JP2011009794A - Mounting of electronic component on ic chip - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly reliable method for mounting electronic components for securely and easily joining the electronic components without using solder paste.SOLUTION: A semiconductor device includes a silicon substrate 100 where circuit elements are formed, a plurality of protrusion-shaped metal electrodes 110A, 110B formed on the silicon substrate 100, and a capacitor 140 having Au-plated electrodes 142, 144. The electrodes 142, 144 of the capacitor 140 are metallurgically bonded to the protrusion-shaped metal electrodes 110A, 110B by supersonic thermocompression bonding.

Description

本発明は、ICチップまたはシリコン基板上への電子部品の実装に関し、特に、ICチップ表面に金属結合された電子部品の実装に関する。   The present invention relates to mounting an electronic component on an IC chip or a silicon substrate, and more particularly to mounting an electronic component that is metal-bonded to the surface of an IC chip.

電源投入時などの電源電圧の変動によるノイズを除去するために、半導体装置の外部にバイパスコンデンサを接続することが行われている。コンデンサは、半導体装置を実装する回路基板上に取り付けることができるが、この方法だと回路基板の実装密度を高めることができない。そこで、コンデンサを内蔵する半導体装置が提案されている。   In order to remove noise caused by fluctuations in power supply voltage such as when power is turned on, a bypass capacitor is connected outside the semiconductor device. The capacitor can be mounted on the circuit board on which the semiconductor device is mounted, but this method cannot increase the mounting density of the circuit board. Therefore, a semiconductor device incorporating a capacitor has been proposed.

例えば、特許文献1は、図1に示すように、半導体チップ1上に接着剤を介してポリミドテープ等からなる絶縁性シートが形成され、絶縁性シートの上面に、接着剤によりCu板からなる第1および第2の導体板3、4が並設して接着されている。第1および第2の導体板3、4上には、チップコンデンサ5が、Ag入りエポキシ樹脂等の導電性接着剤6により取付けられている。二枚の導体板3、4は、半導体チップ1の接地電極および電源電極にそれぞれ接続され、半導体チップ1の周囲が樹脂封止され、パッケージ本体8が形成されている。   For example, in Patent Document 1, as shown in FIG. 1, an insulating sheet made of polyimide tape or the like is formed on a semiconductor chip 1 via an adhesive, and a Cu plate is formed on the upper surface of the insulating sheet by an adhesive. The first and second conductor plates 3 and 4 are juxtaposed and bonded. A chip capacitor 5 is mounted on the first and second conductor plates 3 and 4 by a conductive adhesive 6 such as an epoxy resin containing Ag. The two conductor plates 3 and 4 are respectively connected to the ground electrode and the power supply electrode of the semiconductor chip 1, the periphery of the semiconductor chip 1 is sealed with resin, and the package body 8 is formed.

特開平5−21698号JP-A-5-21698

図2は、従来の電子部品を内蔵する半導体装置の例である。図2Aに示す半導体装置は、複数の半導体チップをモジュール化したものである。多層配線基板10の裏面には、複数のボール状のバンプ電極12が形成され、その表面には、バンプ電極12等と電気的に接続された複数の導体パターン14が形成されている。半導体チップ20、22は、それらの裏面のバンプ電極を導体パターン14に接続することで多層配線基板10上に実装されている。さらに、多層配線基板10の表面には、スクリーン印刷等により形成されたソルダーペースト30によって電子部品32、34の電極部分が導体パターン14にはんだ付けされている。   FIG. 2 is an example of a semiconductor device incorporating a conventional electronic component. The semiconductor device shown in FIG. 2A is obtained by modularizing a plurality of semiconductor chips. A plurality of ball-shaped bump electrodes 12 are formed on the back surface of the multilayer wiring substrate 10, and a plurality of conductor patterns 14 electrically connected to the bump electrodes 12 and the like are formed on the front surface. The semiconductor chips 20 and 22 are mounted on the multilayer wiring board 10 by connecting bump electrodes on the back surface thereof to the conductor pattern 14. Furthermore, the electrode portions of the electronic components 32 and 34 are soldered to the conductor pattern 14 by a solder paste 30 formed by screen printing or the like on the surface of the multilayer wiring board 10.

図2Bに示す半導体装置は、リードフレーム40上に半導体チップ42を搭載した樹脂封止パッケージである。リードフレーム40上には、ソルダーペースト44を介して電子部品46の電極部分がはんだ付けされている。また、電子部品46の電極部分は、Au、Al、Cu等のワイヤー48によって半導体チップ42の電極に電気的に接続されている。   The semiconductor device shown in FIG. 2B is a resin-sealed package in which a semiconductor chip 42 is mounted on a lead frame 40. On the lead frame 40, the electrode portion of the electronic component 46 is soldered via a solder paste 44. The electrode part of the electronic component 46 is electrically connected to the electrode of the semiconductor chip 42 by a wire 48 such as Au, Al, or Cu.

図2Cは、電子部品を内蔵するベア・ダイ実装基板を用いた半導体装置の透視平面図と、その透視側面図である。IC実装基板またはベア・ダイ実装基板50上に半導体チップ52が実装され、さらに電子部品54、56がソルダーペースト58を介して実装基板50上にはんだ付けされている。ベア・ダイ実装基板50上に形成されたCu等の導体パターン60が、Au、Al、Cu等のワイヤー62によって半導体チップ52の電極64に電気的に接続されている。ベア・ダイ実装基板50上の半導体チップ52、電子部品54、56は、樹脂66によって覆われている。   FIG. 2C is a perspective plan view and a perspective side view of a semiconductor device using a bare die mounting substrate incorporating an electronic component. A semiconductor chip 52 is mounted on an IC mounting board or a bare die mounting board 50, and electronic components 54 and 56 are soldered onto the mounting board 50 via a solder paste 58. A conductor pattern 60 such as Cu formed on the bare die mounting substrate 50 is electrically connected to the electrode 64 of the semiconductor chip 52 by a wire 62 such as Au, Al, or Cu. The semiconductor chip 52 and the electronic components 54 and 56 on the bare die mounting substrate 50 are covered with a resin 66.

このような従来の電子部品を内蔵した半導体装置は、電子部品をソルダーペーストを用いてはんだ付けするため、次のような課題を有している。はんだの鉛フリー化によって、電子部品の電極に対しての濡れ性が悪くなり、それに加えて、保存安定性、供給安定性、高融点化の問題がある。また、ソルダーペーストをスクリーン印刷等によって形成する工程が必要であるため、コスト高になってしまう。さらに、接合部にボイドが発生したり、基板から発生するガスによる液状フラックス残渣の問題がある。特にボイドが発生すると、電子部品の電気的接続不良を引き起こし、信頼性の低下につながる。さらに、接合不良によっては、ブリッジ等により短絡が生じてしまうことがある。   Such a semiconductor device incorporating a conventional electronic component has the following problems because the electronic component is soldered using a solder paste. Due to the lead-free soldering, the wettability of the electronic component with respect to the electrodes deteriorates. In addition, there are problems of storage stability, supply stability, and high melting point. Moreover, since the process of forming solder paste by screen printing etc. is required, it will become expensive. Furthermore, there is a problem that a void is generated at the joint portion or a liquid flux residue is generated by a gas generated from the substrate. In particular, when a void is generated, an electrical connection failure of an electronic component is caused, leading to a decrease in reliability. Further, depending on the bonding failure, a short circuit may occur due to a bridge or the like.

さらに、半導体チップまたは実装基板上に実装される電子部品は、導体パターン14の位置やスペース等の関係から取り付け位置に制約がある。このため、電子部品によって導体パターン14までの接続距離が長くなり、電子部品の電気的特性を悪化させたり、あるいは半導体チップと電子部品間にノイズを発生させる。このような電気的特性の悪化やノイズを低減させるために新たな電子部品を追加すると、部品点数が増加し、コスト高になってしまう。   Furthermore, the mounting position of the electronic component mounted on the semiconductor chip or the mounting substrate is limited due to the position of the conductor pattern 14 and the space. For this reason, the connection distance to the conductor pattern 14 is increased by the electronic component, and the electrical characteristics of the electronic component are deteriorated, or noise is generated between the semiconductor chip and the electronic component. If a new electronic component is added to reduce such deterioration of electrical characteristics and noise, the number of components increases and the cost increases.

本発明は、このような従来の課題を解決するために成されたものであり、ソルダーペーストを利用することなく、電子部品の接合を確実にかつ簡単に行うことができる信頼性の高い半導体装置を提供することを目的とする。
さらに本発明は、電子部品の電気的特性を安定化させ、小型化、低コスト化が可能な半導体装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve such conventional problems, and a highly reliable semiconductor device capable of reliably and easily joining electronic components without using a solder paste. The purpose is to provide.
It is another object of the present invention to provide a semiconductor device that can stabilize the electrical characteristics of an electronic component and can be reduced in size and cost.

本発明に係る半導体装置は、複数の回路素子が形成された半導体基板と、半導体基板上に形成され、かつ前記複数の回路素子の選択された素子と電気的に接続された複数の突起状金属電極と、第1および第2の電極を有する少なくとも1つの電子部品であって、前記第1の電極が第1の突起状金属電極に金属結合され、前記第2の電極が第2の突起状金属電極に金属結合され、前記半導体基板上に配される前記少なくとも1つの電子部品とを含み、前記第1および第2の電極は、超音波熱圧着により第1および第2の突起状金属電極に接続される、半導体装置。   A semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor substrate on which a plurality of circuit elements are formed, and a plurality of protruding metals formed on the semiconductor substrate and electrically connected to selected elements of the plurality of circuit elements. An electrode and at least one electronic component having first and second electrodes, wherein the first electrode is metal-bonded to a first protruding metal electrode, and the second electrode is a second protruding shape And at least one electronic component disposed on the semiconductor substrate, wherein the first and second electrodes are first and second protruding metal electrodes by ultrasonic thermocompression bonding. A semiconductor device connected to the semiconductor device.

好ましくは前記突起状金属電極は、電極パッド、当該電極パッド上に形成されたCu層、Cu層上に形成されたパラジウム層を含み、前記電子部品の第1および第2の電極には、金メッキが施され、前記金属結合は、金−パラジウム共晶を含む。好ましくは前記突起状金属電極は、電極パッド、当該電極パッド上に形成されたCu層、Cu層上に形成されたパラジウム層を含み、前記電子部品の第1および第2の電極には、Cuメッキが施され、前記金属結合は、Cu−パラジウムの共晶を含む。前記突起状金属電極は、前記Cu層とパラジウム層との間にニッケル層を含むものであってもよい。   Preferably, the protruding metal electrode includes an electrode pad, a Cu layer formed on the electrode pad, a palladium layer formed on the Cu layer, and the first and second electrodes of the electronic component are plated with gold. And the metal bond comprises a gold-palladium eutectic. Preferably, the protruding metal electrode includes an electrode pad, a Cu layer formed on the electrode pad, a palladium layer formed on the Cu layer, and the first and second electrodes of the electronic component include Cu Plating is performed and the metal bond includes a Cu-palladium eutectic. The protruding metal electrode may include a nickel layer between the Cu layer and the palladium layer.

前記突起状金属電極は、半導体基板の表面上を絶縁膜を介して延在する配線層を含み、前記第1または第2の電極は、前記延在された配線層に金属結合されるものであってもよい。好ましくは前記第1の電極は、第1の延在された配線層を介して第1の電極パッドに接続され、前記第2の電極は、第2の延在された配線層を介して第2の電極パッドに接続され、前記第1の電極から第1の電極パッドまでの第1の導電距離は、前記第2の電極から第2の電極パッドまでの第2の導電距離に等しい。また、前記少なくとも1つの電子部品と半導体基板表面との間に空間が形成され、当該空間内にアンダーフィル樹脂が充填されるようにしてもよい。   The protruding metal electrode includes a wiring layer extending on the surface of a semiconductor substrate via an insulating film, and the first or second electrode is metal-bonded to the extended wiring layer. There may be. Preferably, the first electrode is connected to the first electrode pad via a first extending wiring layer, and the second electrode is connected to the first electrode layer via a second extending wiring layer. The first conductive distance from the first electrode to the first electrode pad is equal to the second conductive distance from the second electrode to the second electrode pad. Further, a space may be formed between the at least one electronic component and the surface of the semiconductor substrate, and the space may be filled with an underfill resin.

さらに本発明に係る半導体装置は、複数の回路素子が形成された半導体基板と、半導体基板上に形成され、かつ前記複数の回路素子の選択された素子と電気的に接続された複数の突起状金属電極であって、前記突起状金属電極は、電極パッド、当該電極パッド上に形成されたCu層、Cu層上に形成されたパラジウム層を含む、前記突起状金属電極と、第1および第2の電極を有する少なくとも1つのキャパシタであって、前記電子部品の第1および第2の電極には金メッキが施され、前記第1および第2の電極が第1および第2の突起状金属電極に超音波熱圧着により金属結合され、前記半導体基板上に配された前記少なくとも1つのキャパシタとを有する。   Furthermore, a semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor substrate on which a plurality of circuit elements are formed, and a plurality of protrusions formed on the semiconductor substrate and electrically connected to selected elements of the plurality of circuit elements. The protruding metal electrode includes an electrode pad, a Cu layer formed on the electrode pad, a palladium layer formed on the Cu layer, and the first and first protrusions. At least one capacitor having two electrodes, wherein the first and second electrodes of the electronic component are plated with gold, and the first and second electrodes are first and second protruding metal electrodes. And at least one capacitor disposed on the semiconductor substrate by metal bonding by ultrasonic thermocompression.

好ましくは前記キャパシタの前記第1の電極は、電源電位に電気的に接続され、前記第2の電極は基準電位に電気的に接続される。前記キャパシタと前記半導体基板との間にはアンダーフィル樹脂が充填されるようにしてもよい。また、前記複数の突起状金属電極は、パラジウム層上にAuまたはCuからなるバンプ電極を含むものであってもよい。さらに前記複数の突起状金属電極は、前記回路素子が形成された活性領域上に配置されることも可能である。   Preferably, the first electrode of the capacitor is electrically connected to a power supply potential, and the second electrode is electrically connected to a reference potential. An underfill resin may be filled between the capacitor and the semiconductor substrate. The plurality of protruding metal electrodes may include a bump electrode made of Au or Cu on the palladium layer. Further, the plurality of protruding metal electrodes may be disposed on an active region where the circuit element is formed.

さらに少なくとも1つの電子部品と半導体基板表面との間に空間が形成され、当該空間内にアンダーフィル樹脂が充填されるようにしてもよい。実装される電子部品は、キャパシタ、抵抗、フィルター、その他の部品を含む。例えば、キャパシタは、電源電位と基準電位との間に接続されるバイパスコンデンサである。あるいは、A/Dコンバータに用いられるキャパシタである。また、半導体基板が他の半導体基板上に積層される、パッケージオンパッケージ構造であってもよい。また、半導体基板は、全体が樹脂封止された樹脂パッケージであってもよい。   Furthermore, a space may be formed between at least one electronic component and the surface of the semiconductor substrate, and the space may be filled with an underfill resin. The mounted electronic component includes a capacitor, a resistor, a filter, and other components. For example, the capacitor is a bypass capacitor connected between a power supply potential and a reference potential. Or it is a capacitor used for an A / D converter. Further, a package-on-package structure in which a semiconductor substrate is stacked on another semiconductor substrate may be used. The semiconductor substrate may be a resin package that is entirely sealed with resin.

本発明に係る実装方法は、半導体チップ上に電子部品を実装するものであって、回路素子が形成された半導体基板を用意し、半導体基板上に、回路素子と電気的に接続された電極、当該電極上に形成されたCu層、Cu層上に形成されたパラジウム層を含む複数の突起状金属電極を形成し、電子部品を加熱した状態に保ち、当該電子部品の金メッキされた電極を前駆複数の突起状金属電極に押圧し、電子部品に超音波振動を与え、電子部品の電極を突起状金属電極に金属結合させる。好ましくは電子部品が第1の荷重に達したとき超音波振動が開始され、電子部品が第2の荷重に達したとき超音波振動が終了される。   A mounting method according to the present invention is to mount an electronic component on a semiconductor chip, and prepare a semiconductor substrate on which a circuit element is formed, and an electrode electrically connected to the circuit element on the semiconductor substrate, A plurality of protruding metal electrodes including a Cu layer formed on the electrode and a palladium layer formed on the Cu layer are formed, the electronic component is kept in a heated state, and the gold-plated electrode of the electronic component is precursor The plurality of protruding metal electrodes are pressed, ultrasonic vibration is applied to the electronic component, and the electronic component electrode is metal-bonded to the protruding metal electrode. Preferably, the ultrasonic vibration is started when the electronic component reaches the first load, and the ultrasonic vibration is ended when the electronic component reaches the second load.

本発明によれば、半導体基板または半導体チップ上に形成された突起状金属電極に電子部品の金属電極を金属接合して実装するようにしたので、従来のようにソルダーペーストを基板上に形成する工程が不要になり、半導体装置の低コスト化を図ることができる。また、ソルダーペーストを用いたはんだ付けではないため、ボイドによる接続不良や泡状フラックス残渣の発生を抑制することができ、電子部品の接合の信頼性を向上させることができる。さらに電子部品の電極が突起状金属電極に接続されるため、電子部品から基板上の電極までの電気的接続距離が短縮され、ノイズの発生を抑制し、電子部品の電気的特性を良好に保つことができる。特に、複数の電子部品を実装するような場合には、各々の電気的接続距離を等しくすることで、各電子部品の電気的特性の均一化を図ることができる。さらに電子部品を突起状金属電極に接続することで、半導体装置の小型化にも寄与することができる。   According to the present invention, since the metal electrode of the electronic component is mounted by metal bonding to the protruding metal electrode formed on the semiconductor substrate or the semiconductor chip, the solder paste is formed on the substrate as in the past. A process is unnecessary, and the cost of the semiconductor device can be reduced. Moreover, since it is not soldering using a solder paste, the connection failure by a void and generation | occurrence | production of a bubble-like flux residue can be suppressed, and the reliability of joining of electronic components can be improved. Furthermore, since the electrode of the electronic component is connected to the protruding metal electrode, the electrical connection distance from the electronic component to the electrode on the substrate is shortened, noise generation is suppressed, and the electrical characteristics of the electronic component are kept good. be able to. In particular, when a plurality of electronic components are mounted, the electrical characteristics of each electronic component can be made uniform by equalizing the electrical connection distances. Further, by connecting the electronic component to the protruding metal electrode, it is possible to contribute to miniaturization of the semiconductor device.

従来のチップコンデンサを内蔵した半導体装置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the semiconductor device incorporating the conventional chip capacitor. 従来の電子部品を内蔵した半導体装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the semiconductor device incorporating the conventional electronic component. 従来の電子部品を内蔵した半導体装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the semiconductor device incorporating the conventional electronic component. 従来の電子部品を内蔵した半導体装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the semiconductor device incorporating the conventional electronic component. 図3(a)は本発明の実施例に係る電子部品を内蔵した半導体装置の要部断面図、図3(b)は突起状金属電極の拡大図である。FIG. 3A is a cross-sectional view of an essential part of a semiconductor device incorporating an electronic component according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3B is an enlarged view of a protruding metal electrode. キャパシタと突起状金属電極とを模式的に表した斜視図である。It is the perspective view which represented the capacitor and the protruding metal electrode typically. 本実施例に係る突起状金属電極の製造工程の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the manufacturing process of the protruding metal electrode which concerns on a present Example. 突起状金属電極を延在させた配線層を示す図である。It is a figure which shows the wiring layer which extended the protruding metal electrode. 電子部品を実装するための実装装置を示す図である。It is a figure which shows the mounting apparatus for mounting an electronic component. 図8(a)はマウントヘッドの側面図、図8(b)とマウントヘッドを正面から見た拡大図である。FIG. 8A is a side view of the mount head, and FIG. 8B is an enlarged view of the mount head as viewed from the front. 圧力波形、超音波振動およびディスタンスの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a pressure waveform, an ultrasonic vibration, and a distance. 本実施例に係る電子部品の実装を行った半導体装置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the semiconductor device which mounted the electronic component which concerns on a present Example. 本実施例に係る電子部品の実装を行った半導体装置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the semiconductor device which mounted the electronic component which concerns on a present Example. 本実施例に係る電子部品の実装を行った半導体装置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the semiconductor device which mounted the electronic component which concerns on a present Example. 複数の電子部品が搭載された半導体装置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the semiconductor device with which the some electronic component was mounted. 本発明の第2の実施例に係る半導体装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the semiconductor device which concerns on the 2nd Example of this invention. 本発明の第3の実施例に係る半導体装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the semiconductor device which concerns on the 3rd Example of this invention.

以下、本発明の最良の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図面は、発明の特徴部分を明示し分かり易くする説明するために誇張を含むものであり、必ずしも実際の半導体装置のスケールと同一ではない。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the best embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the drawings include exaggeration for the purpose of clarifying and clarifying the features of the invention and are not necessarily the same as the scale of an actual semiconductor device.

図3は、本発明の実施例に係る電子部品を内蔵する半導体装置の要部断面を示している。本実施例の半導体装置は、シリコン基板100を含み、シリコン基板100には、複数の回路素子が形成されている。シリコン基板100の表面には、回路素子に電気的に接続された複数の突起状金属電極110が形成されている。図には、2つの突起状金属電極110A、110Bのみが示されているが、実際には、これより多数の突起状金属電極が形成されてもよい。   FIG. 3 shows a cross-sectional view of a main part of a semiconductor device incorporating an electronic component according to an embodiment of the present invention. The semiconductor device of this embodiment includes a silicon substrate 100, and a plurality of circuit elements are formed on the silicon substrate 100. A plurality of protruding metal electrodes 110 electrically connected to circuit elements are formed on the surface of the silicon substrate 100. Although only two projecting metal electrodes 110A and 110B are shown in the figure, in practice, a larger number of projecting metal electrodes may be formed.

突起状金属電極110A、110Bは、同一構成であるため、ここでは、突起状金属電極110Aについて説明する。突起状金属電極110Aは、好ましくは電極パッド120、TiW/Cuバリアメタル層122、Cu層124、ニッケル層126およびパラジウム層128を含んでいる。   Since the protruding metal electrodes 110A and 110B have the same configuration, the protruding metal electrode 110A will be described here. The protruding metal electrode 110A preferably includes an electrode pad 120, a TiW / Cu barrier metal layer 122, a Cu layer 124, a nickel layer 126, and a palladium layer 128.

電極パッド120は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成される。電極パッド120は、図示しないビアホールを介して下層の導電性金属または導電性のポリシリコン層に電気的に接続され、あるいはコンタクトホールを介してシリコン基板100の表面に形成された高不純物濃度の拡散領域に電気的に接続される。シリコン基板100の表面は、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜等の保護膜130によって覆われ、保護膜130には、電極パッド120を露出するための開口132が形成されている。TiW/Cuバリアメタル122は、この開口132を介して電極パッド120に接続されている。TiW/Cuバリアメタル層122上には、パターンニングされたCU層124、ニッケル層126およびパラジウム層128が順次積層されている。   The electrode pad 120 is formed from aluminum or an aluminum alloy. The electrode pad 120 is electrically connected to a lower conductive metal or conductive polysilicon layer through a via hole (not shown), or diffused at a high impurity concentration formed on the surface of the silicon substrate 100 through a contact hole. Electrically connected to the area. The surface of the silicon substrate 100 is covered with a protective film 130 such as a silicon oxide film or a silicon nitride film, and an opening 132 for exposing the electrode pad 120 is formed in the protective film 130. The TiW / Cu barrier metal 122 is connected to the electrode pad 120 through the opening 132. On the TiW / Cu barrier metal layer 122, a patterned CU layer 124, a nickel layer 126, and a palladium layer 128 are sequentially laminated.

突起状金属電極110A、110Bには、電極が金属結合されたキャパシタ140が実装されている。キャパシタ140は、例えばタンタルセラミックコンデンサであり、その両端の電極142、144の表面には、Auメッキが施されている。キャパシタ140の電極142、144の長さは、突起状金属電極110A、110Bの間隔に対応し、電極142が突起状金属電極110Aに金属結合し、電極144が突起状金属電極110Bに金属結合し、この金属結合は、パラジウム−金の共晶を含む。   Capacitors 140 in which the electrodes are metal-bonded are mounted on the protruding metal electrodes 110A and 110B. The capacitor 140 is, for example, a tantalum ceramic capacitor, and Au plating is applied to the surfaces of the electrodes 142 and 144 at both ends thereof. The lengths of the electrodes 142 and 144 of the capacitor 140 correspond to the distance between the protruding metal electrodes 110A and 110B, the electrode 142 is metal-bonded to the protruding metal electrode 110A, and the electrode 144 is metal-bonded to the protruding metal electrode 110B. The metal bond includes a palladium-gold eutectic.

図4は、キャパシタと突起状金属電極とを模式的に表した斜視図である。キャパシタ140は、概略矩形状を有しており、全体の長手方向の長さLは、約600μmである。電極142、144の短手方向の幅Wは約300μm、高さHは約300μm、長さL1、L2は、約100μmである。電極142、144の表面には、Auメッキが施されている。電極142、144間の本体部146の長さは400μmである。また、シリコン基板の表面からパラジウム層128までの高さは、約12μmであり、キャパシタ140の本体部146とシリコン基板との間には若干の間隙148が形成される。間隙148には、アンダーフィル用樹脂を充填することで、キャパシタ140を補強するようにしてもよい。   FIG. 4 is a perspective view schematically showing the capacitor and the protruding metal electrode. The capacitor 140 has a substantially rectangular shape, and the overall length L in the longitudinal direction is about 600 μm. The widths W in the short direction of the electrodes 142 and 144 are about 300 μm, the height H is about 300 μm, and the lengths L1 and L2 are about 100 μm. Au plating is applied to the surfaces of the electrodes 142 and 144. The length of the main body 146 between the electrodes 142 and 144 is 400 μm. The height from the surface of the silicon substrate to the palladium layer 128 is about 12 μm, and a slight gap 148 is formed between the main body 146 of the capacitor 140 and the silicon substrate. The gap 148 may be reinforced by filling the underfill resin with the capacitor 140.

キャパシタ140は、例えば、半導体装置に接続されるバイパスコンデンサであり、電源電圧の変動によるノイズを除去する。この場合、キャパシタ140の一方の電極142は、突起状金属電極110Aを介して電源電圧に接続され、他方の電極144は、突起状金属電極110Bを介して接地電位または基準電位に接続される。   The capacitor 140 is, for example, a bypass capacitor connected to the semiconductor device, and removes noise due to fluctuations in the power supply voltage. In this case, one electrode 142 of the capacitor 140 is connected to the power supply voltage via the protruding metal electrode 110A, and the other electrode 144 is connected to the ground potential or the reference potential via the protruding metal electrode 110B.

次に、突起状金属電極の形成方法について説明する。シリコン基板100上にアルミニウム層を全面に形成し、公知のフォトリソ工程を利用して、図5(a)に示すように、電極パッド120をパターンニングする。   Next, a method for forming the protruding metal electrode will be described. An aluminum layer is formed on the entire surface of the silicon substrate 100, and the electrode pad 120 is patterned as shown in FIG. 5A by using a known photolithography process.

次に、図5(b)に示すように、電極パッド120を覆うように基板全面にSiO2またはSi3N4の保護膜130を形成し、次に、図示しないマスクを用いて保護膜130をエッチングし、図5(c)に示すように、保護膜130に開口132を形成し、電極パッド120を露出する。次に、マスクを除去した後、CVDまたはスパッタリングにより、TiW、Cu、ニッケル、パラジウムを順次積層し、図示しないエッチングマスクを用いてパラジウム層からTiWまでをエッチングし、突起状金属電極110A、110Bを形成する。   Next, as shown in FIG. 5B, a protective film 130 of SiO2 or Si3N4 is formed on the entire surface of the substrate so as to cover the electrode pad 120, and then the protective film 130 is etched using a mask (not shown). As shown in FIG. 5C, an opening 132 is formed in the protective film 130, and the electrode pad 120 is exposed. Next, after removing the mask, TiW, Cu, nickel, and palladium are sequentially stacked by CVD or sputtering, and etching is performed from the palladium layer to TiW using an etching mask (not shown), and the protruding metal electrodes 110A and 110B are formed. Form.

また、突起状金属電極110A、110Bは、図3に示すように基板から垂直方向に延在するように形成する以外にも、図6に示すように、保護膜130上を延在する配線パターン110Cであってもよい。配線パターン110Cは、Cu層124、ニッケル層126およびパラジウム層128を含み、配線パターン110Cの幅、長さは、実装する電子部品の形状によって決定される。   In addition to forming the protruding metal electrodes 110A and 110B so as to extend in the vertical direction from the substrate as shown in FIG. 3, the wiring pattern extending over the protective film 130 as shown in FIG. 110C may be sufficient. The wiring pattern 110C includes a Cu layer 124, a nickel layer 126, and a palladium layer 128. The width and length of the wiring pattern 110C are determined by the shape of the electronic component to be mounted.

上記した突起状金属電極110A、110Bおよび配線パターン110Cは、半導体基板上の回路素子が形成されたアクティブ領域上に形成することができ、さらに突起状金属電極110A、110Bおよび配線パターン110Cは、電子部品の実装以外にもボンディングパッドとしても使用することができる。電極パッド120に直接ボンディングを行うと、超音波や荷重によるストレスが回路素子へ大きく加わるが、突起状金属電極110A、110Bおよび配線パターン110Cは、電極パッド120上にCu層124を含むため、突起状金属電極110A、110Bおよび配線パターン110Cにて超音波や荷重が与えられても、Cu層124が緩衝材として機能し、回路素子の損傷を抑制することができる。   The protruding metal electrodes 110A and 110B and the wiring pattern 110C described above can be formed on an active region on which a circuit element is formed on a semiconductor substrate, and the protruding metal electrodes 110A and 110B and the wiring pattern 110C are formed of an electron. In addition to mounting components, it can also be used as a bonding pad. When bonding is directly performed on the electrode pad 120, stress due to ultrasonic waves or a load is greatly applied to the circuit element. However, since the protruding metal electrodes 110A and 110B and the wiring pattern 110C include the Cu layer 124 on the electrode pad 120, the protrusions Even if ultrasonic waves or a load is applied to the metal electrodes 110A and 110B and the wiring pattern 110C, the Cu layer 124 functions as a buffer material, and damage to circuit elements can be suppressed.

突起状金属電極110A、110Bおよび配線パターン110Cをアクティブ領域上に形成することができるため、キャパシタ140の実装位置の制限が緩和され、その自由度が非常に大きくなる。キャパシタ140の実装位置の自由度が広がれば、キャパシタ140の電気的特性を安定化させる上でも好都合である。つまり、キャパシタ140の電極142、144から電極パッド120までの電気的接続距離を小さくすることができ、これによりノイズの発生を抑制することができる。また、A/Dコンバータのように複数のチャンネルに対応した複数のキャパシタを実装する場合、各キャパシタの電極と電極パッドまでの電気的接続距離をすべて等しくすることで、それぞれのキャパシタの電気的特性の均一化を図ることができる。   Since the protruding metal electrodes 110A and 110B and the wiring pattern 110C can be formed on the active region, the restriction on the mounting position of the capacitor 140 is relaxed, and the degree of freedom is greatly increased. If the degree of freedom of the mounting position of the capacitor 140 is wide, it is convenient for stabilizing the electrical characteristics of the capacitor 140. That is, the electrical connection distance from the electrodes 142 and 144 of the capacitor 140 to the electrode pad 120 can be reduced, thereby suppressing the generation of noise. Also, when mounting a plurality of capacitors corresponding to a plurality of channels, such as an A / D converter, by making all the electrical connection distances between the electrodes and electrode pads of each capacitor equal, the electrical characteristics of each capacitor Can be made uniform.

次に、キャパシタの実装方法について説明する。図7は、キャパシタ等の電子部品を半導体チップ上へ超音波熱圧着するための実装装置の一例を示す図である。実装装置200は、X軸、Y軸に摺動可能な基板ステージ210、キャパシタの実装を行うマウントヘッド220、基板ステージ210上の半導体チップを認識する認識カメラ230、マウントヘッド220の荷重を計測するロードセル240、マウントヘッド220をZ軸方向に移動させかつZ軸を中心とする角度θに回転するモータ250を備えている。   Next, a method for mounting the capacitor will be described. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a mounting apparatus for ultrasonic thermocompression bonding of electronic components such as capacitors onto a semiconductor chip. The mounting apparatus 200 measures the loads of the substrate stage 210 slidable in the X axis and the Y axis, the mount head 220 that mounts the capacitor, the recognition camera 230 that recognizes the semiconductor chip on the substrate stage 210, and the mount head 220. A load cell 240 and a motor 250 that moves the mount head 220 in the Z-axis direction and rotates at an angle θ about the Z-axis are provided.

図8にマウントヘッドの側面図と正面から見た拡大図を示す。マウントヘッド220は、軸方向に延在する円柱状の金属部材から構成され、先端に向けて径が徐々に径が小さくなった吸着面222を有している。吸着面222は、平坦であり、その中心には、円形状の穴224が形成されている。この穴224は、マウントヘッド220の軸方向に沿って進み、図示しない吸引装置に接続されている。また、マウントヘッド220には、超音波振動装置270によって超音波振動が加えられ、セラミックヒータ280によって熱が加えられるようになっている。   FIG. 8 shows a side view of the mount head and an enlarged view seen from the front. The mount head 220 is composed of a cylindrical metal member extending in the axial direction, and has a suction surface 222 whose diameter gradually decreases toward the tip. The suction surface 222 is flat, and a circular hole 224 is formed at the center thereof. The hole 224 advances along the axial direction of the mount head 220 and is connected to a suction device (not shown). Further, ultrasonic vibration is applied to the mount head 220 by the ultrasonic vibration device 270, and heat is applied by the ceramic heater 280.

先ず、基板ステージ210上に、複数の半導体チップが収容されたチップトレー260が載置され、基板ステージ210をX方向またはY方向に移動することでチップトレー260の位置決めが行われる。   First, a chip tray 260 containing a plurality of semiconductor chips is placed on the substrate stage 210, and the chip tray 260 is positioned by moving the substrate stage 210 in the X direction or the Y direction.

次に、モータ250によりマウントヘッド220を所定の位置に移動させ、そこで、マウントヘッド220の吸着面222の穴224からエアーを吸引することで、吸着面222にキャパシタを保持する。キャパシタを吸着したマウントヘッド220は、基板ステージ210上の半導体チップに位置合わせされる。マウントヘッド220の位置合わせは、認識カメラ230からの画像データを画像処理することによって行われる。   Next, the motor 250 moves the mount head 220 to a predetermined position, and the air is sucked from the hole 224 of the suction surface 222 of the mount head 220 to hold the capacitor on the suction surface 222. The mount head 220 that has attracted the capacitor is aligned with the semiconductor chip on the substrate stage 210. The positioning of the mount head 220 is performed by performing image processing on image data from the recognition camera 230.

キャパシタを保持したマウントヘッド220は、セラミックヒータ280からの熱によって加熱され、これにより、キャパシタは約170度の温度に維持される。次に、マウントヘッド220は、キャパシタを突起状金属電極110A、110Bに一定の荷重で押圧し、次いで、超音波振動装置270によってマウントヘッド220に超音波振動が与えられる。   The mount head 220 holding the capacitor is heated by the heat from the ceramic heater 280, so that the capacitor is maintained at a temperature of about 170 degrees. Next, the mount head 220 presses the capacitor against the protruding metal electrodes 110 </ b> A and 110 </ b> B with a constant load, and then ultrasonic vibration is applied to the mount head 220 by the ultrasonic vibration device 270.

マウントヘッド220は、好ましくは図9に示すように、マウントヘッド220への荷重がP0に到達したときに、超音波振動が開始され、マウントヘッド220の荷重がP0より大きいP1に到達したときに超音波振動が終了される。超音波振動が与えられた期間、マウントヘッド220の高さが変化し、これをディスタンスDで表している。すなわち、ディスタンスDとは、超音波振動中のマウントヘッド220のZ軸方向の高さの変化量である。ディスタンスDは、突起状電極の高さや形状に依存するため、所望のディスタンスDから超音波振動の期間を決定することができる。こうして、キャパシタの電極が超音波熱圧着により突起状金属電極に金属結合され、Auとパラジウムとの共晶が形成される。   As shown in FIG. 9, the mount head 220 preferably starts ultrasonic vibration when the load on the mount head 220 reaches P0, and when the load on the mount head 220 reaches P1 greater than P0. The ultrasonic vibration is terminated. During the period in which the ultrasonic vibration is applied, the height of the mount head 220 changes, and this is represented by distance D. That is, the distance D is the amount of change in the height of the mount head 220 in the Z-axis direction during ultrasonic vibration. Since the distance D depends on the height and shape of the protruding electrode, the period of ultrasonic vibration can be determined from the desired distance D. Thus, the capacitor electrode is metal-bonded to the protruding metal electrode by ultrasonic thermocompression bonding, and a eutectic of Au and palladium is formed.

次に、本実施例に係る半導体装置の幾つかの例を説明する。図10Aは、図2Aの従来の半導体装置に本実施例を適用したときの図である。同図に示すように、多層配線基板10A上には、半導体装置20A、22Aが実装されている。キャパシタ140Aは、半導体装置20A、22Aのチップ上に形成された突起状金属電極に金属結合され、実装されている。これにより、半導体装置20A、22Aを実装する多層配線基板10Aまたはこれらのモジュールのサイズを小さくすることができる。また、従来のようにソルダーペーストを用いてキャパシタをはんだ付けしないため、製造工程が簡略化され、低コスト化を図ることができる。   Next, several examples of the semiconductor device according to this embodiment will be described. FIG. 10A is a diagram when this embodiment is applied to the conventional semiconductor device of FIG. 2A. As shown in the figure, semiconductor devices 20A and 22A are mounted on the multilayer wiring board 10A. The capacitor 140A is metal-bonded and mounted on a protruding metal electrode formed on the chips of the semiconductor devices 20A and 22A. Thereby, the size of the multilayer wiring board 10A on which the semiconductor devices 20A and 22A are mounted or these modules can be reduced. In addition, since the capacitor is not soldered using a solder paste as in the prior art, the manufacturing process is simplified and the cost can be reduced.

図10Bは、図2Bに対応するモールド樹脂封止された半導体装置である。同図に示すように、キャパシタ140Bは、半導体チップ上の突起状金属電極に金属結合により実装されている。これにより、半導体チップを封止する樹脂パッケージサイズを小さくすることができる。   FIG. 10B shows a semiconductor device sealed with a mold resin corresponding to FIG. 2B. As shown in the figure, the capacitor 140B is mounted on the protruding metal electrode on the semiconductor chip by metal bonding. Thereby, the size of the resin package for sealing the semiconductor chip can be reduced.

図10Cは、図2Cに対応する半導体装置を示している。同図に示すように、キャパシタ140Cは、半導体チップ52Aの表面に実装され、これらが樹脂66Cで封止されている。また、1つのキャパシタ140Cは、延在された配線層110Cに金属結合された例を示している。キャパシタと半導体基板との間の熱膨張係数の差が大きい場合には、キャパシタと半導体基板との間の空間にアンダーフィル樹脂を充填し、その後に、全体を樹脂封止するようにしてもよい。   FIG. 10C shows a semiconductor device corresponding to FIG. 2C. As shown in the figure, the capacitor 140C is mounted on the surface of the semiconductor chip 52A, and these are sealed with a resin 66C. In addition, an example is shown in which one capacitor 140C is metal-bonded to the extended wiring layer 110C. When the difference in thermal expansion coefficient between the capacitor and the semiconductor substrate is large, the space between the capacitor and the semiconductor substrate may be filled with an underfill resin, and then the whole may be sealed with resin. .

図11は、複数の種類の電子部品が半導体チップ上に搭載された例を示している。半導体装置300は、半導体チップ302と複数の外部端子304を含み、半導体チップ302の表面に形成された突起状金属電極またはそこから延在された配線パターンが多数形成されている。この配線パターンは、半導体チップのアクティブ領域上に延びている。選択された突起状金属電極または配線パターンに、選択された電子部品(ハッチングで表示)310〜324が金属結合されている。これらの電子部品310〜324は、例えば、小型核型チップ固定抵抗器、タンタルキャパシタ、ターミナルEMIフィルタ、ICプロテクタ等である。   FIG. 11 shows an example in which a plurality of types of electronic components are mounted on a semiconductor chip. The semiconductor device 300 includes a semiconductor chip 302 and a plurality of external terminals 304, and a large number of protruding metal electrodes formed on the surface of the semiconductor chip 302 or wiring patterns extending therefrom. This wiring pattern extends on the active region of the semiconductor chip. Selected electronic components (indicated by hatching) 310 to 324 are metal-bonded to the selected protruding metal electrode or wiring pattern. These electronic components 310 to 324 are, for example, small nuclear chip fixed resistors, tantalum capacitors, terminal EMI filters, IC protectors, and the like.

次に、本発明の第2の実施例について説明する。第2の実施例では、図12に示すように、Al電極120、Cu層124、ニッケル層126およびパラジウム層128を含む突起状金属電極400上に、金属バンプ410が形成され、金属バンプ410は、キャパシタ等の電子部品420の金属メッキされた電極430に超音波熱圧着により接続される。金属バンプ410は、AuやCu等の突起状金属電極400に金属結合可能な金属物質から構成される。電極430の金属メッキは、AuやCu等の金属バンプ410と金属共晶可能な金属物質から構成される。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, as shown in FIG. 12, the metal bump 410 is formed on the protruding metal electrode 400 including the Al electrode 120, the Cu layer 124, the nickel layer 126, and the palladium layer 128. The electrode is connected to the metal-plated electrode 430 of the electronic component 420 such as a capacitor by ultrasonic thermocompression bonding. The metal bump 410 is made of a metal material that can be metal-bonded to the protruding metal electrode 400 such as Au or Cu. The metal plating of the electrode 430 is made of a metal material that can be metal eutectic with the metal bumps 410 such as Au and Cu.

次に、本発明の第3の実施例について説明する。第3の実施例では、図13に示すように、Al電極パッド120上に、AuまたはCuなどの材料から構成されるバンプ電極500を形成する。電子部品510の電極520には、金属バンプ500と金属共晶することができる材料、例えばAu、Cuなどが金属メッキされている。   Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, as shown in FIG. 13, a bump electrode 500 made of a material such as Au or Cu is formed on the Al electrode pad 120. The electrode 520 of the electronic component 510 is metal-plated with a material that can form a metal eutectic with the metal bump 500, such as Au or Cu.

本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

好ましくは突起状金属電極は、最上層にパラジウム層を含み、パラジウム層と電極パッドの間にCu層を含む構成であればよい。例えば、突起状金属電極は、ニッケル層を含まなくてもよく、あるいは、ニッケル層に加えて他の金属層を含んでも良い。バリアメタル層は、必ずしもTiW/Cuに限らず、TiW層であってもよい。   Preferably, the protruding metal electrode may have a configuration including a palladium layer as the uppermost layer and a Cu layer between the palladium layer and the electrode pad. For example, the protruding metal electrode may not include a nickel layer, or may include another metal layer in addition to the nickel layer. The barrier metal layer is not necessarily TiW / Cu, and may be a TiW layer.

100:シリコン基板
110A、110B:突起状金属電極
110C:延在された配線パターン
120:電極パッド
122:TiW/Cuバリアメタル層
124:Cu層
126:ニッケル層
128:パラジウム層
130:保護膜
132:開口
140、140A、140B、140C:キャパシタ
142、144:電極
146:本体部
148:間隙
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Silicon substrate 110A, 110B: Protruding metal electrode 110C: Extended wiring pattern 120: Electrode pad 122: TiW / Cu barrier metal layer 124: Cu layer 126: Nickel layer 128: Palladium layer 130: Protective film 132: Openings 140, 140A, 140B, 140C: capacitors 142, 144: electrodes 146: main body 148: gap

Claims (17)

複数の回路素子が形成された半導体基板と、
半導体基板上に形成され、かつ前記複数の回路素子の選択された素子と電気的に接続された複数の突起状金属電極と、
第1および第2の電極を有する少なくとも1つの電子部品であって、前記第1の電極が第1の突起状金属電極に金属結合され、前記第2の電極が第2の突起状金属電極に金属結合され、前記半導体基板上に配される前記少なくとも1つの電子部品とを含み、
前記第1および第2の電極は、超音波熱圧着により第1および第2の突起状金属電極に接続される、半導体装置。
A semiconductor substrate on which a plurality of circuit elements are formed;
A plurality of protruding metal electrodes formed on a semiconductor substrate and electrically connected to selected elements of the plurality of circuit elements;
At least one electronic component having a first and a second electrode, wherein the first electrode is metal-bonded to a first protruding metal electrode, and the second electrode is a second protruding metal electrode And at least one electronic component that is metal bonded and disposed on the semiconductor substrate;
The semiconductor device, wherein the first and second electrodes are connected to the first and second protruding metal electrodes by ultrasonic thermocompression bonding.
前記突起状金属電極は、電極、当該電極上に形成されたCu層、Cu層上に形成されたパラジウム層を含み、前記電子部品の第1および第2の電極には、金メッキが施され、前記金属結合は、金−パラジウム共晶を含む、請求項1に記載の半導体装置。   The protruding metal electrode includes an electrode, a Cu layer formed on the electrode, and a palladium layer formed on the Cu layer, and the first and second electrodes of the electronic component are plated with gold, The semiconductor device according to claim 1, wherein the metal bond includes a gold-palladium eutectic. 前記突起状金属電極は、電極、当該電極上に形成されたCu層、Cu層上に形成されたパラジウム層を含み、前記電子部品の第1および第2の電極には、Cuメッキが施され、前記金属結合は、Cu−パラジウムの共晶を含む、請求項1に記載の半導体装置。   The protruding metal electrode includes an electrode, a Cu layer formed on the electrode, and a palladium layer formed on the Cu layer. Cu plating is applied to the first and second electrodes of the electronic component. The semiconductor device according to claim 1, wherein the metal bond includes a Cu-palladium eutectic. 前記突起状金属電極は、前記Cu層とパラジウム層との間にニッケル層を含む、請求項2または3に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein the protruding metal electrode includes a nickel layer between the Cu layer and the palladium layer. 前記突起状金属電極は、半導体基板の表面上を絶縁膜を介して延在する配線層を含み、前記第1または第2の電極は、前記延在された配線層に金属結合される、請求項1に記載の半導体装置。   The projecting metal electrode includes a wiring layer extending over an insulating film on a surface of a semiconductor substrate, and the first or second electrode is metal-bonded to the extended wiring layer. Item 14. The semiconductor device according to Item 1. 前記第1の電極は、第1の延在された配線層を介して第1の電極パッドに接続され、前記第2の電極は、第2の延在された配線層を介して第2の電極パッドに接続され、前記第1の電極から第1の電極パッドまでの第1の導電距離は、前記第2の電極から第2の電極パッドまでの第2の導電距離に等しい、請求項5に記載の半導体装置。   The first electrode is connected to the first electrode pad via a first extended wiring layer, and the second electrode is connected to the second electrode via a second extended wiring layer. 6. A first conductive distance from the first electrode to the first electrode pad connected to an electrode pad is equal to a second conductive distance from the second electrode to the second electrode pad. A semiconductor device according to 1. 前記少なくとも1つの電子部品と半導体基板表面との間に空間が形成され、当該空間内にアンダーフィル樹脂が充填される、請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein a space is formed between the at least one electronic component and the surface of the semiconductor substrate, and the space is filled with an underfill resin. 複数の回路素子が形成された半導体基板と、
半導体基板上に形成され、かつ前記複数の回路素子の選択された素子と電気的に接続された複数の突起状金属電極であって、前記突起状金属電極は、電極、当該電極上に形成されたCu層、Cu層上に形成されたパラジウム層を含む、前記突起状金属電極と、
第1および第2の電極を有する少なくとも1つのキャパシタであって、前記電子部品の第1および第2の電極には金メッキが施され、前記第1および第2の電極が第1および第2の突起状金属電極に超音波熱圧着により金属結合され、前記半導体基板上に配された前記少なくとも1つのキャパシタと、
を有する半導体装置。
A semiconductor substrate on which a plurality of circuit elements are formed;
A plurality of protruding metal electrodes formed on a semiconductor substrate and electrically connected to selected elements of the plurality of circuit elements, wherein the protruding metal electrodes are formed on the electrodes. The protruding metal electrode including a Cu layer, a palladium layer formed on the Cu layer, and
At least one capacitor having first and second electrodes, wherein the first and second electrodes of the electronic component are gold-plated, and the first and second electrodes are first and second The at least one capacitor metal-bonded to the protruding metal electrode by ultrasonic thermocompression bonding and disposed on the semiconductor substrate;
A semiconductor device.
前記キャパシタの前記第1の電極は、電源電位に電気的に接続され、前記第2の電極は基準電位に電気的に接続される、請求項8に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 8, wherein the first electrode of the capacitor is electrically connected to a power supply potential, and the second electrode is electrically connected to a reference potential. 前記キャパシタと前記半導体基板との間にはアンダーフィル樹脂が充填される、請求項8に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 8, wherein an underfill resin is filled between the capacitor and the semiconductor substrate. 前記複数の突起状金属電極は、パラジウム層上にAuまたはCuからなるバンプ電極を含む、請求項1ないし10いずれか1つに記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the plurality of protruding metal electrodes include bump electrodes made of Au or Cu on a palladium layer. 前記複数の突起状金属電極は、前記回路素子が形成された活性領域上に配置される、請求項1ないし11いずれか1つに記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the plurality of protruding metal electrodes are disposed on an active region where the circuit element is formed. 前記半導体基板は、他の半導体基板上に実装されている、請求項1ないし12いずれか1つに記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is mounted on another semiconductor substrate. 前記半導体基板は、樹脂封止される、請求項1ないし13いずれか1つに記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is resin-sealed. 半導体チップ上に電子部品を実装する方法であって、
回路素子が形成された半導体基板を用意し、
半導体基板上に、回路素子と電気的に接続された電極、当該電極上に形成されたCu層、Cu層上に形成されたパラジウム層を含む複数の突起状金属電極を形成し、
電子部品を加熱した状態に保ち、当該電子部品の金メッキされた電極を前駆複数の突起状金属電極に押圧し、
電子部品に超音波振動を与え、
電子部品の電極を突起状金属電極に金属結合させる、
電子部品の実装方法。
A method of mounting an electronic component on a semiconductor chip,
Prepare a semiconductor substrate on which circuit elements are formed,
A plurality of protruding metal electrodes including an electrode electrically connected to a circuit element, a Cu layer formed on the electrode, and a palladium layer formed on the Cu layer are formed on a semiconductor substrate,
Keep the electronic component in a heated state, press the gold-plated electrode of the electronic component against the plurality of protruding metal electrodes,
Apply ultrasonic vibration to electronic parts,
Metal bonding of the electrode of the electronic component to the protruding metal electrode,
Electronic component mounting method.
電子部品が第1の荷重に達したとき超音波振動が開始され、電子部品が第2の荷重に達したとき超音波振動が終了される、請求項15に記載の実装方法。   The mounting method according to claim 15, wherein ultrasonic vibration is started when the electronic component reaches the first load, and ultrasonic vibration is ended when the electronic component reaches the second load. 電子部品の電極は、金―パラジウム共晶により突起状金属電極に結合される、請求項15に記載の実装方法。   The mounting method according to claim 15, wherein the electrode of the electronic component is bonded to the protruding metal electrode by a gold-palladium eutectic.
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