JP3574380B2 - 半導体装置、配線基板、半導体装置の実装方法、及び半導体装置の実装構造 - Google Patents
半導体装置、配線基板、半導体装置の実装方法、及び半導体装置の実装構造 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置、配線基板、半導体装置の実装方法、及び半導体装置の実装構造に関する。より詳細には、表面実装用の半導体装置、配線基板、半導体装置の実装方法、及び半導体装置の実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置を実装基板に高密度で実装するという目的から、半導体装置を実装基板に表面実装して成る実装構造が普及している。この従来例に係る半導体装置の実装構造について、図７を参照しながら説明する。図７は、従来例に係る半導体装置の実装構造の要部拡大断面図である。
【０００３】
図７において、１０１は、実装基板としての多層配線基板である。図示の如く、この多層配線基板１０１は、銅層をパターニングしてなる配線層１０２、１０２、・・・と、層間絶縁層１０３、１０３、・・・とが交互に複数積層された構造を有している。そして、配線層１０２の中で最上層に形成されているものには、電極パッド１０６、１０６、・・・が形成されている。この電極パッド１０６、１０６、・・・は、搭載される半導体装置１０８が備えるはんだポスト１０５、１０５、・・・に対応する位置に形成されるものである。
【０００４】
半導体装置１０８は、半導体素子１０７の実装面にはんだポスト１０５、１０５、・・・を設けて成るものである。そして、この半導体装置１０８と多層配線基板１０１との接続は、はんだポスト１０５、１０５、・・・が電極パッド１０６、１０６、・・・に当接した状態で該はんだポスト１０５、１０５、・・・をリフローすることにより行われる。これにより、半導体装置１０８と多層配線基板１０１とが電気的かつ機械的に接続されることになる。
【０００５】
図７の点線円内に示されるものは、電極パッド１０６と、はんだポスト１０５との接合部付近の拡大断面図である。これに示されるように、電極パッド１０６は、銅めっき層１０６ａの上に、ニッケルめっき層１０６ｂ、及び金めっき層１０６ｃがこの順に積層された構造となっている。これらのうち、金めっき層１０６ｃは、はんだポスト１０５と電極パッド１０６との接合強度を高めるための層である。そして、その下のニッケルめっき層１０６ｂは、銅めっき層１０６ａと金めっき層１０６ｃとの接合強度を高めるための層である。このような構造を採用することにより、はんだポスト１０５が電極パッド１０６から剥離するのを防ぐことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したはんだポスト１０５、１０５、・・・は、鉛を含むはんだから成るものである。そして、このはんだポスト１０５、１０５、・・・は、鉛を含むめっき液を用いた電解めっきで形成されるものである。
しかしながら、鉛を含むめっき液を用いるのでは、該めっき液を廃液処理する際に、人間が生活する環境内に鉛が流出する恐れがある。環境保護の観点からすると、このように鉛が流出してしまうのは好ましくない。
【０００７】
更に、上記したように、はんだポスト１０５と電極パッド１０６との接合強度を高めるために、従来例に係る多層配線基板１０１は金めっき層１０６ｃを用いている。
しかしながら、金めっきはその製造コストが高いので、このように金めっき層１０６ｃを用いると、多層配線基板１０１の製造コストが高くなってしまう。
【０００８】
本発明は係る従来例の問題点に鑑みて創作されたものであり、鉛を含むはんだポストや、該はんだポストと電極パッドとの接合強度を高めるための金めっき層を用いることなしに、半導体装置を実装基板に実装することができる半導体装置、配線基板、半導体装置の実装方法、及び半導体装置の実装構造を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、第１の発明である、半導体素子の実装面に複数の電極端子が設けられた半導体装置において、前記電極端子が銅から成り、該電極端子の表面に第１の亜鉛層が形成されたことを特徴とする半導体装置によって解決する。
又は、第２の発明である、前記電極端子の形状が柱状であることを特徴とする第１の発明に記載の半導体装置によって解決する。
【００１０】
又は、第３の発明である、少なくとも一以上の配線層を備え、搭載される半導体装置の電極端子に対応する位置に銅から成る電極パッドを備えた配線基板において、前記電極パッドの表面に、第２の亜鉛層が形成されたことを特徴とする配線基板によって解決する。
又は、第４の発明である、半導体素子の実装面に複数の電極端子が設けられた半導体装置を実装基板に実装する半導体装置の実装方法において、前記半導体装置として、前記電極端子が亜鉛から成るものを用い、前記実装基板として、搭載する半導体装置の前記電極端子に対応する位置に銅から成る電極パッドを備えたものを用い、前記電極端子が前記電極パッドに当接した状態で該電極端子にレーザを照射して該電極端子を溶融することにより、該電極端子を前記電極パッドに接合する接合工程を含むことを特徴とする半導体装置の実装方法によって解決する。
【００１１】
又は、第５の発明である、前記実装基板として、前記電極パッドの表面に第２の亜鉛層が形成されたものを用いることを特徴とする第４の発明に記載の半導体装置の実装方法によって解決する。
又は、第６の発明である、半導体素子の実装面に複数の電極端子が設けられた半導体装置を実装基板に実装する半導体装置の実装方法において、前記半導体装置として、前記電極端子が銅から成るものを用い、前記実装基板として、搭載する半導体装置の前記電極端子に対応する位置に、表面に第２の亜鉛層が形成された銅から成る電極パッドを備えたものを用い、前記電極端子が前記電極パッドに当接した状態で該電極端子にレーザを照射して前記第２の亜鉛層を溶融することにより、該溶融した第２の亜鉛層を介して前記電極端子を前記電極パッドに接合する接合工程を含むことを特徴とする半導体装置の実装方法によって解決する。
【００１２】
又は、第７の発明である、前記半導体装置として、前記電極端子の表面に第１の亜鉛層が形成されたものを用いること特徴とする第６の発明に記載の半導体装置の実装方法によって解決する。
又は、第８の発明である、半導体素子の実装面に複数の電極端子が設けられた半導体装置を実装基板に実装する半導体装置の実装方法において、前記半導体装置として、前記電極端子が銅から成り、該電極端子の表面に第１の亜鉛層が形成されたものを用い、前記実装基板として、搭載する半導体装置の前記電極端子に対応する位置に銅から成る電極パッドを備えたものを用い、前記電極端子が前記電極パッドに当接した状態で該電極端子にレーザを照射して前記第１の亜鉛層を溶融することにより、該溶融した第１の亜鉛層を介して前記電極端子を前記電極パッドに接合する接合工程を含むことを特徴とする半導体装置の実装方法によって解決する。
【００１３】
又は、第９の発明である、前記接合工程は、前記実装基板の耐熱温度よりも低い温度で行なわれることを特徴とする第４の発明から第８の発明のいずれか一の発明に記載の半導体装置の実装方法によって解決する。
又は、第１０の発明である、前記温度を、熱風法又は赤外線加熱法により得ることを特徴とする第９の発明に記載の半導体装置の実装方法によって解決する。
【００１５】
又は、第１１の発明である、第４から第１０の発明のいずれか一に記載の半導体装置の実装方法により、前記半導体装置の前記電極端子が前記実装基板の前記電極パッドに接合されたことを特徴とする半導体装置の実装構造によって解決する。
次に、本発明の作用について説明する。
【００１６】
本発明に係る半導体装置によれば、該半導体装置は、亜鉛から成る電極端子をその実装面に設けて成るものである。この電極端子を形成する際には、従来のように鉛を含むめっき液を用いることが無い。そのため、この半導体装置の製造工程においては、鉛を含むめっき液を廃液処理する必要が無いので、人間が生活する環境内に鉛が流出することがない。
【００１７】
また、本発明に係る配線基板によれば、該配線基板は、搭載される半導体装置の電極端子に対応する位置に銅から成る電極パッドを備えている。そして、この電極パッドの表面に、第２の亜鉛層が形成される。この配線基板に半導体装置を実装する際には、該半導体装置の電極端子が第２の亜鉛層に当接した状態で該電極端子が加熱される。この加熱により、第２の亜鉛層が溶融するので、この配線基板の電極パッド上に半導体装置の電極端子が濡れ性良く接合させられる。
【００１８】
一方、本発明に係る半導体装置の実装方法によれば、半導体素子の実装面に複数の電極端子が設けられた半導体装置が実装基板に実装される。この実装の際には、半導体装置として、その電極端子が亜鉛から成るものが用いられる。そして、実装基板として、搭載する半導体装置の上記電極端子に対応する位置に銅から成る電極パッドを備えたものを用いる。更に、この電極端子が電極パッドに当接した状態で該電極端子にレーザを照射して該電極端子を溶融することにより、該電極端子を前記電極パッドに接合する。
【００１９】
これによると、実装基板の銅から成る電極パッドの表面が、溶融した亜鉛に曝されることになる。亜鉛と銅との相溶性は極めて良いので、電極パッドの表面近傍に、銅−亜鉛合金（黄銅）が生成される。この銅−亜鉛合金（黄銅）は、電極パッドと電極端子との接合強度を高める機能を有している。そのため、この実装方法によると、従来のように電極パッド上に金めっき層を形成することなしに、電極パッドと電極端子との接合強度が高められる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（１）本実施形態に係る半導体装置、配線基板、及び該半導体装置に該配線基板を実装して成る実装構造についての説明
次に、本実施形態に係る半導体装置、配線基板、及び該半導体装置に該配線基板を実装して成る実装構造について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る半導体装置、配線基板、及び該半導体装置に該配線基板を実装して成る実装構造について示す断面図である。
【００２１】
図１において、２０１は、半導体装置２０７を実装する実装基板としての配線基板である。この配線基板２０１は、配線層２０３、２０３、・・・と層間絶縁層２０２、２０２、・・・とが交互に積層された、いわゆる多層配線基板である。これらのうち、配線層２０３、２０３、・・・は、無電解銅めっき層や電解銅めっき層をパターニングして成るものである。そして、層間絶縁層２０２、２０２、・・・は、感光性ポリイミド樹脂、非感光性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等から成るものである。
【００２２】
また、配線層２０３、２０３、・・・の中で最上層に形成されたものには、電極パッド２０３ａ、２０３ａ、・・・が形成されている。この電極パッド２０３ａ、２０３ａ、・・・の各々は、搭載される半導体装置２０７が備えるポスト（電極端子）２０６、２０６、・・・の位置に対応して形成されるものである。そして、この配線基板２０１の半導体装置搭載面において、ポスト２０６、２０６、・・・が接合される部分以外には、ソルダレジスト２０４が塗布されている。
【００２３】
なお、本実施形態においては、配線基板２０１として多層配線基板を例示したが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、コア基材（図示せず）の表面に一層の配線層を形成して成る配線基板でも、以下に説明するのと同様の作用、効果を奏することができる。
一方、半導体装置２０７は、半導体素子２０５の実装面周縁部にポスト（電極端子）２０６、２０６、・・・を配列して成る、いわゆるペリフェラル型の半導体装置である。このポスト２０６、２０６、・・・は、従来例に係るはんだポスト１０５、１０５、・・・（図７参照）とは異なり、亜鉛から成るものである。そこで、このポスト２０６、２０６、・・・のことを以下では亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・と称することにする。
【００２４】
この亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・は、従来例に係るはんだポスト１０５、１０５、・・・（図７参照）と同様に、電解めっきにより形成される。この電解めっきを行なう際には、従来例に係る鉛を含むめっき液に代えて、亜鉛を含むめっき液を用いれば良い。このめっき液としては、例えば、亜鉛の硫酸塩の酸性水溶液や、亜鉛のシアン化物のアルカリ性水溶液等の鉛を含まない水溶液が用いられる。
【００２５】
亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・に対応する開口を備えためっきレジスト（図示せず）を半導体素子２０５の実装面に塗布した状態で、該実装面を上記のめっき液に浸すことにより、めっきレジストの開口内に亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・が形成される。
このように、本実施形態に係る半導体装置２０７においては、電極端子として亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・を用いており、それを形成する際に用いるめっき液には鉛が含まれない。そのため、このめっき液を廃液処理する際に、従来のように人間が生活する環境に鉛が流出する恐れがない。
【００２６】
次に、この亜鉛ポスト２０６と電極パッド２０３ａの接合部付近の構造について、図２を参照しながら説明する。図２は、図１に示される亜鉛ポスト２０６と電極パッド２０３ａの接合部付近の拡大断面図である。
上記したように、配線層２０３、２０３、・・・は銅めっき層から成るものなので、それに形成された電極パッド２０３ａ、２０３ａ、・・・は銅から成るものである。そして、この銅から成る電極パッド２０３ａ、２０３ａ、・・・の表面上には、図示の如く、亜鉛から成る亜鉛層２０３ｂ（以下、第２の亜鉛層２０３ｂと称す）が形成されている。この第２の亜鉛層２０３ｂは、配線基板２０１の製造工程において、電極パッド２０３ａ、２０３ａ、・・・上に電解めっきにより形成されるものである。
【００２７】
後述するように、半導体装置２０７を配線基板２０１に実装する際、亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・は加熱されて溶融されるが、このように第２の亜鉛層２０３ｂを電極パッド２０３ａ、２０３ａ、・・・上に予め形成しておくと、溶融した亜鉛の濡れ性が良くなる。
（２）本実施形態に係る半導体装置の実装方法についての説明
次に、本実施形態に係る半導体装置の実装方法について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３及び図４は、本実施形態に係る半導体装置の実装方法について示す断面図である。これらの図において、図１及び図２において既に説明したのと同様の構成部材については、図１及び図２と同様の参照番号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００２８】
まず最初に、図３に示すように、第２の亜鉛層２０３ｂに亜鉛ポスト２０６が当接するように、半導体装置２０７を配線基板２０１に向かって降ろしていく。次に、図４に示すように、第２の亜鉛層２０３ｂに亜鉛ポスト２０６が当接した状態で、側方から亜鉛ポスト２０６にレーザを照射し、該亜鉛ポスト２０６を加熱・溶融する（接合工程）。この際に用いるレーザとしては、例えば、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ＣＯ２ レーザ等がある。
【００２９】
ここで、亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・の温度を室温よりも高く且つ配線基板２０１の耐熱温度よりも低くなるように予め高くしておき、その状態で上記のレーザの照射を行なっても良い。このようにすると、亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・の温度が予め高められているので、小さい照射エネルギのレーザで亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・を溶融することができる。
【００３０】
なお、このように亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・の温度を予め高めるには、例えば熱風法や赤外線加熱法等の技術を用いれば良い。これらの技術は、従来例に係るはんだポスト１０７（図７参照）をリフローする際に用いられる公知技術である。そして、これらの技術を用いることにより、亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・の温度が約２００℃程度にまで加熱される。
【００３１】
上のようにして亜鉛ポスト２０６を加熱・溶融すると、該亜鉛ポスト２０６が当接している第２の亜鉛層２０３ｂも溶融する。そして、この溶融した第２の亜鉛層２０３ｂにより、亜鉛ポスト２０６を電極パッド２０３ａ上に濡れ性良く接合させることができる。
また、第２の亜鉛層２０３ｂが溶融することにより、銅から成る電極パッド２０３ａの表面が、この溶融した亜鉛に曝されるようになる。銅と亜鉛の相溶性は極めて良く、このように電極パッド２０３ａの表面が溶融した亜鉛に曝されると、該表面近傍に銅−亜鉛合金（黄銅）が生成される。
【００３２】
この銅−亜鉛合金（黄銅）は、電極パッド２０３ａと亜鉛ポスト２０６との接合強度を高めるように機能する。この機能は、従来例に係る多層配線基板１０１が備える金めっき層１０６ｃの機能と同様である。
なお、配線基板２０１として、電極パッド２０３ａ上に第２の亜鉛層が形成されておらず、該電極パッド２０３ａの表面が露出しているものを用いても、上記の銅−亜鉛合金（黄銅）が生成される。すなわち、この場合、亜鉛ポスト２０６が電極パッド２０３ａに当接した状態で該亜鉛ポスト２０６にレーザを照射し、該亜鉛ポスト２０６を加熱・溶融する（接合工程）。これにより、銅から成る電極パッド２０３ａの表面が溶融した亜鉛に曝され、該表面近傍に銅−亜鉛合金（黄銅）が生成される。従って、この場合においても、銅−亜鉛合金（黄銅）により、電極パッド２０３ａと亜鉛ポスト２０６との接合強度を高めることができる。
【００３３】
以上により、半導体装置２０７が配線基板２０１に電気的かつ機械的に接続され、図１に示される半導体装置の実装構造が完成する。
このように、本実施形態に係る半導体装置の実装方法によれば、金めっき層を実装基板に形成せずに、半導体装置２０７と配線基板２０１（実装基板）との接合強度を高めることができる。そのため、配線基板２０１に金めっき層を形成する必要が無くなるので、従来例に係る多層配線基板１０１と比較して、金めっき層１０６ｃの製造コストの分だけ本実施形態に係る配線基板２０１の製造コストを安くすることができる。
【００３４】
なお、上においては、半導体装置２０７の電極端子として亜鉛から成る亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・を用いたが、この亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・に代えて、図５（ａ）に示されるような銅ポスト２０８、２０８、・・・を用いても、上で説明したのと同様の作用、効果が奏される。図５（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係る他の半導体装置の拡大断面図であり、図中において既に説明が成されたものについては、以下ではその説明を行なわない。
【００３５】
この銅ポスト２０８、２０８、・・・は、先に説明した亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・と同様に、電解めっきにより半導体素子２０５の実装面に形成されるものである。この電解めっきは公知の技術により行なわれ、その際に用いるめっき液中には鉛が含まれない。従って、このめっき液を廃液処理する際に、従来のように人間が生活する環境に鉛が流出する恐れがない。
【００３６】
また、この半導体装置２０７の配線基板２０１（図２参照）への実装は、図３及び図４で説明したのと同様の方法で行なわれる。すなわち、銅ポスト２０８が第２の亜鉛層２０３ｂに当接した状態で、該銅ポスト２０８に上記のレーザを照射する（接合工程）。このようにレーザを照射すると、銅ポスト２０８は加熱され、やがてその温度が亜鉛の融点よりも高くなる。すると、この銅ポスト２０８が当接している第２の亜鉛層２０３ｂが溶融し、該第２の亜鉛層２０３ｂを介して電極パッド２０３ａと銅ポスト２０８とが接合される。このとき、電極パッド２０３ａの表面近傍に銅−亜鉛合金（黄銅）が生成され、それにより電極パッド２０３ａと銅ポスト２０８との接合強度が高められるということは、先に説明した通りである。
【００３７】
なお、図５（ｂ）に示すように、この銅ポスト２０８の表面を亜鉛層２０９（以下、第１の亜鉛層２０９と称す）で覆っても良い。このようにすると、銅ポスト２０８にレーザを照射する際に第１の亜鉛層２０９が溶融するので、銅ポスト２０８を電極パッド２０６ａ上に濡れ性良く接合させることができる。
また、この第１の亜鉛層２０９が形成された銅ポスト２０８を用いる場合は、配線基板２０１として、電極パッド２０３ａ上に第２の亜鉛層２０３ｂが形成されておらず、該電極パッド２０３ａの表面が露出しているものを用いても良い。このような配線基板を用いる場合は、銅ポスト２０８の底面に形成されている第１の亜鉛層２０９が電極パッド２０３ａに当接した状態において、第１の亜鉛層２０９に上記のレーザを照射する（接合工程）。すると、この第１の亜鉛層２０９が溶融し、溶融した第１の亜鉛層２０９を介して銅ポスト２０８と電極パッド２０３ａが接合する。このとき、溶融した第１の亜鉛層２０９により電極パッド２０６ａの表面が曝されるので、該表面近傍に銅−亜鉛合金（黄銅）が生成される。そして、この銅−亜鉛合金（黄銅）により、銅ポスト２０８と電極パッド２０３ａとの接合強度を高めることができる。
【００３８】
このように、図５（ａ）及び（ｂ）に示される銅ポスト２０８を用いても、配線基板２０１に金めっき層を形成することなしに、該銅ポスト２０８、２０８、・・・と電極パッド２０３ａとの接合強度を高めることができる。
ところで、上で説明した本実施形態に係る半導体装置２０７（図１参照）では、電極端子２０６、２０６、・・・が半導体素子２０５の実装面上に直接形成された構造を有している。しかしながら、本実施形態はこれに限られるものではなく、半導体素子の実装面を再配線したものを本実施形態に係る半導体装置として用いても、上記したのと同様の作用、効果が奏される。これについて、図６を参照しながら説明する。図６は、本実施形態に係る別の半導体装置について示す断面図である。
【００３９】
図６に示されるように、この半導体装置３０１は、半導体素子３０２を備えており、該半導体素子３０２の実装面はＳｉＮより成るパシベーション層３０３で覆われている。パシベーション層３０３には開口部が複数設けられており、上記実装面に形成された電極３０４、３０４、・・・がこの開口部より露出している。
【００４０】
そして、パシベーション層３０３の表面上に、上記開口部を介して電極３０４、３０４、・・・と電気的に接続する再配線層３０５が形成されている。この再配線層３０５は銅から成り、その表面には銅ポスト３０６、３０６、・・・が形成されている。この銅ポスト３０６、３０６、・・・の端部には、半導体装置３０１の電極端子として機能する亜鉛バンプ３０７、３０７、・・・が固着されている。なお、パシベーション層３０３、再配線層３０５、及び銅ポスト３０６、３０６、・・・の側壁は、モールド樹脂３０８で覆われている。
【００４１】
この半導体装置３０１によると、鉛を含むはんだポストを従来のように電極端子として用いておらず、その代わり亜鉛より成る亜鉛バンプ３０７、３０７、・・・を電極端子として用いている。そのため、この半導体装置３０１の製造工程においては、人間が生活する環境内に鉛が流出することが無い。
また、この半導体装置３０１を配線基板２０１（図１参照）へ実装する実装方法は、図３及び図４で説明したのと同様の方法で行われる。すなわち、上記亜鉛バンプ３０７が第２の亜鉛層２０３ｂ（図４参照）に当接した状態で該亜鉛バンプ３０７にレーザを照射することにより、該亜鉛バンプ３０７を加熱・溶融し（接合工程）、半導体装置３０１を配線基板２０１に電気的かつ機械的に接続する。
【００４２】
この実装方法によると、先に説明したように、電極パッド２０３ａの表面近傍に銅−亜鉛合金（黄銅）が生成される。そして、この銅−亜鉛合金が、電極パッド２０３ａと亜鉛バンプ３０７との接合強度を高める機能を有しているので、この実装方法では、従来のように実装基板に高価な金めっき層を形成する必要が無い。
【００４３】
このように、半導体素子の実装面を再配線したものを本実施形態に係る半導体装置として用いても、半導体素子の実装面上に電極端子が直接形成された半導体装置と同様の作用、効果が奏される。従って、本発明で言う半導体装置とは、上の二つの半導体装置のいずれか一方に限定して解釈すべきでなく、両方の半導体装置を含むものとして解釈されるものである。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る半導体装置によると、該半導体装置は亜鉛から成る電極端子を備えている。これによると、従来のように鉛を含むはんだから成る電極端子を用いていないので、半導体装置の製造工程において人間が生活する環境内に鉛が流出する恐れがない。
【００４５】
また、本発明に係る配線基板によると、搭載される半導体装置の電極端子に対応する位置に銅から成る電極パッドが形成され、その電極パッド上に第２の亜鉛層が形成される。これによると、半導体装置の電極端子を電極パッド上に濡れ性よく接合させることができる。
更に、本発明に係る半導体装置の実装方法によると、亜鉛から成る電極端子を備えた半導体装置を、該電極端子に対応する位置に銅から成る電極パッドを備えた実装基板上に実装する。そして、半導体装置の電極端子が実装基板の電極パッドに当接した状態で、該電極端子にレーザを照射して該電極端子を溶融することにより、該電極端子を前記電極パッドに接合する。これによると、銅から成る電極パッドの表面が、溶融した亜鉛に曝され、該表面近傍に銅−亜鉛合金（黄銅）が生成される。この銅−亜鉛合金（黄銅）は、従来例に係る金めっき層と同様に、電極パッドと電極端子との接合強度を高める機能を有している。従って、本発明に係る半導体装置の実装方法では、高価な金めっき層を形成することなしに、電極パッドと電極端子との接合強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体装置、配線基板、及び該半導体装置に該配線基板を実装して成る実装構造について示す断面図である。
【図２】図１に示される亜鉛ポスト２０６と電極パッド２０３ａの接合部付近の拡大断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る半導体装置の実装方法について示す断面図（その１）である。
【図４】本発明の実施の形態に係る半導体装置の実装方法について示す断面図（その２）である。
【図５】本発明の実施の形態に係る他の半導体装置の拡大断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る別の半導体装置の断面図である。
【図７】従来例に係る半導体装置の実装構造の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１０１・・・・・・・・・・・多層配線基板、
１０２、２０３・・・・・・・配線層、
１０３、２０２・・・・・・・層間絶縁層、
１０４、２０４・・・・・・・ソルダレジスト、
１０５・・・・・・・・・・・はんだポスト、
１０６、２０３ａ・・・・・・電極パッド、
１０６ａ・・・・・・・・・・銅めっき層、
１０６ｂ・・・・・・・・・・ニッケルめっき層、
１０６ｃ・・・・・・・・・・金めっき層、
１０７、２０５、３０２・・・半導体素子、
１０８、２０７、３０１・・・半導体装置、
２０１・・・・・・・・・・・配線基板、
２０３ｂ・・・・・・・・・・第２の亜鉛層、
２０６・・・・・・・・・・・亜鉛ポスト、
２０８、３０６・・・・・・・銅ポスト、
２０９・・・・・・・・・・・第１の亜鉛層、
３０３・・・・・・・・・・・パシベーション層、
３０４・・・・・・・・・・・電極、
３０５・・・・・・・・・・・再配線層、
３０７・・・・・・・・・・・亜鉛バンプ、
３０８・・・・・・・・・・・モールド樹脂。
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置、配線基板、半導体装置の実装方法、及び半導体装置の実装構造に関する。より詳細には、表面実装用の半導体装置、配線基板、半導体装置の実装方法、及び半導体装置の実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置を実装基板に高密度で実装するという目的から、半導体装置を実装基板に表面実装して成る実装構造が普及している。この従来例に係る半導体装置の実装構造について、図７を参照しながら説明する。図７は、従来例に係る半導体装置の実装構造の要部拡大断面図である。
【０００３】
図７において、１０１は、実装基板としての多層配線基板である。図示の如く、この多層配線基板１０１は、銅層をパターニングしてなる配線層１０２、１０２、・・・と、層間絶縁層１０３、１０３、・・・とが交互に複数積層された構造を有している。そして、配線層１０２の中で最上層に形成されているものには、電極パッド１０６、１０６、・・・が形成されている。この電極パッド１０６、１０６、・・・は、搭載される半導体装置１０８が備えるはんだポスト１０５、１０５、・・・に対応する位置に形成されるものである。
【０００４】
半導体装置１０８は、半導体素子１０７の実装面にはんだポスト１０５、１０５、・・・を設けて成るものである。そして、この半導体装置１０８と多層配線基板１０１との接続は、はんだポスト１０５、１０５、・・・が電極パッド１０６、１０６、・・・に当接した状態で該はんだポスト１０５、１０５、・・・をリフローすることにより行われる。これにより、半導体装置１０８と多層配線基板１０１とが電気的かつ機械的に接続されることになる。
【０００５】
図７の点線円内に示されるものは、電極パッド１０６と、はんだポスト１０５との接合部付近の拡大断面図である。これに示されるように、電極パッド１０６は、銅めっき層１０６ａの上に、ニッケルめっき層１０６ｂ、及び金めっき層１０６ｃがこの順に積層された構造となっている。これらのうち、金めっき層１０６ｃは、はんだポスト１０５と電極パッド１０６との接合強度を高めるための層である。そして、その下のニッケルめっき層１０６ｂは、銅めっき層１０６ａと金めっき層１０６ｃとの接合強度を高めるための層である。このような構造を採用することにより、はんだポスト１０５が電極パッド１０６から剥離するのを防ぐことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したはんだポスト１０５、１０５、・・・は、鉛を含むはんだから成るものである。そして、このはんだポスト１０５、１０５、・・・は、鉛を含むめっき液を用いた電解めっきで形成されるものである。
しかしながら、鉛を含むめっき液を用いるのでは、該めっき液を廃液処理する際に、人間が生活する環境内に鉛が流出する恐れがある。環境保護の観点からすると、このように鉛が流出してしまうのは好ましくない。
【０００７】
更に、上記したように、はんだポスト１０５と電極パッド１０６との接合強度を高めるために、従来例に係る多層配線基板１０１は金めっき層１０６ｃを用いている。
しかしながら、金めっきはその製造コストが高いので、このように金めっき層１０６ｃを用いると、多層配線基板１０１の製造コストが高くなってしまう。
【０００８】
本発明は係る従来例の問題点に鑑みて創作されたものであり、鉛を含むはんだポストや、該はんだポストと電極パッドとの接合強度を高めるための金めっき層を用いることなしに、半導体装置を実装基板に実装することができる半導体装置、配線基板、半導体装置の実装方法、及び半導体装置の実装構造を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、第１の発明である、半導体素子の実装面に複数の電極端子が設けられた半導体装置において、前記電極端子が銅から成り、該電極端子の表面に第１の亜鉛層が形成されたことを特徴とする半導体装置によって解決する。
又は、第２の発明である、前記電極端子の形状が柱状であることを特徴とする第１の発明に記載の半導体装置によって解決する。
【００１０】
又は、第３の発明である、少なくとも一以上の配線層を備え、搭載される半導体装置の電極端子に対応する位置に銅から成る電極パッドを備えた配線基板において、前記電極パッドの表面に、第２の亜鉛層が形成されたことを特徴とする配線基板によって解決する。
又は、第４の発明である、半導体素子の実装面に複数の電極端子が設けられた半導体装置を実装基板に実装する半導体装置の実装方法において、前記半導体装置として、前記電極端子が亜鉛から成るものを用い、前記実装基板として、搭載する半導体装置の前記電極端子に対応する位置に銅から成る電極パッドを備えたものを用い、前記電極端子が前記電極パッドに当接した状態で該電極端子にレーザを照射して該電極端子を溶融することにより、該電極端子を前記電極パッドに接合する接合工程を含むことを特徴とする半導体装置の実装方法によって解決する。
【００１１】
又は、第５の発明である、前記実装基板として、前記電極パッドの表面に第２の亜鉛層が形成されたものを用いることを特徴とする第４の発明に記載の半導体装置の実装方法によって解決する。
又は、第６の発明である、半導体素子の実装面に複数の電極端子が設けられた半導体装置を実装基板に実装する半導体装置の実装方法において、前記半導体装置として、前記電極端子が銅から成るものを用い、前記実装基板として、搭載する半導体装置の前記電極端子に対応する位置に、表面に第２の亜鉛層が形成された銅から成る電極パッドを備えたものを用い、前記電極端子が前記電極パッドに当接した状態で該電極端子にレーザを照射して前記第２の亜鉛層を溶融することにより、該溶融した第２の亜鉛層を介して前記電極端子を前記電極パッドに接合する接合工程を含むことを特徴とする半導体装置の実装方法によって解決する。
【００１２】
又は、第７の発明である、前記半導体装置として、前記電極端子の表面に第１の亜鉛層が形成されたものを用いること特徴とする第６の発明に記載の半導体装置の実装方法によって解決する。
又は、第８の発明である、半導体素子の実装面に複数の電極端子が設けられた半導体装置を実装基板に実装する半導体装置の実装方法において、前記半導体装置として、前記電極端子が銅から成り、該電極端子の表面に第１の亜鉛層が形成されたものを用い、前記実装基板として、搭載する半導体装置の前記電極端子に対応する位置に銅から成る電極パッドを備えたものを用い、前記電極端子が前記電極パッドに当接した状態で該電極端子にレーザを照射して前記第１の亜鉛層を溶融することにより、該溶融した第１の亜鉛層を介して前記電極端子を前記電極パッドに接合する接合工程を含むことを特徴とする半導体装置の実装方法によって解決する。
【００１３】
又は、第９の発明である、前記接合工程は、前記実装基板の耐熱温度よりも低い温度で行なわれることを特徴とする第４の発明から第８の発明のいずれか一の発明に記載の半導体装置の実装方法によって解決する。
又は、第１０の発明である、前記温度を、熱風法又は赤外線加熱法により得ることを特徴とする第９の発明に記載の半導体装置の実装方法によって解決する。
【００１５】
又は、第１１の発明である、第４から第１０の発明のいずれか一に記載の半導体装置の実装方法により、前記半導体装置の前記電極端子が前記実装基板の前記電極パッドに接合されたことを特徴とする半導体装置の実装構造によって解決する。
次に、本発明の作用について説明する。
【００１６】
本発明に係る半導体装置によれば、該半導体装置は、亜鉛から成る電極端子をその実装面に設けて成るものである。この電極端子を形成する際には、従来のように鉛を含むめっき液を用いることが無い。そのため、この半導体装置の製造工程においては、鉛を含むめっき液を廃液処理する必要が無いので、人間が生活する環境内に鉛が流出することがない。
【００１７】
また、本発明に係る配線基板によれば、該配線基板は、搭載される半導体装置の電極端子に対応する位置に銅から成る電極パッドを備えている。そして、この電極パッドの表面に、第２の亜鉛層が形成される。この配線基板に半導体装置を実装する際には、該半導体装置の電極端子が第２の亜鉛層に当接した状態で該電極端子が加熱される。この加熱により、第２の亜鉛層が溶融するので、この配線基板の電極パッド上に半導体装置の電極端子が濡れ性良く接合させられる。
【００１８】
一方、本発明に係る半導体装置の実装方法によれば、半導体素子の実装面に複数の電極端子が設けられた半導体装置が実装基板に実装される。この実装の際には、半導体装置として、その電極端子が亜鉛から成るものが用いられる。そして、実装基板として、搭載する半導体装置の上記電極端子に対応する位置に銅から成る電極パッドを備えたものを用いる。更に、この電極端子が電極パッドに当接した状態で該電極端子にレーザを照射して該電極端子を溶融することにより、該電極端子を前記電極パッドに接合する。
【００１９】
これによると、実装基板の銅から成る電極パッドの表面が、溶融した亜鉛に曝されることになる。亜鉛と銅との相溶性は極めて良いので、電極パッドの表面近傍に、銅−亜鉛合金（黄銅）が生成される。この銅−亜鉛合金（黄銅）は、電極パッドと電極端子との接合強度を高める機能を有している。そのため、この実装方法によると、従来のように電極パッド上に金めっき層を形成することなしに、電極パッドと電極端子との接合強度が高められる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（１）本実施形態に係る半導体装置、配線基板、及び該半導体装置に該配線基板を実装して成る実装構造についての説明
次に、本実施形態に係る半導体装置、配線基板、及び該半導体装置に該配線基板を実装して成る実装構造について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る半導体装置、配線基板、及び該半導体装置に該配線基板を実装して成る実装構造について示す断面図である。
【００２１】
図１において、２０１は、半導体装置２０７を実装する実装基板としての配線基板である。この配線基板２０１は、配線層２０３、２０３、・・・と層間絶縁層２０２、２０２、・・・とが交互に積層された、いわゆる多層配線基板である。これらのうち、配線層２０３、２０３、・・・は、無電解銅めっき層や電解銅めっき層をパターニングして成るものである。そして、層間絶縁層２０２、２０２、・・・は、感光性ポリイミド樹脂、非感光性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等から成るものである。
【００２２】
また、配線層２０３、２０３、・・・の中で最上層に形成されたものには、電極パッド２０３ａ、２０３ａ、・・・が形成されている。この電極パッド２０３ａ、２０３ａ、・・・の各々は、搭載される半導体装置２０７が備えるポスト（電極端子）２０６、２０６、・・・の位置に対応して形成されるものである。そして、この配線基板２０１の半導体装置搭載面において、ポスト２０６、２０６、・・・が接合される部分以外には、ソルダレジスト２０４が塗布されている。
【００２３】
なお、本実施形態においては、配線基板２０１として多層配線基板を例示したが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、コア基材（図示せず）の表面に一層の配線層を形成して成る配線基板でも、以下に説明するのと同様の作用、効果を奏することができる。
一方、半導体装置２０７は、半導体素子２０５の実装面周縁部にポスト（電極端子）２０６、２０６、・・・を配列して成る、いわゆるペリフェラル型の半導体装置である。このポスト２０６、２０６、・・・は、従来例に係るはんだポスト１０５、１０５、・・・（図７参照）とは異なり、亜鉛から成るものである。そこで、このポスト２０６、２０６、・・・のことを以下では亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・と称することにする。
【００２４】
この亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・は、従来例に係るはんだポスト１０５、１０５、・・・（図７参照）と同様に、電解めっきにより形成される。この電解めっきを行なう際には、従来例に係る鉛を含むめっき液に代えて、亜鉛を含むめっき液を用いれば良い。このめっき液としては、例えば、亜鉛の硫酸塩の酸性水溶液や、亜鉛のシアン化物のアルカリ性水溶液等の鉛を含まない水溶液が用いられる。
【００２５】
亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・に対応する開口を備えためっきレジスト（図示せず）を半導体素子２０５の実装面に塗布した状態で、該実装面を上記のめっき液に浸すことにより、めっきレジストの開口内に亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・が形成される。
このように、本実施形態に係る半導体装置２０７においては、電極端子として亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・を用いており、それを形成する際に用いるめっき液には鉛が含まれない。そのため、このめっき液を廃液処理する際に、従来のように人間が生活する環境に鉛が流出する恐れがない。
【００２６】
次に、この亜鉛ポスト２０６と電極パッド２０３ａの接合部付近の構造について、図２を参照しながら説明する。図２は、図１に示される亜鉛ポスト２０６と電極パッド２０３ａの接合部付近の拡大断面図である。
上記したように、配線層２０３、２０３、・・・は銅めっき層から成るものなので、それに形成された電極パッド２０３ａ、２０３ａ、・・・は銅から成るものである。そして、この銅から成る電極パッド２０３ａ、２０３ａ、・・・の表面上には、図示の如く、亜鉛から成る亜鉛層２０３ｂ（以下、第２の亜鉛層２０３ｂと称す）が形成されている。この第２の亜鉛層２０３ｂは、配線基板２０１の製造工程において、電極パッド２０３ａ、２０３ａ、・・・上に電解めっきにより形成されるものである。
【００２７】
後述するように、半導体装置２０７を配線基板２０１に実装する際、亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・は加熱されて溶融されるが、このように第２の亜鉛層２０３ｂを電極パッド２０３ａ、２０３ａ、・・・上に予め形成しておくと、溶融した亜鉛の濡れ性が良くなる。
（２）本実施形態に係る半導体装置の実装方法についての説明
次に、本実施形態に係る半導体装置の実装方法について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３及び図４は、本実施形態に係る半導体装置の実装方法について示す断面図である。これらの図において、図１及び図２において既に説明したのと同様の構成部材については、図１及び図２と同様の参照番号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００２８】
まず最初に、図３に示すように、第２の亜鉛層２０３ｂに亜鉛ポスト２０６が当接するように、半導体装置２０７を配線基板２０１に向かって降ろしていく。次に、図４に示すように、第２の亜鉛層２０３ｂに亜鉛ポスト２０６が当接した状態で、側方から亜鉛ポスト２０６にレーザを照射し、該亜鉛ポスト２０６を加熱・溶融する（接合工程）。この際に用いるレーザとしては、例えば、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ＣＯ２ レーザ等がある。
【００２９】
ここで、亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・の温度を室温よりも高く且つ配線基板２０１の耐熱温度よりも低くなるように予め高くしておき、その状態で上記のレーザの照射を行なっても良い。このようにすると、亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・の温度が予め高められているので、小さい照射エネルギのレーザで亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・を溶融することができる。
【００３０】
なお、このように亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・の温度を予め高めるには、例えば熱風法や赤外線加熱法等の技術を用いれば良い。これらの技術は、従来例に係るはんだポスト１０７（図７参照）をリフローする際に用いられる公知技術である。そして、これらの技術を用いることにより、亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・の温度が約２００℃程度にまで加熱される。
【００３１】
上のようにして亜鉛ポスト２０６を加熱・溶融すると、該亜鉛ポスト２０６が当接している第２の亜鉛層２０３ｂも溶融する。そして、この溶融した第２の亜鉛層２０３ｂにより、亜鉛ポスト２０６を電極パッド２０３ａ上に濡れ性良く接合させることができる。
また、第２の亜鉛層２０３ｂが溶融することにより、銅から成る電極パッド２０３ａの表面が、この溶融した亜鉛に曝されるようになる。銅と亜鉛の相溶性は極めて良く、このように電極パッド２０３ａの表面が溶融した亜鉛に曝されると、該表面近傍に銅−亜鉛合金（黄銅）が生成される。
【００３２】
この銅−亜鉛合金（黄銅）は、電極パッド２０３ａと亜鉛ポスト２０６との接合強度を高めるように機能する。この機能は、従来例に係る多層配線基板１０１が備える金めっき層１０６ｃの機能と同様である。
なお、配線基板２０１として、電極パッド２０３ａ上に第２の亜鉛層が形成されておらず、該電極パッド２０３ａの表面が露出しているものを用いても、上記の銅−亜鉛合金（黄銅）が生成される。すなわち、この場合、亜鉛ポスト２０６が電極パッド２０３ａに当接した状態で該亜鉛ポスト２０６にレーザを照射し、該亜鉛ポスト２０６を加熱・溶融する（接合工程）。これにより、銅から成る電極パッド２０３ａの表面が溶融した亜鉛に曝され、該表面近傍に銅−亜鉛合金（黄銅）が生成される。従って、この場合においても、銅−亜鉛合金（黄銅）により、電極パッド２０３ａと亜鉛ポスト２０６との接合強度を高めることができる。
【００３３】
以上により、半導体装置２０７が配線基板２０１に電気的かつ機械的に接続され、図１に示される半導体装置の実装構造が完成する。
このように、本実施形態に係る半導体装置の実装方法によれば、金めっき層を実装基板に形成せずに、半導体装置２０７と配線基板２０１（実装基板）との接合強度を高めることができる。そのため、配線基板２０１に金めっき層を形成する必要が無くなるので、従来例に係る多層配線基板１０１と比較して、金めっき層１０６ｃの製造コストの分だけ本実施形態に係る配線基板２０１の製造コストを安くすることができる。
【００３４】
なお、上においては、半導体装置２０７の電極端子として亜鉛から成る亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・を用いたが、この亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・に代えて、図５（ａ）に示されるような銅ポスト２０８、２０８、・・・を用いても、上で説明したのと同様の作用、効果が奏される。図５（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係る他の半導体装置の拡大断面図であり、図中において既に説明が成されたものについては、以下ではその説明を行なわない。
【００３５】
この銅ポスト２０８、２０８、・・・は、先に説明した亜鉛ポスト２０６、２０６、・・・と同様に、電解めっきにより半導体素子２０５の実装面に形成されるものである。この電解めっきは公知の技術により行なわれ、その際に用いるめっき液中には鉛が含まれない。従って、このめっき液を廃液処理する際に、従来のように人間が生活する環境に鉛が流出する恐れがない。
【００３６】
また、この半導体装置２０７の配線基板２０１（図２参照）への実装は、図３及び図４で説明したのと同様の方法で行なわれる。すなわち、銅ポスト２０８が第２の亜鉛層２０３ｂに当接した状態で、該銅ポスト２０８に上記のレーザを照射する（接合工程）。このようにレーザを照射すると、銅ポスト２０８は加熱され、やがてその温度が亜鉛の融点よりも高くなる。すると、この銅ポスト２０８が当接している第２の亜鉛層２０３ｂが溶融し、該第２の亜鉛層２０３ｂを介して電極パッド２０３ａと銅ポスト２０８とが接合される。このとき、電極パッド２０３ａの表面近傍に銅−亜鉛合金（黄銅）が生成され、それにより電極パッド２０３ａと銅ポスト２０８との接合強度が高められるということは、先に説明した通りである。
【００３７】
なお、図５（ｂ）に示すように、この銅ポスト２０８の表面を亜鉛層２０９（以下、第１の亜鉛層２０９と称す）で覆っても良い。このようにすると、銅ポスト２０８にレーザを照射する際に第１の亜鉛層２０９が溶融するので、銅ポスト２０８を電極パッド２０６ａ上に濡れ性良く接合させることができる。
また、この第１の亜鉛層２０９が形成された銅ポスト２０８を用いる場合は、配線基板２０１として、電極パッド２０３ａ上に第２の亜鉛層２０３ｂが形成されておらず、該電極パッド２０３ａの表面が露出しているものを用いても良い。このような配線基板を用いる場合は、銅ポスト２０８の底面に形成されている第１の亜鉛層２０９が電極パッド２０３ａに当接した状態において、第１の亜鉛層２０９に上記のレーザを照射する（接合工程）。すると、この第１の亜鉛層２０９が溶融し、溶融した第１の亜鉛層２０９を介して銅ポスト２０８と電極パッド２０３ａが接合する。このとき、溶融した第１の亜鉛層２０９により電極パッド２０６ａの表面が曝されるので、該表面近傍に銅−亜鉛合金（黄銅）が生成される。そして、この銅−亜鉛合金（黄銅）により、銅ポスト２０８と電極パッド２０３ａとの接合強度を高めることができる。
【００３８】
このように、図５（ａ）及び（ｂ）に示される銅ポスト２０８を用いても、配線基板２０１に金めっき層を形成することなしに、該銅ポスト２０８、２０８、・・・と電極パッド２０３ａとの接合強度を高めることができる。
ところで、上で説明した本実施形態に係る半導体装置２０７（図１参照）では、電極端子２０６、２０６、・・・が半導体素子２０５の実装面上に直接形成された構造を有している。しかしながら、本実施形態はこれに限られるものではなく、半導体素子の実装面を再配線したものを本実施形態に係る半導体装置として用いても、上記したのと同様の作用、効果が奏される。これについて、図６を参照しながら説明する。図６は、本実施形態に係る別の半導体装置について示す断面図である。
【００３９】
図６に示されるように、この半導体装置３０１は、半導体素子３０２を備えており、該半導体素子３０２の実装面はＳｉＮより成るパシベーション層３０３で覆われている。パシベーション層３０３には開口部が複数設けられており、上記実装面に形成された電極３０４、３０４、・・・がこの開口部より露出している。
【００４０】
そして、パシベーション層３０３の表面上に、上記開口部を介して電極３０４、３０４、・・・と電気的に接続する再配線層３０５が形成されている。この再配線層３０５は銅から成り、その表面には銅ポスト３０６、３０６、・・・が形成されている。この銅ポスト３０６、３０６、・・・の端部には、半導体装置３０１の電極端子として機能する亜鉛バンプ３０７、３０７、・・・が固着されている。なお、パシベーション層３０３、再配線層３０５、及び銅ポスト３０６、３０６、・・・の側壁は、モールド樹脂３０８で覆われている。
【００４１】
この半導体装置３０１によると、鉛を含むはんだポストを従来のように電極端子として用いておらず、その代わり亜鉛より成る亜鉛バンプ３０７、３０７、・・・を電極端子として用いている。そのため、この半導体装置３０１の製造工程においては、人間が生活する環境内に鉛が流出することが無い。
また、この半導体装置３０１を配線基板２０１（図１参照）へ実装する実装方法は、図３及び図４で説明したのと同様の方法で行われる。すなわち、上記亜鉛バンプ３０７が第２の亜鉛層２０３ｂ（図４参照）に当接した状態で該亜鉛バンプ３０７にレーザを照射することにより、該亜鉛バンプ３０７を加熱・溶融し（接合工程）、半導体装置３０１を配線基板２０１に電気的かつ機械的に接続する。
【００４２】
この実装方法によると、先に説明したように、電極パッド２０３ａの表面近傍に銅−亜鉛合金（黄銅）が生成される。そして、この銅−亜鉛合金が、電極パッド２０３ａと亜鉛バンプ３０７との接合強度を高める機能を有しているので、この実装方法では、従来のように実装基板に高価な金めっき層を形成する必要が無い。
【００４３】
このように、半導体素子の実装面を再配線したものを本実施形態に係る半導体装置として用いても、半導体素子の実装面上に電極端子が直接形成された半導体装置と同様の作用、効果が奏される。従って、本発明で言う半導体装置とは、上の二つの半導体装置のいずれか一方に限定して解釈すべきでなく、両方の半導体装置を含むものとして解釈されるものである。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る半導体装置によると、該半導体装置は亜鉛から成る電極端子を備えている。これによると、従来のように鉛を含むはんだから成る電極端子を用いていないので、半導体装置の製造工程において人間が生活する環境内に鉛が流出する恐れがない。
【００４５】
また、本発明に係る配線基板によると、搭載される半導体装置の電極端子に対応する位置に銅から成る電極パッドが形成され、その電極パッド上に第２の亜鉛層が形成される。これによると、半導体装置の電極端子を電極パッド上に濡れ性よく接合させることができる。
更に、本発明に係る半導体装置の実装方法によると、亜鉛から成る電極端子を備えた半導体装置を、該電極端子に対応する位置に銅から成る電極パッドを備えた実装基板上に実装する。そして、半導体装置の電極端子が実装基板の電極パッドに当接した状態で、該電極端子にレーザを照射して該電極端子を溶融することにより、該電極端子を前記電極パッドに接合する。これによると、銅から成る電極パッドの表面が、溶融した亜鉛に曝され、該表面近傍に銅−亜鉛合金（黄銅）が生成される。この銅−亜鉛合金（黄銅）は、従来例に係る金めっき層と同様に、電極パッドと電極端子との接合強度を高める機能を有している。従って、本発明に係る半導体装置の実装方法では、高価な金めっき層を形成することなしに、電極パッドと電極端子との接合強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体装置、配線基板、及び該半導体装置に該配線基板を実装して成る実装構造について示す断面図である。
【図２】図１に示される亜鉛ポスト２０６と電極パッド２０３ａの接合部付近の拡大断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る半導体装置の実装方法について示す断面図（その１）である。
【図４】本発明の実施の形態に係る半導体装置の実装方法について示す断面図（その２）である。
【図５】本発明の実施の形態に係る他の半導体装置の拡大断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る別の半導体装置の断面図である。
【図７】従来例に係る半導体装置の実装構造の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１０１・・・・・・・・・・・多層配線基板、
１０２、２０３・・・・・・・配線層、
１０３、２０２・・・・・・・層間絶縁層、
１０４、２０４・・・・・・・ソルダレジスト、
１０５・・・・・・・・・・・はんだポスト、
１０６、２０３ａ・・・・・・電極パッド、
１０６ａ・・・・・・・・・・銅めっき層、
１０６ｂ・・・・・・・・・・ニッケルめっき層、
１０６ｃ・・・・・・・・・・金めっき層、
１０７、２０５、３０２・・・半導体素子、
１０８、２０７、３０１・・・半導体装置、
２０１・・・・・・・・・・・配線基板、
２０３ｂ・・・・・・・・・・第２の亜鉛層、
２０６・・・・・・・・・・・亜鉛ポスト、
２０８、３０６・・・・・・・銅ポスト、
２０９・・・・・・・・・・・第１の亜鉛層、
３０３・・・・・・・・・・・パシベーション層、
３０４・・・・・・・・・・・電極、
３０５・・・・・・・・・・・再配線層、
３０７・・・・・・・・・・・亜鉛バンプ、
３０８・・・・・・・・・・・モールド樹脂。
Claims (11)
- 半導体素子の実装面に複数の電極端子が設けられた半導体装置において、
前記電極端子が銅から成り、該電極端子の表面に第１の亜鉛層が形成されたことを特徴とする半導体装置。 - 前記電極端子の形状が柱状であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
- 少なくとも一以上の配線層を備え、搭載される半導体装置の電極端子に対応する位置に銅から成る電極パッドを備えた配線基板において、
前記電極パッドの表面に、第２の亜鉛層が形成されたことを特徴とする配線基板。 - 半導体素子の実装面に複数の電極端子が設けられた半導体装置を実装基板に実装する半導体装置の実装方法において、
前記半導体装置として、前記電極端子が亜鉛から成るものを用い、
前記実装基板として、搭載する半導体装置の前記電極端子に対応する位置に銅から成る電極パッドを備えたものを用い、
前記電極端子が前記電極パッドに当接した状態で該電極端子にレーザを照射して該電極端子を溶融することにより、該電極端子を前記電極パッドに接合する接合工程を含むことを特徴とする半導体装置の実装方法。 - 前記実装基板として、前記電極パッドの表面に第２の亜鉛層が形成されたものを用いることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の実装方法。
- 半導体素子の実装面に複数の電極端子が設けられた半導体装置を実装基板に実装する半導体装置の実装方法において、
前記半導体装置として、前記電極端子が銅から成るものを用い、
前記実装基板として、搭載する半導体装置の前記電極端子に対応する位置に、表面に第２の亜鉛層が形成された銅から成る電極パッドを備えたものを用い、
前記電極端子が前記電極パッドに当接した状態で該電極端子にレーザを照射して前記第２の亜鉛層を溶融することにより、該溶融した第２の亜鉛層を介して前記電極端子を前記電極パッドに接合する接合工程を含むことを特徴とする半導体装置の実装方法。 - 前記半導体装置として、前記電極端子の表面に第１の亜鉛層が形成されたものを用いること特徴とする請求項６に記載の半導体装置の実装方法。
- 半導体素子の実装面に複数の電極端子が設けられた半導体装置を実装基板に実装する半導体装置の実装方法において、
前記半導体装置として、前記電極端子が銅から成り、該電極端子の表面に第１の亜鉛層が形成されたものを用い、
前記実装基板として、搭載する半導体装置の前記電極端子に対応する位置に銅から成る電極パッドを備えたものを用い、
前記電極端子が前記電極パッドに当接した状態で該電極端子にレーザを照射して前記第１の亜鉛層を溶融することにより、該溶融した第１の亜鉛層を介して前記電極端子を前記電極パッドに接合する接合工程を含むことを特徴とする半導体装置の実装方法。 - 前記接合工程は、前記実装基板の耐熱温度よりも低い温度で行なわれることを特徴とする請求項４から請求項８のいずれか一項に記載の半導体装置の実装方法。
- 前記温度を、熱風法又は赤外線加熱法により得ることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の実装方法。
- 請求項４から請求項１０のいずれか一項に記載の半導体装置の実装方法により、前記半導体装置の前記電極端子が前記実装基板の前記電極パッドに接合されたことを特徴とする半導体装置の実装構造。
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