JP2008028081A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、異方性導電膜を用いて電極同士を接続するための技術に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and particularly to a technique for connecting electrodes using an anisotropic conductive film.
絶縁性の接着樹脂中に導電性の微細粒子(導電粒子)を分散させた異方性導電膜(ACF:Anisotropic Conductive Film)は、基板と半導体素子、あるいは基板同士の接続に広く使用されている。ACFを用いて形成される代表的なデバイスの一つとして液晶表示装置が挙げられる。液晶表示装置は、2枚の透明な絶縁性基板の間に液晶を挟持した表示パネルに駆動回路を接続し、当該表示パネルを照明装置上に重ねたものである。 Anisotropic conductive film (ACF) in which conductive fine particles (conductive particles) are dispersed in an insulating adhesive resin is widely used for connection between a substrate and a semiconductor element or between substrates. . One of typical devices formed using ACF is a liquid crystal display device. In the liquid crystal display device, a driving circuit is connected to a display panel in which liquid crystal is sandwiched between two transparent insulating substrates, and the display panel is stacked on a lighting device.
例えばアクティブ素子として薄膜トランジスタ(TFT:Thin-Film Transistor)を用いた液晶表示装置では、2枚の透明な絶縁性基板の一方の基板(TFT基板)上に複数のTFTがマトリクス状に配列される。通常、TFT基板はもう一方の基板(CF(Color filter)基板)よりも大きく、それらを重ね合わせる際には、TFT基板の一部がCF基板から張り出したかたちになる。TFT基板上の複数のTFTの各々には1つずつ画素が接続しており、駆動回路がそれら各TFTのON/OFFを制御することによって特定の画素に画像信号を送ることができる。 For example, in a liquid crystal display device using a thin film transistor (TFT) as an active element, a plurality of TFTs are arranged in a matrix on one substrate (TFT substrate) of two transparent insulating substrates. Usually, the TFT substrate is larger than the other substrate (CF (Color filter) substrate), and when they are overlapped, a part of the TFT substrate protrudes from the CF substrate. One pixel is connected to each of a plurality of TFTs on the TFT substrate, and an image signal can be sent to a specific pixel by controlling ON / OFF of each TFT by the drive circuit.
またTFT基板上には、各TFTのソース電極に接続し、画像信号を入力するためのソース配線が形成される。一般にソース配線は、TFT基板の短辺に対して平行に、TFT基板の長辺側の端部(CF基板からから張り出した部分)にまで引き出され、その端部付近においてソース用の駆動回路(ソースドライバ)を接続するための電極パッド(以下、単に「パッド」と称することもある)を有している。TFT基板上にはさらに、各TFTのゲート電極に接続し、TFTをON/OFFを切り替える制御信号を入力するためのゲート配線が形成される。当該ゲート配線は、TFT基板の長辺に平行に(即ち、上記のソース配線に対して直交するように)、TFT基板の短辺側の端部(CF基板からから張り出した部分)にまで引き出され、その端部付近においてゲート用の駆動回路(ゲートドライバ)を接続するためのパッドが形成されている。 On the TFT substrate, source wiring for inputting an image signal is formed so as to be connected to the source electrode of each TFT. In general, the source wiring is led out to the end on the long side of the TFT substrate (portion protruding from the CF substrate) in parallel with the short side of the TFT substrate, and the source driving circuit ( It has an electrode pad (hereinafter also simply referred to as “pad”) for connecting a source driver. On the TFT substrate, there is further formed a gate wiring for connecting a gate electrode of each TFT and inputting a control signal for switching the TFT ON / OFF. The gate wiring is extended to the end of the TFT substrate on the short side (the portion protruding from the CF substrate) parallel to the long side of the TFT substrate (that is, perpendicular to the source wiring). A pad for connecting a gate driving circuit (gate driver) is formed in the vicinity of the end.
例えば、TFT基板上にCOG(Chip On Glass)実装方式により駆動回路を実装する場合には、上記のパッド上にACFを介して駆動回路のIC(Integrated Circuit )が実装される。ACFは、駆動回路のIC(駆動IC)をTFT基板上に機械的に固定すると共に、当該駆動ICの下面に形成されたバンプ(突起電極)とTFT基板上面のパッドと間を電気的に接続する。先に述べたように、ACFは絶縁性の接着樹脂とその中に分散した導電粒子とから成っており、TFT基板と駆動ICとの機械的な接続が接着樹脂により行われる一方で、駆動ICのバンプと基板上のパッドとの間に導電粒子が挟まれて捕捉されることによりバンプとパッドとの間の電気的接続が成されるのである。 For example, when a driving circuit is mounted on a TFT substrate by a COG (Chip On Glass) mounting method, an IC (Integrated Circuit) of the driving circuit is mounted on the pad via the ACF. The ACF mechanically fixes the drive circuit IC (drive IC) on the TFT substrate and electrically connects the bump (projection electrode) formed on the lower surface of the drive IC and the pad on the upper surface of the TFT substrate. To do. As described above, the ACF is composed of an insulating adhesive resin and conductive particles dispersed therein, and mechanical connection between the TFT substrate and the driving IC is performed by the adhesive resin, while the driving IC is provided. The conductive particles are sandwiched and captured between the bumps and the pads on the substrate, thereby establishing an electrical connection between the bumps and the pads.
近年、表示画像の高精細化の要求から、表示パネルに搭載される駆動ICの出力ピン数は急速に増加している。また駆動ICの製造コストの削減を図るため駆動ICの外形はシュリンクされており、ピン数の増加と相まってバンプの狭ピッチ化はいっそう進んでいる。また駆動ICのバンプの狭ピッチ化が進むにつれ、バンプの面積は小さいものへと変化してきた。そうなると、ACF内の導電粒子が駆動ICのバンプと基板上のパッドとの間に捕捉される数が少なくなるため、バンプとパッドとの間の接続不良が発生しやすくなる。 In recent years, the number of output pins of drive ICs mounted on a display panel is rapidly increasing due to the demand for higher definition of display images. In order to reduce the manufacturing cost of the driving IC, the outer shape of the driving IC is shrunk, and coupled with the increase in the number of pins, the bump pitch is further reduced. Further, as the pitch of the bumps of the driving IC is reduced, the area of the bumps has changed to a smaller one. As a result, the number of conductive particles in the ACF captured between the bumps of the driving IC and the pads on the substrate is reduced, so that poor connection between the bumps and the pads tends to occur.
その対策としては、ACF中の導電粒子の密度を高くし、導電粒子がバンプとパッドとの間に捕捉される確率を上げることが考えられる。しかし導電粒子の密度を高くすると、今度はACF中で導電粒子の凝集が発生し、凝集した導電粒子を通して隣接バンプ間がショートするといった不具合が発生する。 As a countermeasure, it is conceivable to increase the density of the conductive particles in the ACF and increase the probability that the conductive particles are trapped between the bump and the pad. However, when the density of the conductive particles is increased, the conductive particles agglomerate in the ACF, and there is a problem that adjacent bumps are short-circuited through the aggregated conductive particles.
この導電粒子の捕捉確率の向上と導電粒子の凝集の防止とを両立させる手法としては、導電粒子が配合された第1層と導電粒子を含まない(接着樹脂のみの)第2層とから成る2層構造のACFを用いる手法がある(例えば、特許文献1)。 As a method for achieving both improvement of the trapping probability of the conductive particles and prevention of aggregation of the conductive particles, the first layer in which the conductive particles are blended and a second layer that does not include the conductive particles (only the adhesive resin) are included. There is a technique using a two-layer ACF (for example, Patent Document 1).
例えばTFT基板と駆動ICとの接続に2層構造のACFを用いる場合、導電粒子を含む第1層がTFT基板側、導電粒子を含まない第2層が駆動IC側になるように、当該ACFをTFT基板に貼り付け、それを介して駆動ICをTFT基板に熱圧着する。このとき第2層は、駆動ICのバンプにより押し出されて当該バンプとTFT基板上のパッドとの間から排出される。その結果、バンプとパッドとの間に第1層中の導電粒子が捕捉される。また上記の第2層の排出に伴って、バンプ同士の間の余剰な導電粒子の一部も排出されるので、隣接バンプ間のショートは防止される。 For example, when an ACF having a two-layer structure is used to connect the TFT substrate and the driving IC, the ACF is arranged so that the first layer containing conductive particles is on the TFT substrate side and the second layer not containing conductive particles is on the driving IC side. Is attached to the TFT substrate, and the drive IC is thermocompression-bonded to the TFT substrate through it. At this time, the second layer is pushed out by the bump of the driving IC and discharged from between the bump and the pad on the TFT substrate. As a result, the conductive particles in the first layer are captured between the bump and the pad. Further, as the second layer is discharged, a part of the excessive conductive particles between the bumps is also discharged, so that a short circuit between adjacent bumps is prevented.
このように2層構造のACFを採用することによって、接着樹脂中の導電粒子の密度を過度に高くすることなく、バンプとパッド間の導電粒子の捕捉数を向上させることができるので、バンプとパッド間の接続不良の防止と隣接バンプ間のショートの防止の両立させることができる。 By adopting the ACF having the two-layer structure in this way, the number of conductive particles captured between the bump and the pad can be improved without excessively increasing the density of the conductive particles in the adhesive resin. It is possible to achieve both prevention of poor connection between pads and prevention of short circuit between adjacent bumps.
しかし2層構造のACFを採用した場合であっても、駆動ICをTFT基板に圧着する際、導電粒子を含まない第2層を介して導電粒子を含む第1層に圧力が加わると、第1層が薄く広がってバンプとパッドとの間の導電粒子の数が減少する。その結果、バンプとパッド間における導電粒子の捕捉数が減少し、導電粒子の密度が低い場合と同様に接続不良の問題が生じ得る。 However, even when the ACF having the two-layer structure is adopted, when pressure is applied to the first layer including the conductive particles via the second layer not including the conductive particles when the driving IC is pressure-bonded to the TFT substrate, One layer spreads thin and the number of conductive particles between the bump and the pad decreases. As a result, the number of conductive particles trapped between the bump and the pad is reduced, and the problem of poor connection may occur as in the case where the density of the conductive particles is low.
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、基板上にACFを用いて半導体素子あるいは他の基板を熱圧着する際に、当該ACFを介して電気的に接続させる電極間の導電粒子の捕捉数を向上させるとともに、隣接する電極間のショートを防止することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. When a semiconductor element or another substrate is thermocompression-bonded using ACF on the substrate, the electrode is electrically connected via the ACF. An object is to improve the number of trapped conductive particles between them and to prevent a short circuit between adjacent electrodes.
本発明に係る半導体装置の製造方法は、(a)表面上に電極が形成された第1基板に、異方性導電膜を貼り付ける工程と、(b)前記異方性導電膜上に硬化性樹脂ペーストを塗布する工程と、(c)前記第1基板に第2基板あるいは半導体素子を重ね合わせ、前記硬化性樹脂ペーストを硬化する工程とを備えるものである。 The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes: (a) a step of attaching an anisotropic conductive film to a first substrate having electrodes formed on the surface; and (b) curing on the anisotropic conductive film. A step of applying a curable resin paste, and (c) a step of superposing a second substrate or a semiconductor element on the first substrate and curing the curable resin paste.
本発明によれば、第1基板に第2基板あるいは半導体素子を重ね合わせる際に、異方性導電膜が押し広げられることがないので、電極上に捕捉される異方性導電膜中の導電粒子の数の減少が抑制される。従って、良好な電気的接続が得られるため、隣接電極の間のショートも防止することができる。また、硬化性樹脂ペーストの硬化後においては、第1基板と第2基板あるいは半導体素子との間に、異方性導電膜が硬化した層と硬化性樹脂ペーストが硬化した樹脂層との2層構造が介在することになる。従って、2層構造のACFを用いた場合と同様の作用により、隣接電極の間のショートを防止する効果が得られる。 According to the present invention, since the anisotropic conductive film is not spread when the second substrate or the semiconductor element is overlaid on the first substrate, the conductivity in the anisotropic conductive film trapped on the electrode is prevented. Reduction in the number of particles is suppressed. Therefore, since a good electrical connection can be obtained, a short circuit between adjacent electrodes can be prevented. In addition, after curing of the curable resin paste, two layers of a layer in which the anisotropic conductive film is cured and a resin layer in which the curable resin paste is cured are interposed between the first substrate and the second substrate or the semiconductor element. The structure will be interposed. Therefore, the effect of preventing short-circuiting between adjacent electrodes can be obtained by the same action as when the two-layer ACF is used.
図1〜図3は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の工程図である。これらの図を参照し、本発明に係る半導体装置の製造方法について説明する。ここでは、ACFを用いて、表面に電極パッドが形成された絶縁基板上に、バンプ(突起電極)を有する半導体素子を熱圧着する例を説明する。図1〜図3においてはより具体的な例として、液晶表示パネルを構成するTFT基板上のソース配線の電極パットに、半導体素子である駆動IC(ソースドライバIC)を熱圧着する場合を示している。即ち、図1〜図3は、TFT基板の長辺側の端部の断面を示している。 1 to 3 are process diagrams of a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. With reference to these drawings, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described. Here, an example will be described in which a semiconductor element having bumps (projection electrodes) is thermocompression bonded onto an insulating substrate having an electrode pad formed on the surface using ACF. 1 to 3, as a more specific example, a case where a driver IC (source driver IC) as a semiconductor element is thermocompression bonded to an electrode pad of a source wiring on a TFT substrate constituting a liquid crystal display panel is shown. Yes. That is, FIG. 1 to FIG. 3 show a cross section of the end portion on the long side of the TFT substrate.
まず、電極パッドを有するソース配線が形成されたTFT基板10を用意する。図1の如く、この例のTFT基板10においては、絶縁基板1上に第1絶縁膜2を介してソース配線3が形成されている。ソース配線3上は、それを保護するための第2絶縁膜4に覆われているが、ソース配線3と駆動ICとの接続領域上の第2絶縁膜4はエッチングにより除去されており、その領域にソース配線3が露出している。このソース配線3の露出部分の上に透明導電膜であるITO(Indium Tin Oxide)5が形成され、当該ITO5が絶縁基板1側の電極パッド(第1電極)となる。以下、電極パッドとしてのITO5を「ITO電極」と称する。
First, a
本実施の形態においては図1の如く、用意したTFT基板10の上面(ITO5が形成されている側の面)に異方性導電膜(ACF)8を貼り付ける。先に述べたように、ACF8は接着樹脂80内に導電粒子81が分散されて成っている。本発明でいうACFとしては、接着樹脂の中に微細粒子を分散させたものに限定されることなく、導電性の貫通孔を有する多孔質フッ素樹脂フィルムなども適用することができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, an anisotropic conductive film (ACF) 8 is attached to the upper surface (surface on which
次いで図2に示すように、ACF8の上に、導電粒子を含んでいないペースト状の熱硬化性樹脂(熱硬化性樹脂ペースト)11を塗布する。この熱硬化性樹脂ペースト11としては、その未硬化状態での粘度がACF8の未硬化状態での粘度(実質的には接着樹脂80の未硬化状態での粘度)よりも低いもの(即ち流動性が高いもの)が使用される。本実施の形態においては、硬化性樹脂ペーストとして熱硬化性のものを用いた例について示したが、例えば光硬化性の樹脂ペーストを用いることも可能であり、その場合も同様の効果を奏することができる。
Next, as shown in FIG. 2, a paste-like thermosetting resin (thermosetting resin paste) 11 not containing conductive particles is applied on the
そして、塗布された熱硬化性樹脂ペースト11の上から、図3のようにバンプ6(第2電極)を有する駆動IC7を、TFT基板10に圧着させる。上記のように、ACF8および熱硬化性樹脂ペースト11の未硬化状態では、熱硬化性樹脂ペースト11がACF8よりも粘度が低い。そのため、駆動IC7をTFT基板10に押圧するときには、ACF8が(バンプ6が圧入する部分を除いて)押し広げられることなく、余剰の熱硬化性樹脂ペースト11が駆動IC7の下から外へ排出され、その残りが駆動IC8とACF8との間に残る。このときバンプ6とITO電極5間にACF8中の導電粒子81が挟まれることにより電気的な導通が発現する。そして加熱ツール(不図示)により加熱、加圧することにより、ACF8の接着樹脂80および熱硬化性樹脂ペースト11が硬化する。その結果、バンプ6とITO電極5間に導電粒子81が捕捉された状態で、駆動IC7がTFT基板10上に保持されるので、ITO電極5とバンプ6との間の導通が保たれる。以上により、駆動IC7のTFT基板10への熱圧着工程が完了する。
Then, a driving
上記のように本実施の形態においては、駆動IC7をTFT基板10に押圧するときには、ACF8が押し広げられることなく、余剰の熱硬化性樹脂ペースト11がICの下から外へ排出される。つまりACF8の膜厚は、駆動IC7がTFT基板10に圧着される前後でほぼ同じに保たれる。よって、バンプ6とITO電極5との間の導電粒子81の数の減少が防止され、その間での導電粒子81の捕捉数の減少が抑えられる。従って、ACF8内の導電粒子81の密度を極度に上げることなく、バンプ6とITO電極5との間で良好な電気的接続が得られるため、隣接するバンプ6の間のショートも防止することができる。
As described above, in this embodiment, when the driving
また、熱圧着後においては、図3のようにTFT基板10上のACF8と駆動IC7との間に熱硬化性樹脂ペースト11が硬化した樹脂層が残存する。つまり駆動IC7とTFT基板10との間が、全てACF8によって充填されるのではなく、導電粒子81を含むACF8の層と導電粒子81を含まない熱硬化性樹脂ペースト11の層の2層の樹脂層により充填されることになる。従って、結果的に2層構造のACFを用いた場合と同様に、隣接するバンプ6間の導電粒子81の数は1層構造のACFの場合に比べて少ない。本発明ではその点においても、隣接するバンプ6の間のショートを防止する効果が得られる。熱硬化性樹脂ペースト11の端面はACF8の端面と揃える必要はないため、塗布の仕方に熟練が要求されない。またここでは、塗布された熱硬化性樹脂ペースト11の面積は、駆動IC7の面積と同程度であり、熱硬化性樹脂ペースト11の使用量を少量で済ますことができる。
Further, after thermocompression bonding, a resin layer in which the
図4は、本発明を用いたCOG実装方式により駆動ICを実装する小型のTFT液晶表示装置の構成例を示す図である。同図において、図3に示したものと同様の機能を有する要素には同一符号を付してある。TFT基板10とCF基板12との間に液晶が挟まれている。CF基板12表面およびTFT基板10裏面には、偏光板13が貼られている。TFT基板10上には、画素へ信号を供給するための配線が形成されており、パネル端部におけるTFT基板10が張り出した部分に当該配線に信号を入力するためのパネル電極(パッド)が配置され、当該パネル電極上にACF8が貼られる。そして当該ACF8の上に熱硬化性樹脂ペースト11が塗布され、この熱硬化性樹脂ペースト11の上に駆動IC7が実装されている。駆動IC7のパネル端側には、駆動IC7へ信号を入力するためのFPC(Flexible Printed Circuit)14が配置されている。FPC14は、ACF15を介してTFT基板10上の配線と接続されている。図示は省略するが、TFT基板10の張り出し部分には、これら駆動IC7、ACF8,15およびFPC14の上から防湿樹脂を塗布してもよい。ここでは、熱硬化性樹脂ペースト11を、ACF8よりも広い面積にわたって塗布した。ACF8からはみ出た部分の熱硬化性樹脂ペースト11は駆動IC7とTFT基板10との固定を強固なものにする。この場合も、ACF8の端面と熱硬化性樹脂ペースト11の端面とは揃える必要がなく、塗布に熟練を要しない。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a small TFT liquid crystal display device in which a driving IC is mounted by a COG mounting method using the present invention. In the figure, elements having the same functions as those shown in FIG. A liquid crystal is sandwiched between the
以上のように、本発明によればTFT基板10上にACF8を用いて駆動IC7を熱圧着する際に、バンプ6上のITO電極5と駆動IC7のバンプ6との間の導電粒子の捕捉数を向上させることができると共に、隣接するバンプ6間のショートを防止することができる。
As described above, according to the present invention, the number of trapped conductive particles between the
なお、本実施の形態においては、液晶表示パネルのTFT基板と駆動ICとの熱圧着工程を例にして説明したが、本発明の適用はこれに限られるものではない。例えば、液晶表示パネルではなくエレクトロルミネセンス(EL)素子を用いた表示パネルの製造工程に適用してもよい。また半導体素子と絶縁基板間の接続に限らず、半導体素子と回路基板間の接続や、回路基板同士の接続など、電極間をACFを用いた熱圧着工程が含まれるあらゆる技術に応用することが可能である。 In the present embodiment, the thermocompression bonding process between the TFT substrate of the liquid crystal display panel and the driving IC has been described as an example, but the application of the present invention is not limited to this. For example, you may apply to the manufacturing process of the display panel using an electroluminescent (EL) element instead of a liquid crystal display panel. Moreover, the present invention is not limited to the connection between a semiconductor element and an insulating substrate, but can be applied to any technology including a thermocompression bonding process using an ACF between electrodes, such as a connection between a semiconductor element and a circuit board or a connection between circuit boards. Is possible.
1 絶縁基板、2 第1絶縁膜、3 ソース配線、4 第2絶縁膜、5 ITO(電極パッド)、6 バンプ、7 駆動IC、8,15 ACF、10 TFT基板、11 熱硬化性樹脂ペースト、12 CF基板、13 偏光板、14 FPC、80 接着樹脂、81 導電粒子。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
(b)前記異方性導電膜上に硬化性樹脂ペーストを塗布する工程と、
(c)前記第1基板に第2基板あるいは半導体素子を重ね合わせ、前記硬化性樹脂ペーストを硬化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。 (A) attaching an anisotropic conductive film to a first substrate having an electrode formed on the surface;
(B) applying a curable resin paste on the anisotropic conductive film;
(C) A method of manufacturing a semiconductor device comprising: a step of superposing a second substrate or a semiconductor element on the first substrate and curing the curable resin paste.
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the viscosity of the curable resin paste is lower than the viscosity of the anisotropic conductive film.
前記第1基板上に形成された異方性導電膜と、
前記異方性導電膜上に、硬化性樹脂ペーストを塗布して実装された第2基板あるいは半導体素子とを備える
ことを特徴とする半導体装置。
A first substrate having an electrode formed on the surface;
An anisotropic conductive film formed on the first substrate;
A semiconductor device comprising: a second substrate or a semiconductor element mounted by applying a curable resin paste on the anisotropic conductive film.
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KR101509425B1 (en) * | 2013-08-29 | 2015-04-08 | (주)에프씨아이 | Semiconductor Structure Including Conductive Film |
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