JPH03228334A - 半導体装置およびその接続方法 - Google Patents

半導体装置およびその接続方法

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JPH03228334A JP2022264A JP2226490A JPH03228334A JP H03228334 A JPH03228334 A JP H03228334A JP 2022264 A JP2022264 A JP 2022264A JP 2226490 A JP2226490 A JP 2226490A JP H03228334 A JPH03228334 A JP H03228334A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は半導体装置の実装技術における半導体装置お
よびその接続方法に関する。
「従来の技術」 一般に、ＩＣチップと基板を接続する接続方法としては
、ＩＣチップの一面に多数のバンプ電極を突出させて設
け、この多数のバンプ電極を基板に配列された接続端子
上に位置決めした上、熱圧着により各バンプ電極を溶融
させて各接続端子に一度に接合するフェイスダウン方式
が知られている。この接続方法では、バンプ電極を接続
端子に接合した後、ＩＣチップと基板の間に封止樹脂を
流し込んで硬化させることにより、バンプ電極と接続端
子の接合部分を保護するとともに、接合強度を確保する
必要がある。しかし、上述した接続方法では、接合後に
ＩＣチップと基板の間に封止樹脂を注入する際、気泡等
の発生により一定景の封止樹脂を注入することが難しく
、封止樹脂による封止が確実にできず、しかもその作業
が非能率的であるという問題がある。
そこで、最近では、第１１図に示すように、ＩＣＣチッ
プ上基板２の間に異方導電性接着剤５を介在させて、Ｉ
Ｃチップｌのバンプ電極３と基板２の接続端子４を接続
する方法が検討されている。異方導電性接着剤５とは、
絶縁性接着剤６中に導電性微粒子７を分散混合したもの
である。この異方導電性接着剤５を用いてＩＣチップｌ
を基板２に接続する際には、異方導電性接着剤５を基板
２の接続端子４上のみでなく、接続端子４間の基板２上
にも被着し、この状態で基板２の接続端子４とＩＣチッ
プ１のバンプ電極３を異方導電性接着剤５を介在して熱
圧着等により接合する。このとき、バンプ電極３と接続
端子４の対向間に介在された絶縁性接着剤６は隣接する
接続端子４問およびバンプ電極３間に流動し、互いに対
向する接続端子４とバンプ電極３は導電性微粒子７を挟
んで直接導電性微粒子７に接触する。この場合、各導電
性微粒子が互いに導通しないように充分に離間して分散
されていれば、隣接する接続端子４または隣接するバン
プ電極３は短絡することはない、すなわち、異方導電性
接着剤５とは、接合状態において厚み方向には導電性を
有するが、面方向には絶縁性を呈するものであり、導電
性に方向性を有する接着剤ということである。したがっ
て、この異方導電性接着剤５を用いた接続方法では、異
方導電性接着剤５を基板２の接続端子４上に被着する際
に、位置合わせが必要でないので、能率的に接続作業を
行なうことができ、また接続端子４間にも絶縁性接着剤
６が介在されるため、接合後に封止樹脂を充填しなくて
も、接合強度を確保することができる。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した異方導電性接着剤５を用いたＩ
Ｃチップｌの接続方法では、異方導電性接着剤５を介在
させて基板２の接続端子４にＩＣチップｌのバンプ電極
３を熱圧着等により接合する際に、異方導電性接着剤５
の絶縁性接着剤６が流動し、バンプ電極３と接続端子４
の対向間から隣接するバンプ電極３問および隣接する接
続端子４間に流れ出す、このとき、導電性微粒子７は絶
縁性接着剤６の流動に伴ってバンプ電極３と接続端子４
の対向間から流れ出してしまうことがある。そのため、
バンプ電極３と接続端子４は第１２図に示すように、導
電性微粒子７に直接接触せずに接合されてしまうことが
あり、バンプ電極３と接続端子４の接続が不安定となり
、確実な接続が得られないという問題がある。特に、上
述した接続方法では、バンプ電極３および接続端子４の
ピッチが微細になればなるほど、導電性微粒子７がバン
プ電極３と接続端子４の対向間から流れ出し易いので、
より一層、接続が不安定となり、微細なピッチの接続が
困難になるという問題がある。
この発明の目的は、安定した接続が図れ、接続信頼性に
優れ、かつバンプ電極のピッチが微細化しても確実な接
続が行なえる半導体装置およびその接続方法を提供する
ことである。
［課題を解決するための手段］ この発明の半導体装置は、バンプ電極の頂面に全周囲が
前記バンプ電極の側縁部により囲まれた陥没部を形成し
たものである。
また、この発明の接続方法は、上述した半導体装置と接
続端子の間に導通用接着剤を介在させて、前記半導体装
置のバンプ電極と前記接続端子を接続することである。
［作用］ この発明の半導体装置は、バンプ電極の頂面に全周囲が
バンプ電極の側縁部により囲まれた陥没部を形成したの
で１例えば導通用接着剤等を介在して接続端子にバンプ
電極を接続する際に、バンプ電極の陥没部内に導通用接
着剤を抱き込むことができ、したがって安定した接続が
図れ、接続信頼性を高めることができる。
また、この発明の接続方法によれば、半導体装置のバン
プ電極と接続端子を対向させて接近させる際に、バンプ
電極の頂面に形成された陥没部が導通用接着剤を抱き込
むので、バンプ電極と接続端子の対向間には、必ず導通
用接着剤が介在することとなり、この導通用接着剤によ
りバンプ電極と接続端子を接続することができ、したが
って安定した接続が図れ、接続信頼性が良く、かつバン
プ電極が微細ピッチ化しても、確実に接続することがで
きる。
［実施例］ 以下、第１図〜第１０図を参照して、この発明の一実施
例を説明する。
まず、第３図〜第１０図を参照して、ＩＣチップにバン
プ電極を形成する場合について説明する。第３図に示す
ように、予め、ＩＣチー２プｌ。
上の所定箇所にアルミニウム等よりなるパッド電極１１
（図では２個のみを示すが、実際には多数個ある）をパ
ターン形成するとともに、このパッド電極１１の箇所を
除＜ＩＣチップ１０の上面にパッシベーション膜１２を
パターン形成スル。
この後、第４図に示すように、ＩＣチップｌＯのパッシ
ベーション膜１２および各パッド電極ｌｌ上に下地金属
層１３を真空蒸着またはスパッタリング等により被着す
る。しかる後、８８５図に示すように、下地金属層１３
上にメツキレジスト１４を所定の厚さで塗布し、このメ
ツキレジスト１４をフォトリングラフィ法により露光し
て現像することにより、パッド電極１１と対応する箇所
のメツキレシス）１４を除去して開口部１５を形成する
。そして、第６図に示すように、電解メツキ等により開
口部１５内の下地金属層１３上にメツキ層を成長させて
、銅、金、銀、半田等の金属よりなるバンプ電極１６を
形成する。この場合、バンプ電極１６の高さはメツキレ
シス）１４の厚さとほぼ同じであることが望ましいが、
メツキレジスト１４の厚さよりも薄くても、また厚くて
もよい。
次に、第７図に示すように、メツキレジスト１４および
バンプ電極１６上にフォトレジスト１７を塗布し、フォ
トリソグラフィ法によりバターニングして、／ヘンプ電
極１６の上面にこれよりも小さい大きさの開口部１８を
形成する。この後、第８図に示すように、フォトレジス
ト１７をフォトマスクとして、等方性エツチングにより
バンプ電極１６の上面をエツチングする。このエツチン
グは同図に点線で示すように、フォトレジス）１７の開
口部１８の開口面積に応じて深さ方向および面方向にほ
ぼ均等に進行して行く、これにより、バンプ電極１６の
上面に所望の大きさの陥没部１９が形成される。この陥
没部１９の深さおよび大きさはフォトレジスト１７の開
口部１８の開口面積およびエツチング時間によって決定
される０例えば、開口部１８の開口面積を狭く形成して
エツチング時間を長くすれば、陥没部１９は深くて狭い
大きさに形成され、逆に開口部１８の開口面積を広くし
てエツチング時間を短くすれば、陥没部１９は浅くて広
い大きさに形成される。
最後に、！＠９図に示すように、フォトレジスト１７お
よびメツキレジスト１４を順に剥離し、かつバンプ電極
１６が設けられた箇所以外の下地金属層１３をエツチン
グして除去すれば、陥没部１９が形成されたバンプ電極
１６がＩＣチップ１０上に突出して形成される。この陥
没部１９はバンプ電極１６の上面（頂面）１６ａに全周
囲がバンプ電極１６の側縁部１６ｂにより囲まれて形成
されている。その形状は、フォトレジスト１７の開口部
１８が四角形状に形成されていれば、第１θ図に示すよ
うに、はぼ四角形状の四部に形成され、また開口部１８
が円形状に形成されていれば、はぼ半球状の凹部に形成
される。なお、陥没部１９の大きさおよび深さについて
は後述する。
次に、第１図および８８２図を参照して、上述したＩＣ
チップｌＯを基板２０に接続する場合について説明する
。
まず、８８２図に示すように、予めＩＣチップ１０のバ
ンプ電極１６と対応する接続端子２１がパターン形成さ
れた基板２０上に導通用接着剤２１を塗布する。この導
通用接着剤２２は、絶縁性接着剤２３中に導通用微粒子
２４を混合してなり、接合状態において厚み方向には導
電性を有するが、面方向には絶縁性を呈する異方導電性
接着剤である。絶縁性接着剤２３としては、熱可塑性樹
脂よりなる熱溶融型に属するホットメルト型のものが望
ましいが、これに限られず、後述する熱圧着時に一度溶
融した後に硬化する熱硬化性樹脂よりなるものでもよい
、また、導通用微粒子２４としては、金、銀、銅、ニッ
ケル、アルミニウム等の金属粒子、またはカーボン粒子
、あるいは無機、有４１等の絶縁性粒子の表面に導電膜
を形成した導電性微粒子等であるが、これ以外のもとし
て、上述した導電性微粒子の外周面を電気的に隔絶する
樹脂層で覆い、熱圧着時に厚み方向の樹脂層が破壊され
て導電面が露出し、かつ面方向の樹脂層は破壊されずに
そのまま残存するものでもよい、いずれにおいても、導
通用微粒子２４はその直径が１０ｐｍ程度の大きさであ
る。
次に、導通用接着剤２２を介在させて基板２０上にＩＣ
チップ１０を上下反転させて配置し、第２図に示すよう
に、ＩＣチップｌＯのバンプ電極１６と基板２０の接続
端子２１を対向させて位置決めする。この場合、バンプ
電極１６に形成された陥没部１９の大きさは、導通用接
着剤２２の導通用微粒子２４を複数個抱え込める大きさ
である０例えば、バンプ電極１６のピッチが微細（８０
〜１１００ＩＬ程度）であれば、バンプ電極１６が４０
〜５０ｐｍ口程度となるので、陥没部１９の大きさは３
０〜４Ｏｐｍ口程度に形成される。また、陥没部１９の
深さは導通用微粒子２４の直径（１０ｐｍ程度）とほぼ
同じであることが望ましいが、それより浅くてもよい。
この後、バンプ電極１６と接続端子２１を対向させた状
態で熱圧着すると、導通用接着剤２２の絶縁性接着剤２
３は熱圧着時の熱により溶融して流動可能な状態となり
、バンプ電極１６と接続端子２１の接近により、その対
向間から隣接するバンプ電極１６問および隣接する接続
端子２１間に流れ出す。このとき、バンプ電極１６の下
では、絶縁性接着剤２３中に混合された導通用微粒子２
４が複数個（第１図では２個であるが、実際には２個以
上）陥没部１９内に抱き込まれる。特に、導通用接着剤
２２として、導電性微粒子の外周面が樹脂層で覆われた
導通用微粒子２４を用いた場合には、導通用微粒子２４
を相互に密接させて絶縁性接着剤２３中に混合できるの
で、陥没部１９は数多くの導通用微粒子２４を抱き込む
ことができる。
そして、バンプ電極１６と接続端子２１が更に接近して
、第１図に示すように接触する際には、余分な絶縁性接
着剤２３は陥没部１９内から押し出されるが、陥没部１
９内に抱き込まれた導通用微粒子２４は陥没部１９内か
ら流れ出すことがなく陥没部１９内に残る。そのため、
バンプ電極１６と接続端子２１の間には必ず導通用微粒
子２４が存在することとなり、この導通用微粒子２４に
よりバンプ電極１６と接続端子２０が接続される。した
がって、バンプ電極１６と接続端子２０の安定した接続
が図れ、接続信頼性を高めることができ、かつバンプ電
極１６のピッチが微細化しても、バンプ電極１６の陥没
部１９が導通用微粒子２４を逃さないので、確実に接続
することができる。
なお、この発明は上述した実施例に限定されるものでは
ない０例えば、陥没ｆｉ１９の大きさは、導通用接着剤
２２の導通用微粒子２４を複数個抱え込める大きさに形
成する必要はなく、最低１個の導通用微粒子２４を抱え
込める程度の大きさであってもよい、接続端子２１は必
ずしも基板２０に設けられたものに限らず、ＴＡＢ方式
のテープキャリア等のように基板２０から突…したフィ
ンガリード等であってもよい。
［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、この発明の半導体装置によ
れば、バンプ電極の頂面に全周囲がバンプ電極の側縁部
により囲まれた陥没部を形成したので、例えば導通用接
着剤等を介在して接続端子にバンプ電極を接続する際に
、バンプ電極の陥没部内に導通用接着剤を抱き込むこと
ができ、したがって安定した接続が図れ、接続信頼性を
高めることができる。
また、この発明の接続方法によれば、半導体装置のバン
プ電極と接続端子を対向させて接近させる際に、バンプ
電極の頂面に形成された陥没部が導通用接着剤を抱き込
むので、バンプ電極と接続端子の対向間には、必ず導通
用接着剤が介在することとなり、この導通用接着剤によ
りバンプ電極と接続端子を接続することができ、したが
って安定した接続が図れ、接続信頼性が良く、かつバン
プ電極が微細ピッチ化しても、確実に接続することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第１図〜第１θ図はこの発明の一実施例を示し、第１図
は導通用接着剤を介在させてＩＣチップを基板に接続し
た状態の断面図、８８２図は導通用接着剤を介在させて
ＩＣチップを基板に熱圧着する状態を示す断面図、第３
図〜第９図は陥没部を有するバンプ電極をＩＣチップに
形成する工程を示す各断面図、第１Ｏ図はバンプ電極が
形成されたＩＣチップの要部平面図、第１１図および第
１２図は従来例を示し、＄１１図は異方導電性接着剤を
介在してＩＣチップを基板に接続する状態を示す断面図
、＄１２図はＩＣチップを基板に接続した状態の断面図
である。 １０・・・・・・ＩＣチップ、１６・・・・・・バンプ
電極、１６ａ・・・・・・バンプ電極の上面（頂面）、
１６ｂ・・・・・・バンプ電極の側縁部、１９・・・・
・・陥没部、２１・・・・・・接続端子、２２・・・・
・・導通用接着剤、２３・・・・・・絶縁性接着剤、２
４・・・・・・導通用微粒子。 特 許 出 願 人 カシオ計算機株式会社 第 図 第 図 第 図 第 図 ２ １１ 第 図 ６ ２ １ １ 第 図 １つ 第 ０ 図 第 １ 図 第 ２ 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）バンプ電極の頂面に全周囲が前記バンプ電極の側
    縁部により囲まれた陥没部を形成したことを特徴とする
    半導体装置。
  2. （２）バンプ電極の頂面に全周囲が前記バンプ電極の側
    縁部により囲まれた陥没部を形成した半導体装置と接続
    端子の間に導通用接着剤を介在させて、前記半導体装置
    のバンプ電極と前記接続端子を接続することを特徴とす
    る半導体装置の接続方法。
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