JPH06302649A - 半導体装置の接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 導電性接着剤１６を、半導体装置１１に形成
した突起電極１５の頂部に形成し、半導体装置１１と接
続電極１９を形成した基板１８とを押圧しながら加熱処
理を行い、導電性接着剤を硬化させ、半導体装置と基板
とを接続する。 【効果】 半導体装置と基板とを押圧しながら導電性接
着剤を硬化させることにより、導電性接着剤の導電粒が
基板に配置した接続電極に圧接されるため良好な電気的
接続が得られる。したがって基板の接続電極の膜質や表
面状態に左右されない半導体装置の接続方法を提供する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に設ける突起
電極と基板との接続を、導電性接着剤を用いて接続する
半導体装置の接続方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置への半導体装置の実装方法
の一つであるガラスからなる基板に半導体装置を実装す
る、いわゆるチップオングラス（以下ＣＯＧと記載す
る）法を図２と図４を用いて説明する。以下ＣＯＧ法を
例にして本発明を説明する。図２は半導体装置の突起電
極を示す断面図であり、図４はＣＯＧ法で接続する実装
構造を示す断面図である。

【０００３】図２に示すように、半導体装置１１の素子
形成面に設けたアルミニウムからなる接続電極パッド１
２を開口露出するように保護膜１３を形成する。さらに
接続電極パッド１２の上に、この接続電極パッド１２と
の接着、拡散防止のため共通電極膜１４を形成する。

【０００４】さらに突起電極１５をメッキ法や真空蒸着
法を用いて、銅や金などの金属を形成する。突起電極１
５は実装密度を向上させるため、半導体装置１１の半導
体素子形成領域上にも形成する。

【０００５】図２に示す半導体装置を基板に接続した状
態を図４に示す。

【０００６】導電性接着剤１６は、主剤と、導電粒１６
ａと硬化剤などとで構成する。そして主剤と導電粒１６
ａと硬化剤とを、ロール混練によって混ぜ合わせる。

【０００７】この主剤としては、エポキシ系，ウレタン
系，アクリル系などの有機材料からなる。

【０００８】導電粒１６ａとしては、金，銀，銅，アル
ミニウム，ニッケルなど金属、あるいはカーボンなどの
有機系材料からなる。あるいはまた、導電粒１６ａは、
弾性を有するスチレンとジビニルベンゼンとの共重合体
からなるプラスティックビーズに、ニッケル，アルミニ
ウム，金，銀などの金属を一種類または二種類以上をメ
ッキ処理して、導電性薄膜を形成したものを用いてもよ
い。

【０００９】硬化剤としては、アミン系または酸無水物
系を用いるのが一般的である。

【００１０】つぎに突起電極１５を形成した半導体装置
１１と、基板１８に配置した接続電極１９との接続方法
を、図４を用いて説明する。

【００１１】図４に示すように、半導体装置１１の突起
電極１５の先端部に、前記の導電性接着剤１６をディッ
プ法や印刷法で形成する。

【００１２】その後、双眼顕微鏡を用いて半導体装置１
１と基板１８との位置合わせを行って、ガラスからなる
基板１８に配置した接続電極１９と突起電極１５とを接
続する。

【００１３】基板１８に設ける接続電極１９は、酸化イ
ンジウムスズ（以下ＩＴＯと記載する）などの透明導電
膜で構成する。

【００１４】さらに熱処理を行い導電性接着剤１６を硬
化させる。

【００１５】その後、半導体装置１１と基板１８とのす
き間にエポキシ系などの有機系材料からなる封止樹脂１
７を流し込み、熱処理を行い封止樹脂１７を硬化させ
る。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】発明が解決しようとす
る課題を図面に基づて説明する。半導体装置の実装構造
を示す図４の断面図を用いて説明する。

【００１７】基板１８に配置する接続電極１９は、透明
である必要があるため、前述の接続電極１９の材料は主
にＩＴＯを用いている。

【００１８】この接続電極１９は、ガラスからなる基板
１８の上に真空蒸着法やスパッタリング法を用いて０．
１〜１μｍの膜厚で形成する。

【００１９】しかしながら、このＩＴＯは非常に酸化し
やすい性質を持ち、膜形成装置で膜形成後、大気中に取
り出したとき、接続電極１９の表面に自然酸化によっ
て、電気接続を妨げる高抵抗層１９ａが、０．００１μ
ｍ以下の膜厚ではあるが形成される。

【００２０】接続電極１９表面の高抵抗層１９ａは、非
常に薄いため不均一な厚さとなり、接続電極１９上に島
状に形成されることもある。

【００２１】接続電極１９と突起電極１５とは、前述の
ように導電性接着剤１６を用いて接続している。この高
抵抗層１９が形成された状態で、導電性接着剤１６の熱
処理を行って導電性接着剤１６を硬化させると、接続電
極１９の表面に形成された高抵抗層１９ａによって、接
続電極１９と突起電強１５との電気的接続が妨げられ
る。

【００２２】この高抵抗層１９ａの膜厚が厚かったり、
硬度が高かったりして、導電性接着剤１６の硬化時の体
積収縮で発生する半導体装置１１と基板１８の間の引っ
張り応力で、導電性接着剤１６の導電粒１６ａが高抵抗
層１９ａを突き破りれないとき、半導体装置１１と基板
１８との接続抵抗が高くなり接続が不安定になる。

【００２３】以上のような課題を解決するため、本発明
の目的は、基板の接続電極の膜質や表面状態に左右され
ない、安定した接続が可能な導電性接着剤を用いた半導
体装置の接続方法を提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明における半導体装置と基板の接続方法として
は、以下に記載の手段を採用する。

【００２５】本発明における半導体装置の接続方法は、
導電性接着剤を半導体装置の接続電極パッド上に設けた
突起電極と、基板に配置した接続電極との間に介在さ
せ、半導体装置と基板とを、押圧しながら加熱処理し、
導電性接着剤を硬化させて半導体装置と基板とを接続す
ることを特徴とする。

【００２６】

【作用】本発明においては、半導体装置と基板とを押圧
しながら導電性接着剤を硬化させる。このことにより、
導電性接着剤の導電粒が、基板に配置した接続電極の表
面に形成された高抵抗層を破壊し、接続電極と良好な電
気的接続が得られる。

【００２７】自然酸化膜によって形成された高抵抗層
は、非常に薄いため導電粒によって破壊できる。

【００２８】またさらに、有機物などの汚れによった高
抵抗層は、比較的厚く形成されていても、硬度が低いた
め導電性接着剤中の導電粒によって破壊できる。

【００２９】このことにより、接続電極の表面に高抵抗
層が形成されていても、突起電極と接続電極との間には
良好な電気的接続が得られる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の半導体装置の接続方法におけ
る実施例を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実
施例における半導体装置の接続構造を示す断面図であ
り、図２は突起電極を形成した半導体装置を示す断面図
であり、図３は本発明の実施例における半導体装置と基
板を押圧するための治具を示す断面図である。

【００３１】まず、半導体装置１１に設ける突起電極１
５の形成方法を、図２の断面図を用いて説明する。

【００３２】図２に示すように、半導体装置１１の素子
形成表面に設けるアルミニウムからなる接続電極パッド
１２を含む全面に保護膜１３を形成する。

【００３３】この保護膜１３は、一般的にリンを含有し
たシリコン酸化膜、あるいは窒化シリコン膜などの無機
質膜や、ポリイミド樹脂などの有機質膜や、これら無機
質膜と有機質膜との積層構造を用いる。そして形成する
保護膜１３の膜厚は、１〜５μｍである。

【００３４】その後、所定のフォトマスクを用いて露光
現像処理を行なうフォトソリグラフィーとエッチングと
により、接続電極パッド１２が露出するように保護膜１
３を開口する。

【００３５】さらに半導体装置１１の全面にアルミニウ
ム，クロム，銅，ニッケル，チタンなどの金属多層膜を
共通電極膜１４として、それぞれ０．１〜１０μｍの厚
さで形成する。この共通電極膜１４は、スパッタリング
法や真空蒸着法の方法で形成する。

【００３６】さらに半導体装置１１の上に形成した共通
電極膜１４の全面に、感光性樹脂からなるメッキレジス
ト（図示せず）を、厚さ１〜１０μｍで回転塗布法によ
り形成する。

【００３７】その後、所定のフォトマスクを用いて露光
現像処理を行なうフォトリソグラフィーにより、接続電
極パッド１２上に開口部を有するメッキレジストを設け
る。

【００３８】その後、メッキレジストの開口内に銅や金
などの金属からなる突起電極１５をメッキ法にて形成す
る。

【００３９】その後、不用になったメッキレジストを除
去し、さらに突起電極１５をエッチングのマスクとし
て、突起電極１５の非形成領域の共通電極膜１４を除去
する。

【００４０】つぎに突起電極１５を形成した半導体装置
１１と基板１８との接続方法を、図１と図２を用いて説
明する。

【００４１】図１に示すように、基板１８の接続電極１
９は、ガラスからなる基板１８の接続面の全面に、ＩＴ
Ｏなどの透明導電膜を真空蒸着法やスパッタリング法に
よって、厚さ０．１〜１μｍ形成する。

【００４２】つぎに感光性樹脂からなるレジスト（図示
せず）を厚さ１〜１０μｍで回転塗布法により形成す
る。

【００４３】その後、半導体装置１１の突起電極１５に
対応したフォトマスクを用いて露光現像処理を行うフォ
トリソグラフィーによりレジストをパターニングし、さ
らにこのパターニングしたレジストをエッチングマスク
として用いてＩＴＯをエッチングすることによって、接
続電極１９を形成する。その後エッチングマスクとして
用いたレジストを除去する。

【００４４】導電性接着剤１６は主剤と、導電粒１６ａ
と硬化剤などとで構成する。そして主剤と導電粒１６ａ
と硬化剤とを、ロール混練によって混ぜ合わせる。

【００４５】主剤としては、エポキシ系，ウレタン系，
アクリル系などの有機材料で構成する。

【００４６】導電粒１６ａとしては、金，銀，銅，アル
ミニウム，ニッケルなど金属、あるいはカーボンなどの
有機系材料で構成する。あるいはまた、導電粒１６ａ
は、弾性を有するスチレンとジビニルベンゼンとの共重
合体からなるプラスティックビーズに、ニッケル，アル
ミニウム，金，銀などの金属を一種類または二種類以上
をメッキ処理して、導電性薄膜を形成したものを用いて
もよい。

【００４７】硬化剤としては、アミン系または酸無水物
系を用いる。

【００４８】導電粒１６ａの大きさは、１０μｍ以下が
一般的で、体積抵抗や接着力を考慮すると、できるだけ
小さい方が有利である。導電性接着剤１６全体に対して
の導電粒１６ａの混入量は、５０〜８０重量％程度であ
る。

【００４９】つぎに半導体装置１１の突起電極１５の先
端部に、前述の導電性接着剤１６をディップ法や印刷法
で形成する。

【００５０】その後、双眼顕微鏡を用いてガラスからな
る基板１８に配置した接続電極１９と、半導体装置１１
に設けた突起電極１５とを位置合わせする。

【００５１】そして図３に示すように、熱プレスにより
半導体装置１１を基板１８に押圧した状態で、導電性接
着剤１６を硬化させる。

【００５２】導電性接着剤１６の硬化温度は１００〜２
００℃で、液晶表示装置のような高温で特性が劣化する
ものは、上金型２１にヒータ２３を設置すると良い。加
熱によってとくに問題の無いものは、下金型２２にもヒ
ータ２３を設置すると良い。

【００５３】半導体装置１１と基板１８とを押圧する圧
力は、導電粒１６ａの材質によって異なるが、一端子あ
たり１〜５０ｇが一般的である。

【００５４】あるいは、半導体装置１１と基板１８とを
クリップを用いて押圧しながら、オーブンで導電性接着
剤１６を熱処理し、硬化させることも可能である。

【００５５】さらに半導体装置１１と基板１８との間に
エポキシ系，ゴム系などの有機材料からなる封止樹脂１
７を注入し、１００〜１５０℃の温度で硬化させ、図１
に示す構造になる。

【００５６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
おける半導体装置と基板とを押圧しながら導電性接着剤
を硬化させ半導体装置の接続方法では、導電性接着剤の
導電粒が基板に配置した接続電極の表面に形成された高
抵抗層を破壊し、接続電極と良好な電気的接続が得られ
る。

【００５７】この結果、接続抵抗値が約１Ωで、従来方
法の約１０分の１に抑えらる。したがって、基板の接続
電極の膜質や表面状態に左右されない良好な半導体装置
の接続方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を説明するための半導体装置の
接続方法を示す断面図である。

【図２】本発明および従来例に用いる半導体装置の突起
電極を示す断面図である。

【図３】本発明の半導体装置の接続方法の実施例で押圧
しながら導電性接着剤を熱硬化させる治具に半導体装置
および基板を配置した状態を示す断面図である。

【図４】従来例におけるＣＯＧ実装の課題を説明するた
めの半導体装置の実装構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１１ 半導体装置 １５ 突起電極 １６ 導電性接着剤 １８ 基板 １９ 接続電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性接着剤を半導体装置の接続電極パ
   ッド上に設けた突起電極と、基板に配置した接続電極と
   の間に介在させ、半導体装置と基板とを、押圧しながら
   加熱処理し、導電性接着剤を硬化させて半導体装置と基
   板とを接続することを特徴とする半導体装置の接続方
   法。