JP2006302988A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液滴吐出法を用いて半導体素子を基板に実装する際、液体材料の流出を防止できる半導体装置を提供する。
【解決手段】 半導体装置Ｓは、接続端子３の表面３Ａを含む半導体素子２の回路面２Ａに設けられ、接続端子３の表面３Ａの外側で接続端子３の表面３Ａを囲む壁部１８を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関するものである。

半導体素子（半導体チップ）を基板上に実装する技術として、ワイヤボンディングを用いた方法が知られている。また、導電性材料を含む液体材料を液滴吐出法に基づいて吐出することによって、半導体素子を実装する際の配線を形成する技術も知られている（特許文献１参照）。
特開２０００−２１６３３０号公報

液滴吐出法に基づいて配線を形成する場合、吐出した液体材料が所望位置より流出すると、ショート等の不都合が発生する可能性がある。そのため、半導体素子を基板に実装する際に液滴吐出法を用いる場合、吐出した液体材料の流出を防止することが重要である。

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであって、液滴吐出法を用いて半導体素子を基板に実装する際、液体材料の流出を防止できる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、接続端子を有する半導体素子を含む半導体装置において、前記接続端子の表面を含む回路面に設けられ、前記接続端子の表面の外側で該接続端子の表面を囲む壁部を備えた半導体装置を提供する。

本発明によれば、半導体素子の回路面に設けられた接続端子の外側に壁部を設けたので、接続端子に吐出された液体材料の流出を防止することができる。

前記接続端子の表面の周縁部に設けられた第１凸部と、前記接続端子に対して前記第１凸部の外側に設けられた第２凸部とを備え、前記壁部は前記第２凸部の側面を含む構成を採用することができる。これにより、第１凸部と第２凸部との二重の壁部によって液体材料の流出を防止することができる。

前記接続端子は所定の材料層上に設けられ、前記第１凸部は前記接続端子の表面の周縁部を被覆する絶縁性材料であり、前記第２凸部は前記材料層上に設けられた前記接続端子と同じ材料からなる凸部を被覆する前記絶縁性材料である構成を採用することができる。これにより、絶縁性材料からなる壁部によって液体材料の流出を防止することができる。

前記第１凸部と前記第２凸部とは略同じ高さを有する構成を採用することができる。これにより、液体材料の流出を十分に抑制することができる。

前記接続端子は所定方向に複数並んで設けられ、前記壁部は前記複数の接続端子どうしの間に設けられている構成を採用することができる。これにより、接続端子どうしが電気的に接続されることに起因するショート等の不都合の発生を防止することができる。

前記接続端子と電気的に接続される外部端子を有する基板に前記半導体素子が実装され、前記半導体素子に設けられた接続端子と前記基板に設けられた外部端子とを電気的に接続する導電膜を有する構成を採用することができる。これにより、半導体素子を基板に実装することができる。

前記半導体素子のうち前記回路面とは反対側の面を前記基板の表面に接続することによって前記基板に前記半導体素子が実装され、前記外部端子は前記基板の表面に設けられており、前記半導体素子の回路面と前記基板の表面とを接続する傾斜面を有し、前記導電膜の一部は前記傾斜面に設けられている構成を採用することができる。これにより、半導体素子を基板に対して所謂フェースアップ実装することができる。

また本発明は、接続端子を有する半導体素子を含む半導体装置の製造方法において、前記接続端子の表面を含む回路面に、前記接続端子の表面の外側で該接続端子の表面を囲むように壁部を設ける工程を有する半導体装置の製造方法を提供する。

本発明によれば、半導体素子の回路面に設けられた接続端子の外側に壁部を設けたので、接続端子に吐出された液体材料の流出を防止することができる。

所定の材料層上に前記接続端子を設ける工程と、前記材料層上に前記接続端子と同じ材料からなる凸部を設ける工程と、前記材料層上に設けられた前記接続端子の表面の周縁部と前記凸部とを被覆するように絶縁性材料を設ける工程とを有し、前記壁部は前記凸部に被覆された絶縁性材料の側面を含む構成を採用することができる。これにより、接続端子と壁部を形成するための凸部とを一緒に設けることができるとともに、絶縁性材料からなる壁部によって液体材料の流出を防止することができる。

前記材料層上に前記接続端子と凸部とを略同時に設ける構成を採用することができる。これにより、接続端子と壁部とを効率良く形成することができる。

前記接続端子と電気的に接続される外部端子を有する基板に前記半導体素子を実装し、前記半導体素子に設けられた接続端子と前記基板に設けられた外部端子とを電気的に接続する導電膜を設ける工程を有する構成を採用することができる。これにより、半導体素子を基板に実装することができる。

前記半導体素子のうち前記回路面とは反対側の面を前記基板の表面に接続することによって前記基板に前記半導体素子を実装し、前記外部端子は前記基板の表面に設けられており、前記半導体素子の回路面と前記基板の表面とを接続する傾斜面を設ける工程と、前記導電膜を設けるために、前記回路面、前記基板の表面、及び前記傾斜面のそれぞれに導電性材料を含む液体材料を液滴吐出法を用いて吐出する工程とを有する構成を採用することができる。これにより、半導体素子を基板に対して所謂フェースアップ実装することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。そして、水平面内における所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。更には、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

＜半導体装置＞
図１は本実施形態に係る半導体装置の一実施形態を示す概略斜視図である。図１において、半導体装置Ｓは、基板１に実装される半導体素子（半導体チップ）２を備えている。半導体素子２は接続端子３を有している。接続端子３は半導体素子２の回路面２Ａに設けられている。半導体素子２は平面視略矩形状であり、接続端子３は回路面２Ａの一辺に沿って複数並んで設けられている。本実施形態においては、回路面２Ａは半導体素子２の図中、＋Ｚ側（上側）の面であり、接続端子３は、矩形状の回路面２Ａの−Ｙ側の一辺に沿ってＸ軸方向に複数並んで設けられている。接続端子３の表面３Ａは回路面２Ａにおいて露出しており、回路面２Ａは接続端子３の表面３Ａを含んだ構成となっている。

半導体素子２は、回路面２Ａとは反対側の下面（背面）２Ｂを基板１の表面１Ａに接続することによって、基板１に実装されている。基板１は基板側端子（外部端子）４を備えている。基板側端子４は基板１の表面１Ａに設けられている。基板側端子４は、接続端子３に対応するように、Ｘ軸方向に複数並んで設けられている。

半導体素子２の回路面２Ａと基板１の表面１Ａとは傾斜面５によって接続されている。半導体素子２の側方には、この半導体素子２を囲むように絶縁性樹脂が設けられており、この絶縁性樹脂によって傾斜面５が形成されている。

半導体素子２に設けられた接続端子３と基板１に設けられた基板側端子４とは配線（導電膜）６を介して電気的に接続されている。後述するように、配線６は液滴吐出法に基づいて形成されている。配線６を形成する材料（導電性材料）としては、例えば金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル等を用いることができる。配線６の一部は傾斜面５に設けられている。傾斜面５によって、半導体素子２の回路面２Ａと基板１の表面１Ａとの間において大きな段差が無くなっている。段差を無くすことにより、半導体素子２の回路面２Ａに設けられた接続端子３と基板１の表面１Ａに設けられた基板側端子４とを電気的に接続するための配線６の曲げによる切断などの不都合が防止されている。

このように、半導体素子２は、その回路面２Ａを上に向け、その背面２Ｂを基板１に接続しており、所謂フェースアップ実装の形態で、基板１に接続されている。

なお図１に示す形態は一例であって、例えば接続端子３は半導体素子２の回路面２Ａの四辺の外周縁部に沿って形成されていてもよい。このとき、傾斜面５及び配線６は半導体素子２の四辺のそれぞれに対応するように形成される。

図２は半導体素子２の要部を拡大した断面図である。図２において、半導体素子２は、シリコンウエハからなる基材１０と、基材１０の上面１０Ａに設けられた絶縁膜１１と、絶縁膜１１上に設けられた層間絶縁層１２と、層間絶縁層１２上に設けられた接続端子３と、同じく層間絶縁層１２上に設けられた凸部１３と、接続端子３の表面３Ａの一部及び凸部１３を被覆するように、層間絶縁層１２上に設けられたパッシベーション膜１４とを備えている。基材１０の上面（能動面）１０Ａには、トランジスタやメモリ素子等の半導体素子部を含む不図示の回路部が設けられている。一方、上面１０Ａと反対側の下面１０Ｂ（２Ｂ）には回路部は設けられていない。本実施形態においては、基材１０の下面１０Ｂが、上述の半導体素子２の背面２Ｂとなっている。そして、基材１０の上面１０Ａに設けられた回路部と接続端子３とは、絶縁膜１１及び層間絶縁層１２に設けられたスルーホール１５Ｈの内側に設けられた導電部１５によって電気的に接続されている。

本実施形態においては、絶縁膜１１は酸化珪素（ＳｉＯ_２）によって構成されており、層間絶縁層１２は硼燐珪酸ガラス（ＢＰＳＧ）によって構成されている。また、接続端子３は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等の導電性材料によって構成されている。また、パッシベーション膜１４は、酸化珪素（ＳｉＯ_２）、窒化珪素（ＳｉＮ）、ポリイミド樹脂等の絶縁性材料によって構成されている。パッシベーション膜１４は、例えば半導体素子２の内部に水分（湿気）が浸入することを防止する保護膜として機能している。

なお、接続端子３は、例えばチタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、Ｃｕ（銅）等によって構成されてもよいし、これら各導電性材料（Ａｌ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｃｕ等）を適宜組み合わせた積層体によって接続端子３を構成してもよい。また、パッシベーション膜１４も、上述の絶縁性材料（ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ポリイミド樹脂等）を適宜組み合わせた積層体によって構成されてもよい。

凸部１３は、層間絶縁層１２上に設けられた接続端子３と同じ材料によって構成されている。接続端子３の表面３ＡのＺ軸方向における位置（高さ）と、凸部１３の表面のＺ軸方向における位置（高さ）とはほぼ同じである。

凸部１３は、接続端子３に対して外側に設けられている。上述のように、接続端子３はＸ軸方向に複数並んで設けられているが、凸部１３は、その複数の接続端子３どうしの間に設けられた構成となっている。

図３は、層間絶縁層１２上に設けられた接続端子３及び凸部１３を示す概略斜視図である。図３に示すように、凸部１３は、接続端子３を囲むように設けられている。接続端子３には配線部２０が接続されており、凸部１３は配線部２０から分岐するように設けられている。すなわち、配線部２０と接続端子３と凸部１３とは一体的に設けられており、層間絶縁層１２上において同じレイヤとなっている。ここで、本実施形態においては、凸１３は接続端子３の周りを囲むように設けられているものの、接続端子３の−Ｙ側には設けられていない。すなわち、接続端子３の周囲の領域のうち、−Ｙ側の領域には凸部１３は設けられていない。以下の説明においては、接続端子３の周囲の領域のうち、凸部１３が設けられていない領域を適宜、「開口部１３Ｋ」と称する。

図２に戻って、パッシベーション膜１４は、接続端子３の表面３Ａの周縁部を被覆するように設けられている。そして、パッシベーション膜１４には接続端子３の表面３Ａの中央部に対応する開口部１４Ｈが形成されている。これにより、接続端子３の表面３Ａの中央部が、半導体素子２の回路面２Ａにおいて露出している。また、パッシベーション膜１４は、凸部１３を被覆しており、接続端子３の表面３Ａの中央部を除く凸部１３を含む層間絶縁層１２の上面全部を被覆している。

そして、接続端子３の表面３Ａの周縁部を被覆するパッシベーション膜１４によって、接続端子３の表面３Ａの周縁部には、第１凸部１６が形成される。更に、凸部１３を被覆するパッシベーション膜１４によって、第２凸部１７が形成される。第２凸部１７は、接続端子３に対して第１凸部１６の外側に設けられた構成となっている。

図４は接続端子３近傍の斜視図である。図４に示すように、パッシベーション膜１４は、接続端子３の表面３Ａの周縁部を被覆するように設けられており、その接続端子３の表面３Ａの周縁部を被覆するパッシベーション膜１４によって、接続端子３の表面３Ａの周縁部には、第１凸部１６が形成される。接続端子３の表面３Ａの周縁部をしたパッシベーション膜１４によって形成された第１凸部１６は、接続端子３の表面３Ａの周縁部に設けられている。また、凸部１３を被覆するパッシベーション膜１４によって、第２凸部１７が形成される。凸部１３を被覆したパッシベーション膜１４によって形成された第２凸部１７は、接続端子３の表面３Ａの外側で、その接続端子３の表面３Ａを囲むように設けられている。

図３を参照して説明した凸部１３の開口部１３Ｋに対応する部分には、第２凸部１７が設けられていない。すなわち、接続端子３の表面３Ａの周囲の領域のうち、−Ｙ側の領域には第２凸部１７は設けられていない。以下の説明においては、接続端子３の表面３Ａの周囲の領域のうち、第２凸部１７が設けられていない領域を適宜、「開口部１７Ｋ」と称する。

そして、第２凸部１７の側面、具体的には第２凸部１７のうち接続端子３を向く側面によって、接続端子３の表面３Ａの外側で、その接続端子３の表面３Ａを囲む壁部１８が形成されている。

また、上述のように、接続端子３はＸ軸方向に複数並んで設けられており、凸部１３は、その複数の接続端子３どうしの間に設けられた構成となっているため、凸部１３を被覆したパッシベーション膜１４によって形成された壁部１８は、複数の接続端子３どうしの間に設けられた構成となっている。

上述のように、接続端子３の表面３Ａと凸部１３の表面とはほぼ高さであり、接続端子３の表面３Ａの周縁部を被覆したパッシベーション膜１４によって形成された第１凸部１６と、凸部１３を被覆したパッシベーション膜１４によって形成された第２凸部１７とはほぼ同じ高さを有している。一方、パッシベーション膜１４のうち、接続端子３及び凸部１３以外の層間絶縁層１２の上面を被覆した部分の高さは、第１凸部１６及び第２凸部１７よりは低いが、ほぼ均一となっている。

そして、配線６の一端部が接続端子３と接続しており、配線６の一部が開口部１７Ｋにおけるパッシベーション膜１４上に配置されている。したがって、配線６は、開口部１７Ｋにおけるパッシベーション膜１４上に配置されるとともに、傾斜面５上に配置された構成となっている。そして、配線６の他端部は、基板１に設けられた基板側端子４に接続されている。これにより、半導体素子２に設けられた接続端子３と基板１に設けられた基板側端子４とが配線６を介して電気的に接続される。

＜製造方法＞
次に、上述の半導体装置Ｓ（半導体素子２）を製造する方法について説明する。図５（Ａ）に示すように、シリコンウエハからなる基材１０上にＳｉＯ_２からなる絶縁膜１１が形成された後、その絶縁膜１１上に硼燐珪酸ガラス（ＢＰＳＧ）からなる層間絶縁層１２が形成される。

そして、図５（Ｂ）に示すように、層間絶縁層１２上に、接続端子３と凸部１３とが同時に形成される。なお、接続端子３及び凸部１３と同時に配線部２０も形成される。接続端子３と凸部１３とは同じ材料によって形成される。接続端子３又はこれに接続する配線部２０は、絶縁膜１１及び層間絶縁層１２に形成されたスルーホール１５Ｈに設けられた導電部１５を介して、基材１０の能動面１０Ａに形成された回路部と電気的に接続される。

接続端子３及び凸部１３は、例えばスパッタリング等の所定の手法を用いて層間絶縁層１２上にアルミニウム等の導電性材料層を形成した後、フォトリソグラフィ法等の所定の手法を用いてパターニングされることで形成される。これにより、接続端子３と凸部１３とが、層間絶縁層１２上において所定の形状に同時に形成される。

次に、図５（Ｃ）に示すように、接続端子３及び凸部１３を含む層間絶縁層１２上にパッシベーション膜１４を形成する。パッシベーション膜１４は、例えばスピンコート法、ディッピング法、スプレーコート法、液滴吐出法（インクジェット法）等の所定の手法により形成可能である。パッシベーション膜１４の下には、接続端子３及び凸部１３があるため、パッシベーション膜１４のうち、接続端子３及び凸部１３に対応する領域には、上方に盛り上がるような凸部が形成される。

次に、図５（Ｄ）に、パッシベーション膜１４のうち、接続端子３の表面３Ａの中央部に対応する領域が除去されて、開口部１４Ｈが形成される。開口部１４Ｈは、フォトリソグラフィ法等の所定の手法により形成可能である。すなわち、例えば図５（Ｃ）に示す状態のパッシベーション膜１４上にレジストを塗布し、プリベークを行った後、開口部１４Ｈに応じた所定のパターンが形成されたマスクを用いて露光処理を行い、その後現像処理を行い、レジストを所定形状にパターニングする。レジストのパターニングが終了し、ポストベークが行われた後、例えばドライエッチング等の所定の手法を用いることにより、開口部１４Ｈが形成される。開口部１４Ｈを形成する際、接続端子３の表面３Ａの周縁部にあるパッシベーション膜１４は除去されない。こうして、層間絶縁層１２上に設けられた接続端子３の表面３Ａの周縁部と凸部１３とを被覆するように、パッシベーション膜１４が設けられる。そして、凸部１３の上にパッシベーション膜１４を設けることによって、第２凸部１７が形成され、この第２凸部１７の側面により、接続端子３の表面３Ａを含む回路面２Ａに、接続端子３の表面３Ａの外側で、接続端子３の表面３Ａを囲むように壁部１８が設けられたことになる。また、接続端子３の表面３Ａの周縁部にパッシベーション膜１４を設けることによって、第１凸部１６が形成される。そして、基材（シリコンウエハ）１０の切断処理など、所定の処理を適宜行うことにより、半導体素子２が形成される。

次に、半導体素子２が基板１に実装される。半導体素子２のうち回路面２Ａとは反対側の背面２Ｂを基板１の表面１Ａに接着剤等を介して接続することによって、基板１に半導体素子２が実装（フェースアップ実装）される。次に、半導体素子２の回路面２Ａと基板１の表面１Ａとを接続する傾斜面５が設けられる。傾斜面５は、例えば、絶縁性樹脂を基板１上に塗布した後、フォトリソグラフィ法等の公知のパターニング方法で形成可能である。

次に、半導体素子２の回路面２Ａに設けられた接続端子３と基板１の表面１Ａに設けられた基板側端子４とを電気的に接続するための配線６が形成される。配線６は液滴吐出法（インクジェット法）に基づいて形成される。

図６は、配線６を形成するために、液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）３０１より、導電性材料を含む液体材料を液滴吐出法に基づいて吐出している様子を示す図であり、図６（Ａ）は断面図、図６（Ｂ）は斜視図である。

図６に示すように、半導体素子２と液滴吐出ヘッド３０１とを相対的に移動しつつ、液滴吐出ヘッド３０１から、接続端子３の表面３Ａを含む半導体素子２の回路面２Ａ、傾斜面５、及び基板側端子４を含む基板１の表面１Ａのそれぞれに対して、導電性材料を含む液体材料の液滴を吐出することによって、接続端子３と基板側端子４とを電気的に接続する配線６を形成することができる。液滴吐出ヘッド３０１に設けられたノズル３２５から１滴あたりの液量が制御された導電性材料を含む液体材料を吐出することによって、所望の線幅を有する配線６を形成することができる。本実施形態においては、開口部１７Ｋが設けられているため、接続端子３と回路面２との間には段差が少なく、配線６を円滑に形成することができる。

液滴吐出ヘッド３０１から複数の液滴を吐出して液体材料（導電性材料）の配置を行うことにより、導電性材料を含む導電膜（配線）６の形状が任意に設定可能となるとともに、膜の積層による導電膜（配線）６の厚膜化が可能となる。例えば、導電性材料を半導体素子２や基板１上に配置する工程と、導電性材料を乾燥する工程とを繰り返すことにより、導電性材料の乾燥膜が積層されて導電膜６が厚膜化される。また、液滴吐出ヘッド３０１に設けられた複数のノズル３２５から導電性材料を含む液滴を滴下することにより、複数の配線６を同時に形成することができる。

このとき、接続端子３上に吐出された液体材料がその接続端子３の表面３Ａの外側に流出しても、その接続端子３の表面３Ａの外側には、接続端子３の表面３Ａの周囲を囲む壁部１８が設けられているので、流出した液体材料によって、隣接する接続端子３、３どうしや隣接する配線６、６どうしが電気的に接続してしまったり、ショートが起こる等の不都合を防止することができる。

以上説明したように、半導体素子２の回路面２Ａに設けられた接続端子３の表面３Ａの外側に壁部１８を設けたので、接続端子３に吐出された液体材料の流出や、流出に伴うショート等の不都合を防止することができる。

また、本実施形態においては、接続端子３の表面３Ａの周囲には、第１凸部１６と第２凸部１７とが設けられており、二重の壁部が形成された構成なので、接続端子３に吐出された液体材料の接続端子３の表面３Ａからの流出や、流出に伴う不都合をより確実に防止することができる。

そして、第１凸部１６と第２凸部１７とは、層間絶縁層１２上に同時に形成された接続端子３と凸部１３とを被覆するパッシベーション膜１４によって形成される構成であり、製造工程を増やすことなく、効率良く簡単に壁部１８を形成することができる。また、壁部１８を形成するための凸部１３の線幅は、液体材料の流出を防止できる程度の僅かな線幅でよく、半導体素子２の横方向（Ｘ方向）の大型化は抑制される。また、第１凸部１６と第２凸部１７とは略同じ高さとなるので、液体材料の流出を十分に抑制することができるとともに、半導体素子２の高さ方向（Ｚ方向）の大型化も抑制される。

また、本実施形態においては、液滴吐出法に基づいて配線６を形成しており、半導体素子２や傾斜面５、あるいは基板１上の所望の局所領域に材料を配置することが可能であるから、フォトリソグラフィ法等に比べて膜形成のプロセスが簡素であるとともに使用材料に無駄が少ない。また、その材料配置の量や配置のタイミングを部分ごとに制御することが可能であるから使用材料の特性に応じて材料膜の厚膜化を図りやすい。したがって、配線６の厚膜化により品質の安定化が図られるとともに、製造プロセスの簡素化や使用材料の低減により低コスト化を図ることができる。

なお、図３等を参照して説明した凸部１３の形状は任意に設定可能である。例えば、図７に示すように、凸部１３は、接続端子３の周囲全部を囲むように形成されてもよい。この場合、開口部１３Ｋ（１７Ｋ）が無いため、接続端子３と傾斜面５との間に段差が設けられるが、その段差は僅かであるため、配線６を円滑に形成することができる。

また、図８に示すように、開口部１３Ｋ（１７Ｋ）を可能な限り小さく設けてもよい。

また、図９に示すように、接続端子３の周りを囲む凸部１３を複数（図９では２つ）設けてもよい。すなわち、接続端子３の外側を囲む凸部１３Ａと、その凸部１３Ａの外側を囲む凸部１３Ｂとを設けるようにしてもよい。

また、図１０に示すように、凸部１３と配線部２０とが分離されていてもよい。凸部１３と配線部２０とが分離していても、凸部１３を接続端子３、３どうしの間に設けることにより、流出した液体材料によるショート等の不都合を防止できる。

＜液滴吐出装置＞
上述のように、本実施形態の配線６は液滴吐出法に基づいて形成される。以下、液滴吐出装置及び液滴吐出方法の一例について説明する。

図１１は、液滴吐出方法（インクジェット法）に用いられる液滴吐出装置（インクジェット装置）ＩＪの概略構成を示す斜視図である。液滴吐出装置ＩＪは、液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）のノズルから液体材料の液滴を吐出するものであり、液滴吐出ヘッド３０１、Ｘ軸方向駆動軸３０４、Ｙ軸方向ガイド軸３０５、制御装置Ｃ、ステージ３０７、クリーニング機構３０８、基台３０９、及びヒータ３１５等を含んで構成される。

ステージ３０７は、この液滴吐出装置ＩＪにより液体材料（インク）が配置される半導体素子２及び傾斜面５を含む基板１を支持するものであって、基板１を基準位置に固定する不図示の固定機構を備えている。

液滴吐出ヘッド３０１は、複数の吐出ノズル３２５を備えたマルチノズルタイプの液滴吐出ヘッドであり、長手方向とＸ軸方向とが一致している。複数のノズルは、液滴吐出ヘッド３０１の下面にＸ軸方向に並んで一定間隔で設けられている。液滴吐出ヘッド３０１の吐出ノズルからは、ステージ３０７に支持されている基板１に対して液体材料が吐出される。

Ｘ軸方向駆動軸３０４には、Ｘ軸方向駆動モータ３０２が接続されている。Ｘ軸方向駆動モータ３０２はステッピングモータ等であり、制御装置ＣからＸ軸方向の駆動信号が供給されると、Ｘ軸方向駆動軸３０４を回転させる。Ｘ軸方向駆動軸３０４が回転すると、液滴吐出ヘッド３０１はＸ軸方向に移動する。

Ｙ軸方向ガイド軸３０５は、基台３０９に対して動かないように固定されている。ステージ３０７は、Ｙ軸方向駆動モータ３０３を備えている。Ｙ軸方向駆動モータ３０３はステッピングモータ等であり、制御装置ＣからＹ軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ３０７をＹ軸方向に移動する。

制御装置Ｃは、液滴吐出ヘッド３０１に液滴の吐出制御用の電圧を供給する。また、Ｘ軸方向駆動モータ３０２に液滴吐出ヘッド３０１のＸ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を、Ｙ軸方向駆動モータ３０３にステージ３０７のＹ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を供給する。

クリーニング機構３０８は、液滴吐出ヘッド３０１をクリーニングするものである。クリーニング機構３０８には、図示しないＹ軸方向の駆動モータが備えられている。このＹ軸方向の駆動モータの駆動により、クリーニング機構は、Ｙ軸方向ガイド軸３０５に沿って移動する。クリーニング機構３０８の移動も制御装置Ｃにより制御される。

ヒータ３１５は、ここではランプアニールにより基板１を熱処理する手段であり、基板１上に配置された液体材料に含まれる溶媒の蒸発及び乾燥を行う。このヒータ３１５の電源の投入及び遮断も制御装置Ｃにより制御される。

図１２は、ピエゾ方式による液体材料の吐出原理を説明するための液滴吐出ヘッドの概略構成図である。図１２において、液体材料（インク）を収容する液体室３２１に隣接してピエゾ素子３２２が設置されている。液体室３２１には、液体材料を収容する材料タンクを含む液体材料供給系３２３を介して液体材料が供給される。ピエゾ素子３２２は駆動回路３２４に接続されており、この駆動回路３２４を介してピエゾ素子３２２に電圧を印加し、ピエゾ素子３２２を変形させて液体室３２１を弾性変形させる。そして、この弾性変形時の内容積の変化によってノズル３２５から液体材料が吐出されるようになっている。この場合、印加電圧の値を変化させることにより、ピエゾ素子３２２の歪み量を制御することができる。

また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子３２２の歪み速度を制御することができる。ピエゾ方式による液滴吐出は材料に熱を加えないため、材料の組成に影響を与えにくいという利点を有する。

図１１に戻り、液滴吐出装置ＩＪでは、液滴吐出ヘッド３０１と基板１を支持するステージ３０７とを相対的に走査移動しつつ液滴吐出ヘッド３０１から基板１（半導体素子２）に対して液体材料を液滴状に吐出する。液滴吐出ヘッド３０１の吐出ノズル３２５は、少なくとも非走査方向であるＸ軸方向に一定間隔で並んで設けられている。なお、図１１中、Ｙ軸方向が走査方向となっている。図１１では、液滴吐出ヘッド３０１は、基板１の移動方向に対し直角に配置されているが、液滴吐出ヘッド３０１の角度を調整し、基板１の移動方向に対して交差させるようにしてもよい。このようにすれば、液滴吐出ヘッド３０１の角度を調整することで、ノズル間のピッチを調節することができる。また、基板１とノズル面との距離を任意に調節できるようにしてもよい。

ここで、本例で用いられる、液滴吐出ヘッド３０１からの吐出に好適なインク（液体材料）について説明する。本実施形態で用いるインク（液体材料）は、樹脂材を溶媒に溶解させた溶解液（樹脂突起の液体材料）、または導電性微粒子を分散媒に分散させた分散液（導電膜の液体材料）、若しくはその前駆体からなるものである。導電性微粒子として、例えば金、銀、銅、パラジウム、ニオブ及びニッケル等を含有する金属微粒子の他、これらの前駆体、合金、酸化物、並びに導電性ポリマーやインジウム錫酸化物等の微粒子などが用いられる。溶媒や分散媒としては、上記の樹脂を溶解または上記の導電性微粒子を分散できるもので、凝集を起こさないものであれば特に限定されない。

図１３は、インクジェット法を用いて基板上に線状の膜パターンを形成する工程の一例を示す模式図である。各図に示す材料配置工程では、ヘッド３０１から液体材料を液滴にして吐出し、その液滴を一定の距離（ピッチ）ごとに基板１上に配置する。そして、この液滴の配置動作を繰り返すことにより、基板１上に膜パターンを形成する。

図１３の例では、まず、図１３（ａ）に示すように、ヘッド３０１から吐出した液滴Ｌ１を、液滴Ｌ１同士が基板１上で互いに接しないように、一定の間隔をあけて基板１上に配置する。すなわち、基板１上に配置した直後の液滴Ｌ１の直径よりも大きいピッチＰ１で基板１上に液滴Ｌ１を順次配置する。

半導体素子２を含む基板１上に液滴Ｌ１を配置した後、溶媒または分散媒の除去を行うため、必要に応じて乾燥処理を行う。乾燥処理は、例えばホットプレート、電気炉などの加熱手段を用いた一般的な加熱処理の他に、ランプアニールを用いて行ってもよい。ランプアニールに使用する光の光源としては、特に限定されないが、赤外線ランプ、キセノンランプ、ＹＡＧレーザ、アルゴンレーザ、炭酸ガスレーザ、ＸｅＦ、ＸｅＣｌ、ＸｅＢｒ、ＫｒＦ、ＫｒＣｌ、ＡｒＦ、ＡｒＣｌなどのエキシマレーザなどを使用することができる。また、乾燥処理は液体材料の吐出と並行して同時に進行させることも可能である。例えば、基板を予め加熱しておいたり、液体吐出ヘッドの冷却とともに沸点の低い溶媒や分散媒を使用したりすることにより、基板に液滴を配置した直後から、その液滴の乾燥を進行させることができる。

次に、図１３（ｂ）に示すように、上述した液滴の配置動作を繰り返す。すなわち、図１３（ａ）に示した前回と同様に、ヘッド３０１から液体材料を液滴Ｌ２にして吐出し、その液滴Ｌ２を一定距離ごとに基板１に配置する。このとき、液滴Ｌ２同士の距離間隔は、前回と同じ（ピッチＰ２＝Ｐ１）であり、液滴Ｌ２同士は互いに接しない。また、液滴Ｌ２の配置を開始する位置を前回の液滴Ｌ１が配置されている位置から所定距離Ｓ１だけずらす。すなわち、基板１上に配置された前回の液滴Ｌ１の中心位置と、今回の液滴Ｌ２の中心位置とは上記距離Ｓ１だけ離れた位置関係となる。このずらす距離（シフト量Ｓ１）は、本実施形態例では、上記ピッチＰ１，Ｐ２よりも狭く（Ｓ１＜Ｐ１＝Ｐ２）、かつ先に基板１に配置された液滴Ｌ１に次の液滴Ｌ２が一部重なるように定められている。

液滴Ｌ２を基板１上に配置する際、今回の液滴Ｌ２と前回の液滴Ｌ１とが接するが、前回の液滴Ｌ１はすでに溶媒や分散媒が完全に又はある程度除去されているので、両者が合体して基板１上で広がることは少ない。

なお、図１３（ｂ）では、液滴Ｌ２の配置を開始する位置を、前回と同じ側（図１３（ｂ）に示す左側）としているが、逆側（図１３（ｂ）に示す右側）としてもよい。この場合、ヘッド３０１と基板１との相対移動の距離を少なくできる。

また、液滴Ｌ２を基板１上に配置した後、溶媒や分散媒の除去を行うために、前回と同様に、必要に応じて乾燥処理を行う。この場合も、溶媒や分散媒の除去だけでなく、分散液を導電膜に変換するまで、加熱や光照射の度合いを高めても差し支えないが、溶媒や分散媒をある程度除去できれば十分である。

この後、図１３（ｃ）に示すように、上述した液滴の配置動作を複数回繰り返す。各回において、配置する液滴Ｌｎ同士の距離間隔（ピッチＰｎ）は、最初の回の距離と同じ（ピッチＰｎ＝Ｐ１）で、常に一定である。そのため、基板１上に配置した直後の液滴Ｌｎ同士が接することはなく、液滴同士が合体して基板１上で広がることが抑制される。なお、基板１の表面が予め撥液性に加工されていることにより、基板１上に配置した液滴の広がりが抑制される。そして、液滴同士が上下に重ねて配置されることにより、基板１上に配置された液体材料の厚みが増す。

また、図１３（ｃ）において、液滴の配置動作を複数回繰り返す際、各回ごとに、液滴Ｌｎの配置を開始する位置を、前回の液滴が配置された位置から所定距離だけずらす。この液滴の配置動作の繰り返しにより、基板１上に配置された液滴同士の隙間が埋まり、線状の連続したパターンが形成される。なお、基板上に形成される膜パターンは、常に同じピッチによる液滴配置によって形成され、全体がほぼ等しい形成過程を経ているため、構造が均質なものとなる。

ところで、液体材料（インク）を、半導体素子２や傾斜面５、あるいは基板１上に配置するにあたり、半導体素子２や傾斜面５を含む基板１の表面を予め液体材料に対して撥液性に加工することにより、基板１上に配置した液滴の広がりを抑制でき、膜の厚膜化及び形状の安定化が図られる。表面の撥液性（濡れ性）を制御する方法としては、例えば、特開２００２−１６４６３５号公報に開示されているような、基板の表面に自己組織化膜を形成する方法を用いることができる。あるいはプラズマ処理法を用いることもできる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、半導体素子２の完成後に、フォーカスイオンビーム（ＦＩＢ：Focused Ion Beam）を用いて、パシベーション膜１４に凹凸を設けることによって、壁部１８を設けてもよい。

また、最適な形状を有する凸部１３を形成するために、形成する半導体素子２に応じた凸部１３の形状を生成するプログラム（ソフトウエア）を用いてもよい。

また、例えば層間絶縁層１２よりも下層に、凸部１３に代わる形状の層が形成されている場合には、その層の形状に基づいた壁部を形成することができる。

半導体装置の一実施形態を示す概略斜視図である。 半導体装置の要部を拡大した断面図である。 接続端子及び凸部の一例を示す斜視図である。 半導体装置の要部を拡大した斜視図である。 半導体装置の製造方法の一実施形態を説明するための図である。 半導体装置の製造方法の一実施形態を説明するための図である。 接続端子及び凸部の別の例を示す斜視図である。 接続端子及び凸部の別の例を示す斜視図である。 接続端子及び凸部の別の例を示す斜視図である。 接続端子及び凸部の別の例を示す斜視図である。 液滴吐出装置を示す概略斜視図である。 液滴吐出ヘッドを説明するための図である。 液滴吐出法に基づく導電膜の形成工程の一例を説明するための模式図である。

符号の説明

１…基板、１Ａ…表面、２…半導体素子、２Ａ…回路面、２Ｂ…背面、３…接続端子、３Ａ…表面、４…基板側端子（外部端子）、５…傾斜面、６…配線（導電膜）、１２…層間絶縁層、１３…凸部、１４…パッシベーション膜（絶縁性材料）、１６…第１凸部、１７…第２凸部、１８…壁部、Ｓ…半導体装置

Claims (12)

1. 接続端子を有する半導体素子を含む半導体装置において、
   前記接続端子の表面を含む回路面に設けられ、前記接続端子の表面の外側で該接続端子の表面を囲む壁部を備えた半導体装置。
2. 前記接続端子の表面の周縁部に設けられた第１凸部と、
   前記接続端子に対して前記第１凸部の外側に設けられた第２凸部とを備え、
   前記壁部は前記第２凸部の側面を含む請求項１記載の半導体装置。
3. 前記接続端子は所定の材料層上に設けられ、
   前記第１凸部は前記接続端子の表面の周縁部を被覆する絶縁性材料であり、
   前記第２凸部は前記材料層上に設けられた前記接続端子と同じ材料からなる凸部を被覆する前記絶縁性材料である請求項２記載の半導体装置。
4. 前記第１凸部と前記第２凸部とは略同じ高さを有する請求項２又は３記載の半導体装置。
5. 前記接続端子は所定方向に複数並んで設けられ、前記壁部は前記複数の接続端子どうしの間に設けられている請求項１〜４のいずれか一項記載の半導体装置。
6. 前記接続端子と電気的に接続される外部端子を有する基板に前記半導体素子が実装され、前記半導体素子に設けられた接続端子と前記基板に設けられた外部端子とを電気的に接続する導電膜を有する請求項１〜５のいずれか一項記載の半導体装置。
7. 前記半導体素子のうち前記回路面とは反対側の面を前記基板の表面に接続することによって前記基板に前記半導体素子が実装され、
   前記外部端子は前記基板の表面に設けられており、
   前記半導体素子の回路面と前記基板の表面とを接続する傾斜面を有し、
   前記導電膜の一部は前記傾斜面に設けられている請求項６記載の半導体装置。
8. 接続端子を有する半導体素子を含む半導体装置の製造方法において、
   前記接続端子の表面を含む回路面に、前記接続端子の表面の外側で該接続端子の表面を囲むように壁部を設ける工程を有する半導体装置の製造方法。
9. 所定の材料層上に前記接続端子を設ける工程と、
   前記材料層上に前記接続端子と同じ材料からなる凸部を設ける工程と、
   前記材料層上に設けられた前記接続端子の表面の周縁部と前記凸部とを被覆するように絶縁性材料を設ける工程とを有し、
   前記壁部は前記凸部に被覆された絶縁性材料の側面を含む請求項８記載の製造方法。
10. 前記材料層上に前記接続端子と凸部とを略同時に設ける請求項９記載の製造方法。
11. 前記接続端子と電気的に接続される外部端子を有する基板に前記半導体素子を実装し、 前記半導体素子に設けられた接続端子と前記基板に設けられた外部端子とを電気的に接続する導電膜を設ける工程を有する請求項８〜１０のいずれか一項記載の製造方法。
12. 前記半導体素子のうち前記回路面とは反対側の面を前記基板の表面に接続することによって前記基板に前記半導体素子を実装し、
    前記外部端子は前記基板の表面に設けられており、
    前記半導体素子の回路面と前記基板の表面とを接続する傾斜面を設ける工程と、
    前記導電膜を設けるために、前記回路面、前記基板の表面、及び前記傾斜面のそれぞれに導電性材料を含む液体材料を液滴吐出法を用いて吐出する工程とを有する請求項１１記載の製造方法。
    

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