JP3320699B2 - 半導体装置、および半導体装置の実装体 - Google Patents
半導体装置、および半導体装置の実装体Info
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- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハレベルで一
括してパッケージ形成するための半導体装置の構造、及
びその半導体装置を用いた実装体に関する。
括してパッケージ形成するための半導体装置の構造、及
びその半導体装置を用いた実装体に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器およびシステムの小型・
軽量化、高性能化の実現のため、半導体集積回路の高密
度実装が要求されている。それに伴って半導体パッケー
ジに対しても小型化が要求されており、この要求に対応
した半導体パッケージとして、たとえば、半導体チップ
をフリップチップ接続またはワイヤボンディング接続に
よってキャリア基板に実装し、半導体チップとキャリア
基板との間に絶縁性樹脂を充填した、チップサイズパッ
ケージ（ＣＳＰ）が開発、実用化されている。
軽量化、高性能化の実現のため、半導体集積回路の高密
度実装が要求されている。それに伴って半導体パッケー
ジに対しても小型化が要求されており、この要求に対応
した半導体パッケージとして、たとえば、半導体チップ
をフリップチップ接続またはワイヤボンディング接続に
よってキャリア基板に実装し、半導体チップとキャリア
基板との間に絶縁性樹脂を充填した、チップサイズパッ
ケージ（ＣＳＰ）が開発、実用化されている。
【０００３】さらに、近年では、複数の半導体チップを
ウエハレベルで一括してパッケージ形成する、いわゆる
ウエハレベルパッケージ技術が提案されている。ウエハ
レベルで形成可能な半導体パッケージとして、たとえ
ば、特開平１０−７９３６２号公報、および「日経マイ
クロデバイス」１９９８年４月号第１６４−１６７頁
に、図４に示すような構造の半導体パッケージが提案さ
れている。
ウエハレベルで一括してパッケージ形成する、いわゆる
ウエハレベルパッケージ技術が提案されている。ウエハ
レベルで形成可能な半導体パッケージとして、たとえ
ば、特開平１０−７９３６２号公報、および「日経マイ
クロデバイス」１９９８年４月号第１６４−１６７頁
に、図４に示すような構造の半導体パッケージが提案さ
れている。
【０００４】図４において、２１はシリコン基板であ
り、その上に素子が形成されて半導体装置を構成してい
る。その主面には、図４（ｂ）に示すように、金属配線
２２が形成され、金属配線２２の一方の端部上には銅の
金属柱からなる金属体１９が形成されている。金属配線
２２の他方の端部はパッド電極２３と接続されている。
金属体１９の上面には、ハンダボール１８などからなる
回路基板との接続電極が形成されている。また、複数の
金属体１９の間には、絶縁性の保護樹脂層２０が形成さ
れている。回路基板への実装は、半田ペーストを回路基
板上に印刷などで形成した後、かかる回路基板の所定位
置へ、半導体装置をチップマウンターで位置合わせして
設置し、リフローすることで実施される。
り、その上に素子が形成されて半導体装置を構成してい
る。その主面には、図４（ｂ）に示すように、金属配線
２２が形成され、金属配線２２の一方の端部上には銅の
金属柱からなる金属体１９が形成されている。金属配線
２２の他方の端部はパッド電極２３と接続されている。
金属体１９の上面には、ハンダボール１８などからなる
回路基板との接続電極が形成されている。また、複数の
金属体１９の間には、絶縁性の保護樹脂層２０が形成さ
れている。回路基板への実装は、半田ペーストを回路基
板上に印刷などで形成した後、かかる回路基板の所定位
置へ、半導体装置をチップマウンターで位置合わせして
設置し、リフローすることで実施される。
【０００５】この従来例では、金属配線２２、および金
属体１９には、メッキ法で形成された銅などが使用され
ている。
属体１９には、メッキ法で形成された銅などが使用され
ている。
【０００６】上記の半導体装置は、従来のＣＳＰに比
べ、ウエハレベルでの一括形成が可能であるため、各製
造工程での検査が簡素化できたこと、キャリア基板を必
要としていないことなどの利点を有し、製造および材料
の両面からの低コスト化が可能である。
べ、ウエハレベルでの一括形成が可能であるため、各製
造工程での検査が簡素化できたこと、キャリア基板を必
要としていないことなどの利点を有し、製造および材料
の両面からの低コスト化が可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】半導体装置と回路基板
とを接続する接続部には、半導体装置と回路基板との熱
膨張差に起因した熱応力、及び回路基板の機械的変形に
伴う応力が加わる。図４に示すような半導体装置におい
ては、接続部（金属配線２２、および金属体１９）が剛
体である金属で構成されているため、上記応力に対する
耐性が乏しかった。従って、半導体装置と回路基板との
熱膨張差、および回路基板の機械的変形に起因する応力
によって接続部が破損するおそれがあり、半導体素子の
パッド電極２３と回路基板の電極と間の電気的接続を確
実に担保することは困難であった。また、特開平１０−
７９３６２号公報には、金属体１９を、たとえば高融点
半田を介在させて設けることが開示されているが、十分
な効果がえられるとは言い難い。
とを接続する接続部には、半導体装置と回路基板との熱
膨張差に起因した熱応力、及び回路基板の機械的変形に
伴う応力が加わる。図４に示すような半導体装置におい
ては、接続部（金属配線２２、および金属体１９）が剛
体である金属で構成されているため、上記応力に対する
耐性が乏しかった。従って、半導体装置と回路基板との
熱膨張差、および回路基板の機械的変形に起因する応力
によって接続部が破損するおそれがあり、半導体素子の
パッド電極２３と回路基板の電極と間の電気的接続を確
実に担保することは困難であった。また、特開平１０−
７９３６２号公報には、金属体１９を、たとえば高融点
半田を介在させて設けることが開示されているが、十分
な効果がえられるとは言い難い。
【０００８】本発明は、半導体装置の接続電極と回路基
板との接続部分の優れた半導体装置を提供することを目
的する。
板との接続部分の優れた半導体装置を提供することを目
的する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第一の半導体装置は、半導体素子が形成さ
れた半導体基板と、半導体基板の主面上に形成された複
数個のパッド電極と、半導体基板の主面上にパッド電極
を覆って形成された保護樹脂層と、保護樹脂層を貫通す
る複数個の金属体と、保護樹脂層下に形成され金属体と
パッド電極とを接続する金属配線と、保護樹脂層の表面
部に各金属体と接続して各々設けられた接続電極とを備
える。接続電極は導電性樹脂で構成され、接続電極の上
面のみに半田づけ可能層を有する。
め、本発明の第一の半導体装置は、半導体素子が形成さ
れた半導体基板と、半導体基板の主面上に形成された複
数個のパッド電極と、半導体基板の主面上にパッド電極
を覆って形成された保護樹脂層と、保護樹脂層を貫通す
る複数個の金属体と、保護樹脂層下に形成され金属体と
パッド電極とを接続する金属配線と、保護樹脂層の表面
部に各金属体と接続して各々設けられた接続電極とを備
える。接続電極は導電性樹脂で構成され、接続電極の上
面のみに半田づけ可能層を有する。
【００１０】この構成によれば、導電性樹脂が変形に対
して追従するフレキシブルな材料であるため、接続電極
に内在した導電性樹脂が半導体と回路基板との熱膨張
差、および回路基板の機械的変形による応力を緩和する
作用を発揮する。また接続電極の上面に半田付け可能層
が形成されることにより、回路基板に実装される際の接
続に好適となる。その理由は、半導体装置はウエハのよ
うなレベルでパッケージ形態に形成された後、個片に分
割されて回路基板に実装される際、たとえばＣＳＰ、あ
るいはＢＧＡのようにほとんどのパッケージがはんだで
接続されるため、実用化の際にははんだづけが可能な構
成が好適だからである。しかも、応力を緩和する層であ
る接続電極の側面には半田付け可能層が形成されていな
いため、接続電極上下の基板の熱膨張差により発生する
横方向の応力を効果的に緩和し、長期に亘って良好な接
続信頼性を維持することが可能となる。
して追従するフレキシブルな材料であるため、接続電極
に内在した導電性樹脂が半導体と回路基板との熱膨張
差、および回路基板の機械的変形による応力を緩和する
作用を発揮する。また接続電極の上面に半田付け可能層
が形成されることにより、回路基板に実装される際の接
続に好適となる。その理由は、半導体装置はウエハのよ
うなレベルでパッケージ形態に形成された後、個片に分
割されて回路基板に実装される際、たとえばＣＳＰ、あ
るいはＢＧＡのようにほとんどのパッケージがはんだで
接続されるため、実用化の際にははんだづけが可能な構
成が好適だからである。しかも、応力を緩和する層であ
る接続電極の側面には半田付け可能層が形成されていな
いため、接続電極上下の基板の熱膨張差により発生する
横方向の応力を効果的に緩和し、長期に亘って良好な接
続信頼性を維持することが可能となる。
【００１１】接続電極の表面は、たとえば金、あるいは
銅などの半田づけが可能な材料で構成されていることが
望ましい。その理由は、半導体装置はウエハのようなレ
ベルでパッケージ形態に形成された後、個片に分割され
て回路基板の所定位置に実装される際、たとえばＣＳ
Ｐ、あるいはＢＧＡのようにほとんどのパッケージがは
んだで接続されているため、実用化の際にははんだづけ
が可能な構成が好適であるからである。
銅などの半田づけが可能な材料で構成されていることが
望ましい。その理由は、半導体装置はウエハのようなレ
ベルでパッケージ形態に形成された後、個片に分割され
て回路基板の所定位置に実装される際、たとえばＣＳ
Ｐ、あるいはＢＧＡのようにほとんどのパッケージがは
んだで接続されているため、実用化の際にははんだづけ
が可能な構成が好適であるからである。
【００１２】半田づけ可能層は、金、銅、ニッケルのい
ずれかであることが望ましい。
ずれかであることが望ましい。
【００１３】このような構成の半導体装置も、導電性樹
脂が変形に対して追従するフレキシブルな材料であるた
め、導電性樹脂が半導体と回路基板との熱膨張差、およ
び回路基板の機械的変形による応力を緩和する作用を発
揮する。またこの構成によれば、パッド電極と接続電極
とは電気的に接続されていないため、半導体装置の製造
工程、保管搬送工程、および回路基板への実装工程など
で半導体装置の静電破壊を抑制することができる。本発
明の半導体装置は、応力緩和作用に加えて、電気的な破
壊からも半導体装置を防御する作用を兼ね備えたもので
ある。
脂が変形に対して追従するフレキシブルな材料であるた
め、導電性樹脂が半導体と回路基板との熱膨張差、およ
び回路基板の機械的変形による応力を緩和する作用を発
揮する。またこの構成によれば、パッド電極と接続電極
とは電気的に接続されていないため、半導体装置の製造
工程、保管搬送工程、および回路基板への実装工程など
で半導体装置の静電破壊を抑制することができる。本発
明の半導体装置は、応力緩和作用に加えて、電気的な破
壊からも半導体装置を防御する作用を兼ね備えたもので
ある。
【００１４】上記構成において、回路基板の所定位置に
実装される際の加圧により、接続電極が接着性樹脂層に
埋没して金属体との電気的接続が形成され得る構造とす
ることが望ましい。
実装される際の加圧により、接続電極が接着性樹脂層に
埋没して金属体との電気的接続が形成され得る構造とす
ることが望ましい。
【００１５】また金属体は、保護樹脂層から突出した構
造、先鋭形状、もしくは金属体表面の表面荒さがＲａ
０．１以上、３０以下、好ましくはＲａ１以上、１０以
下とすることが望ましい。この理由は、本発明の半導体
装置は、加圧によって回路基板の所定位置に実装される
時に金属体と接続電極との間の電気的な接続を達成する
ため、その際の接続を良好に発現させるために好適だか
らである。
造、先鋭形状、もしくは金属体表面の表面荒さがＲａ
０．１以上、３０以下、好ましくはＲａ１以上、１０以
下とすることが望ましい。この理由は、本発明の半導体
装置は、加圧によって回路基板の所定位置に実装される
時に金属体と接続電極との間の電気的な接続を達成する
ため、その際の接続を良好に発現させるために好適だか
らである。
【００１６】本発明は、以上のいずれかの構成の半導体
装置を複数個形成した半導体ウェハの形態として適用で
きる。
装置を複数個形成した半導体ウェハの形態として適用で
きる。
【００１７】また、以上のいすれかの構成の半導体装置
を、回路基板の所定位置に装着し、接続電極と回路基板
の電極とが電気的に接続された半導体装置の実装体とす
る。
を、回路基板の所定位置に装着し、接続電極と回路基板
の電極とが電気的に接続された半導体装置の実装体とす
る。
【００１８】さらに、上記構成の半導体装置の実装体に
おいて、半導体装置と回路基板との間に接着性樹脂層が
存在する構成とすることができる。それにより、半導体
装置と回路基板との機械的な接続が接着性樹脂で確保さ
れるため、強固に回路基板に接続される。その際、接続
電極の導電性樹脂が熱可塑性であれば応力緩和作用にお
いて優れているため好適である。また接着性樹脂層が、
半導体装置、および半導体装置と回路基板の接続部分
を、湿度などの外部環境から保護する作用も兼ね備える
ため信頼性に優れた実装体となる。
おいて、半導体装置と回路基板との間に接着性樹脂層が
存在する構成とすることができる。それにより、半導体
装置と回路基板との機械的な接続が接着性樹脂で確保さ
れるため、強固に回路基板に接続される。その際、接続
電極の導電性樹脂が熱可塑性であれば応力緩和作用にお
いて優れているため好適である。また接着性樹脂層が、
半導体装置、および半導体装置と回路基板の接続部分
を、湿度などの外部環境から保護する作用も兼ね備える
ため信頼性に優れた実装体となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】（実施形態１）図１は、本発明の
実施形態１に関わる半導体装置の構造の一例を示す。図
１（ａ）はウエハ段階における半導体装置を示す平面
図、図１（ｂ）はウエハから分割された個片の半導体装
置を示す断面図、および図１（ｃ）は接続部の構造を示
す要部の拡大断面図である。
実施形態１に関わる半導体装置の構造の一例を示す。図
１（ａ）はウエハ段階における半導体装置を示す平面
図、図１（ｂ）はウエハから分割された個片の半導体装
置を示す断面図、および図１（ｃ）は接続部の構造を示
す要部の拡大断面図である。
【００２０】拡散工程が終了し、シリコン基板５に素子
が形成された半導体ウエハ１の主面上には、図１（ｃ）
に示すように、パッド電極８から再配線電極として金属
配線７がパッシベーション層（図示せず）表面に形成さ
れる。金属配線７におけるパッド電極８の他端上には、
銅の金属柱からなる金属体６が形成されている。金属体
６の周囲には保護樹脂層４が充填、形成されている。
が形成された半導体ウエハ１の主面上には、図１（ｃ）
に示すように、パッド電極８から再配線電極として金属
配線７がパッシベーション層（図示せず）表面に形成さ
れる。金属配線７におけるパッド電極８の他端上には、
銅の金属柱からなる金属体６が形成されている。金属体
６の周囲には保護樹脂層４が充填、形成されている。
【００２１】以上のようなウエハ主面上への金属配線
７、金属体６、及び保護樹脂層４などの形成は、たとえ
ば特開平１０−７９３６２号公報に開示されている方法
を用いることができる。また、金属配線７、金属体６、
及び保護樹脂層４などの材料、形状、寸法に関しても、
たとえば特開平１０−７９３６２号公報に開示されてい
る内容を適応することができる。
７、金属体６、及び保護樹脂層４などの形成は、たとえ
ば特開平１０−７９３６２号公報に開示されている方法
を用いることができる。また、金属配線７、金属体６、
及び保護樹脂層４などの材料、形状、寸法に関しても、
たとえば特開平１０−７９３６２号公報に開示されてい
る内容を適応することができる。
【００２２】本実施形態では更に、金属体６の表面に接
続電極２が形成される。接続電極２は、導電性樹脂層２
ａとその上に形成された金／ニッケルメッキ層２ｂから
なる。
続電極２が形成される。接続電極２は、導電性樹脂層２
ａとその上に形成された金／ニッケルメッキ層２ｂから
なる。
【００２３】導電性樹脂層２ａは、例えば円形パターン
状に形成される。導電性樹脂層２ａの材料としては、熱
硬化性のバインダーに金属フィラーを分散させた熱硬化
型の導電性接着剤を用いる。本実施形態に基づく実施例
では、エポキシ樹脂をバインダーとし、銀フィラーが分
散された熱硬化型の導電性接着剤を用いた。導電性樹脂
層２ａの形成に際しては、例えばメタルマスクのスクリ
ーン印刷によりペースト状の導電性接着剤がパターン形
成され、その後このパターン形成された半導体ウエハ１
を例えば１５０℃の熱風循環炉中に３０分間設置して、
パターン形成された導電性接着剤を硬化させる。実施例
では、導電性樹脂層２ａの形状は円柱状で、高さは２０
０μｍ、直径は５００μｍ、および隣接間ピッチは８０
０μｍとした。
状に形成される。導電性樹脂層２ａの材料としては、熱
硬化性のバインダーに金属フィラーを分散させた熱硬化
型の導電性接着剤を用いる。本実施形態に基づく実施例
では、エポキシ樹脂をバインダーとし、銀フィラーが分
散された熱硬化型の導電性接着剤を用いた。導電性樹脂
層２ａの形成に際しては、例えばメタルマスクのスクリ
ーン印刷によりペースト状の導電性接着剤がパターン形
成され、その後このパターン形成された半導体ウエハ１
を例えば１５０℃の熱風循環炉中に３０分間設置して、
パターン形成された導電性接着剤を硬化させる。実施例
では、導電性樹脂層２ａの形状は円柱状で、高さは２０
０μｍ、直径は５００μｍ、および隣接間ピッチは８０
０μｍとした。
【００２４】次に、導電性樹脂層２ａの表面に、例えば
ニッケルと金を順次無電解メッキすることにより金／ニ
ッケルメッキ層２ｂを形成する。このニッケル、金は、
図１（ｃ）に示すように、導電性樹脂層２ａの表面には
形成されるが、側面には形成されていないことが望まし
い。ニッケル、金が側面にも形成された場合、回路基板
にハンダで実装する場合にはハンダが導電性樹脂２ａの
側面にも接合し、導電性樹脂２ａの応力緩和作用が発現
しにくくなるためである。実施例ではニッケルの厚みは
１．０μｍ、金の厚みは０．０５μｍとした。
ニッケルと金を順次無電解メッキすることにより金／ニ
ッケルメッキ層２ｂを形成する。このニッケル、金は、
図１（ｃ）に示すように、導電性樹脂層２ａの表面には
形成されるが、側面には形成されていないことが望まし
い。ニッケル、金が側面にも形成された場合、回路基板
にハンダで実装する場合にはハンダが導電性樹脂２ａの
側面にも接合し、導電性樹脂２ａの応力緩和作用が発現
しにくくなるためである。実施例ではニッケルの厚みは
１．０μｍ、金の厚みは０．０５μｍとした。
【００２５】以上のようにして図１に示すウエハ段階の
半導体素子が完成する。この後、半導体ウエハ１は分割
されて個片３のチップサイズパッケージとなり、半田ペ
ーストが印刷された回路基板の所定位置に配置後、半田
リフロー炉で半田づけによって実装される。
半導体素子が完成する。この後、半導体ウエハ１は分割
されて個片３のチップサイズパッケージとなり、半田ペ
ーストが印刷された回路基板の所定位置に配置後、半田
リフロー炉で半田づけによって実装される。
【００２６】本実施形態の半導体装置においては、接続
電極２の一部を構成する導電性樹脂層２ａが変形に対し
て追従するフレキシブルな材料であるため、導電性樹脂
層２ａが、半導体装置と回路基板との熱膨張差、および
回路基板の機械的変形による応力を緩和する作用を発揮
する。従って、接続信頼性が大幅に向上する。
電極２の一部を構成する導電性樹脂層２ａが変形に対し
て追従するフレキシブルな材料であるため、導電性樹脂
層２ａが、半導体装置と回路基板との熱膨張差、および
回路基板の機械的変形による応力を緩和する作用を発揮
する。従って、接続信頼性が大幅に向上する。
【００２７】上記の実施例では、導電性接着材としてエ
ポキシ樹脂バインダーに銀フィラー分散させたものを用
いたが、熱硬化性のバインダーとして、他の樹脂バイン
ダーを用いることもできる。金属フィラーとしては、
銅、ニッケル、および銀コート銅なども使用できる。ま
た、樹脂バインダーとして、熱可塑性のものも使用可能
で、例えばポリイミド、アクリル系、シリコン系などの
樹脂も使用可能である。さらに、熱硬化性樹脂と熱可塑
性樹脂との両方の混合物であっても良い。
ポキシ樹脂バインダーに銀フィラー分散させたものを用
いたが、熱硬化性のバインダーとして、他の樹脂バイン
ダーを用いることもできる。金属フィラーとしては、
銅、ニッケル、および銀コート銅なども使用できる。ま
た、樹脂バインダーとして、熱可塑性のものも使用可能
で、例えばポリイミド、アクリル系、シリコン系などの
樹脂も使用可能である。さらに、熱硬化性樹脂と熱可塑
性樹脂との両方の混合物であっても良い。
【００２８】（実施形態２）図２及び図３は、本発明の
実施形態２に関わる半導体装置の構造の一例を示す。図
２（ａ）は半導体ウエハから分割された個片レベルの半
導体装置の断面図、図２（ｂ）は（ａ）の半導体装置の
接続部を拡大して示した要部断面図である。図３は図２
の半導体装置を実装した実装体の接続部拡大図である。
実施形態２に関わる半導体装置の構造の一例を示す。図
２（ａ）は半導体ウエハから分割された個片レベルの半
導体装置の断面図、図２（ｂ）は（ａ）の半導体装置の
接続部を拡大して示した要部断面図である。図３は図２
の半導体装置を実装した実装体の接続部拡大図である。
【００２９】図２（ａ）において、半導体ウエハのシリ
コン基板１２の主面上には、パッド電極１５から再配線
電極として金属配線１４がパッシヘーション層表面に形
成される。金属配線１４におけるパッド電極１５の他端
上には、銅の金属柱からなる金属体１３が形成されてい
る。金属体１３の周囲には保護樹脂層１１が充填、形成
されている。
コン基板１２の主面上には、パッド電極１５から再配線
電極として金属配線１４がパッシヘーション層表面に形
成される。金属配線１４におけるパッド電極１５の他端
上には、銅の金属柱からなる金属体１３が形成されてい
る。金属体１３の周囲には保護樹脂層１１が充填、形成
されている。
【００３０】以上のようなシリコン基板１２の主面上へ
の金属配線１４、金属体１３、保護樹脂層１１などの形
成は、たとえば特開平１０−７９３６２号公報に開示さ
れている方法を用いることができる。また、金属配線１
４、金属体１３、保護樹脂層１１などの材料、形状、寸
法に関しても、たとえば特開平１０−７９３６２号公報
に開示されている内容を適応することができる。
の金属配線１４、金属体１３、保護樹脂層１１などの形
成は、たとえば特開平１０−７９３６２号公報に開示さ
れている方法を用いることができる。また、金属配線１
４、金属体１３、保護樹脂層１１などの材料、形状、寸
法に関しても、たとえば特開平１０−７９３６２号公報
に開示されている内容を適応することができる。
【００３１】本実施の形態では更に、保護樹脂層１１上
に絶縁性の接着性樹脂層１０が形成されている。接着性
樹脂層１０はとしては、たとえば熱圧着タイプのフィル
ム、あるいは液状樹脂材料を使用できる。本実施形態に
基づく実施例では、厚み２０μｍの熱圧着タイプのフィ
ルムを用いた。
に絶縁性の接着性樹脂層１０が形成されている。接着性
樹脂層１０はとしては、たとえば熱圧着タイプのフィル
ム、あるいは液状樹脂材料を使用できる。本実施形態に
基づく実施例では、厚み２０μｍの熱圧着タイプのフィ
ルムを用いた。
【００３２】さらに接着性樹脂層１０の表面における金
属体１３の直上には、導電性樹脂からなる接続電極９
が、例えば円形パターン状に形成される。接続電極９を
形成する導電性樹脂の材料として、実施例では、アクリ
ル系樹脂をバインダーとし、銀フィラーが分散された熱
可塑性の導電性接着剤を用いた。接続電極９の形成に際
しては、例えば、メタルマスクのスクリーン印刷でペー
スト状の導電性接着剤をパターン形成し、その後このパ
ターン形成された半導体ウエハを例えば１２０℃の熱風
循環炉中に６０分間設置して、パターン形成された導電
性接着剤を硬化させる。実施例では接続電極９の形状は
円柱状で、高さは２００μｍ、直径は５００μｍ、およ
び隣接間ピッチは８００μｍとした。
属体１３の直上には、導電性樹脂からなる接続電極９
が、例えば円形パターン状に形成される。接続電極９を
形成する導電性樹脂の材料として、実施例では、アクリ
ル系樹脂をバインダーとし、銀フィラーが分散された熱
可塑性の導電性接着剤を用いた。接続電極９の形成に際
しては、例えば、メタルマスクのスクリーン印刷でペー
スト状の導電性接着剤をパターン形成し、その後このパ
ターン形成された半導体ウエハを例えば１２０℃の熱風
循環炉中に６０分間設置して、パターン形成された導電
性接着剤を硬化させる。実施例では接続電極９の形状は
円柱状で、高さは２００μｍ、直径は５００μｍ、およ
び隣接間ピッチは８００μｍとした。
【００３３】以上のようにしてウエハ段階の半導体素子
が完成する。この後、ウエハは分割されて図２（ａ）に
示す個片のチップサイズパッケージとなる。
が完成する。この後、ウエハは分割されて図２（ａ）に
示す個片のチップサイズパッケージとなる。
【００３４】なお、この状態においては、金属体１３と
接続電極９とは、接着性樹脂層１０の介在により、電気
的に接続されていない。この構造の目的は、半導体装置
の製造工程、保管搬送工程、および回路基板への実装工
程などで半導体装置の静電破壊を抑制するためである。
半導体装置は静電気などのノイズに対して敏感であり、
半導体装置の接続電極９がパッド電極１５と電気的に接
続されている場合、ノイズが接続電極からパッド電極を
通じて半導体装置のトランジスタ回路部分などに入り、
回路を破壊しかねない。本実施形態の半導体装置は、こ
のような電気的な破壊から半導体装置を防御する作用も
兼ね備えたものである。
接続電極９とは、接着性樹脂層１０の介在により、電気
的に接続されていない。この構造の目的は、半導体装置
の製造工程、保管搬送工程、および回路基板への実装工
程などで半導体装置の静電破壊を抑制するためである。
半導体装置は静電気などのノイズに対して敏感であり、
半導体装置の接続電極９がパッド電極１５と電気的に接
続されている場合、ノイズが接続電極からパッド電極を
通じて半導体装置のトランジスタ回路部分などに入り、
回路を破壊しかねない。本実施形態の半導体装置は、こ
のような電気的な破壊から半導体装置を防御する作用も
兼ね備えたものである。
【００３５】上記のように個片化された半導体装置を回
路基板に実装した状態を、図３に示す。半導体装置のチ
ップは、図３に示すように、回路基板１６の所定位置
に、加熱ヘッドを装着したチップマウンターで実装され
て、半導体装置の実装体となる。その際、接続電極９が
回路基板１６上の基板電極１７と接続される。また、チ
ップマウンターの加熱・加圧により、接続電極９が接着
性樹脂層１０に埋没して金属体１３と接続される。それ
により、半導体装置と回路基板１６との間の電気的接続
が形成される。さらに、接着性樹脂層１０によって、半
導体装置は回路基板１７に強固に固着される。実装時の
条件は、一実施例では、加熱ヘッドの設定温度が２００
℃、チップマウンターの実装加重は５ｋｇｆ、実装時間
は１０秒とした。
路基板に実装した状態を、図３に示す。半導体装置のチ
ップは、図３に示すように、回路基板１６の所定位置
に、加熱ヘッドを装着したチップマウンターで実装され
て、半導体装置の実装体となる。その際、接続電極９が
回路基板１６上の基板電極１７と接続される。また、チ
ップマウンターの加熱・加圧により、接続電極９が接着
性樹脂層１０に埋没して金属体１３と接続される。それ
により、半導体装置と回路基板１６との間の電気的接続
が形成される。さらに、接着性樹脂層１０によって、半
導体装置は回路基板１７に強固に固着される。実装時の
条件は、一実施例では、加熱ヘッドの設定温度が２００
℃、チップマウンターの実装加重は５ｋｇｆ、実装時間
は１０秒とした。
【００３６】また金属体１３は、保護樹脂層１１から突
出した構造、または先鋭形状とすることが望ましい。あ
るいは、金属体１３の表面の表面荒さがＲａ０．１以
上、３０以下、好ましくはＲａ１以上、１０以下とす
る。この理由は、上記のように加圧によって実装される
時に、金属体１３と接続電極９との間の電気的接続を良
好に発現するために好適だからである。
出した構造、または先鋭形状とすることが望ましい。あ
るいは、金属体１３の表面の表面荒さがＲａ０．１以
上、３０以下、好ましくはＲａ１以上、１０以下とす
る。この理由は、上記のように加圧によって実装される
時に、金属体１３と接続電極９との間の電気的接続を良
好に発現するために好適だからである。
【００３７】本実施形態の半導体装置においても、接続
電極９を形成する導電性樹脂が変形に対して追従するフ
レキシブルな材料であるため、接続電極９が、半導体装
置と回路基板との熱膨張差、および回路基板の機械的変
形による応力を緩和する作用を発揮する。従って、接続
信頼性が大幅に向上する。
電極９を形成する導電性樹脂が変形に対して追従するフ
レキシブルな材料であるため、接続電極９が、半導体装
置と回路基板との熱膨張差、および回路基板の機械的変
形による応力を緩和する作用を発揮する。従って、接続
信頼性が大幅に向上する。
【００３８】上記実施例では、導電性接着材としてアク
リル系樹脂バインダーに金属フィラーとして銀フィラー
分散させたものを用いたが、熱硬化性のバインダーとし
て、他の樹脂バインダーを用いることもできる。熱可塑
性のものが応力緩和作用上好ましいが、それに限定され
るものではない。金属フィラーとしては、銅、ニッケ
ル、および銀コート銅なども使用できる。
リル系樹脂バインダーに金属フィラーとして銀フィラー
分散させたものを用いたが、熱硬化性のバインダーとし
て、他の樹脂バインダーを用いることもできる。熱可塑
性のものが応力緩和作用上好ましいが、それに限定され
るものではない。金属フィラーとしては、銅、ニッケ
ル、および銀コート銅なども使用できる。
【００３９】
【発明の効果】本発明の半導体装置、および半導体装置
の実装体によれば、半導体素子と回路基板の接続構造に
一部、フレキシブルな導電性樹脂で構成された部分を含
むため、従来例のような金属配線と金属体で構成された
半導体装置において課題であった半導体素子と回路基板
の熱膨張率の相違、および回路基板の機械的変形に起因
した応力を確実に緩和し、接続信頼性が大幅に向上でき
る。
の実装体によれば、半導体素子と回路基板の接続構造に
一部、フレキシブルな導電性樹脂で構成された部分を含
むため、従来例のような金属配線と金属体で構成された
半導体装置において課題であった半導体素子と回路基板
の熱膨張率の相違、および回路基板の機械的変形に起因
した応力を確実に緩和し、接続信頼性が大幅に向上でき
る。
【図１】 本発明の実施形態１に係る半導体装置を示
し、（ａ）はそのウエハ段階における表面形態を示す平
面図、（ｂ）はウエハから個片化された半導体装置を示
す断面図、（ｃ）はその接続部構造を示す要部の拡大断
面図
し、（ａ）はそのウエハ段階における表面形態を示す平
面図、（ｂ）はウエハから個片化された半導体装置を示
す断面図、（ｃ）はその接続部構造を示す要部の拡大断
面図
【図２】 本発明の実施形態２に係る半導体装置を示
し、（ａ）は断面図、（ｂ）はその接続部構造を示す要
部の拡大断面図
し、（ａ）は断面図、（ｂ）はその接続部構造を示す要
部の拡大断面図
【図３】 図２の半導体装置を用いた実装体の接続構造
を示す断面図
を示す断面図
【図４】 従来例の半導体装置を示し、（ａ）は断面
図、（ｂ）はその接続部構造を示す要部の拡大断面図
図、（ｂ）はその接続部構造を示す要部の拡大断面図
１ 半導体ウエハ ２、９ 接続電極 ４、１１ 保護樹脂層 ５、１２ シリコン基板 ６、１３ 金属体 ７、１４ 金属配線 ８、１５ パッド電極 １０ 接着性樹脂層 １６ 回路基板 １７ 基板電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北江 孝司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 塚本 勝秀 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−64049（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−224203（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−90269（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−302604（ＪＰ，Ａ) 特開2000−68401（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/12 H01L 21/60
Claims (10)
- 【請求項１】 半導体素子が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の主面上に形成された複数個のパッド電
極と、前記半導体基板の主面上に前記パッド電極を覆っ
て形成された保護樹脂層と、前記保護樹脂層を貫通する
複数個の金属体と、前記保護樹脂層下に形成され前記金
属体と前記パッド電極とを接続する金属配線と、前記保
護樹脂層の表面部に前記各金属体と接続して各々設けら
れた接続電極とを備えた半導体装置であって、前記接続
電極は導電性樹脂で構成され、前記接続電極の上面のみ
に半田づけ可能層を有する半導体装置。 - 【請求項２】 前記半田づけ可能層は、金、銅、ニッケ
ルのいずれかである請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項３】 半導体素子が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の主面上に形成された複数個のパッド電
極と、前記半導体基板の主面上に前記パッド電極を覆っ
て形成された保護樹脂層と、前記保護樹脂層を貫通する
複数個の金属体と、前記保護樹脂層下に形成され前記金
属体と前記パッド電極とを接続する金属配線と、前記保
護樹脂層の表面に形成された絶縁性の接着性樹脂層と、
前記接着性樹脂層の表面の前記各金属体と対応する位置
に各々形成された導電性樹脂からなる接続電極とを備
え、前記金属体は前記接続電極とは電気的に絶縁された
構造の半導体装置。 - 【請求項４】 回路基板の所定位置に実装される際の加
圧により、接続電極が接着性樹脂層に埋没して金属体と
の電気的接続が形成され得る構造であることを特徴とす
る請求項３記載の半導体装置。 - 【請求項５】 導電性樹脂は熱可塑性であることを特徴
とする請求項３記載の半導体装置。 - 【請求項６】 金属体は保護樹脂層から突出した構成、
もしくは先鋭形状、もしくは金属体表面の表面荒さがＲ
ａ０．１以上、３０以下であることを特徴とする請求項
３記載の半導体装置。 - 【請求項７】 金属体表面の表面荒さがＲａ１以上、１
０以下であることを特徴とする請求項６記載の半導体装
置。 - 【請求項８】 請求項１または３に記載の半導体装置を
複数個形成した半導体ウェハ。 - 【請求項９】 請求項１または請求項３に記載の半導体
装置が、回路基板の所定位置に装着され、前記接続電極
と前記回路基板の電極とが電気的に接続された半導体装
置の実装体。 - 【請求項１０】 請求項３に記載の半導体装置を用い、
前記半導体装置と回路基板との間に接着性樹脂層が存在
する請求項９記載の半導体装置の実装体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35972199A JP3320699B2 (ja) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | 半導体装置、および半導体装置の実装体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35972199A JP3320699B2 (ja) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | 半導体装置、および半導体装置の実装体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001176909A JP2001176909A (ja) | 2001-06-29 |
| JP3320699B2 true JP3320699B2 (ja) | 2002-09-03 |
Family
ID=18465968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35972199A Expired - Fee Related JP3320699B2 (ja) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | 半導体装置、および半導体装置の実装体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3320699B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4362303B2 (ja) * | 2003-03-28 | 2009-11-11 | シチズンホールディングス株式会社 | 熱電素子とその製造方法 |
| JP5318685B2 (ja) * | 2008-09-26 | 2013-10-16 | セイコーインスツル株式会社 | 電子部品およびその製造方法 |
-
1999
- 1999-12-17 JP JP35972199A patent/JP3320699B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001176909A (ja) | 2001-06-29 |
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