JPH08250550A - 半導体素子の実装方法と半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接着剤を硬化させて生じる圧縮応力を利用し
た、半導体素子の実装方法と半導体装置に関し、半導体
素子実装時における電気的接続の可否の検知を容易に
し、電極保護膜の剥離に伴う電気的接続障害をなくす。 【構成】 透明基板１に形成した複数の半導体素子実装
電極４の一部は、バンプ接続部４ａを透明導電体で形成
し、透明基板１に半導体素子７を固着させる接着剤12に
は、光学的に識別可能な複数の粒子13を分散させたもの
を用いる。電極４を保護する保護膜５は、半導体素子７
の対応領域の外側に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、接着剤を用いて透明基
板に半導体素子をＣＯＧ(CHIP ON GLASS) 実装する方法
と半導体装置、特に、基板電極と半導体素子のバンプと
の電気的接続の良否を、外観検査で容易かつ確実に識別
可能にした半導体素子の実装方法と半導体装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図４は透明基板に半導体素子を実装する
従来技術の説明図である。図４(a) において、液晶表示
パネルに使用する透明基板（ガラス基板）１の表面に
は、ＳｉＮ等にてなる絶縁膜２と、Ｔi またはＣr また
はＴi/Ａl/Ｔi 等にてなる導電膜３を被着したのち、図
４(b) に示す如く、導電膜３から半導体素子実装電極４
をパターン形成する。

【０００３】次いで、図４(c) に示す如く、ＳｉＮ等に
てなる保護膜５を被着したのち、図４(d) に示す如く保
護膜５の所定部には電極４のバンプ接続部４ａを露呈さ
せる窓６を形成する。

【０００４】次いで、図４(e) に示す如く、基板１の表
面には適量の接着剤９を搭載したのち、接続部４ａに接
続させるべきバンプ８をめっきまたは転写法で形成した
半導体素子７は、バンプ８が所定の接続部４ａと接する
ように基板１の上に載せる。金等にてなるバンプ８の厚
さは、一般に20μm 程度である。

【０００５】接着剤９の搭載方法としては、シート状
のものを適当な大きさに切って搭載する方法、液状の
ものをスクリーン印刷で被着させる方法、液状のもの
を滴下する方法が知られているが、定量化の点で優れる
前記の方法が、広く採用されている。

【０００６】次いで、接続部４ａとバンプ８とを電気的
に接続するため、バンプ８が所定厚さに潰れる、例えば
厚さ20μm が15μm 程度に潰れるように、半導体素子７
を基板１に向けて押圧すると共に、接着剤９の硬化処理
を行なう。

【０００７】すると接着剤９は、図４(f) に示す如く基
板１と半導体素子７との間に充填され、かつ、図４(g)
に示す如く一部が導体素子７の外に押し広げられた状態
で硬化する。

【０００８】接着剤９に熱硬化型樹脂を使用したときの
硬化処理は、その樹脂の硬化温度に加熱することであ
り、接着剤９に紫外線硬化型樹脂を使用したときの硬化
処理は、その硬化に必要な紫外線を照射することであ
る。

【０００９】このような方法は一般にＣＯＧ実装と呼ば
れているが、ＣＯＧ実装で基板１に半導体素子７を実装
した半導体装置は、接着剤９の収縮応力によって、半導
体素子７が基板１に固着されると共に、電極４とバンプ
８との電気的接続が維持されるようになる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】バンプ８が電極４に接
したのち、バンプ８を押し潰すことで接着剤９を押し広
げる、従来の前記実装方法および半導体装置は、バンプ
８の高さとバンプ８の押し潰し量から接着剤９の量（シ
ート状接着剤では厚さと大きさ）が決定される。

【００１１】しかし、バンプ８の高さが所定値より低か
ったり、接着剤９の量が所定値より多かったりすると、
半導体素子７を基板１に向けて押圧する以前に接着剤９
の押し広げが開始する。

【００１２】すると、接着剤９の一部がバンプ８と電極
４との間に入り込み、バンプ８の電気的接続不良が生じ
るという問題点があった。バンプ８の前記接続不良、例
えば液晶表示パネルにおけるバンプ８と電極４との電気
的接続不良の外観検査、即ち、電極４とバンプ８との間
に接着剤９の一部が侵入しているか否かの外観検査は困
難であった。

【００１３】さらに、図５(a) に示す如く、接着剤９の
硬化処理に伴って生じる収縮応力10は、基板１の表面お
よび半導体素子７の表面に引っ張り応力として作用し、
半導体素子７はバンプ８を支点とする波形に変形させる
ようになる。そして、バンプ８を支点とする半導体素子
７の波形変形は、特にバンプ８近傍の保護膜５を強く引
き剥がす方向に作用する。

【００１４】その結果、図５(b) に示す如く、バンプ８
近傍において保護膜５が引き剥がされ易く、そのことに
よってバンプ８が電極４から浮き上がることもあった。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、透明基
板の半導体素子実装電極と半導体素子のバンプとの接続
を、外観検査で識別可能にすることである。

【００１６】前記目的を達成する本発明の半導体素子実
装方法は、本発明の実施例を示す図１によれば、半導体
素子実装電極４とバンプ８との接続を維持すると共に、
半導体素子７を透明基板１に固着させるための接着剤12
には、その硬化後の厚さより小径、かつ、光学的に識別
可能な複数の粒子13を分散せしめ、複数の電極４の少な
くとも一部は、バンプ接続部４ａを透明導電体で形成
し、透明基板１の表面の所定部には、複数の電極４を避
けて接着剤12を被着し、バンプ８が所定の電極４のバン
プ接続部４ａと接するように、半導体素子７を透明基板
１に重ね、半導体素子７を透明基板１に向けて押圧しバ
ンプ８を押し潰すと共に、接着剤12を硬化させること、
である。

【００１７】前記目的を達成する本発明の半導体装置
は、本発明の実施例を示す図１によれば、複数の半導体
素子実装電極４が形成された透明基板１の表面に、接着
剤12により半導体素子７に設けたバンプ８と半導体素子
実装電極４が接続されるように、半導体素子７を実装し
た半導体装置であって、少なくとも半導体素子７との対
向領域内において複数の電極４が、電極４からはみ出さ
ない絶縁層 に重ねられ、かつ、少なくとも一部のバン
プ接続部４ａが透明導電体で形成されており、複数の電
極４が形成された透明基板１の表面には、半導体素子７
の対向領域外を覆う保護膜５が形成され、半導体素子７
が対向する透明基板１の表面、かつ、複数の電極４と重
ならない領域に被着させる硬化前の接着剤12が、その硬
化後の厚さより小径、かつ、光学的に識別可能な複数の
粒子13を分散せしめたものであること、である。

【００１８】さらに、本発明の他の半導体装置は、前記
複数の電極４が、透明基板１の表面に直接形成されてな
ることである。

【００１９】

【作用】前記手段による半導体素子の実装方法および半
導体装置は、透明基板に半導体素子を固着させると共
に、半導体素子実装電極とバンプとの電気的接続を維持
する接着剤として、光学的識別可能かつ半導体素子実装
の邪魔にならない粒子、例えば有色または不透明であ
り、かつ、硬化後の接着剤厚さより小径の粒子を分散さ
せたものを使用する。

【００２０】従って、透明基板に向けて半導体素子を押
圧したとき、バンプが低かったり，接着剤の量が過大で
あることによって、接着剤の広がりが早められ、接着剤
の一部が半導体素子実装電極とバンプとの間に流れ込む
ようになると、接着剤に分散させた粒子も半導体素子実
装電極とバンプとの間に流れ込むようになる。

【００２１】そして、半導体素子実装電極とバンプとの
間に流れ込んだ粒子は、透明基板の裏面または表面の斜
め方向からの照明光を照射し形成された粒子像として、
外観検査で容易に検出可能となる。

【００２２】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例の説明図、図２
は本発明の実施例における半導体素子実装電極の説明
図、図３は本発明の第２の実施例の説明図である。

【００２３】本発明を液晶表示パネルに適用した図１に
おいて、(a),(b),(d),(f),(g),(h)は主要工程の説明
図、(c) は(b) のＡ−Ａ′矢視断面図、(e) は(d) のＢ
−Ｂ′矢視断面図である。

【００２４】図１(a) において、透明基板（ガラス基
板）１の表面には、例えばＣＶＤ法にてＳｉＮの絶縁膜
２を形成し、その上にＴｉまたはＣｒまたはＴi/Ａl/Ｔ
i の３層構成の導電膜３を形成する。ＳｉＮにてなる絶
縁膜２は、本実施例において厚さが4000Åであり、Ｔｉ
にてなる導電膜３の厚さは、本実施例において1500Åで
ある。

【００２５】次いで、図１(b) および図１(c) に示す如
く、絶縁膜２と導電膜３の不要部を除去し、絶縁膜パタ
ーン２′を下地層とした半導体素子実装電極４を形成す
る。複数の電極４は、バンプ接続部４ａとそのリード部
４ｂにてなり、絶縁膜パターン２′は電極４からはみ出
さないように、本実施例ではエッチングにより形成し、
かつ、複数の電極４の一部である電極４′のバンプ接続
部４ａ′は、透明導電体例えばＩＴＯで形成する。

【００２６】次いで、図１(d) および図１(e) に示す如
く、半導体素子対応領域11を除いて電極リード部４ｂを
覆う保護膜５を形成する。本実施例においてＣＶＤ法に
よるＳｉＮであり、厚さ3000Åの保護膜５は、基板１の
全表面にスパッタ形成したのち、領域11の対応部分をエ
ッチングして形成した。

【００２７】次いで、図１(f) に示す如く所定量の接着
剤12を基板１の表面に搭載 (貼着)する。ただし、接着
剤12には光学的に検知可能、かつ、硬化後の接着剤12の
厚さより小径の複数の粒子13が分散されており、接着剤
12としてシート状のものを使用するときは、その厚さに
よって切り出し寸法が決まり、接着剤12として液状のも
のを使用するときは、滴下量または印刷厚さによって制
御する。

【００２８】光学的に識別可能とするため有色または不
透明な分散粒子13としては、着色樹脂の粒子，着色ガラ
スの粒子，黒色カーボンの粒子，不透明なセラミック粒
子および各種金属粒子等が使用可能であり、本実施例に
おいては、粒径約５μm の黒色樹脂を 100μm²当たり１
個以上の割合で分散させた。

【００２９】次いで、図１(g) に示す如く半導体素子７
を基板１の上に搭載する。その際、所定のバンプ８が所
定の電極４の接続部４ａと接するように、半導体素子７
の位置決めが必要である。

【００３０】次いで、半導体素子７を基板１に向けて押
圧すると共に、接着剤12の硬化処理を施す。接着剤12に
熱硬化型樹脂を使用したときは、その硬化温度例えば 2
00℃に接着剤12を加熱し、接着剤12にＵＶ樹脂を使用し
たときは、その硬化に必要なエネルギーの紫外線を照射
する。

【００３１】その結果、図１(h) に示す如く、例えば厚
さ20μm のバンプ８は押し潰され厚さ15μm になると共
に、基板１と半導体素子７との間に充填され一部が半導
体素子７の外に押し広げられた接着剤12は硬化し、硬化
した接着剤12が半導体素子７を基板１に固着させると共
に、電極接続部４ａとバンプ８との電気的接続を維持す
る半導体装置20が完成する。

【００３２】図２において、(a) は本発明の実施例によ
る半導体素子実装電極の模式平面図、(b) はバンプ接続
部を透明導電体で形成した半導体素子実装電極の断面
図、(c) は接着剤に分散させた粒子が透明導電体でなる
バンプ接続部とバンプとの間に挟まれた状態を示す断面
図である。

【００３３】図２(a) および(b) において、二点鎖線で
囲った接着剤(12)被着領域15を挟む二列の中央の半導体
素子実装電極４の列央の電極４′は、バンプ接続部４
ａ′を透明導電体（ＩＴＯ）で形成してなる。

【００３４】図１(g) と(h) を用いて説明したように、
半導体素子７を基板１に向けて押圧したとき、押し広げ
過程で接着剤12が最初に接するようになるのは、同一列
の電極４内で列央の電極４′である。

【００３５】そして、バンプ接続部４ａ′にバンプ８が
当接する前に接着剤12の一部がバンプ接続部４ａ′に流
れ込むと、図２(c) に示す如く樹脂12と共に流れ込んだ
粒子13は、バンプ接続部４ａ′とバンプ８との間に挟ま
れるようになる。

【００３６】そこで、図２(c) に矢印16または17で示す
如く、基板１の裏面または基板１の表面の斜め方向から
光を照射すると、バンプ接続部４ａ′とバンプ８に挟ま
れた粒子13の像は、外観検査により容易かつ確実に観測
されるようになる。

【００３７】従って、基板１に半導体素子７を実装した
のち、透明導電体で形成されたバンプ接続部４ａ′とバ
ンプ８との間を、外部から例えば顕微鏡で観察し、粒子
13が検出されないときは、全電極４とバンプ８との接続
が確実であると判定される反面、粒子13が検出されたと
きは、電極４とバンプ８との接続が不確実であると判定
されることになる。

【００３８】なお、図１，２を用いて説明した実施例に
おいて、バンプ接続部４ａ′の個数は任意であり、電極
４が透明導電対（ＩＴＯ）で形成されれば、特に、バン
プ接続部４ａ′を設ける必要はなく、また、全ての電極
４で外観検査が行なえる。

【００３９】図３において(a) 〜(f) は主要工程の説明
図である。図３(a) において、透明基板（ガラス基板）
１の表面には、ＴｉまたはＣｒまたはＴi/Ａl/Ｔi の３
層構成の導電膜３、例えば厚さ1500ÅのＴｉスパッタリ
ング膜にてなる導電膜３を成膜したのち、図３(b) に示
す如く、導電膜３の不要部を除去して半導体素子実装電
極４を形成する。ただし、複数の半導体素子実装電極４
の一部は、図２を用いて説明した如く、バンプ接続部４
ａを透明導電体で形成する。

【００４０】次いで、図３(c) に示す如く、半導体素子
対応領域11を除き、電極４のリード部４ｂを覆う保護膜
５、例えば厚さ3000ÅのＳｉＮにてなる保護膜５を形成
する。

【００４１】次いで、図３(d) に示す如く、複数の粒子
13を分散させた所定量の接着剤12を基板１の表面に搭載
(貼着) する。次いで、図３(e) に示す如く、所定のバ
ンプ８が所定の電極４の接続部４ａと接するように、半
導体素子７を基板１の上に搭載したのち、半導体素子７
を基板１に向けて押圧すると共に、接着剤12の硬化処理
を施す。

【００４２】その結果、図３(f) に示す如く、例えば厚
さ20μm のバンプ８は押し潰され厚さ15μm になると共
に、基板１と半導体素子７との間に充填され一部が半導
体素子７より外に押し広げられた接着剤12は硬化し、硬
化した接着剤12が半導体素子７を基板１に固着させると
共に、電極接続部４ａとバンプ８との電気的接続を維持
する半導体装置21が完成する。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、光学的に識別可能
な複数の粒子を分散させた接着剤を使用し、透明基板に
半導体素子を搭載する方法および半導体装置は、該粒子
の存在によって、電気的接続以前に半導体素子実装電極
とバンプとの間に接着剤の一部が流れ込むと、接着剤の
流れ込みと同時に一部の粒子が半導体素子実装電極とバ
ンプの間に挟まれるようになるため、接続の良否が容易
に判別できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例の説明図

【図２】 本発明の実施例における半導体素子実装電極
の説明図

【図３】 本発明の第２の実施例の説明図

【図４】 透明基板に半導体素子を実装する従来技術の
説明図

【図５】 半導体素子実装用接着剤の影響の説明図

【符号の説明】

１ 透明基板（ガラス基板） ２ 絶縁膜 ４ 半導体素子実装電極 ４ａ バンプ接続部 ５ 保護膜 ７ 半導体素子 ８ バンプ 12 接着剤 13 接着剤に分散させた粒子 20,21 半導体装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須藤 盛司 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 上本 裕司 鳥取県米子市石州府字大塚ノ弐650番地 株式会社米子富士通内 (72)発明者 間島 庭司 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接着剤を用いて複数の半導体素子実装電
   極が形成された透明基板の表面に、複数のバンプが形成
   された半導体素子を実装させるに際し、 該接着剤にはその硬化後の厚さより小径、かつ、光学的
   に識別可能な複数の粒子を分散せしめ、 該複数の半導体素子実装電極の少なくとも一部は、バン
   プ接続部を透明導電体で形成し、 該透明基板の表面の所定部には、該複数の半導体素子実
   装電極を避けて該接着剤を被着し、 該バンプが所定の該半導体素子実装電極のバンプ接続部
   と接するように、該半導体素子を該透明基板に重ね、 該半導体素子を該透明基板に向けて押圧し該バンプを押
   し潰すと共に、該接着剤を硬化させること、 を特徴とする半導体素子の実装方法。
2. 【請求項２】 前記粒子として有色粒子を使用するこ
   と、 を特徴とする請求項１記載の半導体素子の実装方法。
3. 【請求項３】 前記粒子として不透明粒子を使用するこ
   と、 を特徴とする請求項１記載の半導体素子の実装方法。
4. 【請求項４】 複数の半導体素子実装電極が形成された
   透明基板の表面に、接着剤により半導体素子に設けられ
   たバンプと該半導体素子実装電極が接続されるように半
   導体素子を実装した半導体装置であって、 少なくとも半導体素子との対向領域内において該複数の
   半導体素子実装電極が、その電極からはみ出さない絶縁
   層に重ねられ、かつ、少なくとも一部のバンプ接続部が
   透明導電体で形成されており、 該複数の半導体素子実装電極が形成された該透明基板の
   表面には、該半導体素子の対向領域外を覆う保護膜が形
   成され、 該半導体素子が対向する該透明基板の表面、かつ、該複
   数の半導体素子実装電極と重ならない領域に被着させる
   硬化前の該接着剤が、その硬化後の厚さより小径、か
   つ、光学的に識別可能な複数の粒子を分散せしめたもの
   であること、 を特徴とする半導体装置。
5. 【請求項５】 少なくとも一部のバンプ接続部が透明導
   電体で形成された半導体素子実装電極を形成した透明基
   板に、光学的に識別可能な複数の粒子を分散させた粒子
   分散接着剤を使用し、半導体素子を実装した半導体装置
   であって、 該半導体素子実装電極が該透明基板の表面に直接形成さ
   れてること、 を特徴とする半導体装置。