JPH09129648A

JPH09129648A - 半導体素子およびその実装方法

Info

Publication number: JPH09129648A
Application number: JP7284046A
Authority: JP
Inventors: Miki Mori; 三樹森; Yukio Kizaki; 幸男木崎; Masayuki Saito; 雅之斉藤; Yumi Mizusawa; 由美水澤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 1997-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】リペア工程の簡略化を図れる半導体素子を提供
すること。【解決手段】入出力端子３上に酸化物導電体層４を介し
て金バンプ５が設けられてなる積層構造の電極を使用す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電極として金バン
プ等の金属バンプを有する半導体素子およびその実装方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータ機器などの半導体装
置は高集積化が進行して、実装技術も高密度化が求めら
れている。高密度実装技術にはワイヤボンディング技
術、ＴＡＢ技術などが代表的にはあげられるが、最も高
密度の実装技術として、近年、フェイスダウン実装技術
が広く用いられている。

【０００３】フェイスダウン実装技術は、スーパコンピ
ュータなどに適用するハンダバンプ等の金属バンプを用
いたフリップチップ技術や、液晶ディスプレイなどに適
用するＣＯＧ(Chip On Glass) など、用途に応じて様々
な接続材料、実装方式が提案されている。

【０００４】図６に、従来のＣＯＧ実装を用いた半導体
装置の断面図を示す（特願平５−５１１９号）。図中、
８１は絶縁性基板を示しており、この絶縁性基板８１上
には所定パターンの配線８２が形成されている。半導体
素子８３は、その入出力端子８４が金属バンプ８５を介
して配線８２に電気・機械的に接続することにより、絶
縁性基板８１に実装されている。配線８２と金属バンプ
８５との間は固相拡散により反応層８６が形成されるこ
とによって接合されているので、信頼性の高い接続が実
現される。

【０００５】一般に、入出力端子８４はアルミニウムを
主成分とする金属により形成され、入出力端子８４上に
はアルミニウムとの接着層、金属バンプ８５を構成する
金属とアルミニウムとの相互拡散を防止する拡散防止層
および酸化防止層などが順次形成されており、これらの
上に金属バンプ８５が形成されている。これらの接着
層、拡散防止層、酸化防止層などを総称してバリアメタ
ル層と呼ばれている。ただし、バリアメタル層が単層で
複数の役割、例えば、接着層および拡散防止層を兼ねる
場合もある。

【０００６】接着層を構成する金属としては、例えば、
チタンやクロムなどがある。また、拡散防止層を構成す
る金属としては、ニッケル、タングステン、チタン・タ
ングステン合金などがある。また、酸化防止層を構成す
る金属としては，パラジウム、金などがある。また、金
属バンプを構成する金属としては、金、銅、ハンダなど
がある。

【０００７】そして、これらを組み合わせた電極構造と
しては、例えば、アルミニウム端子／チタン膜／ニッケ
ル膜／パラジウム膜／金バンプという積層構造の電極が
知られている。

【０００８】この種の半導体装置にあっては、絶縁性基
板８１に実装された半導体素子８３が、例えば、半導体
素子８３の不良や、半導体素子８３の搭載位置ずれなど
の実装不良や、電子回路の理論変更などの理由により、
絶縁性基板８１から取り外され、新しい半導体素子が絶
縁性基板８１に再実装されることがある。この工程はリ
ペアと呼ばれている。

【０００９】前述した固相拡散による接続方法では、配
線８２と金属バンプ８５との間の界面の密着強度が電極
の他の界面（例えば、バリアメタル層と金属バンプ８５
との間の界面、接着層と拡散防止層との間の界面）のそ
れと同程度である。したがって、全ての電極を同じ界面
で分離することはできず、リペア工程が複雑になるとい
う問題があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の固
相拡散を利用して半導体素子の金属バンプを絶縁性基板
の配線に接合する半導体素子の実装方法は、配線と金属
バンプとの間の界面の密着強度が電極の他の界面のそれ
と同程度であるため、全ての電極を同じ界面で分離する
ことはできず、リペア工程が複雑になるという問題があ
った。本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、
リペア工程の簡略化を図れる半導体素子およびその実装
方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

［概要］上記目的を達成するために、本発明の半導体素
子（請求項１）は、入出力端子上に酸化物導電体層、窒
化物導電体層および炭化物導電体層の少なくとも１つの
導電体層を介して金属バンプが設けられてなる積層構造
の電極を有することを特徴とする。

【００１２】ここで、導電体層（酸化物導電体層、窒化
物導電体層、炭化物導電体層）とは、抵抗率が１０^-2Ω
ｃｍ以下の導電体である。また、本発明に係る他の半導
体素子（請求項２）は、上記半導体素子（請求項１）に
おいて、前記入出力端子と前記導電体層との間に高融点
金属が設けられていることを特徴とする。

【００１３】ここで、好ましい高融点金属はモリブデ
ン、クロム、タングステンなどVIa 族の金属である。ま
た、本発明に係る他の半導体素子（請求項３）は、上記
半導体素子（請求項１）において、前記酸化物導電体層
の酸素含有率が、０．５ｗｔ％以上であることを特徴と
する。

【００１４】本発明の半導体素子の実装方法（請求項
４）は、入出力端子上に金バンプが形成された半導体素
子を、表面にアルミニウム配線が形成された絶縁性基板
に実装する半導体素子の実装方法において、２００℃以
上３００℃以下の温度における熱圧接により、前記金バ
ンプと前記アルミニウム配線との間に固相拡散反応を生
じせしめ、前記金バンプと前記アルミニウム配線とを電
気的に接続する仮接合工程と、前記半導体素子およびそ
の実装状態の検査を行なう検査工程と、この検査に合格
した場合には、３００℃以上５００℃以下の温度におけ
る再熱圧接により、前記金バンプと前記アルミニウム配
線との間に前記固相拡散反応よりも強い固相拡散反応を
生じせしめ、前記金バンプと前記アルミニウム配線とを
機械的および電気的に接続する本接合工程と、前記検査
に不合格した場合には、前記半導体素子を前記絶縁性基
板から剥離して、再び前記仮接合工程および前記検査工
程を行なう工程とを有することを特徴とする。

【００１５】本発明の好ましい態様は以下の通りであ
る。（１）酸化物導電体層の材料としては、例えば、ＩＴ
Ｏ、ＳｎＯ_x 、ＺｎＯ_x を主成分とする透明導電体を用
いる。（２）窒化物導電体層の材料としては、例えば、ＶＮ、
ＮｂＮ、ＴａＮ、ＨｆＮ、ＺｒＮを主成分とするものを
用いる。（３）炭化物導電体層の材料としては、例えば、ＶＣ、
ＮｂＣ、ＴａＣ、ＨｆＣ、ＺｒＣ、ＷＣを主成分とする
ものを用いる。（４）導電体層（酸化物導電体層、窒化物導電体層、炭
化物導電体層）と金バンプなどの金属との密着強度は１
ｋｇｆ／ｍｍ² 以下である。（５）検査に不合格した場合には、半導体素子を絶縁性
基板に対して垂直方向または剪断方向に荷重を加えて剥
離し、同じ半導体素子または新たな半導体素子を同一箇
所のアルミニウム配線上に配置して、再び上記仮接合を
行なう。（６）仮接合を、半導体素子が吸着された２００℃以上
３００℃以下のヘッドをアルミニウム配線上に降下させ
て圧接して行なう。（７）本接合を、半導体素子が吸着された３００℃以上
５００℃以下のヘッドをアルミニウム配線上に降下させ
て圧接して行なう。（８）仮接合の固相拡散反応の際に、金バンプとアルミ
ニウム配線との界面に形成される反応層の厚さを５０ｎ
ｍ以下にする。（９）本接合の固相拡散反応の際に、金バンプとアルミ
ニウム配線との界面に形成される反応層の厚さを２００
ｎｍ以上にする。（１０）仮接合により得られる接続の密着強度を１kgｆ
／ｍｍ² 未満にする。（１１）本接合により得られる接続の密着強度を１．５
kgｆ／ｍｍ² 以上にする。（１２）本接合の後に、半導
体素子と絶縁性基板との間隙に、熱硬化性または光硬化
性の樹脂を満たす。（１３）仮接合に先立って、半導体素子が吸着されたヘ
ッドを表面が平滑な基板上に降下・圧接することによ
り、半導体素子上の金バンプの高さを均一にする。

【００１６】［作用］複数の導電体層が積層されてなる
積層構造の電極において、導電体層として酸化物導電体
層を用いた場合、酸化物導電体層とこれに接する導電体
層との界面部分の密着強度は、酸化物導電体層に接しな
い他の導電体層間の界面の密着強度よりも弱くなる。ま
た、酸化物導電体層の代わりに、窒化物導電体層、炭化
物導電体層を用いた場合も同様である。

【００１７】したがって、本発明（請求項１、請求項
２）によれば、酸化物導電体層との界面部分で剥離が優
先的に起こり、全ての積層構造の電極を同じ界面で分離
することが可能となり、リペア工程の簡略化が図れるよ
うになる。

【００１８】また、本発明（請求項４）では、仮接合の
後に検査を行なって、この検査に不合格した場合には、
前記半導体素子を前記絶縁性基板から剥離して、再び仮
接合を行なう。

【００１９】この仮接合は、２００℃以上３００℃以下
の低い温度における熱圧接により、金バンプとアルミニ
ウム配線との間に弱い固相拡散反応を生じせしめ、金バ
ンプとアルミニウム配線とを電気的に接続するものであ
る。

【００２０】したがって、本発明（請求項４）によれ
ば、金バンプとアルミニウム配線との界面で剥離が確実
に起こり、全ての電極を同じ界面で分離することがで
き、リペア工程の簡略化が図れるようになる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態（実施形態）を説明する。（第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に
係る半導体素子の断面図である。

【００２２】図中、１はシリコン基板を示しており、こ
のシリコン基板１上には能動領域２が形成されている。
この能動領域２の外側のシリコン基板１上にはアルミニ
ウムを主成分とする入出力用端子３および配線（不図
示）が形成されている。

【００２３】この入出力端子３上にはＩＴＯからなる酸
化物導電体層４を介して金バンプ５が形成され、積層構
造の電極が形成されている。酸化物導電体層４、金バン
プ５以外の領域はバッシベーション膜６で保護されてい
る。

【００２４】なお、入出力端子３と酸化物導電体層４と
の間には図示しないモリブデン膜が形成されている。こ
のモリブデン膜は入出力端子３と酸化物導電体層４との
密着性を高める役割を果たしている。さらに、入出力端
子３と酸化物導電体層４との間の拡散を防止する役割を
果たしており、これにより、入出力端子３と酸化物導電
体層４との界面に酸化物（例えばアルミナ）が形成され
ることによるコンタクト抵抗の上昇を効果的に防止でき
るようになっている。このような効果は、Ｍｏ膜の代わ
りに、Ｃｒ等の高融点金属の膜を用いても得られる。

【００２５】次にこのように構成された半導体素子の製
造方法の一例について説明する。まず、シリコン基板１
上に能動領域２を形成するが、これは一般の半導体工程
と同じであるので、ここでは詳細を省略する。

【００２６】次に入出力端子３および配線を薄膜法によ
り形成する。入出力端子３および配線の材質は、アルミ
ニウムを主成分とし、１％以下の銅、シリコンを含む合
金である。また、膜厚は０．８μｍとした。

【００２７】次に全面にＳｉＯ₂ 膜とＳｉＮ膜との積層
膜からなる厚さ約１μｍのパッシベーション膜６を薄膜
法により形成する。ここで、薄膜法とは、蒸着法、スパ
ッタ法、ＣＶＤ法などの成膜方法の総称である。成膜す
る金属膜や絶縁膜など材質により最適な成膜方法を選択
する。

【００２８】この後、パッシベーション膜６をエッチン
グして、入出力端子３に対するコンタクトホールを開孔
する。以上はすでに確立されている半導体素子の製造方
法である。

【００２９】次に入出力端子３上に積層構造の電極（積
層電極）を形成する。ここで、従来の積層電極は、入出
力端子上に接着層、拡散防止層、酸化膜形成防止層など
からなるバリアメタル層、金属バンプを順次積層した構
造であり、入出力端子／バリアメタル／金属バンプ間の
密着が保たれている。各界面における密着強度は例えば
７０μｍ□の金属バンプの場合、１金属バンプ当り数十
ｇ以上である。

【００３０】しかし、配線と金属バンプとの間が熱圧接
による固相拡散反応によって合金を形成させて電気的、
機械的に接続した場合には、前述したように各界面の密
着強度は同程度であるため、ある特定の部分や界面で剥
離することはできない。

【００３１】そこで、本実施形態では、入出力端子３上
に酸化物導電体層４を介して金バンプ１３を形成する。
ここで、酸化物導電体層４を介して金バンプ１３を形成
する理由は、酸化物導電体層４とこれに接する他の導電
体層との界面部分の密着強度は、酸化物導電体層４に接
しない他の導電体層間の界面の密着強度よりも弱くなる
からである。

【００３２】したがって、酸化物導電体層４との界面部
分で剥離が優先的に起こり、全ての積層電極を同じ界面
で分離することが可能となり、リペア工程の簡略化が図
れるようになる。

【００３３】酸化物導電体層４の材料としては、アルミ
ニウム端子、バリアメタル層を構成する金属、金バンプ
５のいずれかと密着強度が弱い材質であれば全てを用い
ることができる。

【００３４】一般に、薄膜法によって形成する金属膜は
酸素の含有率が０．５ｗｔ％未満であり、それ以上の酸
素を含有すると膜同士の密着が弱くなり、その部分から
剥離が起こる。本発明はその密着力の低下を利用した。

【００３５】上述しようにコンタクトホールを開孔した
後、全面に厚さ０．１５μｍのモリブデン膜（不図
示）、酸化物導電体層４となる厚さ０．２５μｍのＩＴ
Ｏ膜を薄膜法により順次形成する。

【００３６】次にＩＴＯ膜４上にフォトレジストをスピ
ンコートで塗布し、露光・現像により、アルミニウム端
子上に開口部を有するフォトレジストパターンを形成
し、ＩＴＯ膜の表面を露出させる。

【００３７】そして、この露出したＩＴＯ膜をメッキ用
の電極として、上記開口部のＩＴＯ上に選択的に金バン
プ５を形成する。この後、上記フォトレジストパターン
を剥離する。

【００３８】最後に、金バンプ５をマスクとしてＩＴＯ
膜をエッチングして酸化物導電体層４を形成し、続い
て、金バンプ５、酸化物導電体層４をマスクとしてモリ
ブデン膜をエッチングして、図１に示す半導体素子が完
成する。

【００３９】ここで、ＩＴＯ膜のエッチング液は例えば
塩酸と純水を２：１で混合したもの、モリブデン膜のエ
ッチング液は例えば弘田化学のＣＭＫ２０１を使用す
る。本実施形態では、金バンプ５を電気メッキにより形
成したが、金バンプ５の形成は他の方法を用いても構わ
ない。また、金バンプ５の代わりに、例えば、アルミニ
ウム、銅、半田など金以外の金属を主成分とする金属バ
ンプを用いても構わない。

【００４０】また、本実施形態では、金バンプ５をマス
クとして、ＩＴＯ膜、モリブデン膜をエッチングした
が、金バンプ５をマスクとせず、再度フォトレジストパ
ターンを形成し、これをマスクとしてＩＴＯ膜、モリブ
デン膜をエッチングしても構わない。この方法は特にバ
ンプが金とは異なりエッチング耐性の低い金属に対して
有効である。

【００４１】また、本実施形態では、入出力端子３を能
動領域２の外側に配置したが、入力端子３は能動領域２
の中に島状に配置しても、能動領域２上に配置しても構
わない。（第２の実施形態）図２は、本発明の第２の実施形態に
係る半導体装置の断面図である。

【００４２】図中、１０は半導体素子を示しており、こ
の半導体素子１０は第１の実施形態と同様の積層構造の
電極を有している。すなわち、入出力端子１１上には酸
化物導電体層１２を介して金バンプ１３が形成されてい
る。なお、入出力端子１１と酸化物導電体層１２との間
には図示しないチタン膜、ニッケル膜が設けられてい
る。

【００４３】金バンプ１３は基板１５上に形成されたア
ルミニウム配線１６に接続されている。具体的には、熱
圧接により、金バンプ１３とアルミニウム配線１６との
間に固相拡散反応を生じせしめて反応層１５を形成し
て、金バンプ１３とアルミニウム配線１６とを接続して
いる。このようにして、半導体素子１０と基板１５とは
電気的、機械的に接続されることになる。

【００４４】次にこのように構成された半導体装置の製
造方法の一例について説明する。まず、能動領域が形成
されたシリコン基板を用意し、薄膜法により厚さ０．８
μｍのアルミニウムを主成分とする入出力端子１１およ
び配線（不図示）を形成する。

【００４５】次に入出力端子１１上に厚さ０．１μｍの
チタン膜、厚さ０．３μｍのニッケル膜、厚さ０．２μ
ｍのＩＴＯからなる酸化物導電体層１２を順次薄膜法に
より形成した後、酸化物導電体層１２上に厚さ２０μｍ
の金バンプ１３を電気メッキ法により形成する。

【００４６】より詳細には、サイズ２×１５ｍｍの半導
体素子１０を使用し、この半導体素子１０の能動領域面
にエリア状に４１２個の金バンプ１３を形成する。金バ
ンプ１３の大きさは１００μｍ角、最小ピッチ２００μ
ｍである。

【００４７】また、酸化物導電体層１２の膜厚は３０〜
６００ｎｍの範囲であることが望ましく、より望ましく
は１００〜３００ｎｍの範囲である。一方、基板１５は
金属コア基板、樹脂基板、ガラス基板、セラミック基板
等の全ての基板を用いることができるが、ここでは厚さ
０．７ｍｍのガラス基板を用いた場合について説明す
る。

【００４８】まず、基板１５上に厚さ０．０７μｍのモ
リブデン膜、厚さ０．４５μｍのアルミニウム膜を順次
薄膜法により形成した後、これらの積層膜をパターニン
グしてアルミニウムを主成分とするアルミニウム配線１
６を形成する。

【００４９】次に基板１５を８５℃、半導体素子１０を
３５０℃に加熱し、つまり、アルミニウムと金が固相反
応によって合金を形成する温度に加熱して熱圧接によ
り、金バンプ１３とアルミニウム配線１６との間に固相
拡散反応を生じせしめて反応層１５を形成し、金バンプ
１３とアルミニウム配線１６とを電気的に接続する。

【００５０】最後に、半導体素子１０と基板１５との隙
間に熱硬化性樹脂１７を充填し硬化させることにより、
半導体装置が完成する。このような製造方法に従って得
られた半導体装置を、−４０／１００℃の熱衝撃試験、
および７０℃９０％Ｒ．Ｈ．の高温高湿放置試験を行な
ったところ、１０００時間経過後も接続は良好であり不
良の発生はなかった。

【００５１】すなわち、本実施形態の半導体素子１０の
積層構造の電極は、酸化物導電体層１２の界面で剥離が
生じやすいが、実用上全く問題がないことが確認でき
た。また、上述した製造方法に従って得られた半導体装
置（ただし、樹脂１７は充填していない）を、リペア装
置を用いて、半導体素子１０を基板１５から剥離した。

【００５２】その原理は、半導体素子１０に剪断力また
は引っ張り力を加えることにより、半導体素子１０を基
板１５から剥離するという方式である。ここでは、１ｋ
ｇ以下の荷重による剪断力により剥離した。

【００５３】図３（ａ）に、半導体素子１０を剥離した
状態の半導体装置の断面図を示す。図３（ａ）に示すよ
うに、剥離は全ての電極について酸化物導電体層１２と
金バンプ１３との界面で発生し、基板１５上には金バン
プ１３が残った。なお、図中、１８は剥離の際に半導体
装置を載置する台を示している。

【００５４】次に図３（ｂ）に示すように、本実施形態
と同じ方法で製造した別の金バンプ１３を形成した半導
体素子１０′を用意し、基板１５上の金バンプ１３と接
続した。ここでは、金−金の固相拡散反応による接続が
なされた。

【００５５】そして、図３（ｃ）に示すように、半導体
素子１０と基板１５との隙間に樹脂１７を充填し硬化さ
せた後、−４０／１００℃の熱衝撃試験、および７０℃
９０％Ｒ．Ｈ．の高温高湿放置試験を行なったところ、
１０００時間経過後も接続は良好であり不良の発生はな
く、リペア後も実用上全く問題がないことが確認でき
た。

【００５６】以上述べたように本実施形態によれば、全
ての電極について酸化物導電体層１２と金バンプ１３と
の界面で剥離が生じるので、リペア工程の簡略化が図れ
るようになる。

【００５７】本実施形態では、基板１５上に残された金
バンプ１３と半導体素子１０´上に形成された金バンプ
１３との接続について述べたが、半導体素子１０´には
金バンプが形成されていないものを用いても良い。この
場合、基板１５上の金バンプ１３とアルミニウムからな
る入出力端子１４との固相拡散による接続となる。

【００５８】また、本実形態では、金属バンプとして、
金バンプ５を用いたが、例えば、アルミニウム、銅、半
田など金以外の金属を主成分とする金属バンプを用いて
も良い。

【００５９】この場合、配線としては、金バンプ１３と
アルミニウム配線１６との組み合わせのように、金属バ
ンプと配線との間で固相拡散反応によって合金が形成さ
れるものを使用する。

【００６０】例えば、金属バンプの材料と金属配線の材
料との組み合わせは、金と錫、金と銅、銅とアルミニウ
ムなどのような異種間金の組み合わせ、アルミニウムと
アルミニウム、銅と銅などのような同種間金属の組み合
わせでも良い。（第３の実施形態）図４は、本発明の第３の実施形態に
係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。

【００６１】まず、図４（ａ）に示すように、半導体素
子２１の入出力端子（不図示）上に金バンプ２２を形成
する。ここで、半導体素子２１は第１の実施形態と同様
にシリコン基板を用いたものであり、入出力端子はアル
ミニウムを主成分とするものである。なお、入出力端子
と金バンプ２２との間には、従来と同様にＴｉ膜、Ｎｉ
膜、Ｐｄ膜の積層膜を設けることが好ましい。

【００６２】この後、同図（ａ）に示すように、金バン
プ２２を下にして半導体素子２１を平滑板２３に載せ、
加熱機構を有するヘッド４を降下して、半導体素子２１
を加圧して、金バンプ２２の高さをそろえる。

【００６３】次に図４（ｂ）に示すように、ガラスを主
成分とする絶縁性基板２５上に形成されたアルミニウム
配線２６と半導体素子２１の金バンプ２２との位置合わ
せを行なう。

【００６４】次に図４（ｃ）に示すように、２００℃以
上３００℃以下の温度のヘッド２４を降下させて熱圧接
することにより、金バンプ２２とアルミニウム配線２６
との間に軽度の固相拡散反応を生じせしめて反応層２７
を形成し、金バンプ２２とアルミニウム配線２６とを一
時的に電気的に接続（接合）する（仮接合工程）。

【００６５】この仮接合工程では、反応層２７の厚さが
５０ｎｍ以下になるようにすることが望ましい。また、
接続の密着強度が１ｋｇｆ／ｍｍ² 未満になるようにす
ることが望ましい。

【００６６】この後、半導体素子２１および実装状態の
検査を行なう。その結果、検査に合格した場合には、図
４（ｇ）および図４（ｈ）に示すように、３００℃以上
５００℃以下の温度のヘッド２４を降下させて再熱圧接
することにより、金バンプ２２とアルミニウム配線２６
との間に十分な固相拡散反応を生じせしめて反応層２７
´を形成し、金バンプ２２とアルミニウム配線２６とを
機械的および電気的に接続する（本接合工程）。

【００６７】この本接合工程では、反応層２７´の厚さ
が２００ｎｍ以上になるようにすることが望ましい。ま
た、接続の密着強度が１．５ｋｇｆ／ｍｍ² 以上になる
ようにすることが望ましい。

【００６８】この後、図４（ｉ）に示すように、半導体
素子２１と絶縁性基板２３との間隙に、熱硬化性樹脂２
７を満たす。一方、検査に不合格した場合には、まず、
図４（ｄ）に示すように、半導体素子２１を絶縁性基板
２３から剥離する。具体的には、半導体素子２１を絶縁
性基板２３に対して垂直方向または剪断方向に荷重を加
えて剥離する。

【００６９】次に図４（ｅ）に示すように、同じまたは
新たな半導体素子２１の金属バンプ２２と配線２６との
位置合わせを行なった後、図４（ｃ）に示した仮接合を
再び行なう。

【００７０】この後、再度検査を行ない、合格の場合に
は図４（ｇ）〜図４（ｉ）の工程に進み、一方、不合格
の場合には合格するまで図４（ｃ）〜図４（ｅ）の工程
を繰り返す。

【００７１】図５に、半導体素子２１の加熱温度（ヘッ
ド２１の温度）および接合荷重を座標とする平面上にお
いて、仮接合が可能で、かつ全ての電極が同じ界面（金
バンプ・配線界面）で剥離する条件を斜線で示す。図
中、丸印は良好な結果が得られた拾歳の測定点である。

【００７２】図５に示すように、温度が２００〜３００
℃の範囲（本実施形態の場合）であれば、広い接合荷重
の範囲にわたって良好な結果が得られることが分かる。
したがって、本実施態様によれば、従来と同じ構造の電
極を用いても、リペア工程の簡略化が図れるようにな
る。

【００７３】また、図中、三角印は金バンプと配線との
密着強度が弱すぎて仮接合が不可能であった測定点を示
し、四角印は逆に密着強度が強すぎて剥離が困難で、全
ての電極は同じ界面で剥離しなかった測定点を示してい
る。

【００７４】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではない。例えば、第１、第２の実施形態で
は、酸化物導電体層の材料として、ＩＴＯを主成分とす
る透明導体用いたが、その代わりに、ＳｎＯ_x 、ＺｎＯ
_x を主成分とする透明導電体を用いても良い。

【００７５】また、第１、第２の実施形態では、導電体
層として、酸化物導電体層を用いたが、その代わりに、
窒化物導電体層や炭化物導電体層を用いても良い。さら
に、これら導電体層の２層または３層の積層膜層を用い
ても良い。

【００７６】窒化物導電体層の材料としては、例えば、
ＶＮ、ＮｂＮ、ＴａＮ、ＨｆＮ、ＺｒＮを主成分とする
ものを用いると良い。また、炭化物導電体層の材料とし
ては、例えば、ＶＣ、ＮｂＣ、ＴａＣ、ＨｆＣ、Ｚｒ
Ｃ、ＷＣを主成分とするものを用いると良い。また、熱
硬化性樹脂の代わりに光硬化性樹脂を用いても良い。そ
の他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して
実施できる。

【００７７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、全
ての電極を同じ界面で分離することが可能となり、リペ
ア工程の簡略化が図れるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体素子の断
面図

【図２】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の断
面図

【図３】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置のリ
ペア方法を示す断面図

【図４】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製
造方法を示す工程断面図

【図５】仮接合工程における望ましい半導体素子の加熱
温度範囲を示す図

【図６】従来のＣＯＧ実装を用いた半導体装置の断面図

【符号の説明】

１…シリコン基板２…能動領域３…入出力端子４…酸化物導電体層５…金バンプ６…パッシベーション膜１０…半導体素子１１…入出力端子１２…酸化物導電体層１３…金バンプ１４…反応層１５…基板１６…配線１７…樹脂１８…台２１…半導体素子２２…金バンプ２３…平滑板２４…ヘッド２５…絶縁性基板２６…配線２７…反応層２８…熱硬化性樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者水澤由美神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地株式会社東芝生産技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入出力端子上に酸化物導電体層、窒化物導
電体層および炭化物導電体層の少なくとも１つの導電体
層を介して金属バンプが設けられてなる積層構造の電極
を有することを特徴とする半導体素子。
【請求項２】前記入出力端子と前記導電体層との間に高
融点金属が設けられていることを特徴とする請求項１に
記載の半導体素子。
【請求項３】前記酸化物導電体層の酸素含有率は、０．
５ｗｔ％以上であることを特徴とする請求項１に記載の
半導体素子。
【請求項４】入出力端子上に金バンプが形成された半導
体素子を、表面にアルミニウム配線が形成された絶縁性
基板に実装する半導体素子の実装方法において、２００℃以上３００℃以下の温度における熱圧接によ
り、前記金バンプと前記アルミニウム配線との間に固相
拡散反応を生じせしめ、前記金バンプと前記アルミニウ
ム配線とを電気的に接続する仮接合工程と、前記半導体素子およびその実装状態の検査を行なう検査
工程と、この検査に合格した場合には、３００℃以上５００℃以
下の温度における再熱圧接により、前記金バンプと前記
アルミニウム配線との間に前記固相拡散反応よりも強い
固相拡散反応を生じせしめ、前記金バンプと前記アルミ
ニウム配線とを機械的および電気的に接続する本接合工
程と、前記検査に不合格した場合には、前記半導体素子を前記
絶縁性基板から剥離して、再び前記仮接合工程および前
記検査工程を行なう工程とを有することを特徴とする半
導体素子の実装方法