removing it in order to insulate the solder bumps 34 and / or the wiring patterns having different potentials.
次に、半導体素子に設けられるディンプルの位置および径について説明する。図9は、第1の実施の形態における半導体装置の半導体素子のディンプルの位置および径に関する配置基準を説明する図である。図9(A)は、直交配置によってディンプルを形成した場合の半導体素子の平面模式図である。図9(B)は、千鳥配置によってディンプルを形成した場合の半導体素子の平面模式図である。 Next, the position and diameter of the dimple provided in the semiconductor element will be described. FIG. 9 is a diagram for explaining an arrangement reference regarding the dimple position and diameter of the semiconductor element of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 9A is a schematic plan view of a semiconductor element when dimples are formed by orthogonal arrangement. FIG. 9B is a schematic plan view of a semiconductor element when dimples are formed in a staggered arrangement.
ディンプル33の配置箇所については、回路基板2のディンプル23と同様に、任意の位置でよいが、他の構造物との干渉が少ないことから配置に比較的困難が少ないと考えられるため、半田バンプ34の直交ピッチの中点、あるいは千鳥ピッチの中点位置が好ましい。
The placement location of the dimple 33 may be any position as in the dimple 23 of the
図9(A)に示すように、半導体素子3のディンプル33を直交配置で形成した場合には、ディンプル33の位置および径に関する配置基準は、以下の通りである。
a3:バンプピッチ
b3:ポリイミド開口径
c3:ディンプル径
とした場合に、
c3≦a3−b3 (6)
この不等式(6)を満たすようにディンプルの配置および径を設計する。
As shown in FIG. 9A, when the dimples 33 of the
a3: bump pitch b3: polyimide opening diameter c3: dimple diameter
c3 ≦ a3-b3 (6)
The arrangement and diameter of the dimples are designed so as to satisfy this inequality (6).
ここで、「バンプピッチ」は、隣接する半田バンプ34(が配設される電極31)の中心の間隔である。半導体素子3側のバンプピッチは、回路基板2側に形成されるディンプル23のバンプピッチと同一である。「ポリイミド開口径」は、ポリイミド32において電極31を露出するために設けられた電極開口部の直径である。「ディンプル径」は、ディンプル33の直径である。半導体素子3側のディンプル径は、回路基板2側のディンプル径と同一にすることもできるし、異ならせることもできる。
Here, “bump pitch” is the distance between the centers of adjacent solder bumps 34 (electrodes 31 on which the bumps are disposed). The bump pitch on the
また、不等式(6)は、直交配置の場合のディンプル径が、バンプピッチとポリイミド開口径との差以下となることを示している。
図9(B)に示すように、半導体素子3のディンプル33を千鳥配置で形成した場合には、ディンプル33の位置および径に関する配置基準は、以下の通りである。
Inequality (6) indicates that the dimple diameter in the orthogonal arrangement is equal to or less than the difference between the bump pitch and the polyimide opening diameter.
As shown in FIG. 9B, when the dimples 33 of the
a4:千鳥バンプピッチ
b4:ポリイミド開口径
c4:ディンプル径
とした場合に、
c4≦a4−b4 (7)
この不等式(7)を満たすようにディンプルの配置および径を設計する。
a4: Staggered bump pitch b4: Polyimide opening diameter c4: Dimple diameter
c4 ≦ a4-b4 (7)
The arrangement and diameter of the dimples are designed so as to satisfy this inequality (7).
ここで、「千鳥バンプピッチ」は、半導体素子3の対角方向に隣接する半田バンプ34(が形成される電極31)同士の中心の間隔である。
また、不等式(7)は、千鳥配置の場合のディンプル径が、千鳥バンプピッチとポリイミド開口径との差以下となることを示している。
Here, the “staggered bump pitch” is the distance between the centers of the solder bumps 34 (electrodes 31 on which they are formed) adjacent to each other in the diagonal direction of the
Inequality (7) indicates that the dimple diameter in the staggered arrangement is equal to or smaller than the difference between the staggered bump pitch and the polyimide opening diameter.
なお、本実施の形態では、ディンプル33の位置は、回路基板2のディンプル23と同様に、バンプピッチのちょうど中央の位置に設置しているが、中央からオフセットしてもよい。
In the present embodiment, the position of the dimple 33 is set at the center position of the bump pitch similarly to the dimple 23 of the
次に、半導体素子に設けられるディンプルの深さについて説明する。図10は、第1の実施の形態における半導体装置の半導体素子のディンプルの深さに関する配置基準を説明する図である。 Next, the depth of the dimple provided in the semiconductor element will be described. FIG. 10 is a diagram for explaining an arrangement reference regarding the dimple depth of the semiconductor element of the semiconductor device according to the first embodiment.
図10に示すように、半導体素子3のディンプル33の深さに関する配置基準は、以下の通りである。
s:ポリイミド厚
d:ディンプル深さ
とした場合に、
d≦s (8)
この不等式(8)を満たすようにディンプルの深さを設計する。
As shown in FIG. 10, the arrangement reference regarding the depth of the dimple 33 of the
s: polyimide thickness d: dimple depth
d ≦ s (8)
The depth of the dimple is designed so as to satisfy this inequality (8).
ここで、「ポリイミド厚」は、半導体素子3に形成されたポリイミド32の厚みである。「パターン厚」は、半導体素子3に配設された配線パターンの厚みである。「ディンプル深さ」は、ディンプル33の深さである。
Here, “polyimide thickness” is the thickness of the polyimide 32 formed in the
また、不等式(8)は、ディンプル33のディンプル深さが、ポリイミド厚以下となることを示している。
なお、ポリイミド32のディンプル深さは、1μm以上10μm以下に設計するのが好ましい。
Inequality (8) indicates that the dimple depth of the dimple 33 is equal to or less than the polyimide thickness.
The dimple depth of the polyimide 32 is preferably designed to be 1 μm or more and 10 μm or less.
次に、本実施の形態における、半導体装置1の回路基板2と半導体素子3との隙間に洗浄液流81を供給して行う、半導体装置1の隙間の洗浄について説明する。図11は、第1の実施の形態における半導体装置を洗浄する工程を説明する図である。図11には、洗浄槽に洗浄液流を流した様子を示す。
Next, cleaning of the gap of the semiconductor device 1 performed by supplying the cleaning
本実施の形態では、複数の半導体装置1を洗浄槽111で一括して内部に収容して洗浄液流81によって洗浄する。
まず、本実施の形態の半導体装置1の洗浄に用いる装置について説明する。図11に示すように、本実施の形態では、上記のように、洗浄槽111およびトレイ112を用いる。
In the present embodiment, a plurality of semiconductor devices 1 are collectively accommodated in the cleaning tank 111 and cleaned by the cleaning
First, an apparatus used for cleaning the semiconductor device 1 of the present embodiment will be described. As shown in FIG. 11, in the present embodiment, as described above, the cleaning tank 111 and the
本実施の形態の洗浄槽111は、半導体装置1を内部に収容して洗浄液流81により洗浄するための内部を密閉可能な槽である。
洗浄槽111は、図11に示す洗浄液流81による洗浄時には、蓋部113および弁114を開くことにより、洗浄液流81を上部の蓋部113から流入させて、下部の弁114から流出させることができる。
The cleaning tank 111 of the present embodiment is a tank capable of sealing the inside for housing the semiconductor device 1 and cleaning it with the cleaning
When cleaning with the cleaning
トレイ112は、複数の半導体装置1を洗浄槽111に設置するための器具である。トレイ112は、半導体装置1を支持するとともに、位置決めなどを正確に行うために案内する。半導体装置1を洗浄槽111に設置するときには、設置するすべての半導体装置1を一旦トレイ112に固定して並べる。次に、半導体装置1をトレイ112ごと洗浄槽111に配置する。半導体装置1を洗浄槽111から取り出すときには、トレイ112ごと取り出す。このトレイ112を用いることによって、一度に複数の半導体装置1を配置しおよび取り出すことができる。
The
次に、本実施の形態における半導体装置1の洗浄について具体的な説明を行う。本実施の形態では、洗浄の前の工程(図4の製造ステップ43)で電極21と半田バンプ34とが接合された後、図11に示すように、まず、複数個(例えば、18個)の半導体装置1がトレイ112に並べられた状態で取り付けられる。そしてこれらの半導体装置1は、トレイ112ごと洗浄槽111に配置される。
Next, the cleaning of the semiconductor device 1 in the present embodiment will be specifically described. In this embodiment, after the
次に、本実施の形態では、洗浄槽111の蓋部113および弁114を開き、図11に示すように、蓋部113から洗浄液流81を流入させる。流入した洗浄液流81は、トレイ112の周囲を流れた後、弁114から流出する。このとき、予め半導体装置1をトレイ112に取り付けるときに、半導体装置1の隙間が洗浄液流81の流れる方向と平行になり、洗浄液流81が隙間に流入し易いように配置する。これにより、洗浄液流81は、半導体装置1の回路基板2と半導体素子3との隙間に流れ込む。
Next, in the present embodiment, the lid 113 and the valve 114 of the cleaning tank 111 are opened, and the cleaning
このとき洗浄液流81は、隙間内に付着しているフラックス7などを洗浄しながら流れていき、隙間の下部から排出されることになる。これにより、最初の工程において電極21および半田バンプ34に供給されたフラックス7およびその他の隙間内に付着している不純物が、洗浄液によって除去される。
At this time, the cleaning
なお、本実施の形態では、回路基板2と半導体素子3との間の微小な隙間の内側に、回路基板2のソルダーレジスト22上および半導体素子3のポリイミド32上に、それぞれディンプル23,33を形成するが、これに限らず、回路基板2のソルダーレジスト22上および半導体素子3のポリイミド32上のいずれか一方のみに、ディンプルを形成してもよい。また、ディンプル23,33は、それぞれソルダーレジスト22上、ポリイミド32上の任意の位置に形成することができる。
In the present embodiment, dimples 23 and 33 are respectively provided on the solder resist 22 of the
以上のように、本実施の形態によれば、予め、回路基板2と半導体素子3との間の微小な隙間の内側に、回路基板2のソルダーレジスト22上および半導体素子3のポリイミド32上に、微小な凹み(ディンプル23,33)を形成しておく。これにより、回路基板2と半導体素子3との間の微小な隙間内のフラックス7など不純物の洗浄時において、洗浄液流81がディンプル23,33に接触することで、洗浄液流81に乱流を発生させる。
As described above, according to the present embodiment, in advance on the solder resist 22 of the
ここで、従来ならば、ある程度フラックス7が洗浄され、洗浄液流81のパスが形成された時点で層流化し、洗浄効果が大幅に低下するが、本実施の形態によれば、洗浄液流81のパスが形成された後も、ディンプル23,33によって乱流が発生する。この結果、洗浄液による半導体装置1の隙間の内部の不純物の洗浄効果が高まる。
Here, conventionally, the
[第2の実施の形態]
次に、第2の実施の形態について説明する。上記の第1の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については同一の符号を用いるとともに説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. Differences from the first embodiment will be mainly described, and the same reference numerals are used for the same matters, and descriptions thereof are omitted.
第2の実施の形態は、半導体装置201の回路基板2に形成されたソルダーレジスト222に対して、レーザー274を照射することによってディンプル223を形成する点で、第1の実施の形態と異なる。
The second embodiment is different from the first embodiment in that the dimple 223 is formed by irradiating a laser 274 to the solder resist 222 formed on the
以下に、本実施の形態におけるディンプル223が形成される工程について説明する。図12は、第2の実施の形態における半導体装置の回路基板にディンプルが形成される工程を説明する図である。図12に沿って、本実施の形態のレーザー274によるディンプル223の形成について説明する。 Below, the process in which the dimple 223 in this Embodiment is formed is demonstrated. FIG. 12 is a diagram illustrating a process of forming dimples on the circuit board of the semiconductor device according to the second embodiment. The formation of the dimple 223 by the laser 274 of the present embodiment will be described along FIG.
ディンプル223の形成方法は、図12の形成ステップ121に示すように、回路基板2の表面上に形成されたソルダーレジスト222の所定の位置に、高出力のレーザー274を照射してソルダーレジスト222の表面を加熱し、溶融させる。これによって、回路基板2のソルダーレジスト222の表面に、形成ステップ122に示すような、ディンプル223が形成される。
As shown in the
このとき、照射するレーザー274の出力および照射時間などを調節することにより、ディンプル223の径の大きさおよび深さを調節することができる。ディンプル223の深さは、10μm以上50μm以下とすることが好ましい。 At this time, the size and depth of the dimple 223 can be adjusted by adjusting the output of the laser 274 to be irradiated and the irradiation time. The depth of the dimple 223 is preferably 10 μm or more and 50 μm or less.
ここで、ディンプル223の穴の直径が25〜70μm程度の場合には、エキシマレーザーおよびYAGレーザーが好ましく、穴の直径が80〜180μm程度の場合には、パルス炭酸ガスレーザーが好ましいが、それぞれの直径の範囲において、また他の直径の範囲において、他のレーザーを用いることができる。 Here, when the hole diameter of the dimple 223 is about 25 to 70 μm, an excimer laser and a YAG laser are preferable, and when the hole diameter is about 80 to 180 μm, a pulse carbon dioxide laser is preferable. Other lasers can be used in the diameter range and in other diameter ranges.
なお、本実施の形態では、レーザー274を用いて回路基板2側のディンプル223を形成する場合を例に挙げて説明したが、半導体素子3側のポリイミドに対してレーザーを用いてディンプルを形成してもよい。
In this embodiment, the case where the dimple 223 on the
以上のように、予め、レーザー274によって、回路基板2と半導体素子3との間の微小な隙間の内側に、回路基板2のソルダーレジスト222上に、微小な凹み(ディンプル223)を形成しておく。これにより、本実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様に、回路基板2と半導体素子3との間の微小な隙間内のフラックス7など不純物の洗浄時において、洗浄液流81がディンプル223に接触することで、洗浄液流81に乱流を発生させる。この結果、洗浄液による半導体装置201の隙間の内部の不純物の洗浄効果が高まる。
As described above, a minute recess (dimple 223) is formed in advance on the solder resist 222 of the
[第3の実施の形態]
次に、第3の実施の形態について説明する。上記の第1の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については同一の符号を用いるとともに説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. Differences from the first embodiment will be mainly described, and the same reference numerals are used for the same matters, and descriptions thereof are omitted.
第3の実施の形態は、半導体装置301の回路基板2に形成されたソルダーレジスト322に対して、ブラスト処理を施すことによってディンプル323を形成する点で、第1の実施の形態と異なる。
The third embodiment is different from the first embodiment in that the dimples 323 are formed by performing a blast process on the solder resist 322 formed on the
以下に、本実施の形態におけるディンプル323が形成される工程について説明する。図13は、第3の実施の形態における半導体装置の回路基板にディンプルが形成される工程を説明する図である。図13に沿って、本実施の形態のブラスト処理によるディンプル323の形成について説明する。 Below, the process in which the dimple 323 in this Embodiment is formed is demonstrated. FIG. 13 is a diagram illustrating a process of forming dimples on the circuit board of the semiconductor device according to the third embodiment. The formation of the dimple 323 by the blast process of the present embodiment will be described along FIG.
ディンプル323の形成方法は、図13の形成ステップ131に示すように、まず回路基板2の表面上に形成されたソルダーレジスト322を、ディンプル323を形成する位置のみにブラスト処理が施されるように、ディンプル323を形成する位置以外の部分をマスク372で覆う処理を施す。次に、形成ステップ132に示すように、ブラスト処理によって投射材374が噴射される。このとき、形成ステップ131によって施されたマスク372によって、ソルダーレジスト322に噴射された投射材374が、ディンプル323を形成する部分のみに吹き付けられてその部分を切削する。これによって、回路基板2のソルダーレジスト322の表面に、形成ステップ133に示すような、ディンプル323が形成される。
As shown in the forming
このとき、噴射する投射材374の材質、投射量、大きさ(砥粒径)、噴射圧および噴射時間などを調節することにより、ディンプル323の径の大きさおよび深さを調節することができる。ディンプル323の深さは、10μm以上50μm以下とすることが好ましい。 At this time, the size and depth of the diameter of the dimple 323 can be adjusted by adjusting the material, the projection amount, the size (abrasive particle size), the injection pressure, the injection time, and the like of the projection material 374 to be injected. . The depth of the dimple 323 is preferably 10 μm or more and 50 μm or less.
ここで、投射材374の砥粒径は、ディンプル径が、半田バンプ34の間隔であるバンプピッチが150μm以下で75μm以下になることを考えると、1000番(10〜20μm)〜10000番(0〜1μm)の、微細粒の使用が好ましい。 Here, as for the abrasive grain size of the projection material 374, considering that the dimple diameter is 75 μm or less when the bump pitch, which is the interval between the solder bumps 34, is 150 μm or less, the number is 1000 (10 to 20 μm) to 10000 (0). ˜1 μm) is preferred.
また、ブラスト処理は、湿式ブラストおよび乾式ブラストのいずれを用いてもよい。投射材374の噴射圧力は、対象面の状態に合わせて設定するが、一般的には、0.4〜0.6MPa程度となる。 The blasting process may be either wet blasting or dry blasting. The injection pressure of the projection material 374 is set according to the state of the target surface, but is generally about 0.4 to 0.6 MPa.
なお、本実施の形態では、形成ステップ131〜133に示したブラスト処理を用いて回路基板2側のディンプル323を形成する場合を例に挙げて説明したが、半導体素子3側のポリイミドに対してブラスト処理を用いてディンプルを形成してもよい。
In the present embodiment, the case where the dimple 323 on the
以上のように、予め、ブラスト処理によって、回路基板2と半導体素子3との間の微小な隙間の内側に、回路基板2のソルダーレジスト322上に、微小な凹み(ディンプル323)を形成しておく。これにより、本実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様に、回路基板2と半導体素子3との間の微小な隙間内のフラックス7など不純物の洗浄時において、洗浄液流81がディンプル323に接触することで、洗浄液流81に乱流を発生させる。この結果、洗浄液による半導体装置301の隙間の内部の不純物の洗浄効果が高まる。
As described above, a minute recess (dimple 323) is formed in advance on the solder resist 322 of the
[第4の実施の形態]
次に、第4の実施の形態について説明する。上記の第1の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については同一の符号を用いるとともに説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described. Differences from the first embodiment will be mainly described, and the same reference numerals are used for the same matters, and descriptions thereof are omitted.
第4の実施の形態は、半導体装置401の回路基板2に形成されたソルダーレジスト422上に、さらにソルダーレジスト425を重ねて塗布することによって、ディンプルに替えて突起423を形成する点、および半導体素子3に形成されたポリイミド432上に、さらに、ポリイミド435を重ねて塗布することによって、ディンプルに替えて突起433を形成する点で、第1の実施の形態と異なる。
In the fourth embodiment, a solder resist 422 is further applied on the solder resist 422 formed on the
最初に、本実施の形態における半導体装置の製造方法の要部について説明する。図14は、第4の実施の形態における半導体装置の製造方法の要部を説明する図である。
図14に示す、本実施の形態の半導体装置401の製造方法は、第1の実施の形態と同様に、表面に電極21を備えた回路基板2を用意する工程、回路基板2の表面にソルダーレジスト422を形成する工程、ソルダーレジスト422に開口を形成して、電極21を露出させる工程、表面に電極31を備えた半導体素子3を用意する工程、半導体素子3の表面にポリイミド432を形成する工程、ポリイミド432に開口を形成して、電極31を露出させる工程、電極31に半田バンプ34を形成する工程、電極21および半田バンプ34の少なくとも一方にフラックスを塗布する工程、ソルダーレジスト422とポリイミド432とを対向させ、電極21に半田バンプ34を接合する工程、回路基板2と半導体素子3との隙間に洗浄液の流れである洗浄液流481を供給して、隙間に存在するフラックスを洗浄する工程から構成されており、さらに、フラックスを洗浄する工程前に、ソルダーレジスト422およびポリイミド432の少なくともいずれか一方に、凸部(それぞれ突起423,433)を形成する工程を含む。
First, the main part of the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment will be described. FIG. 14 is a diagram for explaining the main part of the semiconductor device manufacturing method according to the fourth embodiment.
The manufacturing method of the semiconductor device 401 of the present embodiment shown in FIG. 14 is similar to the first embodiment in the step of preparing the
本実施の形態における半導体装置401の製造方法では、第1の実施の形態と同様に、まず、表面に電極21を備えた回路基板2を用意し、回路基板2の表面にソルダーレジスト422を形成した後、ソルダーレジスト422に開口を形成して電極21を露出させる。また、表面に電極31を備えた半導体素子3を用意し、半導体素子3の表面にポリイミド432を形成した後、ポリイミド432に開口を形成して電極31を露出させてから、電極31に半田バンプ34を形成する。
In the manufacturing method of the semiconductor device 401 in the present embodiment, as in the first embodiment, first, the
ソルダーレジスト422は、第1の実施の形態と同様に、回路基板2の表面の銅箔などの配線部分の導体を覆う感光性と絶縁性および熱硬化性を備えたエポキシ系の合成樹脂被膜である。
Similar to the first embodiment, the solder resist 422 is an epoxy-based synthetic resin film having photosensitivity, insulation and thermosetting that covers the conductor of the wiring portion such as the copper foil on the surface of the
ポリイミド432は、第1の実施の形態と同様に、半導体素子3の表面に形成された保護膜であり、半導体素子3の表面を物理的に、および絶縁により電気的に保護する。
次に、第1の実施の形態と同様に、電極21および半田バンプ34の少なくとも一方にフラックスを塗布し、ソルダーレジスト422とポリイミド432とを対向させ電極21に半田バンプ34を接合した後、回路基板2と半導体素子3との隙間に洗浄液流481を供給して隙間に存在するフラックスを洗浄する。
The polyimide 432 is a protective film formed on the surface of the
Next, as in the first embodiment, flux is applied to at least one of the
さらに、本実施の形態では、フラックスを洗浄する前に、ソルダーレジスト422およびポリイミド432に、それぞれ突起423,433を形成する工程が含まれる。突起423,433は、それぞれソルダーレジスト422およびポリイミド432の表面に形成された突起であり、洗浄効果を向上させるために、洗浄液流481の流れを変化させて乱流を発生させる。本実施の形態では、加工の容易性から、第1の実施の形態と同様に、突起423は、回路基板2にソルダーレジスト422が形成された直後の工程において形成する。同様に、突起433は、半導体素子3にポリイミド432が形成された直後の工程において形成する。この突起423,433を形成する工程は、フラックスを洗浄する工程(第1の実施の形態の図4参照)の以前であれば、可能である限りいずれの段階で行ってもよい。
Further, in the present embodiment, before the flux is cleaned, a step of forming the protrusions 423 and 433 on the solder resist 422 and the polyimide 432, respectively, is included. The protrusions 423 and 433 are protrusions formed on the surfaces of the solder resist 422 and the polyimide 432, respectively, and generate a turbulent flow by changing the flow of the cleaning
本実施の形態では、このようにして、電極21および半田バンプ34に供給されたフラックスおよびその他の隙間内に付着している不純物が除去された半導体装置401が製造される。
In the present embodiment, in this way, the semiconductor device 401 from which the flux supplied to the
なお、本実施の形態では、ソルダーレジスト422およびポリイミド432に、それぞれ突起423,433を形成するが、いずれか一方のみに突起(突起423,433のいずれか)を形成してもよい。 In this embodiment, the protrusions 423 and 433 are formed on the solder resist 422 and the polyimide 432, respectively, but the protrusions (any one of the protrusions 423 and 433) may be formed on only one of them.
次に、本実施の形態における突起423,433が形成される工程について説明する。図15は、第4の実施の形態における半導体装置の回路基板に突起が形成される工程を説明する図である。図16は、第4の実施の形態における半導体装置の半導体素子に突起が形成される工程を説明する図である。 Next, a process of forming the protrusions 423 and 433 in this embodiment will be described. FIG. 15 is a diagram illustrating a process of forming protrusions on the circuit board of the semiconductor device according to the fourth embodiment. FIG. 16 is a diagram illustrating a process of forming protrusions on the semiconductor element of the semiconductor device according to the fourth embodiment.
本実施の形態では、回路基板2の突起423と半導体素子3の突起433とは、半導体素子3の回路基板2への取り付け(第1の実施の形態の図4の製造ステップ41参照)以前に、それぞれ個別に形成される。
In the present embodiment, the protrusion 423 of the
まず、図15に沿って、回路基板2側の突起423の形成について説明する。
突起423の形成方法は、図15の形成ステップ151に示すように、予め、回路基板2の表面上に電極21を露出するように1層目のソルダーレジスト422を形成し、その上から電極21を被覆するようにさらに重ねて、2層目のソルダーレジスト425を形成する。次に、回路基板2の表面上にDFR471を貼り付け、突起423を形成する位置が露光されるように、突起423を形成する位置以外の部分をマスク472で覆ってから、露光機473でDFR471を露光する。これにより、突起423を形成する部分のDFR471が露光される。
First, the formation of the protrusion 423 on the
As shown in the forming
次に、形成ステップ152に示すように、DFR471を現像する。これにより、マスク72で覆われていなかったことにより露光された、突起423を形成する部分の表面に、DFR471による耐エッチングの膜が形成される。
Next, as shown in the forming
次に、形成ステップ153に示すように、突起423を形成する位置以外の部分のDFR471が除去された状態で、エッチング処理を施す。これにより、2層目のソルダーレジスト425の表面が腐食することによって、突起423以外の部分のソルダーレジスト425が除去されて、微小な凸部である突起423が形成される。なお、本実施の形態では、エッチング処理は、ドライエッチングを用いるが、ウェットエッチングを用いてもよい。
Next, as shown in the
このエッチング処理で2層目のソルダーレジスト425の突起423以外の部分を除去することによって、形成ステップ154に示すように、回路基板2の突起423の形成が完了する。
By removing the portions other than the protrusions 423 of the second-layer solder resist 425 by this etching process, the formation of the protrusions 423 of the
同様に、半導体素子3の突起433も、半導体素子3の表面に二重に形成されたポリイミド432,435のうちの2層目のポリイミド435の表面にエッチング処理を施すことによって形成する。続いて、図16に沿って、半導体素子3側の突起433の形成について説明する。
Similarly, the protrusion 433 of the
突起433の形成方法は、回路基板2側の突起423と同様に、図16の形成ステップ161に示すように、予め、半導体素子3の表面上に電極31を露出するように1層目のポリイミド432を形成し、その上から電極31を被覆するようにさらに重ねて、2層目のポリイミド435を形成する。次に、半導体素子3の表面上にDFR491を貼り付け、突起433を形成する位置が露光されるようにマスク492で覆ってから、露光機493でDFR491を露光する。次に、形成ステップ162に示すように、DFR491を現像する。
The method for forming the protrusion 433 is similar to the protrusion 423 on the
次に、形成ステップ163に示すように、突起433を形成する位置以外の部分のDFR491が除去された状態で、エッチング処理を施す。これにより、形成ステップ164に示すように、2層目のポリイミド435の表面が腐食することによって、2層目のポリイミド435の突起433以外の部分が除去されて、微小な凸部である突起433の形成が完了する。
Next, as shown in the
このようにして回路基板2および半導体素子3に、それぞれ突起423,433が形成された後、第1の実施の形態の図4で説明した工程を経て回路基板2に半導体素子3が接合され、半導体装置1が完成する。この突起423,433の高さは、10μm以上50μm以下に設計するのが好ましい。なお、本実施の形態では、エッチング処理は、ドライエッチングを用いるが、ウェットエッチングを用いてもよい。
After the protrusions 423 and 433 are formed on the
以上のように、予め、回路基板2のソルダーレジスト422上にさらにソルダーレジスト425を形成する。半導体素子3のポリイミド432上にさらにポリイミド435を形成する。そして、エッチング処理によって、回路基板2と半導体素子3との間の微小な隙間の内側に、ソルダーレジスト425を部分的に除去して微小な凸部である突起423を形成し、ポリイミド435を部分的に除去して微小な凸部である突起433を形成しておく。これにより、本実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様に、回路基板2と半導体素子3との間の微小な隙間内のフラックスなど不純物の洗浄時において、洗浄液流481が突起423,433に接触することで、洗浄液流481に乱流を発生させる。この結果、洗浄液による半導体装置401の隙間の内部の不純物の洗浄効果が高まる。
As described above, the solder resist 425 is further formed on the solder resist 422 of the
なお、上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。 The above merely shows the principle of the present invention. In addition, many modifications and changes can be made by those skilled in the art, and the present invention is not limited to the precise configuration and application shown and described above, and all corresponding modifications and equivalents may be And the equivalents thereof are considered to be within the scope of the invention.
1,201,301,401 半導体装置
2 回路基板
3 半導体素子
6 アンダーフィル樹脂
7,74 フラックス
21,31 電極
21a 異電位電極
22,222,322,422,425 ソルダーレジスト
23,33,223,323 ディンプル
24 半田ボール
32,432,435 ポリイミド
34 半田バンプ
41〜49 製造ステップ
51〜54,61〜64,121,122,131〜133,151〜154,161〜164 形成ステップ
71,91,471,491 DFR
72,92,372,472,492 マスク
73,93,473,493 露光機
81,82,481 洗浄液流
111 洗浄槽
112 トレイ
113 蓋部
114 弁
274 レーザー
374 投射材
423,433 突起
1, 201, 301, 401
72, 92, 372, 472, 492
Claims (5)
前記回路基板の表面に第1の膜を形成する工程と、
前記第1の膜に第1の開口を形成して、前記第1の電極を露出させる工程と、
表面に第2の電極を備えた半導体素子を用意する工程と、
前記半導体素子の表面に第2の膜を形成する工程と、
前記第2の膜に第2の開口を形成して、前記第2の電極を露出させる工程と、
前記第2の電極に半田バンプを形成する工程と、
前記第1の電極および前記半田バンプの少なくとも一方にフラックスを塗布する工程と、
前記第1の膜と前記第2の膜とを対向させ、前記第1の電極に前記半田バンプを接合する工程と、
前記回路基板と前記半導体素子との隙間に洗浄液を供給して、前記隙間に存在する前記フラックスを洗浄する工程と、
前記フラックスを洗浄する工程前に、前記第1の膜および前記第2の膜の少なくとも一方に凹部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Preparing a circuit board having a first electrode on the surface;
Forming a first film on the surface of the circuit board;
Forming a first opening in the first film to expose the first electrode;
Preparing a semiconductor element having a second electrode on the surface;
Forming a second film on the surface of the semiconductor element;
Forming a second opening in the second film to expose the second electrode;
Forming solder bumps on the second electrode;
Applying a flux to at least one of the first electrode and the solder bump;
Bonding the solder bumps to the first electrode with the first film and the second film facing each other;
Supplying a cleaning liquid to a gap between the circuit board and the semiconductor element to wash the flux present in the gap;
Forming a recess in at least one of the first film and the second film before the step of cleaning the flux;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記回路基板の表面に第1の膜を形成する工程と、
前記第1の膜に第1の開口を形成して、前記第1の電極を露出させる工程と、
表面に第2の電極を備えた半導体素子を用意する工程と、
前記半導体素子の表面に第2の膜を形成する工程と、
前記第2の膜に第2の開口を形成して、前記第2の電極を露出させる工程と、
前記第2の電極に半田バンプを形成する工程と、
前記第1の電極および前記半田バンプの少なくとも一方にフラックスを塗布する工程と、
前記第1の膜と前記第2の膜とを対向させ、前記第1の電極に前記半田バンプを接合する工程と、
前記回路基板と前記半導体素子との隙間に洗浄液を供給して、前記隙間に存在する前記フラックスを洗浄する工程と、
前記フラックスを洗浄する工程前に、前記第1の膜および前記第2の膜の少なくとも一方に凸部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Preparing a circuit board having a first electrode on the surface;
Forming a first film on the surface of the circuit board;
Forming a first opening in the first film to expose the first electrode;
Preparing a semiconductor element having a second electrode on the surface;
Forming a second film on the surface of the semiconductor element;
Forming a second opening in the second film to expose the second electrode;
Forming solder bumps on the second electrode;
Applying a flux to at least one of the first electrode and the solder bump;
Bonding the solder bumps to the first electrode with the first film and the second film facing each other;
Supplying a cleaning liquid to a gap between the circuit board and the semiconductor element to wash the flux present in the gap;
Before the step of cleaning the flux, forming a protrusion on at least one of the first film and the second film;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記回路基板の表面に形成され、前記第1の電極を露出させる第1の開口を備えた第1の膜と、
前記回路基板の表面上に搭載され、前記第1の膜に対向する表面に第2の電極を備えた半導体素子と、
前記半導体素子の表面に形成され、前記第2の電極を露出させる第2の開口を備えた第2の膜と、
前記第2の電極に形成され、前記第2の電極を前記第1の電極に接続させる半田バンプと、
前記第1の膜および前記第2の膜の少なくとも一方に形成される凹部または凸部と、
を備えることを特徴とする半導体装置。 A circuit board having a first electrode on the surface;
A first film having a first opening formed on a surface of the circuit board and exposing the first electrode;
A semiconductor element mounted on the surface of the circuit board and having a second electrode on the surface facing the first film;
A second film formed on the surface of the semiconductor element and having a second opening exposing the second electrode;
A solder bump formed on the second electrode and connecting the second electrode to the first electrode;
A recess or projection formed in at least one of the first film and the second film;
A semiconductor device comprising:
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