JP2001313314A - バンプを用いた半導体装置、その製造方法、および、バンプの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 熱応力がかかっても、バンプと電極との接合
状態が維持される信頼性の高いフリップチップの半導体
装置を製造する。 【解決手段】 複数の電極１２２が形成されている配線
基板１２と、複数のバンプ１４２が形成されているＩＣ
チップ１４とを、封止樹脂１６を介在させて、電極１２
２とバンプ１４２とを接合した半導体装置１において、
バンプ１４２が電極１２２と接合しているバンプのトッ
プ径ΦＡと、ＩＣチップ１４から突出して電極１２２と
接合しているバンプ１４２の高さＨと、封止樹脂１６線
膨張率Ｆとを下記式で規定される範囲にバンプ１４２を
形成する。 １００＜（（ΦＡ×Ｆ）／Ｈ）＜１２５

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の実施の形態】本発明はバンプ（突起電極）を有
する半導体装置、その製造方法、および、バンプお形成
方法に関する。

【０００２】より特定的には、本発明は、熱応力を緩和
し熱応力によって破損しない信頼性の高いバンプを有す
る半導体装置と、その製造方法、および、バンプの形成
方法に関する。

【０００３】

【従来の技術】電子機器の小型化に伴って、フリップチ
ップ構造のチップサイズと同程度のサイズの小型の半導
体パッケージの使用が試みられている。そのような小型
半導体パッケージには多数の電子回路が集積されている
ので、接続端子も多数必要になる。その一方で、小型ゆ
えに、そのような接続端子を設けるスペースが不足する
という問題に遭遇する。そのような小型半導体パッケー
ジにおいては、従来のＤＩＰなどの接続端子を適用する
ことができない。

【０００４】そのような問題を克服する１手法として、
半導体集積回路チップの底面に、微小な突起電極（バン
プ）を多数形成する一方、配線基板にも多数のバンプに
対応する位置に多数の電極を形成し、配線基板の電極と
半導体集積回路チップに形成したバンプとを直接接合す
るフリップチップ実装が試みられている。このようなフ
リップチップ実装によれば、限られたスペースの半導体
集積回路チップの底面にも多数のバンプを形成すること
ができるという利点がある。

【０００５】バンプと電極との接続方法としては、半導
体集積回路チップと配線基板との間を樹脂で封鎖して接
続、固定する方法が試みられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】半導体集積回路チップ
としては、半導体基板にシリコンを用いたものが多数を
占めている。シリコンチップの線膨張率は、配線基板の
線膨張率より非常に小さい。たとえば、半導体集積回路
チップの線膨張率は配線基板の線膨張率のほぼ１／１０
以下にもなる。このように、半導体集積回路チップの線
膨張率と配線基板の線膨張率とは大きく異なるから、温
度変化があると熱応力がかかる。半導体集積回路チップ
の線膨張率と封止樹脂の線膨張率も大きく異なる場合が
多い。同様に、配線基板の線膨張率と封止樹脂の線膨張
率とは異なる場合が多い。

【０００７】そのため、半導体集積回路チップの使用時
の温度上昇時にそれらの線膨張率の相違により、封止樹
脂を介在させた半導体集積回路チップ（シリコンチッ
プ）と配線基板との間に熱応力が発生する。

【０００８】小型化を意図したフリップチップのような
構造には、リードフレームのような応力を緩和する機構
が存在しない。その結果、フリップチップ実装構造をと
ると、半導体集積回路チップが変形したり、バンプと電
極との接合が低下したり、接合状態が喪失する可能性が
ある。

【０００９】このように、フリップチップ実装において
は小型化を意図したが、熱応力によってバンプの接続不
良または喪失による半導体装置の信頼性が低下する場合
がある。

【００１０】したがって、リードフレームのような応力
を緩和する機構を有しないフリップチップ実装による半
導体装置において、熱応力に対する信頼性を高めること
が望まれている。

【００１１】本発明の主目的は、フリップチップ実装構
造における熱応力に対する信頼性を高める条件を見いだ
すことにある。

【００１２】本発明の目的は、そのような条件に基づい
て、信頼性の高いフリップチップ実装の半導体装置、お
よび、そのような半導体装置の製造方法を提供すること
にある。

【００１３】本発明の他の目的は、そのような条件に基
づいて半導体集積回路チップにバンプを形成する方法を
提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の観点によ
れば、複数の電極が形成された配線基板と、複数のバン
プ（突起電極）が形成された半導体集積回路チップとを
有し、対応する位置の電極とバンプとを接合させ、さら
に、電極とバンプとの接合部分を包囲し、上記配線基板
と上記半導体集積回路チップとを接着する封止樹脂とを
有する半導体装置であって、上記バンプが上記電極と接
合しているバンプのトップ径と、上記バンプの上記半導
体集積回路チップから上記電極と接合するまでの高さ
と、上記封止樹脂の線膨張率との間に、下記式Ａで規定
される範囲に上記バンプが形成された、半導体装置が提
供される。

【００１５】 ａ_L ＜（（ΦＡ×Ｆ）／Ｈ）＜ａ_U ・・・（Ａ） ただし、ΦＡはバンプのトップ径であり、Ｈはバンプの
高さであり、Ｆは封止樹脂の線膨張率であり、ａ_L は下
限値であり、ａ_U は上限値である。

【００１６】これまで、バンプの高さは高いほうが、好
ましいと考えられてきた。その理由は、半導体集積回路
チップに形成された多数のバンプには高さの不均一さが
あり、配線基板に形成された多数の電極にも不均一さが
あるうえ、半導体集積回路チップの底面も完全な平坦で
はないし、配線基板の面も完全な平坦ではない。さら
に、バンプと電極とを接合したとき、半導体集積回路チ
ップと配線基板とが歪んだり、変形することもある。封
止樹脂の硬化時の収縮による変形の可能性もある。その
ような不均一さを解消する余裕（マージン）を考慮する
と、バンプのと高さは高いほうが好ましい。しかしなが
ら、本願発明者の考察と実験によれば、バンプの寸法
は、上記式で規定される最適値があることが判明した。

【００１７】なお、バンプの高さを考慮するとき、配線
基板に形成した電極の高さをも考慮すべきである。バン
プの高さと、電極の高さとで、配線基板と半導体集積回
路チップとの間の間隙を維持して、配線基板と半導体集
積回路チップとの接触を防止し、配線基板と半導体集積
回路チップとの間に介在してバンプと電極との接合を維
持し、かつ、封止する封止樹脂の条件を適切にすること
ができるからである。

【００１８】好ましくは、上記封止樹脂は熱硬化性樹脂
である。

【００１９】また、上記条件が成立する条件としては、
上記配線基板の線膨張率は上記半導体集積回路チップの
線膨張率の１０倍程度であり、上記熱硬化性封止樹脂の
線膨張率が２０〜７０ｐｐｍの範囲にある。

【００２０】特定的には、上記バンプは金を含み、上記
電極は導電性金属である。電極がバンプより固いことが
望ましい。加圧接合のとき、バンプは変形するが、電極
は変形しないことが望ましいためである。

【００２１】好ましくは、上記下限値ａ_L は約１００で
あり、上記上限値ａ_U は約１２５である。

【００２２】特定的には、上記バンプの高さ（Ｈ）は約
２０μｍ〜約２５μｍの範囲にあるかまた特定的には、
上記バンプのトップ径（ΦＡ）は５０μｍ以下である。
現実的には、このような高さおよびトップ径の範囲が熱
応力に対する信頼性を示すバンプの寸法であった。

【００２３】また本発明の第２の観点によれば、複数の
電極が形成された配線基板と、複数のバンプが形成され
た半導体集積回路チップとを有し、対応する位置の電極
とバンプとを接合させ、さらに、電極とバンプとの接合
部分を包囲し、上記配線基板と上記半導体集積回路チッ
プとを接着する封止樹脂とを有する半導体装置であっ
て、上記バンプが上記電極と接合しているバンプのトッ
プ径と、隣接するバンプの間隔との間に、下記式Ｂで規
定される範囲に個々のバンプが形成され、かつ、隣接す
るバンプの間隔を下記式Ｂで規定される範囲の間隔で上
記バンプが形成されている、半導体装置が提供される。

【００２４】 （ｂ₁ ×Ｌ／２）＜ΦＡ＜（ｂ₂ ×Ｌ／２） ・・・（Ｂ） ただし、ΦＡはバンプのトップ径であり、Ｌは隣接する
バンプの間隔（距離）であり、ｂ₁ は第１の係数であ
り、ｂ₂ は第２の係数である。

【００２５】隣接するバンプの間隔を縮めれば縮めるほ
ど、形成できるバンプの数は大きくできるから、望まし
い。しかしながら、本願発明者の考察および実験によれ
ば、上記式Ｂで規定する限界があることが判った。

【００２６】たとえば、上記第１の係数ｂ₁ は約０．７
５であり、上記第２の係数ｂ₂ は約０．８５である。

【００２７】本発明の第３の観点によれば、複数の電極
が形成された配線基板と、複数のバンプが形成された半
導体集積回路チップとを有し、対応する位置の電極とバ
ンプとを接合させ、さらに、電極とバンプとの接合部分
を包囲し、上記配線基板と上記半導体集積回路チップと
を接着する封止樹脂とを有する半導体装置であって、上
記バンプが上記電極と接合しているバンプのトップ径
と、上記バンプの上記半導体集積回路チップから上記電
極と接合するまでの高さと、上記封止樹脂の線膨張率と
の間に、上記式Ａで規定される範囲の寸法で個々のバン
プが形成され、かつ、上記式Ｂで規定される範囲で間隔
で隣接してバンプが形成された、半導体装置が提供され
る。

【００２８】第３観点の本発明の半導体装置は、上述し
た第１の観点のバンプの寸法の条件を満たす半導体装置
と、上述した第２の観点のバンプの間隔を満たす半導体
装置とを組み合わせたものである。このような本発明の
第３観点によれば、熱応力に対して信頼性を示し、現実
的な個数のバンプを配設可能な半導体装置が提供でき
る。

【００２９】本発明の第４の観点によれば、複数の電極
が形成された配線基板と、複数のバンプが形成された半
導体集積回路チップとを有し、対応する位置の電極とバ
ンプとを接合させ、さらに、電極とバンプとの接合部分
を包囲し、上記配線基板と上記半導体集積回路チップと
を接着する封止樹脂とを有する半導体装置に用いる上記
半導体集積回路チップに複数のバンプを形成する方法で
あって、（ａ）上記バンプが上記電極と接合した時のバ
ンプのトップ径をΦＡとしたときの隣接するバンプの間
隔（距離）をＬとしたとき、上記式Ｂで規定される間隔
で隣接するバンプを形成し、かつ、（ｂ）個々のバンプ
の寸法を、上記トップ径をΦＡとし、上記バンプの上記
半導体集積回路チップから上記電極と接合するまでの高
さをＨとし、上記封止樹脂の線膨張率をＦとしたとき、
上記式Ａで規定される範囲になるようにするため、上記
電極と接合する前のバンプの初期高さ（Ｈ０）を上記接
合によって変形する分を加算した高さに形成し、上記で
電極と接合することにより上記トップ径（ΦＡ）となる
ように上記バンプをほぼ球状に形成する、バンプの形成
方法が提供される。

【００３０】電極に接合する前のバンプは、接合によっ
て加圧変形される分だけ、高さを大きく形成する。

【００３１】本発明の第５の観点によれば、複数の電極
が形成された配線基板と、複数のバンプが形成された半
導体集積回路チップとを有し、対応する位置の電極とバ
ンプとを接合させ、さらに、電極とバンプとの接合部分
を包囲し、上記配線基板と上記半導体集積回路チップと
を接着する封止樹脂とを有する半導体装置の製造方法で
あって、（ａ）バンプを形成する工程であって、上記バ
ンプが上記電極と接合した時のバンプのトップ径をΦＡ
としたときの隣接するバンプの間隔（距離）をＬとした
とき、上記式Ａで規定される間隔で隣接するバンプを形
成し、かつ、個々のバンプの寸法を、上記トップ径をΦ
Ａとし、上記バンプの上記半導体集積回路チップから上
記電極と接合するまでの高さをＨとし、上記封止樹脂の
線膨張率をＦとしたとき、上記式Ｂで規定される範囲に
なるようにするため、上記電極と接合する前のバンプの
初期高さＨ０を上記接合によって変形する分を加算した
高さに形成し、上記で電極と接合することにより上記ト
ップ径（ΦＡ）となるように上記バンプをほぼ球状に形
成する工程と、（ｂ）上記バンプの形成工程と別個に行
う上記配線基板に電極を形成する工程であって、上記式
Ｅ１で規定される間隔で隣接する電極を形成し、かつ、
個々の電極について、電極の高さをＨｄとし、電極の頭
部の大きさが上記バンプのトップ径（ΦＡ）と同等また
はそれ以上に形成する工程と、（ｃ）フィルム状熱硬化
性樹脂を上記電極が形成された上記配線基板の面に第１
の加熱温度で加熱しつつ第１の加圧力で、第１の時間、
加熱押圧して、上記フィルム状熱硬化性樹脂を上記配線
基板に仮固定する工程と、（ｄ）上記バンプが形成され
た半導体集積回路チップを上記バンプの個々と、上記配
線基板に形成された電極の個々とを上記フィルム状熱硬
化性樹脂を介在させた状態で、対向させる工程と、
（ｅ）上記フィルム状熱硬化性樹脂を介在させて上記個
々のバンプと上記個々の電極とが対向した状態で、上記
第１の加熱温度より高い加熱温度で、第２の加圧圧力
で、第２の時間だけ、加熱押圧して、上記式Ｅ２の条件
を満足し、かつ、個々のバンプが上記フィルム状熱硬化
性樹脂を押し分けて対応する位置に位置する上記電極と
接合させる、接合工程とを有する半導体装置の製造方法
が提供される。

【００３２】好ましくは、上記第２の加熱温度は、上記
フィルム状熱硬化性樹脂のガラス転移温度より高い温度
である。このような加熱温度によって、封止樹脂が完全
にガラス状に固化されて、バンプと電極との接合を確立
し、配線基板と半導体集積回路チップとを固着的に接着
し、かつ、これらを封止する。

【００３３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施の形態の
半導体装置の外形断面図である。図１に図解した半導体
装置１は、本発明の配線基板の１例としての配線基板１
２と、本発明の半導体集積回路チップの１例としてのシ
リコンチップのＩＣチップ１４とを有している。

【００３４】配線基板１２のＩＣチップ１４と対向する
面には、複数の電極１２２が形成されている。ＩＣチッ
プ１４の配線基板１２は対向する面には、複数のバンプ
（突起電極）１４２が形成されている。配線基板１２と
ＩＣチップ１４とを対向させたとき、対応する位置に形
成された電極１２２とバンプ１４２とが対面して、配線
基板１２とＩＣチップ１４との電気的な接続が確立され
る。

【００３５】配線基板１２とＩＣチップ１４との間は、
電極１２２とバンプ１４２とが接続された所定の間隔が
隔てられており、その間隙には、たとえば、熱硬化性の
樹脂、たとえば、エポキシ樹脂などの封止樹脂１６を介
在させた後、加熱し配線基板１２とＩＣチップ１４とを
接着させつつ、電極１２２とバンプ１４２との周囲を封
止している。

【００３６】バンプの形成方法 図２（ａ）〜（ｃ）および図３（ａ）〜（ｂ）を参照し
て、電極と接合する前のバンプの基本的な形成方法につ
いて述べる。

【００３７】図２（ａ）において、作業台１０２の上に
ＩＣチップ１４が載置されている。作業台１０２は加熱
可能な構造になっている。ＩＣチップ１４の上には、バ
ンプが形成される領域にアルミニウムパッド１４４が形
成され、その周囲にパシベーション１４６が形成されて
いる。ＩＣチップ１４の上部には、キャピラリ１０４が
配設されている。キャピラリ１０４には金線（金ワイ
ヤ）１０６が貫通するホール１０８が形成されている。
キャピラリ１０４の上部には金線１０６を把持するクラ
ンパ１１０が配設されている。図解の状態はクランパ１
１０と金線１０６の上部を把持している。キャピラリ１
０４は、図解しない昇降機構により、ＩＣチップ１４の
上下方向に昇降される。図２（ａ）に図解の状態は、キ
ャピラリ１０４は上部の位置に位置している。キャピラ
リ１０４の先端の近傍のＩＣチップ１４の上部に、トー
チ１１２が配設されている。

【００３８】図２（ａ）に図解の状態において、トーチ
１１２に高電圧を印加してトーチ１１２からその近傍に
位置するキャピラリ１０４の先端の金線１０６の端部に
放電によるスパークを飛ばし、キャピラリ１０４の先端
から突出している金線１０６の先端部に、バンプの元と
なる金の小さな球（以下、金ボールという）１２０を形
成する。

【００３９】金ボール１２０は、図４にバンプ１４２と
して概略構造を図解したように、キャピラリ１０４の先
端にほぼ球状に形成される。

【００４０】金ボール１２０の大きさについて概要を述
べる。バンプ１４２の寸法について詳細は後述するが、
上記本発明の第４の観点として述べたように、バンプ１
４２のトップ径をΦＡとし、半導体集積回路チップ（Ｉ
Ｃチップ１４）から電極（電極１２２）と接合するまで
の高さをＨとし、封止樹脂の線膨張率をＦとしたとき、
上記式Ａで規定される範囲になるようにするため、図３
（ｂ）におけるレベリングプレート１１４を用いたレベ
リング動作によって、図４に図解したように、電極１２
２と接合する前のバンプの初期高さ（Ｈ０）を接合によ
って変形する分を加算した高さに形成する。すなわち、
電極１２２に接合する前のバンプ（金ボール１２０）
は、接合によって加圧変形される分だけ、高さを大きく
形成することが望ましい。金ボール１２０は、そのよう
なレベリング動作によって変形する分を考慮して、大き
めに形成することが望ましい。

【００４１】なお、図４に図解したバンプ１４２は、こ
のようにして形成された後、図２（ｂ）、（ｃ）を参照
して後述する方法によって、アルミニウムパッド１４４
に押しつけられて、一部が変形した状態を示す。また、
図４の図解と、図２（ａ）〜（ｃ）の図解とは上下が逆
である。

【００４２】図２（ｂ）において、クランパ１１０を開
放して金線１０６の把持を解き、キャピラリ１０４をＩ
Ｃチップ１４のアルミニウムパッド１４４に向けて下降
させ、キャピラリ１０４の先端に形成された金ボール１
２０をアルミニウムパッド１４４に対して所定の圧力で
加圧して押圧する。この押圧状態において、超音波を印
加し、作業台１０２を加熱して、金ボール１２０をアル
ミニウムパッド１４４に溶着固定する。

【００４３】金ボール１２０がアルミニウムパッド１４
４に固定された後、図２（ｃ）において、キャピラリ１
０４を、次の金ボールを形成させるためにキャピラリ１
０４の先端から金線１０６が所定の長さ分（テール量）
突出するように、キャピラリ１０４をアルミニウムパッ
ド１４４から上昇させる。この時、クランパ１１０は金
線１０６の把持を開放状態にある。

【００４４】図３（ａ）において、クランパ１１０を閉
じて金線１０６を把持する。その後、キャピラリ１０４
を上昇させる。これにより、金線１０６には張力が働
く。この張力により、金線１０６の結晶領域とスパーク
で出来た再結晶領域との境界で、金ボール１２０の部分
と金線１０６とのが引きちぎられる。これにて、１個の
バンプが形成されて、ボンディングが終了する。

【００４５】なお、キャピラリ１０４の引き上げ量によ
って、キャピラリ１０４の先端から金線１０６が突出量
が規定され、それが、トーチ１１２からのスパークによ
って形成される金ボール１２０の大きさを規定するか
ら、キャピラリ１０４の昇降量が接合前のバンプ１４２
（金ボール１２０）の大きさを規定することになる。し
たがって、本実施の形態においては、金ボール１２０の
大きさをこのキャピラリ１０４の昇降量で制御する。

【００４６】以上の方法で、必要な分の複数のバンプを
連続的に形成する。その場合、たとえば、作業台１０２
の位置をずらしていく。この作業台１０２の位置をずら
す量が、隣接するバンプ１４２の間隔を規定する。そこ
で、本実施の形態においては、上記式Ｂに規定される条
件を満たすように、作業台１０２をずらしていく。

【００４７】必要な複数のバンプが形成された後、図３
（ｂ）において、レベリングプレート１１４を、ＩＣチ
ップ１４の面に形成された複数のバンプ１４２の上に載
置してレベリング加重をかけ、ＩＣチップ１４の面に形
成された複数のバンプ１４２の高さを規定の高さに揃え
る。バンプ１４２の寸法について詳細は後述するが、上
記本発明の第４の観点として述べたように、バンプ１４
２のトップ径をΦＡとし、半導体集積回路チップ（ＩＣ
チップ１４）から電極（電極１２２）と接合するまでの
高さをＨとし、封止樹脂の線膨張率をＦとしたとき、上
記式Ａで規定される範囲になるようにするため、図４に
図解した電極１２２と接合する前のバンプの初期高さ
（Ｈ０）を接合によって変形する分を加算した高さに、
レベリングプレート１１４で、全てのバンプ１４２を均
一な高さに調整することが望ましい。すなわち、電極１
２２に接合する前のバンプ（金ボール１２０）は、接合
によって加圧変形される分だけ、高さを大きく形成する
ことが望ましい。

【００４８】以上により、図４に図解したように、ピッ
チ間隔Ｌ、ボトム径ΦＢで、高さＨ０の、複数のバンプ
１４２がＩＣチップ１４の面に形成された。図４は、Ｉ
Ｃチップ１４に形成された直後のバンプ１４２の拡大図
と、下記に述べる配線基板１２に形成される電極１２２
の拡大図を示す。

【００４９】配線基板の形成方法 配線基板１２に形成された電極１２２の形成方法につい
て述べる。電極１２２は、上述したＩＣチップ１４の複
数のバンプ１４２の位置と対向する位置に、たとえば、
アルミニウム、銅などの導電性金属で、周知の電極形成
方法で、図４に図解したように、バンプ１４２と同じピ
ッチ間隔Ｌで、高さＨｄで形成される。

【００５０】本実施の形態においては、電極１２２を、
たとえば、基礎となる部分として、たとえば、銅で形成
し、その上にニッケルメッキを施し、さらに、その上に
金メッキを施して形成した。基礎となる銅は、バンプ１
４２の金よりは固い導電性金属である。電極１２２の基
礎となる導電性金属は、接合時にバンプ１４２が押しつ
けられたときに、バンプ１４２は変形して接合するが、
電極１２２は変形しないだけの高い剛性を持つことが望
ましい。銅をその他の金属、たとえば、アルミニウムに
代えることもできる。最外周に金メッキを施しているの
は、金のバンプ１４２と接合したとき、共に柔らかい金
属なので接合能力を高め、かつ、腐食防止のためであ
る。中間のニッケルメッキは、銅の表面に金メッキを安
定に行えるようにするためである。

【００５１】半導体装置１の形成方法 上述した方法で、電極の配線パターン１２２を形成した
配線基板１２と、バンプ１４２を形成したＩＣチップ１
４とを、電極の配線パターン１２２とバンプ１４２とを
接続して封止樹脂１６を用いて封止して図１に図解した
半導体装置１を形成する方法について述べる。

【００５２】（ａ）ＩＣチップ１４と同じサイズのフィ
ルム状の接着層を準備する。フィルム状の接着層として
は、たとえば、熱硬化性の接着材、たとえば、エポキシ
樹脂のフィルム状の接着層を用いる。

【００５３】（ｂ）このフィルム状の接着層を配線基板
１２の電極１２２が形成された面に置き、仮止め用とし
て、たとえば、本発明の第１の加熱温度として、たとえ
ば、８０°Ｃ、本発明の第１の加圧条件として、たとえ
ば、３ｋｇ／ｃｍ² で、本発明の第１の時間として、た
とえば、３秒間で、加熱・加圧して、フィルム状の接着
層を熱硬化して、配線基板１２に仮止めする。

【００５４】（ｃ）次いで、ＩＣチップ１４のバンプ１
４２が形成された面を、配線基板１２の電極１２２が形
成された面に対向させて、対応する位置の電極１２２と
バンプ１４２とを熱硬化したフィルム状の接着層を介し
て押しつける。

【００５５】（ｄ）この状態で、上述した仮止めの加熱
条件よりさらに高い条件で、たとえば、本発明の第２の
加熱温度として、たとえば、１８０〜２３０°Ｃで、本
発明の第２の加圧圧力として、たとえば、３〜５ｋｇ／
ｃｍ² で、本発明の第２の時間として、たとえば、２０
〜３秒間、加圧・加熱する。この加圧加熱により、バン
プ１４２は、仮止め状態で熱硬化しているフィルム状の
接着層を押し分けて、対向する位置に位置している電極
１２２に直接接触して（接合して）電気的な接続がとら
れる。

【００５６】上述した第２の加熱温度、たとえば、１８
０〜２３０°Ｃは、熱硬化型の樹脂のガラス転移温度よ
り高い温度の１例であり、この加熱温度は熱硬化型の樹
脂のガラス転移温度より高い温度のが好ましい。封止樹
脂１６のガラス転移温度の例を表１に示した。

【００５７】表１に封止樹脂の種類Ａ〜Ｈについて、線
膨張率、弾性率、ガラス転移点を示した。

【００５８】

【表１】

【００５９】なお、熱応力の回避を課題とする本発明に
おいては、詳細を後述するように、封止樹脂１６の線膨
張率Ｆの大きさが重要であるが、本実施の形態に適用す
る封止樹脂１６としては、表１に例示したような、線膨
張率Ｆ（ｐｐｍ）が２０〜６０程度の範囲にあるもの、
広くとると、１５〜７０（ｐｐｍ）程度のものを使用で
きる。

【００６０】第２の加圧圧力は、バンプ１４２が仮止め
状態の熱硬化しているフィルム状の接着層を押し分けて
対応する位置に位置している電極１２２と直接接触し、
かつ、バンプ１４２をある程度変形させるが、電極１２
２を変形して破損させない圧力とする。第２の加圧圧力
として、たとえば、３〜５ｋｇ／ｃｍ² とする。

【００６１】以上により、図１に図解した構造の、半導
体装置１が形成される。すなわち、ＩＣチップ１４のバ
ンプ１４２が対応する配線基板１２の電極１２２と電気
的に接続している状態で、その周囲が封止樹脂１６で封
止され、かつ、封止樹脂１６によって配線基板１２とＩ
Ｃチップ１４とが接着されている。

【００６２】図５は、封止樹脂１６として、表１に例示
した樹脂Ａ〜Ｈを用いて、図１に図解した半導体装置１
を形成したとき、−２５〜１２５°Ｃの範囲で温度サイ
クル試験を行って半導体装置１が破壊に至るまでの熱疲
労寿命を検査した結果を示す。

【００６３】図５は、横軸に温度サイクルをとり、縦軸
に相当応力値（ＭＰａ）をとった。なお、相当応力と
は、ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓｓの応力を意味する。

【００６４】図５に図解した結果から、封止樹脂１６の
線膨張率の大きさは封止樹脂１６の最大応力値に変化に
は直接影響を与えない。しかしながら、金のバンプ１４
２の部分にかかる最大応力は封止樹脂１６の線膨張率が
大きいほど大きく、封止樹脂１６の線膨張率が大きいと
バンプ１４２の寿命を短くしている。その理由は、封止
樹脂１６の線膨張率が高いと、熱応力に応じて封止樹脂
１６が変位し、その変位によるバンプ１４２と電極１２
２との接合部分に歪みがかかるため、その歪みの繰り返
しにより、バンプ１４２と電極１２２きの接合不良、ま
たは、接合喪失が起こる可能性がある。このような熱応
力の観点からは、封止樹脂１６の線膨張率が小さいほう
が信頼性は高くなる。

【００６５】以上のように加熱すると、図６に図解した
ように、配線基板１２、ＩＣチップ１４、封止樹脂１６
との線膨張率の相違により、熱応力が半導体装置１に作
用する。図６はマイナスの温度荷重がかかった状態を例
示している。

【００６６】シリコンが主要な構成要素であるＩＣチッ
プ１４の線膨張率は、配線基板１２の線膨張率より１桁
程度小さい。マイナスの温度荷重がかかった場合、配線
基板１２の収縮量がＩＣチップ１４の収縮量より大きい
から、ＩＣチップ１４側に反る。

【００６７】また、半導体装置１を高温側に加熱する
と、配線基板１２の電極１２２側の線膨張率より封止樹
脂１６の線膨張率が大きいから、配線基板１２の電極１
２２側は伸び、その反対側は収縮する。同様に、シリコ
ンなどが占めているＩＣチップ１４のバンプ１４２側の
線膨張率は封止樹脂１６の線膨張率より小さいから、Ｉ
Ｃチップ１４の封止樹脂１６側は伸び、その反対側は収
縮する。逆に、半導体装置１を低温側に冷却すると、図
６に図解したものとは逆に伸縮する。

【００６８】このような伸縮による熱応力は、ＩＣチッ
プ１４の金のバンプ１４２にかかる。図５はその結果を
示したグラフである。図５に示した結果から、半導体装
置１の熱疲労寿命は、ＩＣチップ１４に形成された金バ
ンプ１４２と配線基板１２に形成された配線基板１２と
の接合面に発生する応力振幅が支配的であることが理解
される。したがって、半導体装置１の熱応力に対する接
続の信頼性を向上させるためには、バンプ１４２と電極
の配線パターン１２２との接合面に発生する応力振幅を
極力小さくすることが望ましいことが判った。

【００６９】そこで、本願発明者は、電極１２２と接す
るバンプ１４２の接合面にかかる応力を成分分解した。
その結果を図７に例示する。図７は横軸にバンプの高さ
を示し、縦軸に相当応力振幅などを示した。なお、この
図表は、ＩＣチップ１４のサイズが９ｍｍ×０．４ｍ
ｍ、配線基板１２の厚みが０．７ｍｍ、バンプ１４２の
先端の直径が３０μｍ、電極の配線パターン１２２との
接触直径が２３μｍ、ビルドアップ層が５０μｍを含む
コア材がＦＲ−４の場合の結果である。

【００７０】中央の曲線は相当応力振幅を示す。なお、
この相当応力振幅は、有限要素法などの数値計算により
算出した値である。σ_Z 振幅値は、Ｚ方向、すなわち、
図１の軸Ｚ−Ｚ方向にかかる応力の振幅値を示してい
る。τ_XZ振幅値は、Ｚ−Ｚ方向と、このＺ−Ｚ方向と直
交する水平方向（Ｘ方向）に係る剪断応力の振幅値を示
す。

【００７１】相当応力振幅値を示す曲線は、バンプの高
さがほぼ１８μｍにおいて、相当応力が最小になること
を示している。その理由を図８を参照して考察する。図
８（ａ）〜（ｃ）はバンプ１４２と電極１２２とにかか
る応力を図解した図である。

【００７２】バンプ１４２の高さが高くなるということ
は、封止樹脂１６の厚さが厚いことをも意味する。すな
わち、アンダーフィル樹脂（封止樹脂）１６が圧縮力ま
たは収縮力として寄与する。たとえば、冷却されてバン
プ１４２の周辺の封止樹脂１６が収縮した場合、封止樹
脂１６の厚み方向の封止樹脂１６の総収縮量は厚さに比
例するので、厚みも増加する。この収縮量がバンプ１４
２全体に均等に振り分けられる場合は単位長さ当たり
（単位厚み方向の長さ当たり）の収縮量が同じになるた
め、バンプ１４２の応力が増加することはない。この現
象は、封止樹脂１６から受ける収縮力がバンプ１４２を
収縮させるのに限定された部分、換言すれば、バンプ１
４２と電極の配線パターン１２２との接合面付近に、集
中するので、バンプ１４２の高さが高いため、すなわ
ち、図８（ｃ）に図解したように、図８（ｂ）より、封
止樹脂１６の厚みが厚い場合にバンプ１４２にかかる応
力σ_Z が増加するために起こる。

【００７３】図８（ｃ）において、バンプ１４２と電極
１２２との接合面の縁（破線の○印で示した部分）に歪
みが局所的に集中する。

【００７４】次いで、図９（ａ）〜（ｃ）を参照してバ
ンプ１４２の高さが低い場合を考える。図９（ｂ）に図
解したように、バンプ１４２の高さが低いということ
は、線膨張率の小さなＩＣチップ１４と、線膨張率の大
きな配線基板１２とが接近することを意味する。その結
果、バンプ１４２には剪断力τ_XZが発生する。バンプ１
４２の高さが低いと、ＩＣチップ１４と配線基板１２と
によるバイメタル構造が接近するため、半導体装置１の
反り量が大きくなり、単位体積当たりの剪断力τ_XZが増
加する。

【００７５】図９（ｃ）に図解したように、バンプ１４
２の高さが高くなると、図９（ｂ）とは逆に、反り量は
減少する。

【００７６】図５に図解したように、熱疲労はバンプ１
４２に発生する相当応力に相当強い相関を持つので、図
７に図解したように、相当応力に対してバンプ１４２の
高さが最小値を示すことは、半導体装置１の熱応力に対
する信頼性を最適にする最適なバンプ１４２の高さが存
在することを意味する。

【００７７】本願発明者は、そのようなバンプ１４２の
高さの最適値を求める実験を行った。図１０にその結果
を示す。図１０は、横軸にバンプの高さをとり、縦軸に
相当応力をとり、バンプ１４２が電極１２２と接合して
いるバンプ１４２の直径（これをトップ径ΦＡという）
を、ΦＡ＝３０μｍ、４０μｍ、５０μｍと変化させた
ときのバンプの高さと相当応力の関係を示すグラフであ
る。

【００７８】図１０から、同じトップ径ΦＡでも、バン
プの高さに応じて相当応力振幅が最小になる最適値があ
ることが判る。さらに、バンプのトップ径ΦＡが小さく
なると、相当応力振幅の最小値が大きくなることが判
る。

【００７９】図１０のグラフを考察すると、２本の点線
で示したように、バンプ１４２を電極１２２に接合させ
ている時のバンプの高さＨと、トップ径ΦＡとの比率、
ΦＡ／Ｈとの間に、ΦＡ／Ｈ＝一定になる、最適なバン
プの高さＨと、最適なバンプのトップ径ΦＡが存在する
ことが判った。

【００８０】さらに封止樹脂１６の線膨張率Ｆ（ｐｐ
ｍ）が小さくなるとバンプ１４２の最適な高さＨが大き
くなるという事実があるから、下記式を満足する範囲で
ある下限値ａ_L 、上限値ａ_U 内が最適なバンプの寸法に
なる。

【００８１】

【数１】 ａ_L ＜（ΦＡ×Ｆ）／Ｈ＜ａ_U ・・・（１）

【００８２】図４および図９（ｃ）に図解したように、
バンプ１４２のボトム径をΦＢで示し、バンプ１４２の
初期高さをＨ０で示し、バンプ１４２が電極１２２と接
合しているときの高さをＨで示し、バンプ１４２が電極
１２２に接合している時のバンプの接触部分の径をトッ
プ径ΦＡで示した。電極１２２の高さをＨｄで示した。

【００８３】図１０に図解した結果から、Ｆ＝５０ｐｐ
ｍのとき、ΦＡ＝４５μｍ、Ｈ＝２０μｍが、各種のト
ップ径ΦＡについて考察した結果、最適な値である。

【００８４】表１に図解したような各種の封止樹脂１６
の線膨張率Ｆ、各種のトップ径ΦＡについて、実験を行
った結果、金のバンプ１４２の場合、下記式で示される
範囲が好ましいバンプ１４２の高さＨとトップ径ΦＡで
あることが判った。すなわち、式１において、ａ_L ≒１
００、ａ_U ≒１１２５である。

【００８５】

【数２】 １００＜（ΦＡ×Ｆ）／Ｈ＜１２５ ・・・（２）

【００８６】また別の観点から考察すると、バンプのト
ップ径ΦＡは大きいほど、相当応力振幅を低下させるこ
とができ、半導体装置１の熱応力に対する信頼性を向上
させることができる。しかしながら、隣接するバンプ１
４２、および、隣接する電極１２２との間隔の制限か
ら、トップ径ΦＡを無制限に大きくすることができな
い。図４に図解したように、隣接するバンプの間隔をＬ
（μｍ）で表すと、下記式で示される範囲がＩＣチップ
１４と配線基板１２とを接合できる許容範囲であること
が判った。

【００８７】

【数３】 （ｂ₁ ×Ｌ／２）＜（ΦＡ）＜（ｂ₂ ×Ｌ／２） ・・・（３）

【００８８】本願発明者の実験によれば、係数ｂ₁ ＝
０．７５、係数ｂ₂ ＝０．８５とすると、熱応力る対し
て信頼性が高く、寿命が長いフリップチップが実現でき
ることが判明した。

【００８９】

【数４】 （０．７５×Ｌ／２）＜（ΦＡ）＜（０．８５×Ｌ／２） ・・・（４）

【００９０】したがって、基本的には、式１と式３（あ
るいは、式２と式４）とを満足するバンプを形成すれば
よいことが判った。

【００９１】しかしながら、実際には、バンプの高さを
２０μｍ以下にすると、バンプ１４２と電極の配線パタ
ーン１２２とを圧接するとき配線基板１２が沈み込む量
を考慮すると、配線基板１２とＩＣチップ１４の接触を
起こす可能性があり、多数のバンプ１４２と多数の電極
の配線パターン１２２との接触のなかには接合が不十分
になるものが発生する可能性がある。そのような観点か
ら、バンプの高さを２０μｍ以下にはできないことが判
明した。

【００９２】また、トップ径ΦＡを５０μｍ以下にする
と、線膨張率Ｆがよほど小さな封止樹脂１６でないと、
バンプの最適な高さＨが２５μｍ以上にならないことが
判明した。

【００９３】このような観点からは、トップ径ΦＡが５
０μｍ以下の場合は、バンプの高さは単純に下記式で規
定される。

【００９４】

【数５】 ２０＜Ｈ（μｍ）＜２５ ・・・（５）

【００９５】なお厳密には、バンプの高さはバンプの高
さＨと電極１２２の高さＨｄの両者に支配される。本実
施の形態においては、電極１２２の高さＨｄを、たとえ
ば、銅の厚さ１２μｍと、ニッケルメッキの厚さ３〜５
μｍと、金メッキの厚さ０．０２μｍの合計、Ｈｄ≒１
６μｍを前提にしてバンプの高さＨを考察した。したが
って、電極１２２の高さＨｄが上述した高さより低い場
合は、バンプ１４２の高さをその分だけ高くすることが
できる。

【００９６】以上、電極１２２として、銅（厚さ１２μ
ｍ）、ニッケルメッキ（厚さ３〜５μｍ）、金メッキ
（厚さ０．０２μｍ）のバンプ１４２と、バンプ１４２
として金を用い、封止樹脂１６として表１に例示したも
のを用いた実施の形態について述べたが、本発明はこれ
らの実施の形態に限定されることなく、種々の材料、厚
さについて適用できる。

【００９７】また、本発明の半導体集積回路チップとし
て、シリコンチップを用いたＩＣチップ１４について述
べたが、半導体集積回路チップとしては、シリコンを用
いたものには限定されない。たとえば、化合物半導体を
用いたチップであってもよい。

【００９８】

【発明の効果】本発明によれば、熱応力がかかっても、
半導体集積回路チップに形成された突起電極（バンプ）
と配線基板に形成された配線基板との接合が不良になっ
たり、接合喪失が起こることを回避する、条件が見いだ
された。

【００９９】本発明によれば、そのような条件に基づ
き、信頼性の高いフリップチップ型の半導体装置が提供
できた。

【０１００】また本発明によれば、そのような半導体装
置の製造方法が提供された。

【０１０１】本発明によれば、そのようなバンプの形成
方法が提供できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１実施の形態の半導体装置の
外形断面図である。

【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は電極と接合する前のバン
プの基本的な形成方法を図解した部分図である。

【図３】図３（ａ）〜（ｂ）は電極と接合する前のバン
プの基本的な形成方法を図解した他の部分図である。

【図４】図４は半導体集積回路チップ（ＩＣチップ）に
形成された直後のバンプの拡大図と、配線基板に形成さ
れる電極の拡大図である。

【図５】図５は本実施の形態の封止樹脂として、表１に
例示した樹脂を用いて、図１に図解した半導体装置を形
成したとき、−２５〜１２５°Ｃの範囲で温度サイクル
試験を行って半導体装置１が破壊に至るまでの熱疲労寿
命を検査した結果を示すグラフである。

【図６】図６はマイナスの温度荷重がかかった場合に、
配線基板、ＩＣチップ、封止樹脂１の線膨張率の相違に
より熱応力がいかに半導体装置に作用するかを示す図で
ある。

【図７】図７は電極と接合するバンプの接合面にかかる
応力を成分分解した結果を示すグラフである。

【図８】図８（ａ）〜（ｃ）はバンプの高さが高いとき
のバンプと電極の配線パターンとのかかる応力を図解し
た図である。

【図９】図９（ａ）〜（ｃ）はバンプの高さが低いとき
のバンプと電極の配線パターンとのかかる応力を図解し
た図である。

【図１０】図１０はバンプが電極の配線パターンと接触
している時のバンプの直径（これをトップ径ΦＡとい
う）を変化させたときのバンプの高さと相当応力の関係
を示すグラフである。

【符号の説明】

１・・半導体装置 １２・・配線基板 １２２・・電極 １４・・ＩＣチップ １４２・・バンプ（突起電極） １４４・・アルミニウムパッド １４６・・パシベーション １６・・封止樹脂 １０２・・作業台 １０４・・キャピラリ １０６・・金線 １０８・・ホール １１０・・クランパ １１２・・トーチ １１４・・レベリングプレート １２０・・金ボール

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年４月１７日（２００１．４．１
７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【発明の実施の形態】本発明はバンプ（突起電極）を有
する半導体装置、その製造方法、および、バンプの形成
方法に関する。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】これまで、バンプの高さは高いほうが、好
ましいと考えられてきた。その理由は、半導体集積回路
チップに形成された多数のバンプには高さの不均一さが
あり、配線基板に形成された多数の電極にも不均一さが
あるうえ、半導体集積回路チップの底面も完全な平坦で
はないし、配線基板の面も完全な平坦ではない。さら
に、バンプと電極とを接合したとき、半導体集積回路チ
ップと配線基板とが歪んだり、変形することもある。封
止樹脂の硬化時の収縮による変形の可能性もある。その
ような不均一さを解消する余裕（マージン）を考慮する
と、バンプの高さは高いほうが好ましい。しかしなが
ら、本願発明者の考察と実験によれば、バンプの寸法
は、上記式で規定される最適値があることが判明した。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】本発明の第４の観点によれば、複数の電極
が形成された配線基板と、複数のバンプが形成された半
導体集積回路チップとを有し、対応する位置の電極とバ
ンプとを接合させ、さらに、電極とバンプとの接合部分
を包囲し、上記配線基板と上記半導体集積回路チップと
を接着する封止樹脂とを有する半導体装置に用いる上記
半導体集積回路チップに複数のバンプを形成する方法で
あって、（ａ）上記バンプが上記電極と接合した時のバ
ンプのトップ径をΦＡとしたときの隣接するバンプの間
隔（距離）をＬとしたとき、上記式Ａで規定される間隔
で隣接するバンプを形成し、かつ、（ｂ）個々のバンプ
の寸法を、上記トップ径をΦＡとし、上記バンプの上記
半導体集積回路チップから上記電極と接合するまでの高
さをＨとし、上記封止樹脂の線膨張率をＦとしたとき、
上記式Ａで規定される範囲になるようにするため、上記
電極と接合する前のバンプの初期高さ（Ｈ０）を上記接
合によって変形する分を加算した高さに形成し、上記で
電極と接合することにより上記トップ径（ΦＡ）となる
ように上記バンプをほぼ球状に形成する、バンプの形成
方法が提供される。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】本発明の第５の観点によれば、複数の電極
が形成された配線基板と、複数のバンプが形成された半
導体集積回路チップとを有し、対応する位置の電極とバ
ンプとを接合させ、さらに、電極とバンプとの接合部分
を包囲し、上記配線基板と上記半導体集積回路チップと
を接着する封止樹脂とを有する半導体装置の製造方法で
あって、（ａ）バンプを形成する工程であって、上記バ
ンプが上記電極と接合した時のバンプのトップ径をΦＡ
としたときの隣接するバンプの間隔（距離）をＬとした
とき、上記式Ａで規定される間隔で隣接するバンプを形
成し、かつ、個々のバンプの寸法を、上記トップ径をΦ
Ａとし、上記バンプの上記半導体集積回路チップから上
記電極と接合するまでの高さをＨとし、上記封止樹脂の
線膨張率をＦとしたとき、上記式Ｂで規定される範囲に
なるようにするため、上記電極と接合する前のバンプの
初期高さＨ０を上記接合によって変形する分を加算した
高さに形成し、上記で電極と接合することにより上記ト
ップ径（ΦＡ）となるように上記バンプをほぼ球状に形
成する工程と、（ｂ）上記バンプの形成工程と別個に行
う上記配線基板に電極を形成する工程であって、上記式
Ｅ１で規定される間隔で隣接する電極を形成し、かつ、
個々の電極について、電極の高さをＨｄとし、電極の頭
部の大きさが上記バンプのトップ径（ΦＡ）と同等また
はそれ以上に形成する工程と、（ｃ）フィルム状熱硬化
性樹脂を上記電極が形成された上記配線基板の面に第１
の加熱温度で加熱しつつ第１の加圧力で、第１の時間、
加熱押圧して、上記フィルム状熱硬化性樹脂を上記配線
基板に仮固定する工程と、（ｄ）上記バンプが形成され
た半導体集積回路チップを上記バンプの個々と、上記配
線基板に形成された電極の個々とを上記フィルム状熱硬
化性樹脂を介在させた状態で、対向させる工程と、
（ｅ）上記フィルム状熱硬化性樹脂を介在させて上記個
々のバンプと上記個々の電極とが対向した状態で、上記
第１の加熱温度より高い加熱温度で、第２の加圧圧力
で、第２の時間だけ、加熱押圧して、上記式Ａの条件を
満足し、かつ、個々のバンプが上記フィルム状熱硬化性
樹脂を押し分けて対応する位置に位置する上記電極と接
合させる、接合工程とを有する半導体装置の製造方法が
提供される。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５６】上述した第２の加熱温度、たとえば、１８
０〜２３０°Ｃは、熱硬化型の樹脂のガラス転移温度よ
り高い温度の１例であり、この加熱温度は熱硬化型の樹
脂のガラス転移温度より高い温度の方が好ましい。封止
樹脂１６のガラス転移温度の例を表１に示した。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６４】図５に図解した結果から、封止樹脂１６の
線膨張率の大きさは封止樹脂１６の最大応力値の変化に
は直接影響を与えない。しかしながら、金のバンプ１４
２の部分にかかる最大応力は封止樹脂１６の線膨張率が
大きいほど大きく、封止樹脂１６の線膨張率が大きいと
バンプ１４２の寿命を短くしている。その理由は、封止
樹脂１６の線膨張率が高いと、熱応力に応じて封止樹脂
１６が変位し、その変位によるバンプ１４２と電極１２
２との接合部分に歪みがかかるため、その歪みの繰り返
しにより、バンプ１４２と電極１２２きの接合不良、ま
たは、接合喪失が起こる可能性がある。このような熱応
力の観点からは、封止樹脂１６の線膨張率が小さいほう
が信頼性は高くなる。

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の電極が形成された配線基板と、複数
   のバンプが形成された半導体集積回路チップとを有し、
   対応する位置の電極とバンプとを接合させ、さらに、電
   極とバンプとの接合部分を包囲し、上記配線基板と上記
   半導体集積回路チップとを接着する封止樹脂とを有する
   半導体装置であって、 上記バンプが上記電極と接合しているバンプのトップ径
   と、上記バンプの上記半導体集積回路チップから上記電
   極と接合するまでの高さと、上記封止樹脂の線膨張率と
   の間に下記式Ａで規定される範囲に、上記バンプが形成
   されている、 半導体装置。 ａ_L ＜（（ΦＡ×Ｆ）／Ｈ）＜ａ_U ・・・（Ａ） ただし、ΦＡはバンプのトップ径であり、 Ｈはバンプの高さであり、 Ｆは封止樹脂の線膨張率であり、 ａ_L は下限値であり、 ａ_U は上限値である。
2. 【請求項２】上記封止樹脂は熱硬化性樹脂である、 請求項１記載の半導体装置。
3. 【請求項３】上記配線基板の線膨張率は上記半導体集積
   回路チップの線膨張率の１０倍程度であり、 上記熱硬化性封止樹脂の線膨張率が２０〜７０ｐｐｍの
   範囲にある、 請求項２記載の半導体装置。
4. 【請求項４】上記バンプは金を含み、 上記電極は導電性金属である、 請求項３記載の半導体装置。
5. 【請求項５】上記下限値ａ_L は約１００であり、上記上
   限値ａ_U は約１２５である、 請求項４記載の半導体装置。
6. 【請求項６】上記バンプの高さ（Ｈ）は約２０μｍ〜約
   ２５μｍの範囲にある、 請求項５記載の半導体装置。
7. 【請求項７】上記バンプのトップ径（ΦＡ）は５０μｍ
   以下である、 請求項５記載の半導体装置。
8. 【請求項８】複数の電極が形成された配線基板と、複数
   のバンプが形成された半導体集積回路チップとを有し、
   対応する位置の電極とバンプとを接合させ、さらに、電
   極とバンプとの接合部分を包囲し、上記配線基板と上記
   半導体集積回路チップとを接着する封止樹脂とを有する
   半導体装置であって、 上記バンプが上記電極と接合しているバンプのトップ径
   と、隣接するバンプの間隔との間に下記式Ｂで規定され
   る範囲に個々のバンプが形成され、かつ、隣接するバン
   プの間隔を下記式Ｂで規定される範囲の間隔で上記バン
   プが形成されている、 半導体装置。 （ｂ₁ ×Ｌ／２）＜ΦＡ＜（ｂ₂ ×Ｌ／２） ・・・（Ｂ） ただし、ΦＡはバンプのトップ径であり、 Ｌは隣接するバンプの間隔（距離）であり、 ｂ₁ は第１の係数であり、 ｂ₂ は第２の係数である。
9. 【請求項９】上記第１の係数ｂ₁ は約０．７５であり、
   上記第２の係数ｂ₂ は約０．８５である、 請求項８記載の半導体装置。
10. 【請求項１０】複数の電極が形成された配線基板と、複
    数のバンプが形成された半導体集積回路チップとを有
    し、対応する位置の電極とバンプとを接合させ、さら
    に、電極とバンプとの接合部分を包囲し、上記配線基板
    と上記半導体集積回路チップとを接着する封止樹脂とを
    有する半導体装置であって、 上記バンプが上記電極と接合しているバンプのトップ径
    と、上記バンプの上記半導体集積回路チップから上記電
    極と接合するまでの高さと、上記封止樹脂の線膨張率と
    の間に下記式Ｃ１で規定される範囲の寸法で個々のバン
    プが形成されており、かつ、 下記式Ｃ２で規定される範囲で間隔で隣接してバンプが
    形成されている、 半導体装置。 ａ_L ＜（（ΦＡ×Ｆ）／Ｈ）＜ａ_U ・・・（Ｃ１） （ｂ₁ ×Ｌ／２）＜ΦＡ ＜（ｂ₂ ×Ｌ／２） ・・・（Ｃ２） ただし、ΦＡはバンプのトップ径であり、 Ｈはバンプの高さであり、 Ｆは封止樹脂の線膨張率であり、 ａ_L は下限値であり、 ａ_U は上限値であり、 Ｌは隣接するバンプの間隔（距離）であり、 ｂ₁ は第１の係数であり、 ｂ₂ は第２の係数である。
11. 【請求項１１】上記封止樹脂は熱硬化性樹脂である、 請求項１０記載の半導体装置。
12. 【請求項１２】上記配線基板の線膨張率は上記半導体集
    積回路チップの線膨張率の１０倍程度であり、 上記熱硬化性封止樹脂の線膨張率が２０〜７０ｐｐｍの
    範囲にある、 請求項１１記載の半導体装置。
13. 【請求項１３】上記バンプは金を含み、 上記電極は導電性金属である、 請求項１２記載の半導体装置。
14. 【請求項１４】上記下限値ａ_L は約１００であり、上記
    上限値ａ_U は約１２５である、 請求項１３記載の半導体装置。
15. 【請求項１５】上記バンプの高さ（Ｈ）は約２０μｍ〜
    約２５μｍの範囲にある、 請求項１４記載の半導体装置。
16. 【請求項１６】上記バンプのトップ径（ΦＡ）は５０μ
    ｍ以下である、 請求項１４記載の半導体装置。
17. 【請求項１７】上記第１の係数ｂ₁ は約０．７５であ
    り、上記第２の係数ｂ₂ は約０．８５である、 請求項１０記載の半導体装置。
18. 【請求項１８】複数の電極が形成された配線基板と、複
    数のバンプが形成された半導体集積回路チップとを有
    し、対応する位置の電極とバンプとを接合させ、さら
    に、電極とバンプとの接合部分を包囲し、上記配線基板
    と上記半導体集積回路チップとを接着する封止樹脂とを
    有する半導体装置に用いる上記半導体集積回路チップに
    複数のバンプを形成する方法であって、 上記バンプが上記電極と接合した時のバンプのトップ径
    をΦＡとしたときの隣接するバンプの間隔（距離）をＬ
    としたとき、下記式Ｄ１で規定される間隔で隣接するバ
    ンプを形成し、かつ、 （ｂ₁ ×Ｌ／２）＜ΦＡ ＜（ｂ₂ ×Ｌ／２） ・・・（Ｄ１） ただし、ｂ₁ は第１の係数であり、 ｂ₂ は第２の係数であり、 個々のバンプの寸法を、上記トップ径をΦＡとし、上記
    バンプの上記半導体集積回路チップから上記電極と接合
    するまでの高さをＨとし、上記封止樹脂の線膨張率をＦ
    としたとき、下記式Ｂ２で規定される範囲になるように
    するため、上記電極と接合する前のバンプの初期高さ
    （Ｈ０）を上記接合によって変形する分を加算した高さ
    に形成し、上記で電極と接合することにより上記トップ
    径（ΦＡ）となるように上記バンプをほぼ球状に形成す
    る、 ａ_L ＜（（ΦＡ×Ｆ）／Ｈ）＜ａ_U ・・・（Ｄ２） ただし、ａ_L は下限値であり、 ａ_U は上限値である、 バンプの形成方法。
19. 【請求項１９】上記バンプの高さ（Ｈ）は約２０μｍ〜
    約２５μｍの範囲にある、 請求項１８記載のバンプの形成方法。
20. 【請求項２０】上記バンプのトップ径（ΦＡ）は５０μ
    ｍ以下である、 請求項１８記載のバンプの形成方法。
21. 【請求項２１】複数の電極が形成された配線基板と、複
    数のバンプが形成された半導体集積回路チップとを有
    し、対応する位置の電極とバンプとを接合させ、さら
    に、電極とバンプとの接合部分を包囲し、上記配線基板
    と上記半導体集積回路チップとを接着する封止樹脂とを
    有する半導体装置の製造方法であって、 （ａ）バンプを形成する工程であって、上記バンプが上
    記電極と接合した時のバンプのトップ径をΦＡとしたと
    きの隣接するバンプの間隔（距離）をＬとしたとき、下
    記式Ｅ１で規定される間隔で隣接するバンプを形成し、
    かつ、 （ｂ₁ ×Ｌ／２）＜ΦＡ ＜（ｂ₂ ×Ｌ／２） ・・・（Ｅ１） ただし、ｂ₁ は第１の係数であり、 ｂ₂ は第２の係数であり、 個々のバンプの寸法を、上記トップ径をΦＡとし、上記
    バンプの上記半導体集積回路チップから上記電極と接合
    するまでの高さをＨとし、上記封止樹脂の線膨張率をＦ
    としたとき、下記式Ｅ２で規定される範囲になるように
    するため、上記電極と接合する前のバンプの初期高さＨ
    ０を上記接合によって変形する分を加算した高さに形成
    し、上記で電極と接合することにより上記トップ径（Φ
    Ａ）となるように上記バンプをほぼ球状に形成する工程
    と、 ａ_L ＜（（ΦＡ×Ｆ）／Ｈ）＜ａ_U ・・・（Ｅ２） ただし、ａ_L は下限値であり、 ａ_U は上限値である、 （ｂ）上記バンプの形成工程と別個に行う上記配線基板
    に電極を形成する工程であって、上記式Ｅ１で規定され
    る間隔で隣接する電極を形成し、かつ、個々の電極につ
    いて、電極の高さをＨｄとし、電極の頭部の大きさが上
    記バンプのトップ径（ΦＡ）と同等またはそれ以上に形
    成する工程と、 （ｃ）フィルム状熱硬化性樹脂を上記電極が形成された
    上記配線基板の面に第１の加熱温度で加熱しつつ第１の
    加圧力で、第１の時間、加熱押圧して、上記フィルム状
    熱硬化性樹脂を上記配線基板に仮固定する工程と、 （ｄ）上記バンプが形成された半導体集積回路チップを
    上記バンプの個々と、上記配線基板に形成された電極の
    個々とを上記フィルム状熱硬化性樹脂を介在させた状態
    で対向させる工程と、 （ｅ）上記フィルム状熱硬化性樹脂を介在させて上記個
    々のバンプと上記個々の電極とが対向した状態で、上記
    第１の加熱温度より高い加熱温度で、第２の加圧圧力
    で、第２の時間だけ、加熱押圧して、上記式Ｅ２の条件
    を満足し、かつ、個々のバンプが上記フィルム状熱硬化
    性樹脂を押し分けて対応する位置に位置する上記電極と
    接合させる、接合工程とを有する半導体装置の製造方
    法。
22. 【請求項２２】上記第２の加熱温度は上記フィルム状熱
    硬化性樹脂のガラス転移温度より高い温度である、 請求項２１記載の半導体装置の製造方法。
23. 【請求項２３】上記配線基板の線膨張率は上記半導体集
    積回路チップの線膨張率の１０倍程度であり、 上記熱硬化性封止樹脂の線膨張率が２０〜７０ｐｐｍの
    範囲にある、 請求項２２記載の半導体装置の製造方法。
24. 【請求項２４】上記バンプは金を含み、 上記電極は導電性金属である、 請求項２１記載の半導体装置の製造方法。
25. 【請求項２５】上記下限値ａ_L は約１００であり、上記
    上限値ａ_U は約１２５である、 請求項２１記載の半導体装置の製造方法。
26. 【請求項２６】上記バンプの高さ（Ｈ）は約２０μｍ〜
    約２５μｍの範囲にある、 請求項２５記載の半導体装置の製造方法。
27. 【請求項２７】上記バンプのトップ径（ΦＡ）は５０μ
    ｍ以下である、 請求項２５記載の半導体装置の製造方法。
28. 【請求項２８】上記第１の係数ｂ₁ は約０．７５であ
    り、上記第２の係数ｂ₂ は約０．８５である、 請求項２１記載の半導体装置の製造方法。