JP2008004968A - Terminal electrode, semiconductor device and module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、端子電極、半導体装置、半導体モジュール、電子機器、端子電極の製造方法および半導体装置の製造方法に関し、特に、異方性導電シートを用いたバンプ電極の接合方法に適用して好適なものである。 The present invention relates to a terminal electrode, a semiconductor device, a semiconductor module, an electronic device, a method of manufacturing a terminal electrode, and a method of manufacturing a semiconductor device, and is particularly suitable for application to a bump electrode bonding method using an anisotropic conductive sheet. Is.
従来のTCP(Tape Carrier Package)、COF(Chip On Film)、COG(Chip On Glass)などでは、半導体チップとマザー基板とを接続するために、特許願2001−44824号の明細書および図面に開示されているように、半導体チップ上にバンプ電極を形成する方法がある。 Conventional TCP (Tape Carrier Package), COF (Chip On Film), COG (Chip On Glass), etc. are disclosed in the specification and drawings of Japanese Patent Application No. 2001-44824 in order to connect a semiconductor chip and a mother substrate. As described, there is a method of forming bump electrodes on a semiconductor chip.
図7は、従来のバンプ電極の製造方法を示す断面図である。
図7(a)において、能動領域が形成された半導体基板71にはパッド電極72が設けられ、パッド電極72を含む半導体基板71上には絶縁膜73が形成されている。なお、絶縁膜73は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜またはポリイミド膜などを用いることができる。
そして、絶縁膜73が形成された半導体基板71上に感光性樹脂層74を形成する。なお、感光性樹脂層74は、例えば、スピンコート、カーテンコート、スクリーン印刷、インクジェット法などを用いて形成することができる。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional bump electrode manufacturing method.
In FIG. 7A, a
Then, a
次に、図7(b)に示すように、感光性樹脂層74の露光・現像を行うことにより、パッド電極72上に開口部75を形成する。
次に、図7(c)に示すように、無電解メッキを用いることにより、開口部75内に導電層76を形成する。なお、導電層76としては、例えば、ニッケルNi、金Au、銅Cuなどを用いることができる。
次に、図7(d)に示すように、感光性樹脂層74を除去することにより、導電層76の周囲を露出させ、導電層76からなるバンプ電極を形成する。
Next, as shown in FIG. 7B, an
Next, as shown in FIG. 7C, a
Next, as shown in FIG. 7D, by removing the
しかしながら、従来のバンプ電極は突出構造となっているため、異方性導電シートを介して半導体チップと基板とを接続すると、バンプ電極上のACF(Anisotoropic Conductive Film)粒子が流出し、接続信頼性が劣化するという問題があった
そこで、本発明の目的は、異方性導電層を介して突起電極の接合を行う際に、ACF粒子を突起電極上に効率よく捕らえることが可能な端子電極、半導体装置、半導体モジュール、電子機器、端子電極の製造方法および半導体装置の製造方法を提供することである。
However, since the conventional bump electrode has a protruding structure, when the semiconductor chip and the substrate are connected via the anisotropic conductive sheet, ACF (Anisotropic Conductive Film) particles on the bump electrode flow out, and the connection reliability Therefore, the object of the present invention is to provide a terminal electrode capable of efficiently capturing ACF particles on the protruding electrode when bonding the protruding electrode through the anisotropic conductive layer, To provide a semiconductor device, a semiconductor module, an electronic device, a method for manufacturing a terminal electrode, and a method for manufacturing a semiconductor device.
上述した課題を解決するために、請求項1記載の端子電極によれば、パッド電極上に形成された突起電極と、前記突起電極を取り囲むようにして、前記突起電極よりも表面が高くなるように形成された樹脂層とを備えることを特徴とする。
これにより、異方性導電層を用いて突起電極を接合する際に、ACF粒子を異方性導電層内で流動させることで、ACF粒子を突起電極上に移動させて、ACF粒子を突起電極上に閉じ込めることが可能となる。
In order to solve the above-described problem, according to the terminal electrode according to
Accordingly, when bonding the protruding electrode using the anisotropic conductive layer, the ACF particles are caused to flow in the anisotropic conductive layer to move the ACF particles onto the protruding electrode, and the ACF particles are moved to the protruding electrode. It becomes possible to be trapped on top.
このため、突起電極上のACF粒子の密度を増加させることが可能となり、導電層の表面の高さが感光性樹脂層の表面の高さよりも低くなるようにして、導電層の周囲を樹脂層で覆った場合においても、樹脂層上の異方性導電層の絶縁性を維持しつつ、導電層を電気的に接合することが可能となる。
この結果、突起電極を硬い金属で構成した場合においても、接合時のダメージを樹脂層で吸収することが可能となり、半導体チップに及ぶダメージを軽減しつつ、突起電極間の狭ピッチ化を進めて、突起電極の高密度化を図ることが可能となるとともに、ACF粒子が突起電極上から流出することを防止して、異方性導電層による突起電極の接続信頼性を向上させることが可能となる。
For this reason, it becomes possible to increase the density of the ACF particles on the protruding electrode, and the height of the surface of the conductive layer is made lower than the height of the surface of the photosensitive resin layer so that the resin layer is surrounded by the resin layer. Even when covered with, the conductive layer can be electrically bonded while maintaining the insulating property of the anisotropic conductive layer on the resin layer.
As a result, even when the protruding electrodes are made of a hard metal, it becomes possible to absorb damage at the time of bonding with the resin layer, and the pitch between the protruding electrodes is reduced while reducing damage to the semiconductor chip. It is possible to increase the density of the protruding electrode and to prevent the ACF particles from flowing out from the protruding electrode, thereby improving the connection reliability of the protruding electrode by the anisotropic conductive layer. Become.
また、請求項2記載の端子電極によれば、前記突起電極と前記樹脂層との段差はACF粒子の径より小さいことを特徴とする。
これにより、突起電極と樹脂層との間に段差を設け、ACF粒子を突起電極上に閉じ込めた場合においても、突起電極上のACF粒子を樹脂層上に突出させることが可能となり、異方性導電層を介して導電層を電気的に接合することが可能となる。
The terminal electrode according to
Thereby, even when a step is provided between the protruding electrode and the resin layer and the ACF particles are confined on the protruding electrode, the ACF particles on the protruding electrode can be protruded on the resin layer. It becomes possible to electrically join the conductive layers through the conductive layers.
また、請求項3記載の端子電極によれば、前記突起電極は、硬さの異なる導電材料が積層された多層構造から構成され、前記多層構造の最上層には柔らかい導電材料が用いられていることを特徴とする。
これにより、硬い金属と柔らかい金属とを用いて突起電極を構成することが可能となり、突起電極の変形量の調整を可能としつつ、接合時のダメージを突起電極および樹脂層の双方を用いて吸収することが可能となるため、接合時のダメージをより効果的に吸収することができる。
According to the terminal electrode of the third aspect, the protruding electrode has a multilayer structure in which conductive materials having different hardnesses are laminated, and a soft conductive material is used for the uppermost layer of the multilayer structure. It is characterized by that.
This makes it possible to configure the protruding electrode using hard metal and soft metal, and to adjust the deformation amount of the protruding electrode, while absorbing damage during bonding using both the protruding electrode and the resin layer. Therefore, it is possible to absorb the damage at the time of bonding more effectively.
また、請求項4記載の半導体装置によれば、能動領域が形成された半導体基板と、前記半導体基板に形成されたパッド電極と、前記パッド電極上に形成された突起電極と、前記突起電極を取り囲むようにして、前記突起電極よりも表面が高くなるように形成された樹脂層とを備えることを特徴とする。
これにより、異方性導電層を用いて突起電極を接合する際に、ACF粒子を突起電極上に閉じ込めることが可能となるとともに、接合時のダメージを樹脂層で吸収することが可能となる。
このため、半導体基板に及ぶダメージを軽減しつつ、突起電極間の狭ピッチ化を進めて、半導体装置の高密度化を図ることが可能となるとともに、ACF粒子が突起電極上から流出することを防止して、異方性導電層による突起電極の接続信頼性を向上させることが可能となる。
According to another aspect of the semiconductor device of the present invention, a semiconductor substrate on which an active region is formed, a pad electrode formed on the semiconductor substrate, a protruding electrode formed on the pad electrode, and the protruding electrode And a resin layer formed so as to surround and to have a surface higher than the protruding electrode.
As a result, when the protruding electrode is bonded using the anisotropic conductive layer, the ACF particles can be confined on the protruding electrode, and damage at the time of bonding can be absorbed by the resin layer.
Therefore, it is possible to increase the density of the semiconductor device by reducing the pitch between the protruding electrodes while reducing the damage to the semiconductor substrate, and to prevent the ACF particles from flowing out on the protruding electrodes. Therefore, it is possible to improve the connection reliability of the protruding electrode by the anisotropic conductive layer.
また、請求項5記載の半導体モジュールによれば、能動領域が形成された半導体基板と、前記半導体基板に形成されたパッド電極と、前記パッド電極上に形成された突起電極と、前記突起電極を取り囲むようにして、前記突起電極よりも表面が高くなるように形成された樹脂層と、前記突起電極と対向配置されたリード電極が形成された回路基板と、前記半導体基板と前記回路基板との間に配置され、前記突起電極と前記リード電極とを導通させる異方性導電層とを備えることを特徴とする。
これにより、接合時のダメージを樹脂層で吸収することを可能としつつ、ACF粒子を樹脂層の内側に閉じ込めることが可能となり、ACF粒子を突起電極上に効率よく捕らえることが可能となる。
このため、異方性導電層を介して突起電極とリード電極との接合を行う場合においても、ACF粒子が突起電極上から流出することを防止することができ、半導体基板に及ぶダメージを軽減しつつ、異方性導電層を用いた突起電極とリード電極との接続信頼性を向上させることが可能となる。
According to another aspect of the semiconductor module of the present invention, a semiconductor substrate having an active region formed thereon, a pad electrode formed on the semiconductor substrate, a protruding electrode formed on the pad electrode, and the protruding electrode A resin layer formed so as to surround and have a surface higher than the protruding electrode, a circuit board on which a lead electrode disposed opposite to the protruding electrode is formed, and the semiconductor substrate and the circuit board And an anisotropic conductive layer disposed between the protruding electrode and the lead electrode.
Accordingly, it becomes possible to confine the ACF particles inside the resin layer while allowing the resin layer to absorb damage at the time of bonding, and it becomes possible to efficiently capture the ACF particles on the protruding electrode.
Therefore, even when the protruding electrode and the lead electrode are bonded via the anisotropic conductive layer, the ACF particles can be prevented from flowing out from the protruding electrode, and the damage to the semiconductor substrate can be reduced. However, it is possible to improve the connection reliability between the protruding electrode and the lead electrode using the anisotropic conductive layer.
また、請求項6記載の電子機器によれば、能動領域が形成された半導体基板と、前記半導体基板に形成されたパッド電極と、前記パッド電極上に形成された突起電極と、前記突起電極を取り囲むようにして、前記突起電極よりも表面が高くなるように形成された樹脂層と、前記突起電極と対向配置されたリード電極が形成された回路基板と、前記半導体基板と前記回路基板との間に配置され、前記突起電極と前記リード電極とを導通させる異方性導電層と、前記回路基板に接続された電子部品とを備えることを特徴とする。
これにより、ACF粒子を突起電極上に効率よく捕らえることが可能となり、異方性導電層を介して突起電極とリード電極との接合を行う場合においても、突起電極とリード電極との接続信頼性を向上させることが可能となる。
According to another aspect of the electronic device of the present invention, a semiconductor substrate having an active region formed thereon, a pad electrode formed on the semiconductor substrate, a protruding electrode formed on the pad electrode, and the protruding electrode A resin layer formed so as to surround and have a surface higher than the protruding electrode, a circuit board on which a lead electrode disposed opposite to the protruding electrode is formed, and the semiconductor substrate and the circuit board An anisotropic conductive layer disposed between the bump electrode and the lead electrode and an electronic component connected to the circuit board are provided.
As a result, the ACF particles can be efficiently captured on the protruding electrode, and even when the protruding electrode and the lead electrode are bonded via the anisotropic conductive layer, the connection reliability between the protruding electrode and the lead electrode is improved. Can be improved.
また、請求項7記載の端子電極の製造方法によれば、パッド電極が設けられた基板上に樹脂層を形成する工程と、前記パッド電極上の樹脂層に開口部を形成する工程と、前記開口部上に盛り上がるようにして前記開口部内に導電層を埋め込む工程と、前記導電層が埋め込まれた樹脂層を平坦化する工程と、前記導電層の表面が前記樹脂層の表面よりも低くなるように、前記樹脂層に埋め込まれた導電層の一部を除去する工程とを備えることを特徴とする。
これにより、導電層が埋め込まれた樹脂層を平坦化する際に、導電層の厚みのばらつきと樹脂層の厚みのばらつきとの双方を均一化することができる。
このため、導電層の一部を除去する際の厚みのばらつきで、導電層と樹脂層との間の段差のばらつきを決定することが可能となり、導電層と樹脂層との間の段差のばらつきを低減させて、ACF粒子を導電層上に安定して捕らえることが可能となる。
According to the method for manufacturing a terminal electrode according to claim 7, a step of forming a resin layer on a substrate provided with a pad electrode, a step of forming an opening in the resin layer on the pad electrode, A step of embedding a conductive layer in the opening so as to rise above the opening, a step of flattening the resin layer in which the conductive layer is embedded, and the surface of the conductive layer is lower than the surface of the resin layer And a step of removing a part of the conductive layer embedded in the resin layer.
Thereby, when flattening the resin layer in which the conductive layer is embedded, both the variation in the thickness of the conductive layer and the variation in the thickness of the resin layer can be made uniform.
For this reason, it is possible to determine the variation in the level difference between the conductive layer and the resin layer by the variation in the thickness when removing a part of the conductive layer, and the variation in the level difference between the conductive layer and the resin layer. It is possible to stably capture the ACF particles on the conductive layer.
また、請求項8記載の端子電極の製造方法によれば、パッド電極が設けられた基板上に樹脂層を形成する工程と、前記パッド電極上の樹脂層に開口部を形成する工程と、インクジェット法により、前記開口部上に盛り上がるようにして前記開口部内に導電材料を吐出させる工程と、前記導電材料が埋め込まれた樹脂層を平坦化する工程と、前記導電材料の表面が前記樹脂層の表面よりも低くなるように、前記樹脂層に埋め込まれた導電材料の一部を除去する工程とを備えることを特徴とする。
これにより、様々の導電材料を用いて開口部内に導電材料を埋め込むことが可能となるとともに、導電材料が埋め込まれた樹脂層を平坦化する際に、導電材料の厚みのばらつきと樹脂層の厚みのばらつきとの双方を均一化することができる。
このため、導電材料の一部を除去する際の厚みのばらつきで、導電材料と樹脂層との間の段差のばらつきを決定することが可能となり、導電材料と樹脂層との間の段差のばらつきを低減させて、ACF粒子を導電材料上に安定して捕らえることが可能となる。
According to the method for manufacturing a terminal electrode according to claim 8, a step of forming a resin layer on a substrate provided with a pad electrode, a step of forming an opening in the resin layer on the pad electrode, and an inkjet And a step of discharging a conductive material into the opening so as to rise above the opening, a step of planarizing a resin layer embedded with the conductive material, and a surface of the conductive material of the resin layer. And a step of removing a part of the conductive material embedded in the resin layer so as to be lower than the surface.
Accordingly, it is possible to embed the conductive material in the opening portion using various conductive materials, and when flattening the resin layer in which the conductive material is embedded, the variation in the thickness of the conductive material and the thickness of the resin layer It is possible to equalize both of the fluctuations.
For this reason, it is possible to determine the variation in level difference between the conductive material and the resin layer by the variation in thickness when removing a part of the conductive material, and the variation in level difference between the conductive material and the resin layer. It is possible to stably capture the ACF particles on the conductive material.
また、請求項9記載の端子電極の製造方法によれば、前記導電層または導電材料と前記樹脂層との段差はACF粒子の径より小さいことを特徴とする。
これにより、突起電極の周囲に緩衝層を設けることを可能としつつ、ACF粒子を突起電極上に効率よく捕らえることが可能となり、異方性導電層を介して突起電極とリード電極との接合を行う場合においても、突起電極とリード電極との接続信頼性を向上させることが可能となる。
The terminal electrode manufacturing method according to claim 9 is characterized in that the step between the conductive layer or conductive material and the resin layer is smaller than the diameter of the ACF particles.
As a result, it is possible to provide a buffer layer around the protruding electrode, and to efficiently capture the ACF particles on the protruding electrode, and to connect the protruding electrode and the lead electrode via the anisotropic conductive layer. Even when it is performed, the connection reliability between the protruding electrode and the lead electrode can be improved.
また、請求項10記載の端子電極の製造方法によれば、前記導電層は、硬さの異なる導電材料が積層された多層構造から構成され、前記多層構造の最上層には柔らかい導電材料が用いられていることを特徴とする。
これにより、積層時の導電材料を変えることで、硬い金属と柔らかい金属とを用いて突起電極を構成することが可能となり、製造工程の複雑化を抑制しつつ、突起電極の変形量およびダメージ吸収量を容易に調整することが可能となる。
According to the method for manufacturing a terminal electrode according to
As a result, by changing the conductive material at the time of stacking, it becomes possible to configure the protruding electrode using hard metal and soft metal, and the deformation amount and damage absorption of the protruding electrode are suppressed while suppressing the complexity of the manufacturing process. The amount can be easily adjusted.
また、請求項11記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板に能動領域を形成する工程と、前記能動領域が形成された半導体基板にパッド電極を形成する工程と、前記パッド電極が形成された半導体基板上に樹脂層を形成する工程と、前記パッド電極上の樹脂層に開口部を形成する工程と、前記開口部上に盛り上がるようにして前記開口部内に導電層を埋め込む工程と、前記導電層が埋め込まれた樹脂層を平坦化する工程と、前記突起電極の表面が前記樹脂層の表面よりも低くなるように、前記樹脂層に埋め込まれた導電層の一部を除去する工程とを備えることを特徴とする。
これにより、導電層の一部を除去する際の厚みのばらつきで、電層と樹脂層との間の段差のばらつきを決定することが可能となり、導電層と樹脂層との間の段差のばらつきを低減させて、ACF粒子を導電層上に安定して捕らえることが可能となる。
According to a method of manufacturing a semiconductor device according to
This makes it possible to determine the variation in the step between the electric layer and the resin layer due to the variation in the thickness when removing a part of the conductive layer, and the variation in the step between the conductive layer and the resin layer. It is possible to stably capture the ACF particles on the conductive layer.
また、請求項12記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板に能動領域を形成する工程と、前記能動領域が形成された半導体基板にパッド電極を形成する工程と、前記パッド電極が形成された基板上に樹脂層を形成する工程と、前記パッド電極上の樹脂層に開口部を形成する工程と、インクジェット法により、前記開口部上に盛り上がるようにして前記開口部内に導電材料を吐出させる工程と、前記導電材料が埋め込まれた樹脂層を平坦化する工程と、前記導電材料の表面が前記樹脂層の表面よりも低くなるように、前記樹脂層に埋め込まれた導電材料の一部を除去する工程とを備えることを特徴とする。
これにより、様々の導電材料を用いて開口部内に導電材料を埋め込むことが可能となるとともに、導電材料の一部を除去する際の厚みのばらつきで、導電材料と樹脂層との間の段差のばらつきを決定することが可能となり、導電材料と樹脂層との間の段差のばらつきを低減させて、ACF粒子を導電材料上に安定して捕らえることが可能となる。
According to a method of manufacturing a semiconductor device according to
As a result, the conductive material can be embedded in the opening using various conductive materials, and the difference in thickness when removing a part of the conductive material can cause a difference in level between the conductive material and the resin layer. The variation can be determined, and the variation in the level difference between the conductive material and the resin layer can be reduced, so that the ACF particles can be stably captured on the conductive material.
また、請求項13記載の半導体装置の製造方法によれば、前記導電層または導電材料と前記樹脂層との段差はACF粒子の径より小さいことを特徴とする。
これにより、突起電極の周囲に緩衝層を設けることを可能としつつ、ACF粒子を突起電極上に効率よく捕らえることが可能となり、接合時のダメージから半導体基板を保護することを可能としつつ、異方性導電層を用いた突起電極とリード電極との接続信頼性を向上させることが可能となる。
The semiconductor device manufacturing method according to
As a result, it is possible to provide a buffer layer around the protruding electrode, and to efficiently capture the ACF particles on the protruding electrode, and to protect the semiconductor substrate from damage during bonding. It becomes possible to improve the connection reliability between the protruding electrode and the lead electrode using the isotropic conductive layer.
また、請求項14記載の半導体装置の製造方法によれば、前記導電層は、硬さの異なる導電材料が積層された多層構造から構成され、前記多層構造の最上層には柔らかい導電材料が用いられていることを特徴とする。
これにより、製造工程の複雑化を抑制しつつ、突起電極の変形量およびダメージ吸収量を容易に調整することが可能となり、半導体装置の高密度化および高信頼性化を図ることが可能となる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, the conductive layer is formed of a multilayer structure in which conductive materials having different hardnesses are laminated, and a soft conductive material is used for an uppermost layer of the multilayer structure. It is characterized by being.
As a result, it is possible to easily adjust the deformation amount and damage absorption amount of the protruding electrode while suppressing the complexity of the manufacturing process, and it is possible to increase the density and reliability of the semiconductor device. .
以上説明したように、本発明によれば、突起電極の周囲を樹脂層で囲むことにより、突起電極を硬い金属で構成した場合においても、突起電極にかかるダメージを樹脂層で緩和することが可能となり、突起電極間の狭ピッチ化を進めて、バンプ電極の高密度化を図ることが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to mitigate damage to the protruding electrode with the resin layer even when the protruding electrode is made of a hard metal by surrounding the protruding electrode with the resin layer. Accordingly, it is possible to increase the density of the bump electrodes by narrowing the pitch between the protruding electrodes.
以下、本発明の実施形態に係る電極構造について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係るバンプ電極の製造方法を示す断面図である。なお、この第1実施形態は、導電層6の周囲を感光性樹脂層4で覆うとともに、導電層6と感光性樹脂層4との間に段差を設けるようにしたものである。
図1(a)において、能動領域が形成された半導体基板1にはパッド電極2が設けられ、パッド電極2を含む半導体基板1上には絶縁膜3が形成されている。なお、絶縁膜3は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜またはポリイミド膜などを用いることができる。
そして、絶縁膜3が形成された半導体基板1上に感光性樹脂層4を形成する。なお、感光性樹脂層4は、例えば、スピンコート、カーテンコート、スクリーン印刷、インクジェット法などを用いて形成することができる。
Hereinafter, an electrode structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view showing a bump electrode manufacturing method according to the first embodiment of the present invention. In the first embodiment, the periphery of the
In FIG. 1A, a
Then, a
次に、図1(b)に示すように、感光性樹脂層4の露光・現像を行うことにより、パッド電極2上に開口部5を形成する。そして、この開口部5が形成された感光性樹脂層4をマスクとして、絶縁膜3のエッチングを行うことにより、パッド電極2を露出させる。
次に、図1(c)に示すように、無電解メッキを用いることにより、パッド電極2に接続された導電層6を開口部5内の途中の高さまで形成し、感光性樹脂層4と導電層6との間に高さDの段差を設ける。なお、段差の高さDは、ACF粒子の平均直径よりも小さいことが好ましい。また、導電層6としては、例えば、ニッケルNi、金Au、銅Cuなどを用いることができる。
Next, as shown in FIG. 1B, the
Next, as shown in FIG. 1C, by using electroless plating, the
また、無電解メッキとしては、例えば、パッド電極2がアルミニウムAlで構成され、導電層6としてニッケルNiを用いる場合、アルカリ性亜鉛溶液を用いて、パッド電極2にジンケート処理を施し、パッド電極2の表面に亜鉛Znを置換・析出させる。
そして、表面が亜鉛Znに置換されたパッド電極2を無電解ニッケルメッキ液に浸すことで、亜鉛ZnとニッケルNiとを置換させ、ニッケルNiで構成される導電層6をパッド電極2上に形成することができる。
As the electroless plating, for example, when the
Then, by immersing the
また、ジンケート処理とは別の方法として、例えば、アルミニウムAlからなるパッド電極2をパラジウムなどの還元剤を含む溶液に浸した後、無電解ニッケルメッキ液に浸すことで、パラジウムなどを核として、ニッケルNiで構成される導電層6をパッド電極2上に析出させることもできる。
これにより、導電層6上に配置されるACF粒子が樹脂層4上に突出することを可能としつつ、ACF粒子を導電層6上に閉じ込めることが可能となり、ACF粒子を導電層6上に効率よく捕らえることが可能となる。
このため、異方性導電層を介して導電層6の接合を行う場合においても、ACF粒子が導電層6上から流出することを防止することができ、異方性導電層を用いたバンプ電極の接続信頼性を向上させることが可能となる。
Further, as a method different from the zincate treatment, for example, by immersing the
This makes it possible to confine the ACF particles on the
Therefore, even when the
図2は、本発明の第2実施形態に係るモジュール構造の製造方法を示す断面図である。なお、この第2実施形態は、異方性導電性シート12を介し、感光性樹脂層4との間に段差が設けられた導電層6をガラス基板10上に実装するようにしたものである。
図2(a)において、ガラス基板10には、例えば、ITO電極などからなる端子11が形成されている。そして、異方性導電性シート12を介し、図1の半導体基板1をガラス基板10上に実装する場合、異方性導電性シート12を間に挟んで、感光性樹脂層4との間に段差が設けられた導電層6を端子11に対向配置する。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a module structure manufacturing method according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the
In FIG. 2A, the
次に、図2(b)において、異方性導電性シート12を間に挟んだ状態で、加熱・加圧下でガラス基板10と半導体基板1とを接着することにより、導電層6とリード端子11とを電気的に接続する。
ここで、異方性導電性シート12を加熱すると、ACF粒子13は、異方性導電性シート12内で流動できるようになるとともに、感光性樹脂層4と導電層6との間の段差が障壁となって、導電層6上に閉じ込められる。
このため、図2(c)に示すように、ACF粒子13が導電層6上に集められ、感光性樹脂層4上のACF粒子13の密度に比べて、導電層6上のACF粒子13の密度が大きくなる。
Next, in FIG. 2B, the
Here, when the anisotropic
Therefore, as shown in FIG. 2C, the
この結果、導電層6の表面の高さが感光性樹脂層4の表面の高さよりも低くなるようにして、導電層6の周囲を感光性樹脂層4で覆った場合においても、感光性樹脂層4上の異方性導電性シート12の絶縁性を維持しつつ、導電層6とリード端子11とを電気的に接続することが可能となる。
従って、導電層6を硬い金属で構成した場合においても、接合時のダメージを感光性樹脂層4で吸収することが可能となり、半導体基板1に及ぶダメージを軽減しつつ、バンプ電極間の狭ピッチ化を進めて、バンプ電極の高密度化を図ることが可能となるとともに、ACF粒子が導電層6上から流出することを防止して、異方性導電層によるバンプ電極の接続信頼性を向上させることが可能となる。
As a result, even when the surface of the
Therefore, even when the
図3は、本発明の第3実施形態に係るバンプ電極の製造方法を示す断面図である。なお、この第3実施形態は、導電層26の周囲を感光性樹脂層24で覆うとともに、インクジェット法により導電層26を形成するようにしたものである。
図3(a)において、能動領域が形成された半導体基板21にはパッド電極22が設けられ、半導体基板21上にはパッド電極22が露出するようにして絶縁膜23が形成されている。そして、絶縁膜23が形成された半導体基板21上に感光性樹脂層24を形成する。
次に、図3(b)に示すように、感光性樹脂層24の露光・現像を行うことにより、パッド電極22の周囲に感光性樹脂層24が残るようにして、パッド電極22上に開口部25を形成する。
FIG. 3 is a sectional view showing a bump electrode manufacturing method according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the periphery of the
In FIG. 3A, a
Next, as shown in FIG. 3B, the
次に、図3(c)に示すように、インクジェットヘッド27を介して液滴28を開口部25内に吐出させ、パッド電極22に接続された導電層26を開口部25内の途中の高さまで形成し、感光性樹脂層24と導電層26との間に段差を設ける。なお、液滴28としては、例えば、ニッケルNi、金Auまたは銅Cuなどの金属粉が溶媒に分散された金属スラリーあるいは金属ペーストなどを用いることができる。
これにより、製造工程の簡略化を図りつつ、導電層26の周囲に感光性樹脂層24を設けることが可能となり、ACF粒子を導電層26上に閉じ込めることを可能として、ACF粒子を導電層26上に効率よく捕らえることが可能となる。
Next, as shown in FIG. 3C, the
As a result, the
図4は、本発明の第4実施形態に係るバンプ電極の製造方法を示す断面図である。なお、この第4実施形態は、バンプ電極の周囲を感光性樹脂層44で覆うとともに、バンプ電極を導電層46、47からなる2層構造としたものである。
図4(a)において、能動領域が形成された半導体基板41にはパッド電極42が設けられ、パッド電極42を含む半導体基板41上には絶縁膜43が形成されている。そして、絶縁膜43が形成された半導体基板41上に感光性樹脂層44を形成する。
次に、図4(b)に示すように、感光性樹脂層44の露光・現像を行うことにより、パッド電極42上に開口部45を形成する。そして、この開口部45が形成された感光性樹脂層44をマスクとして、絶縁膜43のエッチングを行うことにより、パッド電極42を露出させる。
FIG. 4 is a sectional view showing a bump electrode manufacturing method according to the fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, the bump electrode is covered with a
In FIG. 4A, a
Next, as shown in FIG. 4B, the
次に、図4(c)に示すように、無電解メッキを用いることにより、パッド電極42に接続された導電層46を開口部45内の途中の高さまで形成する。なお、導電層46としては、例えば、ニッケルNi、銅Cuなどの硬い金属を用いることができる。
次に、メッキ液を交換し、無電解メッキを用いることにより、導電層46に接続された導電層47を開口部45内の途中の高さまで形成し、感光性樹脂層44と導電層47との間に段差を設ける。なお、段差の高さは、ACF粒子の平均直径よりも小さいことが好ましい。また、導電層47としては、例えば、金Auなどの柔らかい金属を用いることができる。また、導電層47としては、例えば、Sn、Sn−Pb、Sn−Ag、Sn−Cu、Sn−Zuなどのハンダ材を用いるようにしてもよい。
Next, as shown in FIG. 4C, the
Next, the plating solution is replaced, and electroless plating is used to form a
これにより、異なる材質の導電層46、47でバンプ電極を構成することを可能としつつ、ACF粒子を導電層47上に閉じ込めることが可能となり、接合時のダメージ吸収を導電層47で行うことを可能としつつ、ACF粒子を導電層47上に効率よく捕らえることが可能となる。
このため、異方性導電層を介してパンプ電極の接合を行う場合においても、ACF粒子がパンプ電極上から流出することを防止することが可能となるとともに、感光性樹脂層44および導電層47の双方を用いて接合時のダメージを緩和することが可能となり、異方性導電層を用いたバンプ電極の接続信頼性を向上させることが可能となる。
As a result, it is possible to confine the ACF particles on the
For this reason, even when the pump electrode is joined through the anisotropic conductive layer, it is possible to prevent the ACF particles from flowing out of the pump electrode, and the
図5は、本発明の第5実施形態に係るバンプ電極の製造方法を示す断面図である。なお、この第5実施形態は、導電層56が埋め込まれた感光性樹脂層54を平坦化した後、導電層56と感光性樹脂層54との間に段差を設けるようにしたものである。
図5(a)において、能動領域が形成された半導体基板51にはパッド電極52が設けられ、パッド電極52を含む半導体基板51上には絶縁膜53が形成されている。そして、絶縁膜53が形成された半導体基板51上に感光性樹脂層54を形成する。
FIG. 5 is a sectional view showing a bump electrode manufacturing method according to the fifth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment, a step is provided between the
In FIG. 5A, a
次に、図5(b)に示すように、感光性樹脂層54の露光・現像を行うことにより、パッド電極52上に開口部55を形成する。そして、この開口部55が形成された感光性樹脂層54をマスクとして、絶縁膜53のエッチングを行うことにより、パッド電極52を露出させる。
次に、図5(c)に示すように、無電解メッキを用いることにより、導電層56が感光性樹脂層54上に盛り上がるようにして、パッド電極52に接続された導電層56を開口部55内に形成する。
なお、導電層56を開口部55内に形成する場合、無電解メッキの他、インクジェット法を用いるようにしてもよい。
Next, as shown in FIG. 5B, an
Next, as shown in FIG. 5C, by using electroless plating, the
In addition, when forming the
次に、図5(d)に示すように、例えば、CMP(化学的機械的研磨)などの方法を用いて、導電層56が埋め込まれた感光性樹脂層54の表面を研磨することにより、感光性樹脂層54の表面を平坦化する。
次に、図5(e)に示すように、感光性樹脂層54に埋め込まれた導電層56をエッチングすることにより、導電層56の一部を除去し、感光性樹脂層54と導電層56との間に段差を設ける。なお、段差の高さは、ACF粒子の平均直径よりも小さいことが好ましい。
Next, as shown in FIG. 5D, by polishing the surface of the
Next, as shown in FIG. 5E, the
これにより、導電層56が埋め込まれた感光性樹脂層54の表面を平坦化する際に、導電層56の高さと感光性樹脂層54の高さとを一致させることが可能となり、導電層56の厚みのばらつきと樹脂層54の厚みのばらつきとの双方を均一化することができる。
このため、導電層56と樹脂層54との間の段差のばらつきを、導電層56をエッチングする際のばらつきで決定することが可能となり、導電層56の表面が樹脂層54の表面より低くなるように、開口部55内に導電層56を埋め込む方法に比べて、導電層56と樹脂層54との間の段差のばらつきを低減させることが可能となる。
Accordingly, when the surface of the
For this reason, it becomes possible to determine the variation in the level difference between the
図6は、本発明の第6実施形態に係るバンプ電極の製造方法を示す断面図である。なお、この第6実施形態は、バンプ電極が埋め込まれた感光性樹脂層64を平坦化した後、バンプ電極と感光性樹脂層64との間に段差を設けるとともに、バンプ電極を導電層66、67からなる2層構造としたものである。
図6(a)において、能動領域が形成された半導体基板61にはパッド電極62が設けられ、パッド電極62を含む半導体基板61上には絶縁膜63が形成されている。そして、絶縁膜63が形成された半導体基板61上に感光性樹脂層64を形成する。
FIG. 6 is a sectional view showing a bump electrode manufacturing method according to the sixth embodiment of the present invention. In the sixth embodiment, after planarizing the
In FIG. 6A, a
次に、図6(b)に示すように、感光性樹脂層64の露光・現像を行うことにより、パッド電極62上に開口部65を形成する。そして、この開口部65が形成された感光性樹脂層64をマスクとして、絶縁膜63のエッチングを行うことにより、パッド電極62を露出させる。
次に、図6(c)に示すように、無電解メッキを用いることにより、パッド電極62に接続された導電層66を開口部65内の途中の高さまで形成する。なお、導電層66としては、例えば、ニッケルNi、銅Cuなどの硬い金属を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 6B, an
Next, as shown in FIG. 6C, the
さらに、メッキ液を交換し、無電解メッキを行うことにより、導電層67が感光性樹脂層64上に盛り上がるようにして、導電層66に接続された導電層67を開口部65内に形成する。なお、導電層67としては、例えば、金Auなどの柔らかい金属を用いることができる。また、導電層67としては、例えば、Sn、Sn−Pb、Sn−Ag、Sn−Cu、Sn−Zuなどのハンダ材を用いるようにしてもよい。
なお、導電層66、67を開口部65内に形成する場合、無電解メッキの他、インクジェット法を用いるようにしてもよい。
Further, by replacing the plating solution and performing electroless plating, the
In addition, when forming the
次に、図6(d)に示すように、例えば、CMP(化学的機械的研磨)などの方法を用いて、導電層66、67が埋め込まれた感光性樹脂層64の表面を研磨することにより、感光性樹脂層64の表面を平坦化する。
次に、図6(e)に示すように、感光性樹脂層64に埋め込まれた導電層67をエッチングすることにより、導電層67の一部を除去し、感光性樹脂層64と導電層67との間に段差を設ける。なお、段差の高さは、ACF粒子の平均直径よりも小さいことが好ましい。
Next, as shown in FIG. 6D, the surface of the
Next, as shown in FIG. 6E, a part of the
これにより、導電層66、67が埋め込まれた感光性樹脂層64の表面を平坦化する際に、導電層67の高さと感光性樹脂層64の高さとを一致させることが可能となり、導電層66、67の厚みのばらつきと樹脂層64の厚みのばらつきとの双方を均一化することができる。
このため、異なる材質の導電層66、67でバンプ電極を構成することを可能としつつ、導電層66と樹脂層64との間の段差のばらつきを、導電層67をエッチングする際のばらつきで決定することが可能となる。
Accordingly, when the surface of the
For this reason, it is possible to form the bump electrode with the
従って、導電層66と樹脂層64との間の段差のばらつきを低減させることを可能としつつ、感光性樹脂層64および導電層67の双方を用いて接合時のダメージを緩和することが可能となり、異方性導電層を用いたバンプ電極の接続信頼性を容易に向上させることが可能となる。
なお、上述した実施形態では、半導体基板上にバンプ電極を形成する方法について説明したが、本発明は、半導体基板に限定されることなく、例えば、ガラス基板、プリント基板、フィルム基板、テープ基板上などにバンプ電極を形成する方法に適用してもよい。
Accordingly, it is possible to reduce damage at the time of bonding using both the
In the above-described embodiment, the method of forming the bump electrode on the semiconductor substrate has been described. However, the present invention is not limited to the semiconductor substrate, and for example, on a glass substrate, a printed substrate, a film substrate, or a tape substrate. For example, it may be applied to a method of forming bump electrodes.
また、上述したバンプ電極構造は、例えば、液晶表示装置、携帯電話、携帯情報端末、ビデオカメラ、デジタルカメラ、MD(Mini Disc)プレーヤなどの電子機器に適用することができ、電子機器の信頼性を劣化させることなく、電子機器の小型・軽量化を図ることが可能となる。
また、上述した実施形態では、バンプ電極の周囲を感光性樹脂で覆う方法について説明したが、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂などでバンプ電極の周囲を覆うようにしてもよく、この場合、フォトリソグラフィー技術を用いて、熱硬化性樹脂などの非感光性樹脂のパターニングを行うことができる。
The bump electrode structure described above can be applied to electronic devices such as a liquid crystal display device, a mobile phone, a portable information terminal, a video camera, a digital camera, and an MD (Mini Disc) player. It is possible to reduce the size and weight of the electronic device without deteriorating the thickness.
In the embodiment described above, the method of covering the periphery of the bump electrode with the photosensitive resin has been described. However, the periphery of the bump electrode may be covered with a thermosetting resin such as an epoxy resin. A lithography technique can be used to pattern a non-photosensitive resin such as a thermosetting resin.
1、21、41、51、61 半導体基板、2、22、42、52、62 パッド電極、3、23、43、53、63 絶縁膜、4、24、45、54、64 感光性樹脂層、5、25、46、55、65 開口部、6、26、56 導電層、10 ガラス基板、11 電極、12 異方性導電性シート、13 ACF粒子、27 インクジェットヘッド、28 液滴、34 シード電極、46、66 第1導電層、47、67 第2導電層 1, 2, 41, 51, 61 Semiconductor substrate, 2, 22, 42, 52, 62 Pad electrode, 3, 23, 43, 53, 63 Insulating film, 4, 24, 45, 54, 64 Photosensitive resin layer, 5, 25, 46, 55, 65 Opening, 6, 26, 56 Conductive layer, 10 Glass substrate, 11 electrode, 12 Anisotropic conductive sheet, 13 ACF particle, 27 Inkjet head, 28 droplet, 34 Seed electrode , 46, 66 First conductive layer, 47, 67 Second conductive layer
Claims (14)
前記突起電極を取り囲むようにして、前記突起電極よりも表面が高くなるように形成された樹脂層とを備えることを特徴とする端子電極。 A protruding electrode formed on the pad electrode;
A terminal electrode comprising: a resin layer formed so as to surround the protruding electrode and to have a surface higher than the protruding electrode.
前記半導体基板に形成されたパッド電極と、
前記パッド電極上に形成された突起電極と、
前記突起電極を取り囲むようにして、前記突起電極よりも表面が高くなるように形成された樹脂層とを備えることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate on which an active region is formed;
A pad electrode formed on the semiconductor substrate;
A protruding electrode formed on the pad electrode;
A semiconductor device comprising: a resin layer formed so as to surround the protruding electrode and to have a surface higher than the protruding electrode.
前記半導体基板に形成されたパッド電極と、
前記パッド電極上に形成された突起電極と、
前記突起電極を取り囲むようにして、前記突起電極よりも表面が高くなるように形成された樹脂層と、
前記突起電極と対向配置されたリード電極が形成された回路基板と、
前記半導体基板と前記回路基板との間に配置され、前記突起電極と前記リード電極とを導通させる異方性導電層とを備えることを特徴とする半導体モジュール。 A semiconductor substrate on which an active region is formed;
A pad electrode formed on the semiconductor substrate;
A protruding electrode formed on the pad electrode;
A resin layer formed so as to surround the protruding electrode so that the surface is higher than the protruding electrode;
A circuit board on which a lead electrode disposed opposite to the protruding electrode is formed;
A semiconductor module, comprising: an anisotropic conductive layer disposed between the semiconductor substrate and the circuit board and conducting the protruding electrode and the lead electrode.
前記半導体基板に形成されたパッド電極と、
前記パッド電極上に形成された突起電極と、
前記突起電極を取り囲むようにして、前記突起電極よりも表面が高くなるように形成された樹脂層と、
前記突起電極と対向配置されたリード電極が形成された回路基板と、
前記半導体基板と前記回路基板との間に配置され、前記突起電極と前記リード電極とを導通させる異方性導電層と、
前記回路基板に接続された電子部品とを備えることを特徴とする電子機器。 A semiconductor substrate on which an active region is formed;
A pad electrode formed on the semiconductor substrate;
A protruding electrode formed on the pad electrode;
A resin layer formed so as to surround the protruding electrode so that the surface is higher than the protruding electrode;
A circuit board on which a lead electrode disposed opposite to the protruding electrode is formed;
An anisotropic conductive layer disposed between the semiconductor substrate and the circuit board and conducting the protruding electrode and the lead electrode;
An electronic device comprising: an electronic component connected to the circuit board.
前記パッド電極上の樹脂層に開口部を形成する工程と、
前記開口部上に盛り上がるようにして前記開口部内に導電層を埋め込む工程と、
前記導電層が埋め込まれた樹脂層を平坦化する工程と、
前記導電層の表面が前記樹脂層の表面よりも低くなるように、前記樹脂層に埋め込まれた導電層の一部を除去する工程とを備えることを特徴とする端子電極の製造方法。 Forming a resin layer on a substrate provided with a pad electrode;
Forming an opening in the resin layer on the pad electrode;
Embedding a conductive layer in the opening so as to rise above the opening;
Flattening the resin layer in which the conductive layer is embedded;
And a step of removing a part of the conductive layer embedded in the resin layer so that the surface of the conductive layer is lower than the surface of the resin layer.
前記パッド電極上の樹脂層に開口部を形成する工程と、
インクジェット法により、前記開口部上に盛り上がるようにして前記開口部内に導電材料を吐出させる工程と、
前記導電材料が埋め込まれた樹脂層を平坦化する工程と、
前記導電材料の表面が前記樹脂層の表面よりも低くなるように、前記樹脂層に埋め込まれた導電材料の一部を除去する工程とを備えることを特徴とする端子電極の製造方法。 Forming a resin layer on a substrate provided with a pad electrode;
Forming an opening in the resin layer on the pad electrode;
A step of ejecting a conductive material into the opening so as to rise above the opening by an inkjet method;
Planarizing the resin layer embedded with the conductive material;
And a step of removing a part of the conductive material embedded in the resin layer so that the surface of the conductive material is lower than the surface of the resin layer.
前記能動領域が形成された半導体基板にパッド電極を形成する工程と、
前記パッド電極が形成された半導体基板上に樹脂層を形成する工程と、
前記パッド電極上の樹脂層に開口部を形成する工程と、
前記開口部上に盛り上がるようにして前記開口部内に導電層を埋め込む工程と、
前記導電層が埋め込まれた樹脂層を平坦化する工程と、
前記突起電極の表面が前記樹脂層の表面よりも低くなるように、前記樹脂層に埋め込まれた導電層の一部を除去する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming an active region in a semiconductor substrate;
Forming a pad electrode on the semiconductor substrate in which the active region is formed;
Forming a resin layer on the semiconductor substrate on which the pad electrode is formed;
Forming an opening in the resin layer on the pad electrode;
Embedding a conductive layer in the opening so as to rise above the opening;
Flattening the resin layer in which the conductive layer is embedded;
And a step of removing a part of the conductive layer embedded in the resin layer so that the surface of the protruding electrode is lower than the surface of the resin layer.
前記能動領域が形成された半導体基板にパッド電極を形成する工程と、
前記パッド電極が形成された基板上に樹脂層を形成する工程と、
前記パッド電極上の樹脂層に開口部を形成する工程と、
インクジェット法により、前記開口部上に盛り上がるようにして前記開口部内に導電材料を吐出させる工程と、
前記導電材料が埋め込まれた樹脂層を平坦化する工程と、
前記導電材料の表面が前記樹脂層の表面よりも低くなるように、前記樹脂層に埋め込まれた導電材料の一部を除去する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming an active region in a semiconductor substrate;
Forming a pad electrode on the semiconductor substrate in which the active region is formed;
Forming a resin layer on the substrate on which the pad electrode is formed;
Forming an opening in the resin layer on the pad electrode;
A step of ejecting a conductive material into the opening so as to rise above the opening by an inkjet method;
Planarizing the resin layer embedded with the conductive material;
And a step of removing a part of the conductive material embedded in the resin layer so that the surface of the conductive material is lower than the surface of the resin layer.
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