JP2012079956A - Semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device.
半導体チップの電極パッド上にバンプ電極を形成しておき、導電性粒子が混入されたACFまたはACP(Anisotropic Conductive Film/Paste)を介して配線基板に熱圧着する実装方法が多用されている。 A mounting method in which bump electrodes are formed on electrode pads of a semiconductor chip and thermocompression bonded to a wiring board through ACF or ACP (Anisotropic Conductive Film / Paste) mixed with conductive particles is frequently used.
なかでも、モバイル機器用の液晶等の表示装置用ドライバーICの実装においては、高密度化、薄型化が求められている。このため、ACFまたはACPを用いて、あらかじめ配線が形成されたガラス基板上にドライバーICを接続するCOG(Chip On Glass)実装が採用されている。 In particular, in mounting a driver IC for a display device such as a liquid crystal for a mobile device, high density and thinning are required. For this reason, COG (Chip On Glass) mounting in which a driver IC is connected to a glass substrate on which wiring is formed in advance using ACF or ACP is employed.
例えば、特許文献1では、COG実装において、半導体チップにおけるバンプ電極上に凹部を複数個形成し、ACFの導電性粒子を凹部内に保持して配線基板と接続した半導体装置が、開示されている。これによれば、バンプ電極上に凹部を複数個形成することで、導電性粒子のこぼれを防止でき、安定的に配線基板と導通させることが出来ると記載されている。 For example, Patent Document 1 discloses a semiconductor device in which a plurality of recesses are formed on bump electrodes in a semiconductor chip and the conductive particles of ACF are held in the recesses and connected to a wiring board in COG mounting. . According to this, it is described that by forming a plurality of recesses on the bump electrode, it is possible to prevent spillage of conductive particles and to stably conduct the wiring substrate.
しかし、特許文献1に記載の半導体装置では、ACFの導電性粒子において、バンプ電極と配線基板との導通を保証するために、導電性粒子の捕捉数を管理しなければならなかった。 However, in the semiconductor device described in Patent Document 1, in order to ensure conduction between the bump electrode and the wiring board in the conductive particles of ACF, it is necessary to manage the number of captured conductive particles.
本発明によれば、
電極パッドを有する半導体チップと、
前記半導体チップを搭載する配線基板と、
を備え、
前記半導体チップは、
前記電極パッド上に形成されたバンプ電極と、
前記バンプ電極の表面に部分的に形成されたバンプ電極凸部と、
を備え、
前記半導体チップは、前記バンプ電極を前記配線基板側に向けることにより前記配線基板と接続し、
前記バンプ電極凸部は、前記配線基板の電極と直に接触していることを特徴とする半導体装置、が提供される。
According to the present invention,
A semiconductor chip having electrode pads;
A wiring board on which the semiconductor chip is mounted;
With
The semiconductor chip is
A bump electrode formed on the electrode pad;
Bump electrode protrusions partially formed on the surface of the bump electrode;
With
The semiconductor chip is connected to the wiring board by directing the bump electrode toward the wiring board,
The bump electrode convex portion is provided in direct contact with the electrode of the wiring board.
本発明によれば、
半導体チップを形成する半導体チップ形成工程と、
前記半導体チップを配線基板上に搭載する半導体チップ搭載工程と、
を備え、
前記半導体チップ形成工程は、
半導体基板上に電極パッドを形成する工程と、
前記電極パッド上に、部分的に凸部を有するバンプ電極を形成する工程と、
を備え、
前記半導体チップ搭載工程において、前記半導体チップを、前記バンプ電極が前記配線基板側に向くように前記配線基板と接続し、前記凸部を前記配線基板の電極と直に接触させることを特徴とする半導体装置の製造方法、が提供される。
According to the present invention,
A semiconductor chip forming step of forming a semiconductor chip;
A semiconductor chip mounting step of mounting the semiconductor chip on a wiring board;
With
The semiconductor chip forming step includes
Forming an electrode pad on a semiconductor substrate;
Forming a bump electrode partially having a protrusion on the electrode pad;
With
In the semiconductor chip mounting step, the semiconductor chip is connected to the wiring board so that the bump electrode faces the wiring board, and the convex portion is brought into direct contact with the electrode of the wiring board. A method for manufacturing a semiconductor device is provided.
本発明によれば、半導体チップにおけるバンプ電極上の凸部を、配線基板の電極と直に接触させる。これにより、ACFの導電性粒子を用いる必要がないため、導電性粒子の捕捉数を管理する必要が無い。よって、安定的かつ安価に半導体チップを配線基板と接続することが出来る。 According to the present invention, the protrusion on the bump electrode in the semiconductor chip is brought into direct contact with the electrode on the wiring board. Thereby, since it is not necessary to use conductive particles of ACF, it is not necessary to manage the number of captured conductive particles. Therefore, the semiconductor chip can be connected to the wiring board stably and inexpensively.
本発明によれば、安定的かつ安価に半導体チップを配線基板と接続することが出来る。 According to the present invention, a semiconductor chip can be connected to a wiring board stably and inexpensively.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
(第一の実施形態)
図1は、本実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。この半導体装置は、半導体チップと、配線基板500とを備える。半導体チップは、電極パッド120上にバンプ電極300を有する。バンプ電極300の表面には、部分的にバンプ電極凸部320が形成されている。半導体チップは、バンプ電極300を配線基板500側に向けることにより配線基板500と接続している。また、バンプ電極300上のバンプ電極凸部320は、配線基板500の電極520と直に接触している。以下、詳細を説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the present embodiment. This semiconductor device includes a semiconductor chip and a
半導体チップは、半導体基板100に、半導体素子(非図示)及び多層配線層(非図示)が形成されている。多層配線層の最上層に位置する配線層には、電極パッド120が形成されている。電極パッド120は、半導体素子中に形成された配線(非図示)、ビア(非図示)及びコンタクト(非図示)を介して半導体素子に接続している。電極パッド120の周囲には、絶縁膜200が形成されている。例えば、絶縁膜200は、SiO2、SiN、SiONなどである。
In the semiconductor chip, a semiconductor element (not shown) and a multilayer wiring layer (not shown) are formed on a
電極パッド120上には、部分的に電極パッド上凸部220が形成されている。電極パッド上凸部220は単に突起形状をしていれば良く、非導電性材料でも導電性材料でもどちらで構成しても良い。非導電性の電極パッド上凸部220には、例えば、感光性のポリイミドなどが用いられる。
On the
電極パッド120上には、バンプ電極300が形成されており、バンプ電極300表面には、バンプ電極凸部320が形成されている。このバンプ電極300上のバンプ電極凸部320は、平面視で電極パッド上凸部220と重なる位置に形成されている。
A
ここで、バンプ電極300は、めっき法により形成されている。バンプ電極300上のバンプ電極凸部320は、めっき膜が電極パッド上凸部220上に成長することにより形成されている。バンプ電極300の材料は、例えば、銅、ニッケル、金などである。
Here, the
図2は、本実施形態に係るバンプ電極の平面図である。図2の点線は、電極パッド上凸部220を示している。図2(a)のように、電極パッド上凸部220は、例えば、平面視で円状である。あるバンプ電極300の形成条件においては、電極パッド上凸部220は、例えば、直径が2μm以上4μm以下で形成されている。電極パッド上凸部220の直径が2μm未満である場合は、めっき時に平坦化され、バンプ電極凸部320の形成が不十分となる。また、電極パッド上凸部220の直径が4μmより大きい場合は、バンプ電極凸部320の曲率半径が大きくなりすぎてしまい、バンプ電極凸部320の先端が平坦化されてしまう。また、図2(b)のように、電極パッド上凸部220は、例えば、平面視で直線状である。この場合も上記した円状の場合と同様にして、電極パッド上凸部220は、幅が例えば2μm以上4μm以下で形成されている。
FIG. 2 is a plan view of the bump electrode according to the present embodiment. The dotted line in FIG. 2 indicates the electrode pad
配線基板500上には、電極520が形成されている。配線基板500は、例えば、液晶パネルが形成されたガラス基板などである。また、電極520は、例えば、液晶パネルの引き出し電極である。
An
半導体チップは、バンプ電極300を配線基板500側に向けることにより、接着剤400を介して配線基板500と接着されている。接着剤400としては、導電性粒子を持つACFを用いる必要はなく、例えば、NCFまたはNCP(Non−Conductive Film/Paste)などが用いられ、半導体チップは配線基板500と熱圧着により電気的に接続されている。このとき、バンプ電極300上のバンプ電極凸部320は、配線基板500上の電極520と直に接触している。また、半導体チップが配線基板500と熱圧着されることにより、バンプ電極凸部320は圧し潰されている(非図示)。
The semiconductor chip is bonded to the
次いで、図1、3、4を用いて、本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態の半導体装置の製造方法は、以下の工程を備える。半導体チップを形成する半導体チップ形成工程と、半導体チップを配線基板500上に搭載する半導体チップ搭載工程と、を備える。半導体チップ形成工程において、まず、半導体基板100上に電極パッド120を形成する。次いで、電極パッド120上に、部分的にバンプ電極凸部320を有するバンプ電極300を形成する。次いで、半導体チップ搭載工程において、半導体チップを、バンプ電極300が配線基板500側に向くように配線基板500と接続する。このとき、バンプ電極凸部320を、配線基板500の電極520と直に接触させる。以下、詳細に説明する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIGS. The manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment includes the following steps. A semiconductor chip forming step of forming a semiconductor chip; and a semiconductor chip mounting step of mounting the semiconductor chip on the
まず、半導体チップ形成工程を行う。半導体チップ形成工程において、半導体基板100に半導体素子(非図示)及び多層配線層(非図示)を形成する。このとき、多層配線層の最上層に位置する配線層に、電極パッド120を形成する。また、電極パッド120を、半導体素子中に形成された配線(非図示)、ビア(非図示)及びコンタクト(非図示)を介して半導体素子に接続する。
First, a semiconductor chip forming process is performed. In the semiconductor chip forming step, a semiconductor element (not shown) and a multilayer wiring layer (not shown) are formed on the
次いで、図3(a)のように、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)により、絶縁膜200となるSiON膜を成膜する。次いで、SiON膜を選択的に除去することにより、絶縁膜200を電極パッド120の周囲にパターン形成する。
Next, as shown in FIG. 3A, a SiON film to be the insulating
次いで、図3(b)のように、例えば感光性のポリイミド膜をスピンコーターにより成膜し、露光及び現像をすることにより、電極パッド120上に部分的に電極パッド上凸部220を形成する。その際の電極パッド上凸部220の形状は、例えば、平面視で円状であり、直径が2μm以上4μm以下となるように形成する。また、電極パッド上凸部220の形状は、例えば、平面視で直線状であり、幅が2μm以上4μm以下となるように形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, for example, a photosensitive polyimide film is formed by a spin coater, and exposure and development are performed, so that the electrode pad upper
次いで、電極パッド上凸部220が形成された電極パッド120等の上に、例えばスパッタなどにより、めっきのシードとなるシード膜(非図示)を形成する。このとき、シード膜(非図示)は、電極パッド上凸部220などの形状に沿って成膜される。
Next, a seed film (not shown) serving as a seed for plating is formed on the
次いで、図4(a)のように、バンプ電極300を形成する領域以外をマスキングするように、フォトレジスト600を形成する。次いで、めっき法により、電極パッド120上に、バンプ電極300を形成する。例えば、金めっきなどが用いられ、電流密度を高くし、めっき液温度を低くすることで、コンフォーマルに成長させる。このように、めっき膜を電極パッド上凸部220上に成長させることにより、バンプ電極300上にバンプ電極凸部320を形成する。
Next, as shown in FIG. 4A, a
次いで、図4(b)のように、例えば、アッシングなどにより、フォトレジスト600を除去する。バンプ電極300をマスクとして、シード膜(非図示)をエッチングにより除去する。
Next, as shown in FIG. 4B, the
次いで、図1のように、半導体チップ搭載工程が行われる。あらかじめ、液晶パネルなどが形成された配線基板500を準備する。まず、例えば、NCF等を配線基板500上に仮接着させる。次いで、半導体チップのバンプ電極300を、配線基板500の電極520と接触させるように位置調整し、熱圧着する。このとき、バンプ電極300上のバンプ電極凸部320を、配線基板500上の電極520と直に接触させる。また、熱圧着することにより、バンプ電極300上のバンプ電極凸部320を圧し潰させる(非図示)。これにより、確実に導通をとることが出来る。
Next, as shown in FIG. 1, a semiconductor chip mounting process is performed. A
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態では、半導体チップにおけるバンプ電極300上にバンプ電極凸部320が形成されている。このバンプ電極凸部320が配線基板500の電極520と直に接触していることにより、半導体チップは配線基板500と確実に接続している。これにより、ACFの導電性粒子を用いる必要がないため、導電性粒子の捕捉数を管理する必要が無い。よって、安定的かつ安価に半導体チップを配線基板500と接続することが出来る。
Next, the effect of this embodiment will be described. In the present embodiment, bump electrode
(第二の実施形態)
図5は、第二の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。本実施形態は、保護膜240を除いて、第一の実施形態と同じである。図5に示すように、保護膜240は、電極パッド120の周辺に形成されている。上記した電極パッド上凸部220は、保護膜240と同一の材料を用いても良い。保護膜240は、例えば、感光性のポリイミドが用いられる。
(Second embodiment)
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the second embodiment. This embodiment is the same as the first embodiment except for the
また、本実施形態の製造方法における電極パッド上凸部220を形成する工程において、例えば、同一のポリイミド膜を同時に露光及び現像をすることにより、保護膜240を、電極パッド上凸部220と同時に形成しても良い。これにより工程を短縮することが出来る。
In the step of forming the electrode pad
以上の二つの実施形態では、電極パッド上凸部220と重なる位置上に、バンプ電極凸部320を形成する製造方法を説明したが、電極パッド上凸部220を用いない方法でも構わない。例えば、バンプ電極300を形成後に、再度レジストパターンを形成してから、めっき法によりバンプ電極凸部320を再成長させる方法でも良い。または、バンプ電極300を形成後に、バンプ電極凸部320以外を研削または押圧させる等の手段で、バンプ電極300の表面にバンプ電極凸部320を形成しても良い。
In the above two embodiments, the manufacturing method of forming the bump electrode
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.
100 半導体基板
120 電極パッド
200 絶縁膜
220 電極パッド上凸部
240 保護膜
300 バンプ電極
320 バンプ電極凸部
400 接着剤
500 配線基板
520 電極
600 フォトレジスト
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記半導体チップを搭載する配線基板と、
を備え、
前記半導体チップは、
前記電極パッド上に形成されたバンプ電極と、
前記バンプ電極の表面に部分的に形成されたバンプ電極凸部と、
を備え、
前記半導体チップは、前記バンプ電極を前記配線基板側に向けることにより前記配線基板と接続し、
前記バンプ電極凸部は、前記配線基板の電極と直に接触していることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor chip having electrode pads;
A wiring board on which the semiconductor chip is mounted;
With
The semiconductor chip is
A bump electrode formed on the electrode pad;
Bump electrode protrusions partially formed on the surface of the bump electrode;
With
The semiconductor chip is connected to the wiring board by directing the bump electrode toward the wiring board,
The bump electrode convex portion is in direct contact with the electrode of the wiring board.
前記電極パッド上に部分的に電極パッド上凸部が形成され、
前記バンプ電極凸部は、平面視で前記電極パッド上凸部と重なる位置に形成されていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
An electrode pad upper protrusion is partially formed on the electrode pad,
The bump electrode convex portion is formed at a position overlapping the electrode pad upper convex portion in plan view.
前記バンプ電極は、めっき法により形成され、
前記バンプ電極凸部は、めっき膜が前記電極パッド上凸部の上に成長することにより形成されていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 2,
The bump electrode is formed by a plating method,
The bump electrode convex portion is formed by growing a plating film on the electrode pad upper convex portion.
前記電極パッド上凸部における平面視の幅は、2μm以上4μm以下であることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 2 or claim 3,
The width of the electrode pad upper protrusion in plan view is 2 μm or more and 4 μm or less.
前記電極パッド上凸部は、前記電極パッドの周囲に形成した保護膜と同一の材料により形成されていることを特徴とする半導体装置。 In the semiconductor device according to any one of claims 2 to 4,
The electrode pad upper protrusion is formed of the same material as the protective film formed around the electrode pad.
前記半導体チップを配線基板上に搭載する半導体チップ搭載工程と、
を備え、
前記半導体チップ形成工程は、
半導体基板上に電極パッドを形成する工程と、
前記電極パッド上に、部分的に凸部を有するバンプ電極を形成する工程と、
を備え、
前記半導体チップ搭載工程において、前記半導体チップを、前記バンプ電極が前記配線基板側に向くように前記配線基板と接続し、前記凸部を前記配線基板の電極と直に接触させることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A semiconductor chip forming step of forming a semiconductor chip;
A semiconductor chip mounting step of mounting the semiconductor chip on a wiring board;
With
The semiconductor chip forming step includes
Forming an electrode pad on a semiconductor substrate;
Forming a bump electrode partially having a protrusion on the electrode pad;
With
In the semiconductor chip mounting step, the semiconductor chip is connected to the wiring board so that the bump electrode faces the wiring board, and the convex portion is brought into direct contact with the electrode of the wiring board. A method for manufacturing a semiconductor device.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10262965B2 (en) | 2016-07-15 | 2019-04-16 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device and manufacturing method thereof |
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2010
- 2010-10-04 JP JP2010224648A patent/JP2012079956A/en active Pending
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