JPH0936169A - 半導体素子および半導体装置 - Google Patents
半導体素子および半導体装置Info
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- JPH0936169A JPH0936169A JP7181610A JP18161095A JPH0936169A JP H0936169 A JPH0936169 A JP H0936169A JP 7181610 A JP7181610 A JP 7181610A JP 18161095 A JP18161095 A JP 18161095A JP H0936169 A JPH0936169 A JP H0936169A
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- wiring pattern
- semiconductor element
- aluminum
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 絶縁基板上のアルミニウム配線パターンに半
導体素子がバンプ電極を介して良好に接続され、高い信
頼性を有する半導体素子を提供する。 【解決手段】 絶縁基板上に形成されたアルミニウム配
線パターンにバンプを介して電気的に接続される半導体
素子である。前記バンプの最表面に金薄膜が形成されて
おり、この金薄膜の厚さは、前記アルミニウム配線パタ
ーンの膜厚の２／３倍以上２倍以下であることを特徴と
する。
導体素子がバンプ電極を介して良好に接続され、高い信
頼性を有する半導体素子を提供する。 【解決手段】 絶縁基板上に形成されたアルミニウム配
線パターンにバンプを介して電気的に接続される半導体
素子である。前記バンプの最表面に金薄膜が形成されて
おり、この金薄膜の厚さは、前記アルミニウム配線パタ
ーンの膜厚の２／３倍以上２倍以下であることを特徴と
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バンプを介して基
板に実装するための半導体素子、および半導体素子がフ
ェイスダウンボンディングによって基板に実装された半
導体装置に関する。
板に実装するための半導体素子、および半導体素子がフ
ェイスダウンボンディングによって基板に実装された半
導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体素子を配線基板上に実装す
るに当たっては、ワイヤを用いて電気的に接続を行なう
ワイヤボンディング実装が用いられていたが、半導体装
置をより薄く、かつ、より高密度に実装する方法が求め
られている。そこで、このワイヤボンディング実装に代
わって、バンプが形成された半導体素子を、配線基板に
直接接続し実装するフェイスダウン実装技術が開発され
てきている。
るに当たっては、ワイヤを用いて電気的に接続を行なう
ワイヤボンディング実装が用いられていたが、半導体装
置をより薄く、かつ、より高密度に実装する方法が求め
られている。そこで、このワイヤボンディング実装に代
わって、バンプが形成された半導体素子を、配線基板に
直接接続し実装するフェイスダウン実装技術が開発され
てきている。
【０００３】このフェイスダウン実装は、スーパーコン
ピューターなどに適用されるハンダ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される
ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）等、用途に応じ
て種々の接続材料および実装方式が提案されている。Ｃ
ＯＧ実装の一つの手法としては、半導体素子上に形成さ
れた低融点かつ硬度の低いハンダバンプを、基板上の配
線パターンに圧接して半導体素子と絶縁基板とを電気的
に接続する方法が挙げられる。しかしながら、この方法
は、特開平３−１０８７３４号公報に開示されているよ
うに、機械的強度が弱いので、信頼性を確保するために
最終的に樹脂封止を行なわなければならない。また、基
板上の配線パターンがアルミニウム等の強固な酸化膜を
形成しやすい金属で形成されている場合には、接続前の
配線パターン表面が酸化膜で覆われてしまうので、ハン
ダパンプを配線パターンに圧接しても、配線パターン表
面の酸化膜を十分に破壊することができない。このた
め、ハンダバンプと配線のアルミニウムとを確実に接続
することができず、十分な接続信頼性を得られないとい
う問題があった。
ピューターなどに適用されるハンダ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される
ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）等、用途に応じ
て種々の接続材料および実装方式が提案されている。Ｃ
ＯＧ実装の一つの手法としては、半導体素子上に形成さ
れた低融点かつ硬度の低いハンダバンプを、基板上の配
線パターンに圧接して半導体素子と絶縁基板とを電気的
に接続する方法が挙げられる。しかしながら、この方法
は、特開平３−１０８７３４号公報に開示されているよ
うに、機械的強度が弱いので、信頼性を確保するために
最終的に樹脂封止を行なわなければならない。また、基
板上の配線パターンがアルミニウム等の強固な酸化膜を
形成しやすい金属で形成されている場合には、接続前の
配線パターン表面が酸化膜で覆われてしまうので、ハン
ダパンプを配線パターンに圧接しても、配線パターン表
面の酸化膜を十分に破壊することができない。このた
め、ハンダバンプと配線のアルミニウムとを確実に接続
することができず、十分な接続信頼性を得られないとい
う問題があった。
【０００４】ハンダバンプにより半導体素子を配線基板
上に実装するための他の方法としては、ハンダバンプを
溶融して配線パターンの金属と合金化し、それによっ
て、ハンダバンプと配線パターンとを接続する方法が知
られている。しかしながら、この合金化の方法を用いて
も、アルミニウム等のハンダにぬれにくい金属で配線パ
ターンが形成されている場合には、ハンダバンプと配線
パターンとを良好に接続することができなかった。
上に実装するための他の方法としては、ハンダバンプを
溶融して配線パターンの金属と合金化し、それによっ
て、ハンダバンプと配線パターンとを接続する方法が知
られている。しかしながら、この合金化の方法を用いて
も、アルミニウム等のハンダにぬれにくい金属で配線パ
ターンが形成されている場合には、ハンダバンプと配線
パターンとを良好に接続することができなかった。
【０００５】これらの問題点を解決するために、金バン
プを介して半導体素子を絶縁基板上のアルミニウム配線
パターンに接続する方法が提案されている。この方法に
よれば、配線パターンを構成するアルミニウムとバンプ
を構成する金とは、固相拡散によって接合されるので、
強固な酸化膜が生じ得るアルミニウムなどで配線パター
ンが形成されている場合でも、接続部の信頼性をある程
度高めることができる。しかしながら、接続不良を完全
に避けることはできず、さらに高い信頼性が求められて
いる。
プを介して半導体素子を絶縁基板上のアルミニウム配線
パターンに接続する方法が提案されている。この方法に
よれば、配線パターンを構成するアルミニウムとバンプ
を構成する金とは、固相拡散によって接合されるので、
強固な酸化膜が生じ得るアルミニウムなどで配線パター
ンが形成されている場合でも、接続部の信頼性をある程
度高めることができる。しかしながら、接続不良を完全
に避けることはできず、さらに高い信頼性が求められて
いる。
【０００６】固相拡散反応により金バンプとアルミニウ
ム配線とを接続することによって、非常に強固な接続が
得られるものの、これに起因して、次のような問題が発
生している。まず第１に、半導体素子はバンプを介して
非常に強固にアルミニウム配線パターンに接続されてい
るので、素子のリペアのためにこれを取り外そうとする
とアルミニウム配線が剥離し、場合によっては基板が割
れてしまう。このため、半導体素子をリペアすることが
できない。第２に、高い信頼性を有する金−アルミニウ
ム金属間化合物を接続部に形成するためには、半導体素
子および基板を高温で加熱しなければならない。第３
に、リペアが可能となるように、加圧量を減少させたり
加熱温度を低くすることによって金およびアルミニウム
の拡散を抑制した場合には、平行ずれなどに起因して固
相拡散反応が不十分な部分が発生し、全バンプを配線パ
ターンに電気的に接続することが困難となる。
ム配線とを接続することによって、非常に強固な接続が
得られるものの、これに起因して、次のような問題が発
生している。まず第１に、半導体素子はバンプを介して
非常に強固にアルミニウム配線パターンに接続されてい
るので、素子のリペアのためにこれを取り外そうとする
とアルミニウム配線が剥離し、場合によっては基板が割
れてしまう。このため、半導体素子をリペアすることが
できない。第２に、高い信頼性を有する金−アルミニウ
ム金属間化合物を接続部に形成するためには、半導体素
子および基板を高温で加熱しなければならない。第３
に、リペアが可能となるように、加圧量を減少させたり
加熱温度を低くすることによって金およびアルミニウム
の拡散を抑制した場合には、平行ずれなどに起因して固
相拡散反応が不十分な部分が発生し、全バンプを配線パ
ターンに電気的に接続することが困難となる。
【０００７】このように、従来の金バンプを有する半導
体素子をアルミニウム配線パターンに接続した信頼性の
高い半導体装置において、半導体素子のリペアを容易に
行なうことが求められているにもかかわらず、かかる半
導体素子および半導体装置は、未だ得られていないのが
現状である。
体素子をアルミニウム配線パターンに接続した信頼性の
高い半導体装置において、半導体素子のリペアを容易に
行なうことが求められているにもかかわらず、かかる半
導体素子および半導体装置は、未だ得られていないのが
現状である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、絶
縁基板上のアルミニウム配線パターンに半導体素子がバ
ンプ電極を介して良好に接続される半導体素子、および
高い接続信頼性を有する半導体装置を提供することを目
的とする。
縁基板上のアルミニウム配線パターンに半導体素子がバ
ンプ電極を介して良好に接続される半導体素子、および
高い接続信頼性を有する半導体装置を提供することを目
的とする。
【０００９】また、本発明は、絶縁基板上のアルミニウ
ム配線パターンにバンプ電極を介して良好に接続される
とともに、リペアを容易に行なうことができる半導体素
子、および高い接続信頼性を有する半導体装置を提供す
ることを目的とする。
ム配線パターンにバンプ電極を介して良好に接続される
とともに、リペアを容易に行なうことができる半導体素
子、および高い接続信頼性を有する半導体装置を提供す
ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１の発明（請求項１）は、絶縁基板上に形成され
たアルミニウム配線パターンにバンプを介して電気的に
接続される半導体素子において、前記バンプの最表面に
金薄膜が形成されており、この金薄膜の厚さは、前記ア
ルミニウム配線パターンの膜厚の２／３倍以上２倍以下
であることを特徴とする半導体素子を提供する。
に、第１の発明（請求項１）は、絶縁基板上に形成され
たアルミニウム配線パターンにバンプを介して電気的に
接続される半導体素子において、前記バンプの最表面に
金薄膜が形成されており、この金薄膜の厚さは、前記ア
ルミニウム配線パターンの膜厚の２／３倍以上２倍以下
であることを特徴とする半導体素子を提供する。
【００１１】また、第１の発明（請求項２）は、表面に
アルミニウム配線パターンが形成された絶縁基板と、こ
の基板上にバンプにより実装された半導体素子を具備
し、前記バンプとアルミニウム配線パターンとの接続部
には、固相拡散反応による金属間化合物が生成されてお
り、この金属間化合物は、ＡｕＡｌおよびＡｕ2 Ａｌの
少なくとも一方であることを特徴とする半導体装置を提
供する。
アルミニウム配線パターンが形成された絶縁基板と、こ
の基板上にバンプにより実装された半導体素子を具備
し、前記バンプとアルミニウム配線パターンとの接続部
には、固相拡散反応による金属間化合物が生成されてお
り、この金属間化合物は、ＡｕＡｌおよびＡｕ2 Ａｌの
少なくとも一方であることを特徴とする半導体装置を提
供する。
【００１２】以下、第１の発明を説明する。固相拡散反
応によって接続されたアルミニウム配線パターンと金バ
ンプとの接続部で発生する不良の原因としては、主とし
て接続部でのクラックの発生が挙げられる。本発明者ら
は、このクラックの発生および成長を誘発する要因とし
て、Ａｕ−Ａｌの金属間化合物の体積変化に着目し、以
下のような検討を行なった。まず、体積変化を見積もる
ための指標として、結晶格子の単位体積を化合物を形成
する前の体積で割った値を体積変化率として定義し、結
晶構造と格子定数とから、体積変化率を算出して表１に
示した。また、金属間化合物における金組成と体積変化
率との関係を図１に示す。
応によって接続されたアルミニウム配線パターンと金バ
ンプとの接続部で発生する不良の原因としては、主とし
て接続部でのクラックの発生が挙げられる。本発明者ら
は、このクラックの発生および成長を誘発する要因とし
て、Ａｕ−Ａｌの金属間化合物の体積変化に着目し、以
下のような検討を行なった。まず、体積変化を見積もる
ための指標として、結晶格子の単位体積を化合物を形成
する前の体積で割った値を体積変化率として定義し、結
晶構造と格子定数とから、体積変化率を算出して表１に
示した。また、金属間化合物における金組成と体積変化
率との関係を図１に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】金とアルミニウムとの固相拡散反応では、
アルミニウムよりも金の方が先に拡散する。このため、
接続部における金属間化合物は、前記表１に示すよう
に、金組成が小さい化合物の順、すなわち、ＡｕＡｌ
2 、ＡｕＡｌ、Ａｕ2 Ａｌ、Ａｕ5 Ａｌ2 、Ａｕ4 Ａｌ
の順に生成する。
アルミニウムよりも金の方が先に拡散する。このため、
接続部における金属間化合物は、前記表１に示すよう
に、金組成が小さい化合物の順、すなわち、ＡｕＡｌ
2 、ＡｕＡｌ、Ａｕ2 Ａｌ、Ａｕ5 Ａｌ2 、Ａｕ4 Ａｌ
の順に生成する。
【００１５】これらの金属間化合物のうち、Ａｕ5 Ａｌ
2 が生成される際には、その格子定数が大きいために、
図１に示すように著しく大きな体積膨脹過程が存在す
る。この金属間化合物は、硬く脆い性質を有するため、
初期接続抵抗値は安定した値を示すものの、前述のよう
な体積膨脹過程を経ることによって残留応力が蓄積され
ている。したがって、熱衝撃などを受けることにより接
続部にクラックが発生して接続抵抗値がばらつき、最大
抵抗値は初期値の１０倍以上にも達してしまう。これら
の結果から、安定した接続抵抗値を得るためには、金属
間化合物中のＡｕ5 Ａｌ2 の割合を低減するように、金
の拡散を抑制することが必要であることがわかる。
2 が生成される際には、その格子定数が大きいために、
図１に示すように著しく大きな体積膨脹過程が存在す
る。この金属間化合物は、硬く脆い性質を有するため、
初期接続抵抗値は安定した値を示すものの、前述のよう
な体積膨脹過程を経ることによって残留応力が蓄積され
ている。したがって、熱衝撃などを受けることにより接
続部にクラックが発生して接続抵抗値がばらつき、最大
抵抗値は初期値の１０倍以上にも達してしまう。これら
の結果から、安定した接続抵抗値を得るためには、金属
間化合物中のＡｕ5 Ａｌ2 の割合を低減するように、金
の拡散を抑制することが必要であることがわかる。
【００１６】また一方、アルミニウムの量が多く金が少
ない場合には、ＡｕＡｌ2 が形成されるが、この場合に
は、金がアルミニウム中へ拡散する際に金の供給が間に
合わないので、カーケンダルボイドが発生して不良の原
因となる。
ない場合には、ＡｕＡｌ2 が形成されるが、この場合に
は、金がアルミニウム中へ拡散する際に金の供給が間に
合わないので、カーケンダルボイドが発生して不良の原
因となる。
【００１７】このように、Ａｕ−Ａｌ金属間化合物の組
成とその体積変化との間には、特定の関係があり、金属
間化合物の体積変化を最小にするためには、金−アルミ
ニウム固相拡散反応に関与するそれぞれの金属の量を、
所定の範囲内に限定する必要があることがわかった。
成とその体積変化との間には、特定の関係があり、金属
間化合物の体積変化を最小にするためには、金−アルミ
ニウム固相拡散反応に関与するそれぞれの金属の量を、
所定の範囲内に限定する必要があることがわかった。
【００１８】そこで、固相反応に関与する２つの金属膜
の膜厚の比を変化させて金属間化合物を生成し、それぞ
れについて抵抗変化率を調べた。得られた結果を図２の
グラフに示す。
の膜厚の比を変化させて金属間化合物を生成し、それぞ
れについて抵抗変化率を調べた。得られた結果を図２の
グラフに示す。
【００１９】図２には、アルミニウム薄膜の膜厚
（ｔAl）と金薄膜の膜厚（ｔAu）との比（ｔAu／ｔAl）
に対して、接続部の初期抵抗値（Ｒini.）に対する熱試
験実施後の抵抗値（Ｒ）の変化率（Ｒ／Ｒini.）をプロ
ットしたグラフを示す。接続部の抵抗変化率（Ｒ／Ｒ
ini.）は、膜厚比（ｔAu／ｔAl）が２／３倍以上２倍以
下の範囲内で極めて安定しており、この範囲を越える
と、抵抗変化率は急激に増加することが図２のグラフか
らわかる。
（ｔAl）と金薄膜の膜厚（ｔAu）との比（ｔAu／ｔAl）
に対して、接続部の初期抵抗値（Ｒini.）に対する熱試
験実施後の抵抗値（Ｒ）の変化率（Ｒ／Ｒini.）をプロ
ットしたグラフを示す。接続部の抵抗変化率（Ｒ／Ｒ
ini.）は、膜厚比（ｔAu／ｔAl）が２／３倍以上２倍以
下の範囲内で極めて安定しており、この範囲を越える
と、抵抗変化率は急激に増加することが図２のグラフか
らわかる。
【００２０】すなわち、バンプ表面に形成される金薄膜
の膜厚を、アルミニウム配線パターンの２／３倍以上２
倍以下とすることによって、接続信頼性を向上させるこ
とができる。
の膜厚を、アルミニウム配線パターンの２／３倍以上２
倍以下とすることによって、接続信頼性を向上させるこ
とができる。
【００２１】このように、第１の発明の半導体素子で
は、バンプの最表面に所定の膜厚で金薄膜を形成してい
るので、アルミニウム配線パターンに接続する際には、
バンプ電極全体を金で形成した場合と比較して、アルミ
ニウム配線パターン中への金の拡散量を大きく低減する
ことができる。その結果、前記アルミニウム配線パター
ンへのダメージを減少させて良好な伝送特性が得られ、
しかも製造コストの低減にもつながる。
は、バンプの最表面に所定の膜厚で金薄膜を形成してい
るので、アルミニウム配線パターンに接続する際には、
バンプ電極全体を金で形成した場合と比較して、アルミ
ニウム配線パターン中への金の拡散量を大きく低減する
ことができる。その結果、前記アルミニウム配線パター
ンへのダメージを減少させて良好な伝送特性が得られ、
しかも製造コストの低減にもつながる。
【００２２】また、バンプ最表面の金薄膜の膜厚を所定
の範囲内に規定したことによって、バンプとアルミニウ
ム配線パターンとの接続部には、不良要因となるＡｕＡ
ｌ2およびＡｕ5 Ａｌ2 はほとんど形成されない。すな
わち、第１の発明の半導体装置においては、バンプとア
ルミニウム配線パターンとの接続部に生成された金属間
化合物は、ＡｕＡｌおよびＡｕ2 Ａｌの少なくとも一方
であるので、安定した初期接続抵抗値が得られる。これ
らの化合物は、残留応力保持を回避、低減しているた
め、第１の発明の半導体装置は、熱衝撃などの信頼性試
験を行なっても、前述の接続部にクラックが発生せず、
試験後の接続抵抗値が初期値からほとんど変化しない。
したがって、極めて信頼性の高い半導体装置が得られ
る。
の範囲内に規定したことによって、バンプとアルミニウ
ム配線パターンとの接続部には、不良要因となるＡｕＡ
ｌ2およびＡｕ5 Ａｌ2 はほとんど形成されない。すな
わち、第１の発明の半導体装置においては、バンプとア
ルミニウム配線パターンとの接続部に生成された金属間
化合物は、ＡｕＡｌおよびＡｕ2 Ａｌの少なくとも一方
であるので、安定した初期接続抵抗値が得られる。これ
らの化合物は、残留応力保持を回避、低減しているた
め、第１の発明の半導体装置は、熱衝撃などの信頼性試
験を行なっても、前述の接続部にクラックが発生せず、
試験後の接続抵抗値が初期値からほとんど変化しない。
したがって、極めて信頼性の高い半導体装置が得られ
る。
【００２３】第２の発明（請求項３）は、絶縁基板上に
形成されたアルミニウム配線パターンにバンプを介して
電気的に接続される半導体素子であって、前記バンプの
最表面に、固相拡散反応により形成されたＡｕ−Ａｌ金
属間化合物からなる層が形成されていることを特徴とす
る半導体素子を提供する。
形成されたアルミニウム配線パターンにバンプを介して
電気的に接続される半導体素子であって、前記バンプの
最表面に、固相拡散反応により形成されたＡｕ−Ａｌ金
属間化合物からなる層が形成されていることを特徴とす
る半導体素子を提供する。
【００２４】また、第２の発明（請求項４）は、表面に
アルミニウム配線パターンが形成された絶縁基板と、表
面層に第１のＡｕ−Ａｌ金属間化合物からなる層を有す
るバンプを介して前記絶縁基板のアルミニウム配線パタ
ーンに電気的に接続された半導体素子とを具備し、前記
アルミニウム配線パターンとバンプとの接触領域には、
固相拡散反応により形成された第２のＡｕ−Ａｌ金属間
化合物が形成されており、かつ、この領域の下方には、
前記固相拡散反応に関与しないアルミニウムからなる領
域が存在することを特徴とする半導体装置を提供する。
アルミニウム配線パターンが形成された絶縁基板と、表
面層に第１のＡｕ−Ａｌ金属間化合物からなる層を有す
るバンプを介して前記絶縁基板のアルミニウム配線パタ
ーンに電気的に接続された半導体素子とを具備し、前記
アルミニウム配線パターンとバンプとの接触領域には、
固相拡散反応により形成された第２のＡｕ−Ａｌ金属間
化合物が形成されており、かつ、この領域の下方には、
前記固相拡散反応に関与しないアルミニウムからなる領
域が存在することを特徴とする半導体装置を提供する。
【００２５】以下、第２の発明を説明する。第２の発明
によれば、金バンプの最表面に、固相拡散反応により得
られたＡｕ−Ａｌ金属間化合物層が予め形成されてい
る。このＡｕ−Ａｌ金属間化合物と配線のＡｌとの間に
おいても、固相拡散反応が生じてさらにＡｕ−Ａｌ金属
間化合物が形成されるが、新たに形成されるＡｕ−Ａｌ
金属間化合物の増加する速度は、図３のグラフ中に直線
ａで示すように極めて遅いものである。なお、図３中に
は、直線ｂとして、金とアルミニウムとの固相拡散反応
によるＡｕ−Ａｌ金属間化合物の増加する速度を示して
いる。すなわち、Ａｕ−ＡｌとＡｌとの拡散速度（直線
ａ）は、ＡｕとＡｌとの拡散速度（直線ｂ）の１／５程
度であることがわかる。
によれば、金バンプの最表面に、固相拡散反応により得
られたＡｕ−Ａｌ金属間化合物層が予め形成されてい
る。このＡｕ−Ａｌ金属間化合物と配線のＡｌとの間に
おいても、固相拡散反応が生じてさらにＡｕ−Ａｌ金属
間化合物が形成されるが、新たに形成されるＡｕ−Ａｌ
金属間化合物の増加する速度は、図３のグラフ中に直線
ａで示すように極めて遅いものである。なお、図３中に
は、直線ｂとして、金とアルミニウムとの固相拡散反応
によるＡｕ−Ａｌ金属間化合物の増加する速度を示して
いる。すなわち、Ａｕ−ＡｌとＡｌとの拡散速度（直線
ａ）は、ＡｕとＡｌとの拡散速度（直線ｂ）の１／５程
度であることがわかる。
【００２６】このＡｕ−Ａｌ金属間化合物とＡｌとは、
アルミニウムの酸化膜が破れるように加圧と加熱とを制
御することによって接続することができ、この際に生じ
る固相拡散反応は前述のように進行が遅いため、強固な
接続とはならない。したがって、半導体素子に形成され
たバンプと、絶縁基板上のアルミニウム配線パターンと
の間にこのような固相拡散反応による金属間化合物を形
成することにより、必要に応じて、容易に半導体素子を
取り外すことが可能となる。この際、アルミニウム配線
が剥離したり、基板が割れてしまう等の不具合は全く生
じない。しかも、リペア後は、さらに加圧と加熱とを十
分に行なうことによって、強固な接続を得ることが可能
である。
アルミニウムの酸化膜が破れるように加圧と加熱とを制
御することによって接続することができ、この際に生じ
る固相拡散反応は前述のように進行が遅いため、強固な
接続とはならない。したがって、半導体素子に形成され
たバンプと、絶縁基板上のアルミニウム配線パターンと
の間にこのような固相拡散反応による金属間化合物を形
成することにより、必要に応じて、容易に半導体素子を
取り外すことが可能となる。この際、アルミニウム配線
が剥離したり、基板が割れてしまう等の不具合は全く生
じない。しかも、リペア後は、さらに加圧と加熱とを十
分に行なうことによって、強固な接続を得ることが可能
である。
【００２７】このように、第２の発明の半導体素子にお
いては、バンプの最表面に金−アルミニウム金属間化合
物が形成されているので、アルミニウム配線パターンに
接続しても反応が遅いために強固な接続とはならない。
いては、バンプの最表面に金−アルミニウム金属間化合
物が形成されているので、アルミニウム配線パターンに
接続しても反応が遅いために強固な接続とはならない。
【００２８】かかる接続を有する第２の発明の半導体装
置は、半導体素子が強固に接続されていないので素子を
容易にリペアすることが可能であり、しかも高い接続信
頼性を有する。また、バンプの最表面の金−アルミニウ
ム金属間化合物と、アルミニウム配線パターンとは、加
圧および加熱を十分に行なうことによって、安定な接続
が得られる。
置は、半導体素子が強固に接続されていないので素子を
容易にリペアすることが可能であり、しかも高い接続信
頼性を有する。また、バンプの最表面の金−アルミニウ
ム金属間化合物と、アルミニウム配線パターンとは、加
圧および加熱を十分に行なうことによって、安定な接続
が得られる。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
半導体素子および半導体装置を詳細に説明する。 （実施例Ｉ）図４に、第１の発明の半導体素子の一例の
断面図を示す。
半導体素子および半導体装置を詳細に説明する。 （実施例Ｉ）図４に、第１の発明の半導体素子の一例の
断面図を示す。
【００３０】図４（ａ）に示すように、半導体素子１の
表面には、バンプ電極２が形成されており、バンプ電極
２は、主バンプ層３と、この主バンプ層の上に形成され
た金薄膜４とから構成されている。なお、主バンプ層３
は、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、またはハンダ等により、約１
０〜３０μｍの厚さで形成することができる。また、金
薄膜４は、この半導体素子１が実装される絶縁基板上に
形成されているアルミニウム配線パターンの膜厚の２／
３倍以上２倍以下の範囲内の膜厚で形成される。
表面には、バンプ電極２が形成されており、バンプ電極
２は、主バンプ層３と、この主バンプ層の上に形成され
た金薄膜４とから構成されている。なお、主バンプ層３
は、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、またはハンダ等により、約１
０〜３０μｍの厚さで形成することができる。また、金
薄膜４は、この半導体素子１が実装される絶縁基板上に
形成されているアルミニウム配線パターンの膜厚の２／
３倍以上２倍以下の範囲内の膜厚で形成される。
【００３１】なお、本発明の半導体素子に形成されるバ
ンプの主バンプ層は、Ａｕにより構成することもでき
る。この場合には、図４（ｂ）に示すように、金からな
る主バンプ層７の表面に、金の拡散を抑制する物質から
なる拡散抑制層８を形成し、その上に金薄膜９を形成す
る。
ンプの主バンプ層は、Ａｕにより構成することもでき
る。この場合には、図４（ｂ）に示すように、金からな
る主バンプ層７の表面に、金の拡散を抑制する物質から
なる拡散抑制層８を形成し、その上に金薄膜９を形成す
る。
【００３２】金からなる主バンプ層７は、メッキ等によ
って約１０〜３０μｍの膜厚で形成することができる。
また、金の拡散を抑制する物質としては、例えば、ニッ
ケルおよびパラジウム等が挙げられ、スパッタ蒸着等に
より形成することができる。なお、この拡散抑制層８の
膜厚は、約０．１〜０．５μｍとすることが好ましい。
って約１０〜３０μｍの膜厚で形成することができる。
また、金の拡散を抑制する物質としては、例えば、ニッ
ケルおよびパラジウム等が挙げられ、スパッタ蒸着等に
より形成することができる。なお、この拡散抑制層８の
膜厚は、約０．１〜０．５μｍとすることが好ましい。
【００３３】なお、上述のバンプが形成された半導体素
子を実装するための基板の材質としては、例えば、アル
ミナ、窒化アルミニウム等のセラミックス、ガラス、樹
脂等が挙げられる。このような基板の片面または両面
に、Ａｌ配線パターンが形成されたサーキットボード等
を挙げることができる。両面に配線パターンが形成され
た回路基板の場合には、その両面の配線パターンがスル
ーホールにより相互に接続されていてもよい。
子を実装するための基板の材質としては、例えば、アル
ミナ、窒化アルミニウム等のセラミックス、ガラス、樹
脂等が挙げられる。このような基板の片面または両面
に、Ａｌ配線パターンが形成されたサーキットボード等
を挙げることができる。両面に配線パターンが形成され
た回路基板の場合には、その両面の配線パターンがスル
ーホールにより相互に接続されていてもよい。
【００３４】また、Ａｌ配線パターンは、下層にモリブ
デン層等を配置して積層構造とすることができる。モリ
ブデン層は、例えば、スパッタ法、蒸着法等を用いて約
３０〜１００ｎｍの膜厚で形成することができ、Ａｌ配
線は、例えば、スパッタ法、蒸着法等を用いて約０．３
〜１μｍの膜厚で形成することができる。
デン層等を配置して積層構造とすることができる。モリ
ブデン層は、例えば、スパッタ法、蒸着法等を用いて約
３０〜１００ｎｍの膜厚で形成することができ、Ａｌ配
線は、例えば、スパッタ法、蒸着法等を用いて約０．３
〜１μｍの膜厚で形成することができる。
【００３５】このアルミニウム配線パターンには、例え
ば、以下のようにして、半導体素子のバンプ電極を接続
することができる。すなわち、半導体素子側を２００〜
５００℃に加熱するとともに、アルミナ基板を３０〜１
００℃に加熱する。このとき、１バンプ当たり１０〜２
００ｇとなるように半導体素子に荷重をかけつつ、１〜
３０秒間圧接して一度に全てのバンプを接続することに
より図５に示す構造の半導体装置が得られる。
ば、以下のようにして、半導体素子のバンプ電極を接続
することができる。すなわち、半導体素子側を２００〜
５００℃に加熱するとともに、アルミナ基板を３０〜１
００℃に加熱する。このとき、１バンプ当たり１０〜２
００ｇとなるように半導体素子に荷重をかけつつ、１〜
３０秒間圧接して一度に全てのバンプを接続することに
より図５に示す構造の半導体装置が得られる。
【００３６】バンプ２とアルミニウム配線パターン１４
との接続部には、固相拡散反応により金属間化合物が生
成され、それによって、バンプ２と配線パターン１４と
は電気的および機械的に接続される。
との接続部には、固相拡散反応により金属間化合物が生
成され、それによって、バンプ２と配線パターン１４と
は電気的および機械的に接続される。
【００３７】以下、具体例を示して、第１の発明をより
詳細に説明する。 （実施例Ｉ−１）半導体素子（５ｍｍ×５ｍｍ）のアル
ミニウム電極上に、まず、電気メッキによって、Ａｕか
らなる主バンプ層を２０μｍの膜厚で形成し、次いで、
Ｐｄ無電解メッキによって拡散抑制層としてのＰｄ薄膜
を０．１μｍの膜厚で形成した。さらに、Ａｕ無電解メ
ッキにより、最表面のＡｕ薄膜を０．３μｍの膜厚で積
層して、図４（ｂ）に示す構造のバンプ電極が形成され
た半導体素子１を得た。
詳細に説明する。 （実施例Ｉ−１）半導体素子（５ｍｍ×５ｍｍ）のアル
ミニウム電極上に、まず、電気メッキによって、Ａｕか
らなる主バンプ層を２０μｍの膜厚で形成し、次いで、
Ｐｄ無電解メッキによって拡散抑制層としてのＰｄ薄膜
を０．１μｍの膜厚で形成した。さらに、Ａｕ無電解メ
ッキにより、最表面のＡｕ薄膜を０．３μｍの膜厚で積
層して、図４（ｂ）に示す構造のバンプ電極が形成され
た半導体素子１を得た。
【００３８】なお、半導体素子に形成されるバンプのサ
イズおよびピッチは、それぞれ５０μｍ角および８０μ
ｍとした。上述の半導体素子を実装するための絶縁基板
としては、アルミナ基板を使用し、Ａｌ配線パターン
は、下層にモリブデン層（５０ｎｍ）が配置された積層
構造とした。なお、Ａｌ配線パターンの膜厚は０．４μ
ｍとし、前記モリブデン層およびＡｌ配線パターンは、
いずれもスパッタ法によって形成した。
イズおよびピッチは、それぞれ５０μｍ角および８０μ
ｍとした。上述の半導体素子を実装するための絶縁基板
としては、アルミナ基板を使用し、Ａｌ配線パターン
は、下層にモリブデン層（５０ｎｍ）が配置された積層
構造とした。なお、Ａｌ配線パターンの膜厚は０．４μ
ｍとし、前記モリブデン層およびＡｌ配線パターンは、
いずれもスパッタ法によって形成した。
【００３９】この絶縁基板に半導体素子を実装するに当
たっては、まず、半導体素子側を３８０℃に加熱すると
ともに、アルミナ基板を８０℃に加熱した。さらに、１
バンプ当たり５０ｇの荷重をかけつつ１．５秒間圧接し
て、一度に全てのバンプを接続した。この接続におい
て、電気的接続不良はなかった。
たっては、まず、半導体素子側を３８０℃に加熱すると
ともに、アルミナ基板を８０℃に加熱した。さらに、１
バンプ当たり５０ｇの荷重をかけつつ１．５秒間圧接し
て、一度に全てのバンプを接続した。この接続におい
て、電気的接続不良はなかった。
【００４０】得られた半導体装置を熱衝撃試験（−４０
℃／１２０℃、３０分／３０分、１０００サイクル）に
供し、抵抗値の平均値およびバラツキを図６に示した。
なお、サンプル数は、１０個とした。図６に示すよう
に、本発明の半導体装置では、１０００サイクルの熱衝
撃試験に供しても、抵抗値の平均値は０．０３Ω程度で
あり、初期値からほとんど変化していない。しかも、抵
抗値のバラツキも小さく、０．０２５Ω〜０．０６Ωの
範囲内であり、極めて安定な電気的接続が得られたこと
がわかる。
℃／１２０℃、３０分／３０分、１０００サイクル）に
供し、抵抗値の平均値およびバラツキを図６に示した。
なお、サンプル数は、１０個とした。図６に示すよう
に、本発明の半導体装置では、１０００サイクルの熱衝
撃試験に供しても、抵抗値の平均値は０．０３Ω程度で
あり、初期値からほとんど変化していない。しかも、抵
抗値のバラツキも小さく、０．０２５Ω〜０．０６Ωの
範囲内であり、極めて安定な電気的接続が得られたこと
がわかる。
【００４１】また、前記バンプ電極とＡｌ配線パターン
間の接続断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察
した結果、クラックの発生等の不良は認められなかっ
た。さらに、前記バンプ電極とＡｌ配線パターンとの接
続部分を剥離して、接続部分の固相拡散反応による金属
間化合物のＸ線回折分析を行ない、得られた結果を図７
に示す。その結果、接続部の金属間化合物は、ＡｕＡｌ
が主成分であり、接続不良の原因となるＡｕＡｌ2 およ
びＡｕ5 Ａｌ2 は、ほとんど形成されていないことを確
認した。 （実施例Ｉ−２）バンプ電極の最表面のＡｕ薄膜を０．
８μｍとし、電気メッキを用いて形成した以外は、前述
の実施例（Ｉ−１）と同様にして半導体素子を作製し、
さらに、前述と同様の絶縁基板に実装して半導体装置を
得た。この接続において、電気的接続不良はなかった。
間の接続断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察
した結果、クラックの発生等の不良は認められなかっ
た。さらに、前記バンプ電極とＡｌ配線パターンとの接
続部分を剥離して、接続部分の固相拡散反応による金属
間化合物のＸ線回折分析を行ない、得られた結果を図７
に示す。その結果、接続部の金属間化合物は、ＡｕＡｌ
が主成分であり、接続不良の原因となるＡｕＡｌ2 およ
びＡｕ5 Ａｌ2 は、ほとんど形成されていないことを確
認した。 （実施例Ｉ−２）バンプ電極の最表面のＡｕ薄膜を０．
８μｍとし、電気メッキを用いて形成した以外は、前述
の実施例（Ｉ−１）と同様にして半導体素子を作製し、
さらに、前述と同様の絶縁基板に実装して半導体装置を
得た。この接続において、電気的接続不良はなかった。
【００４２】得られた半導体装置を熱衝撃試験（−４０
℃／１２０℃、３０分／３０分、１０００サイクル）に
供し、抵抗値の平均値およびバラツキを図８に示した。
なお、サンプル数は、１０個とした。図８に示すよう
に、本発明の半導体装置では、１０００サイクルの熱衝
撃試験に供しても、抵抗値の平均値は０．０３Ω程度で
あり、初期値からほとんど変化していない。しかも、抵
抗値のバラツキも小さく、０．０２５Ω〜０．０６Ωの
範囲内であり、極めて安定な電気的接続が得られたこと
がわかる。
℃／１２０℃、３０分／３０分、１０００サイクル）に
供し、抵抗値の平均値およびバラツキを図８に示した。
なお、サンプル数は、１０個とした。図８に示すよう
に、本発明の半導体装置では、１０００サイクルの熱衝
撃試験に供しても、抵抗値の平均値は０．０３Ω程度で
あり、初期値からほとんど変化していない。しかも、抵
抗値のバラツキも小さく、０．０２５Ω〜０．０６Ωの
範囲内であり、極めて安定な電気的接続が得られたこと
がわかる。
【００４３】また、前記バンプ電極とＡｌ配線パターン
間の接続断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察
した結果、クラックの発生等の不良は認められなかっ
た。さらに、前記バンプ電極とＡｌ配線パターンとの接
続部分を剥離して、接続部分の固相拡散反応による金属
間化合物のＸ線回折分析を行ない、得られた結果を図９
に示す。その結果、接続部の金属間化合物は、ＡｕＡｌ
が主成分であり、接続不良の原因となるＡｕＡｌ2 およ
びＡｕ5 Ａｌ2 は、ほとんど形成されていないことを確
認した。 （実施例Ｉ−３）半導体素子上に形成するバンプ電極
を、次のような構成とする以外は、前述の実施例（Ｉ−
１）と同様にして半導体素子を作製した。すなわち、Ｃ
ｕからなる主バンプ層を電気メッキによって２０μｍの
高さで形成し、最表面のＡｕ薄膜をＡｕ無電解メッキに
より０．３μｍの膜厚で形成した。さらに、前述と同様
の絶縁基板に実装して半導体装置を得た。この接続にお
いて、電気的接続不良はなかった。
間の接続断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察
した結果、クラックの発生等の不良は認められなかっ
た。さらに、前記バンプ電極とＡｌ配線パターンとの接
続部分を剥離して、接続部分の固相拡散反応による金属
間化合物のＸ線回折分析を行ない、得られた結果を図９
に示す。その結果、接続部の金属間化合物は、ＡｕＡｌ
が主成分であり、接続不良の原因となるＡｕＡｌ2 およ
びＡｕ5 Ａｌ2 は、ほとんど形成されていないことを確
認した。 （実施例Ｉ−３）半導体素子上に形成するバンプ電極
を、次のような構成とする以外は、前述の実施例（Ｉ−
１）と同様にして半導体素子を作製した。すなわち、Ｃ
ｕからなる主バンプ層を電気メッキによって２０μｍの
高さで形成し、最表面のＡｕ薄膜をＡｕ無電解メッキに
より０．３μｍの膜厚で形成した。さらに、前述と同様
の絶縁基板に実装して半導体装置を得た。この接続にお
いて、電気的接続不良はなかった。
【００４４】得られた半導体装置を熱衝撃試験（−４０
℃／１２０℃、３０分／３０分、１０００サイクル）に
供したところ、前述の実施例（Ｉ−１）および（Ｉ−
２）の場合と同様に、極めて安定な電気的接続が得られ
た。
℃／１２０℃、３０分／３０分、１０００サイクル）に
供したところ、前述の実施例（Ｉ−１）および（Ｉ−
２）の場合と同様に、極めて安定な電気的接続が得られ
た。
【００４５】また、前記バンプ電極とＡｌ配線パターン
間の接続断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察
した結果、クラックの発生等の不良は認められなかっ
た。さらに、前記バンプ電極とＡｌ配線パターンとの接
続部分を剥離して、接続部分の固相拡散反応による金属
間化合物のＸ線回折分析を行なった結果、前述の実施例
（Ｉ−１）および（Ｉ−２）の場合と同様に、接続部の
金属間化合物は、ＡｕＡｌが主成分であり、接続不良の
原因となるＡｕＡｌ2 およびＡｕ5 Ａｌ2 は、ほとんど
形成されていないことを確認した。 （比較例Ｉ−１）バンプ電極を、電気メッキを用いてＡ
ｕ（高さ２０μｍ）のみで形成して比較例（Ｉ−１）の
半導体素子を作製した。さらに、前述の実施例（Ｉ−
１）と同様の絶縁基板に実装して半導体装置を得た。こ
の接続において、電気的接続不良はなかった。
間の接続断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察
した結果、クラックの発生等の不良は認められなかっ
た。さらに、前記バンプ電極とＡｌ配線パターンとの接
続部分を剥離して、接続部分の固相拡散反応による金属
間化合物のＸ線回折分析を行なった結果、前述の実施例
（Ｉ−１）および（Ｉ−２）の場合と同様に、接続部の
金属間化合物は、ＡｕＡｌが主成分であり、接続不良の
原因となるＡｕＡｌ2 およびＡｕ5 Ａｌ2 は、ほとんど
形成されていないことを確認した。 （比較例Ｉ−１）バンプ電極を、電気メッキを用いてＡ
ｕ（高さ２０μｍ）のみで形成して比較例（Ｉ−１）の
半導体素子を作製した。さらに、前述の実施例（Ｉ−
１）と同様の絶縁基板に実装して半導体装置を得た。こ
の接続において、電気的接続不良はなかった。
【００４６】得られた半導体装置を熱衝撃試験（−４０
℃／１２０℃、３０分／３０分、１０００サイクル）に
供し、抵抗値の平均値およびバラツキを図１０に示し
た。なお、サンプル数は１０個とした。図１０に示すよ
うに、Ａｕのみでバンプを形成した場合には、３０サイ
クルで抵抗値が０．８Ω程度に増加し、１０００サイク
ルでは、２．０Ωと、初期値の５０倍程度に増加してい
る。このとき、抵抗値のバラツキも０．０３Ω〜６．０
Ωと大きく、安定した電気的接続が得られないことがわ
かる。
℃／１２０℃、３０分／３０分、１０００サイクル）に
供し、抵抗値の平均値およびバラツキを図１０に示し
た。なお、サンプル数は１０個とした。図１０に示すよ
うに、Ａｕのみでバンプを形成した場合には、３０サイ
クルで抵抗値が０．８Ω程度に増加し、１０００サイク
ルでは、２．０Ωと、初期値の５０倍程度に増加してい
る。このとき、抵抗値のバラツキも０．０３Ω〜６．０
Ωと大きく、安定した電気的接続が得られないことがわ
かる。
【００４７】また、前記バンプ電極とＡｌ配線パターン
間の接続断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察
した結果、クラックが発生していることが認められた。
さらに、前記バンプ電極とＡｌ配線パターンとの接続部
分を剥離して、接続部分の固相拡散反応による金属間化
合物のＸ線回折分析を行ない、得られた結果を図１１に
示す。その結果、接続部の金属間化合物は、接続不良の
原因となるＡｕ5 Ａｌ2 が最も多く生成していることを
確認した。 （比較例Ｉ−２）バンプ電極の最表面のＡｕ薄膜を０．
２μｍとし、無電解メッキを用いて形成した以外は、前
述の実施例（Ｉ−１）と同様にして比較例（Ｉ−２）の
半導体素子を作製し、さらに、前述と同様の絶縁基板に
実装して半導体装置を得た。この接続において、電気的
接続不良はなかった。
間の接続断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察
した結果、クラックが発生していることが認められた。
さらに、前記バンプ電極とＡｌ配線パターンとの接続部
分を剥離して、接続部分の固相拡散反応による金属間化
合物のＸ線回折分析を行ない、得られた結果を図１１に
示す。その結果、接続部の金属間化合物は、接続不良の
原因となるＡｕ5 Ａｌ2 が最も多く生成していることを
確認した。 （比較例Ｉ−２）バンプ電極の最表面のＡｕ薄膜を０．
２μｍとし、無電解メッキを用いて形成した以外は、前
述の実施例（Ｉ−１）と同様にして比較例（Ｉ−２）の
半導体素子を作製し、さらに、前述と同様の絶縁基板に
実装して半導体装置を得た。この接続において、電気的
接続不良はなかった。
【００４８】得られた半導体装置を熱衝撃試験（−４０
℃／１２０℃、３０分／３０分、１０００サイクル）に
供したところ、前述の比較例（Ｉ−１）の場合と同様
に、接続抵抗値が５０倍程度増加した。
℃／１２０℃、３０分／３０分、１０００サイクル）に
供したところ、前述の比較例（Ｉ−１）の場合と同様
に、接続抵抗値が５０倍程度増加した。
【００４９】また、前記バンプ電極とＡｌ配線パターン
間の接続断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察
した結果、接続部にカーケンダルボイドクラックが多数
生成していることが認められた。
間の接続断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察
した結果、接続部にカーケンダルボイドクラックが多数
生成していることが認められた。
【００５０】さらに、前記バンプ電極とＡｌ配線パター
ンとの接続部分を剥離して、接続部分の固相拡散反応に
よる金属間化合物のＸ線回折分析を行なったところ、接
続部の金属間化合物は、接続不良の原因となるＡｕＡｌ
2 が最も多く生成していることを確認した。 （実施例II）図１２に、第２の発明の半導体装置の一例
である液晶表示素子の断面図を示す。
ンとの接続部分を剥離して、接続部分の固相拡散反応に
よる金属間化合物のＸ線回折分析を行なったところ、接
続部の金属間化合物は、接続不良の原因となるＡｕＡｌ
2 が最も多く生成していることを確認した。 （実施例II）図１２に、第２の発明の半導体装置の一例
である液晶表示素子の断面図を示す。
【００５１】図１２に示すように、第２の発明の半導体
装置２０においては、半導体素子２１を基板２７のアル
ミニウム配線パターン２９に接続するためのバンプの最
表面には、Ａｕ−Ａｌ金属間化合物層２６が形成されて
いる。配線２９の表面およびその近傍に存在するアルミ
ニウムのみが、さらなるＡｕ−Ａｌ金属間化合物（図示
せず）を形成してバンプとの接続に寄与している。配線
パターンのより下方にあるアルミニウムは、バンプ表面
のＡｕ−Ａｌ金属間化合物との固相拡散反応に関与せず
に、もとの状態で存在している。
装置２０においては、半導体素子２１を基板２７のアル
ミニウム配線パターン２９に接続するためのバンプの最
表面には、Ａｕ−Ａｌ金属間化合物層２６が形成されて
いる。配線２９の表面およびその近傍に存在するアルミ
ニウムのみが、さらなるＡｕ−Ａｌ金属間化合物（図示
せず）を形成してバンプとの接続に寄与している。配線
パターンのより下方にあるアルミニウムは、バンプ表面
のＡｕ−Ａｌ金属間化合物との固相拡散反応に関与せず
に、もとの状態で存在している。
【００５２】このように基板に接続される半導体素子
は、以下のようにして製造することができる。図１３〜
図１６に、第２の発明の半導体素子の製造工程の一例を
表わす断面図を示す。
は、以下のようにして製造することができる。図１３〜
図１６に、第２の発明の半導体素子の製造工程の一例を
表わす断面図を示す。
【００５３】まず、図１３（ａ）に示すような、アルミ
ニウム電極２３上にバリアメタル２４を介して金バンプ
２５が形成された半導体素子を用意する。この金バンプ
は、例えば、金メッキ、金蒸着等によって形成すること
ができ、バンプサイズ、バンプピッチ、およびバンプ高
さは、それぞれ１０〜３００μｍ角、１０〜３００μ
ｍ、および５〜５０μｍとすることができる。
ニウム電極２３上にバリアメタル２４を介して金バンプ
２５が形成された半導体素子を用意する。この金バンプ
は、例えば、金メッキ、金蒸着等によって形成すること
ができ、バンプサイズ、バンプピッチ、およびバンプ高
さは、それぞれ１０〜３００μｍ角、１０〜３００μ
ｍ、および５〜５０μｍとすることができる。
【００５４】このバンプの最表面にアルミニウムを供給
するために、図１３（ｂ）のようにＡｌ薄膜をスパッタ
法や蒸着法などにより形成したシリコンウェハ３０を用
意する。Ａｌ薄膜の厚さは０．２〜１μｍとすることが
できる。ここで、図１３（ｃ）に示すように、アルミニ
ウム薄膜３１を、金バンプ２５の径、ピッチ等に合わせ
て、予めエッチング等により所定の寸法に加工しておい
てもよい。
するために、図１３（ｂ）のようにＡｌ薄膜をスパッタ
法や蒸着法などにより形成したシリコンウェハ３０を用
意する。Ａｌ薄膜の厚さは０．２〜１μｍとすることが
できる。ここで、図１３（ｃ）に示すように、アルミニ
ウム薄膜３１を、金バンプ２５の径、ピッチ等に合わせ
て、予めエッチング等により所定の寸法に加工しておい
てもよい。
【００５５】続いて、図１４（ａ）に示すように、前述
のバンプが形成された半導体素子を、前記Ａｌ薄膜を形
成したシリコンウェハに加圧、加熱して、素子とＡｌ薄
膜とをいったん接続する。具体的には、アルミニウム薄
膜を形成したシリコンウェハを約３０〜１００℃に加熱
するとともに、半導体素子を約２００〜５００℃に加熱
する。このとき、１バンプ当たり１０〜２００ｇとなる
ように半導体素子に荷重をかけつつ、約１〜３０秒間圧
接する。
のバンプが形成された半導体素子を、前記Ａｌ薄膜を形
成したシリコンウェハに加圧、加熱して、素子とＡｌ薄
膜とをいったん接続する。具体的には、アルミニウム薄
膜を形成したシリコンウェハを約３０〜１００℃に加熱
するとともに、半導体素子を約２００〜５００℃に加熱
する。このとき、１バンプ当たり１０〜２００ｇとなる
ように半導体素子に荷重をかけつつ、約１〜３０秒間圧
接する。
【００５６】この加熱処理によって、金バンプ２５とア
ルミニウム薄膜３１との接触領域には、図１４（ｂ）に
示すようなＡｕ−Ａｌ金属間化合物層２６が形成され
る。なお、Ａｕ−Ａｌ金属間化合物層の層厚は、加熱温
度、時間、および圧力等を変化させることによって適宜
選択することができる。
ルミニウム薄膜３１との接触領域には、図１４（ｂ）に
示すようなＡｕ−Ａｌ金属間化合物層２６が形成され
る。なお、Ａｕ−Ａｌ金属間化合物層の層厚は、加熱温
度、時間、および圧力等を変化させることによって適宜
選択することができる。
【００５７】次に、この半導体素子をシリコンウェハ３
１から引き剥がすことにより、図１５に示すように、最
表面にＡｕ−Ａｌ金属間化合物層２６が形成されたバン
プを有する半導体素子が得られる。
１から引き剥がすことにより、図１５に示すように、最
表面にＡｕ−Ａｌ金属間化合物層２６が形成されたバン
プを有する半導体素子が得られる。
【００５８】なお、Ａｕ−Ａｌ金属間化合物層の層厚
は、少なくとも０．０５μｍ程度であることが好まし
く、０．２μｍ以上であることがより好ましい。前述の
ようにして、最表面にＡｕ−Ａｌ金属間化合物層が形成
されたバンプを有する半導体素子は、例えば、モリブデ
ン層とアルミニウム層との積層構造からなる配線を有す
るガラス基板に実装することができる。この場合、モリ
ブデン層は、約３０〜１００ｎｍの膜厚で、スパッタ
法、蒸着法等により形成することができる。また、アル
ミニウム層は、約０．３〜１μｍの膜厚で、スパッタ
法、蒸着法等により形成することができる。
は、少なくとも０．０５μｍ程度であることが好まし
く、０．２μｍ以上であることがより好ましい。前述の
ようにして、最表面にＡｕ−Ａｌ金属間化合物層が形成
されたバンプを有する半導体素子は、例えば、モリブデ
ン層とアルミニウム層との積層構造からなる配線を有す
るガラス基板に実装することができる。この場合、モリ
ブデン層は、約３０〜１００ｎｍの膜厚で、スパッタ
法、蒸着法等により形成することができる。また、アル
ミニウム層は、約０．３〜１μｍの膜厚で、スパッタ
法、蒸着法等により形成することができる。
【００５９】このような配線が形成された基板に半導体
素子を実装する際には、例えば、フリップチップボンダ
ーなどを用いて接続することができる。接続に当たって
は、半導体素子側を２００〜５００℃に加熱するととも
に、ガラス基板を３０〜１００℃に加熱し、１バンプ当
たり１０〜２００ｇの荷重をかけながら、１〜３０秒間
圧接して一度に全てのパッドを接続する。
素子を実装する際には、例えば、フリップチップボンダ
ーなどを用いて接続することができる。接続に当たって
は、半導体素子側を２００〜５００℃に加熱するととも
に、ガラス基板を３０〜１００℃に加熱し、１バンプ当
たり１０〜２００ｇの荷重をかけながら、１〜３０秒間
圧接して一度に全てのパッドを接続する。
【００６０】以上の工程により、図１６に示す第２の発
明の半導体装置が得られる。なお、ここでは半導体素子
を実装するための基板としてガラス基板を使用したが、
セラミックまたは樹脂基板などに、前述と同様の方法で
実装することもできる。
明の半導体装置が得られる。なお、ここでは半導体素子
を実装するための基板としてガラス基板を使用したが、
セラミックまたは樹脂基板などに、前述と同様の方法で
実装することもできる。
【００６１】また、図１７に示すように絶縁基板に実装
することもでき、さらに、図１８に示すように液晶表示
素子に応用してもよい。以下、具体例を示して第２の発
明をより詳細に説明する。 （実施例II−１）まず、半導体素子（５ｍｍ×５ｍｍ）
のアルミニウム電極の上に、バリアメタルを介して金バ
ンプを形成した。バンプの形成に当たっては、金メッキ
を用い、バンプンプサイズは５０μｍ角、バンプピッチ
は８０μｍ、バンプ高さは２０μｍとした。
することもでき、さらに、図１８に示すように液晶表示
素子に応用してもよい。以下、具体例を示して第２の発
明をより詳細に説明する。 （実施例II−１）まず、半導体素子（５ｍｍ×５ｍｍ）
のアルミニウム電極の上に、バリアメタルを介して金バ
ンプを形成した。バンプの形成に当たっては、金メッキ
を用い、バンプンプサイズは５０μｍ角、バンプピッチ
は８０μｍ、バンプ高さは２０μｍとした。
【００６２】なお、別途用意したシリコンウェハの表面
には、０．３μｍの厚さで、スパッタ法によりアルミニ
ウム薄膜を形成しておいた。次に、このシリコンウェハ
を８０℃に加熱しつつ、半導体素子を４００℃に加熱し
て、シリコンウェハ表面のアルミニウム薄膜に金バンプ
を接触させ、さらに、１バンプ当たり５０ｇの荷重をか
けながら１．５秒間圧接した。
には、０．３μｍの厚さで、スパッタ法によりアルミニ
ウム薄膜を形成しておいた。次に、このシリコンウェハ
を８０℃に加熱しつつ、半導体素子を４００℃に加熱し
て、シリコンウェハ表面のアルミニウム薄膜に金バンプ
を接触させ、さらに、１バンプ当たり５０ｇの荷重をか
けながら１．５秒間圧接した。
【００６３】その後、半導体素子をシリコンウェハから
引き剥がして、金バンプの表面にＡｕ−Ａｌ金属間化合
物層が形成された第２の発明の半導体素子を得た。な
お、表面に形成されたＡｕ−Ａｌ金属間化合物層の膜厚
は、約０．３μｍであった。
引き剥がして、金バンプの表面にＡｕ−Ａｌ金属間化合
物層が形成された第２の発明の半導体素子を得た。な
お、表面に形成されたＡｕ−Ａｌ金属間化合物層の膜厚
は、約０．３μｍであった。
【００６４】得られた半導体素子を、Ａｌ配線を有する
ガラス基板上のパッドにフリップチップボンダーを用い
て接続した。なお、基板としては、モリブデン層（５０
ｎｍ）と、アルミニウム層（５００ｎｍ）との積層構造
の配線が形成された基板を用いた。接続に当たっては、
半導体素子側を４００℃に加熱しつつガラス基板を８０
℃に加熱し、１バンプ当たり５０ｇの荷重をかけながら
１．５秒間圧接して、一度に全てのパッドを接続して半
導体装置を得た。この接続において、電気的接続不良は
なかった。
ガラス基板上のパッドにフリップチップボンダーを用い
て接続した。なお、基板としては、モリブデン層（５０
ｎｍ）と、アルミニウム層（５００ｎｍ）との積層構造
の配線が形成された基板を用いた。接続に当たっては、
半導体素子側を４００℃に加熱しつつガラス基板を８０
℃に加熱し、１バンプ当たり５０ｇの荷重をかけながら
１．５秒間圧接して、一度に全てのパッドを接続して半
導体装置を得た。この接続において、電気的接続不良は
なかった。
【００６５】得られた半導体装置を、熱衝撃試験（−４
０℃／１２０℃、３０分／３０分、１０００サイクル）
に供して信頼性を調べたところ、１０００サイクルでも
不良は発生せず、極めて安定な電気的接続が得られた。
０℃／１２０℃、３０分／３０分、１０００サイクル）
に供して信頼性を調べたところ、１０００サイクルでも
不良は発生せず、極めて安定な電気的接続が得られた。
【００６６】また、前記バンプとアルミニウム配線との
接続断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察した
結果、クラックなどの不良は認められなかった。さら
に、このバンプとアルミニウム配線との接続部分を剥離
して、接続部分の固相拡散反応による金属間化合物のＸ
線回折分析を行なった。その結果、接続部の金属間化合
物は、ＡｕＡｌが主成分であり、接続不良の原因となる
ＡｕＡｌ2およびＡｕ5 Ａｌ2 等は、ほとんど形成され
ておらず、第２の発明の半導体装置は、安定した接続を
有することを確認した。
接続断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察した
結果、クラックなどの不良は認められなかった。さら
に、このバンプとアルミニウム配線との接続部分を剥離
して、接続部分の固相拡散反応による金属間化合物のＸ
線回折分析を行なった。その結果、接続部の金属間化合
物は、ＡｕＡｌが主成分であり、接続不良の原因となる
ＡｕＡｌ2およびＡｕ5 Ａｌ2 等は、ほとんど形成され
ておらず、第２の発明の半導体装置は、安定した接続を
有することを確認した。
【００６７】第２の発明の半導体装置において、リペア
を仮定して半導体素子をアルミニウム配線から取り外し
たところ、アルミニウム配線の剥離や基板の割れは全く
起こらず、バンプ表面のＡｕ−Ａｌ金属間化合物と、配
線を構成するアルミニウムとの界面で剥離することがで
きた。しかも、剥離されたそれぞれの表面は、Ａｌであ
った。
を仮定して半導体素子をアルミニウム配線から取り外し
たところ、アルミニウム配線の剥離や基板の割れは全く
起こらず、バンプ表面のＡｕ−Ａｌ金属間化合物と、配
線を構成するアルミニウムとの界面で剥離することがで
きた。しかも、剥離されたそれぞれの表面は、Ａｌであ
った。
【００６８】この半導体素子を取り外した配線の同様の
領域に、新たな半導体素子を前述と同様の条件で接続し
た。すなわち、半導体素子側を４００℃に加熱しつつガ
ラス基板を８０℃に加熱し、１バンプ当たり５０ｇの荷
重をかけながら１．５秒間圧接して、一度に全てのパッ
ドを接続した。この接続において、電気的接続不良はな
かった。
領域に、新たな半導体素子を前述と同様の条件で接続し
た。すなわち、半導体素子側を４００℃に加熱しつつガ
ラス基板を８０℃に加熱し、１バンプ当たり５０ｇの荷
重をかけながら１．５秒間圧接して、一度に全てのパッ
ドを接続した。この接続において、電気的接続不良はな
かった。
【００６９】この新しい半導体素子を実装した半導体装
置を、熱衝撃試験（−４０℃／１２０℃、３０分／３０
分、１０００サイクル）に供して信頼性を調べたとこ
ろ、１０００サイクルまで不良が発生せず、極めて安定
な電気的接続が得られた。
置を、熱衝撃試験（−４０℃／１２０℃、３０分／３０
分、１０００サイクル）に供して信頼性を調べたとこ
ろ、１０００サイクルまで不良が発生せず、極めて安定
な電気的接続が得られた。
【００７０】また、前記バンプとアルミニウム配線との
接続断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察した
結果、クラックなどの不良は認められなかった。さら
に、このバンプとアルミニウム配線との接続部分を剥離
して、接続部分の固相拡散反応による金属間化合物のＸ
線回折分析を行なった。その結果、接続部の金属間化合
物は、ＡｕＡｌが主成分であり、接続不良の原因となる
ＡｕＡｌ2およびＡｕ5 Ａｌ2 等は、ほとんど形成され
ていなかった。したがって、半導体素子をリペアした後
でも、第２の発明の半導体装置は、安定した接続を有す
ることを確認した。 （比較例II−１）バンプ電極を、電気メッキを用いてＡ
ｕ（高さ２０μｍ）のみで形成して比較例（II−１）の
半導体素子を作製した。さらに、前述の実施例（II−
１）と同様の絶縁基板に実装して図１９に示すような半
導体装置を得た。この接続において、電気的接続不良は
なかった。
接続断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察した
結果、クラックなどの不良は認められなかった。さら
に、このバンプとアルミニウム配線との接続部分を剥離
して、接続部分の固相拡散反応による金属間化合物のＸ
線回折分析を行なった。その結果、接続部の金属間化合
物は、ＡｕＡｌが主成分であり、接続不良の原因となる
ＡｕＡｌ2およびＡｕ5 Ａｌ2 等は、ほとんど形成され
ていなかった。したがって、半導体素子をリペアした後
でも、第２の発明の半導体装置は、安定した接続を有す
ることを確認した。 （比較例II−１）バンプ電極を、電気メッキを用いてＡ
ｕ（高さ２０μｍ）のみで形成して比較例（II−１）の
半導体素子を作製した。さらに、前述の実施例（II−
１）と同様の絶縁基板に実装して図１９に示すような半
導体装置を得た。この接続において、電気的接続不良は
なかった。
【００７１】得られた半導体装置を熱衝撃試験（−４０
℃／１２０℃、３０分／３０分、１０００サイクル）に
供した。なお、サンプル数は１０個とした。その結果、
Ａｕのみでバンプを形成した場合には、３０サイクルで
抵抗値が０．８Ω程度に増加し、１０００サイクルで
は、２．０Ωと、初期値の５０倍程度に増加した。この
とき、抵抗値のバラツキも０．０３Ω〜６．０Ωと大き
くなり、安定した電気的接続が得られないことがわか
る。
℃／１２０℃、３０分／３０分、１０００サイクル）に
供した。なお、サンプル数は１０個とした。その結果、
Ａｕのみでバンプを形成した場合には、３０サイクルで
抵抗値が０．８Ω程度に増加し、１０００サイクルで
は、２．０Ωと、初期値の５０倍程度に増加した。この
とき、抵抗値のバラツキも０．０３Ω〜６．０Ωと大き
くなり、安定した電気的接続が得られないことがわか
る。
【００７２】また、前記バンプとアルミニウム配線との
接続断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察した
結果、クラックが発生していることが認められた。さら
に、このバンプとアルミニウム配線との接続部分を剥離
して、接続部分の固相拡散反応による金属間化合物のＸ
線回折分析を行なった。その結果、接続部の金属間化合
物は、接続不良の原因となるＡｕＡｌ2 およびＡｕ5 Ａ
ｌ2 が最も多く生成していることを確認した。
接続断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察した
結果、クラックが発生していることが認められた。さら
に、このバンプとアルミニウム配線との接続部分を剥離
して、接続部分の固相拡散反応による金属間化合物のＸ
線回折分析を行なった。その結果、接続部の金属間化合
物は、接続不良の原因となるＡｕＡｌ2 およびＡｕ5 Ａ
ｌ2 が最も多く生成していることを確認した。
【００７３】さらに、図１９に示すような半導体装置に
おいて、リペアを仮定して半導体素子をアルミニウム配
線から取り外したところ、アルミニウム配線が剥離し、
基板に割れが発生する部分もあった。
おいて、リペアを仮定して半導体素子をアルミニウム配
線から取り外したところ、アルミニウム配線が剥離し、
基板に割れが発生する部分もあった。
【００７４】
【発明の効果】以上詳述したように、第１の発明によれ
ば、絶縁基板上のアルミニウム配線パターンにバンプを
介して良好に接続される半導体素子、および熱衝撃によ
る接続部のクラックの発生を防止した高信頼性の半導体
装置が提供される。
ば、絶縁基板上のアルミニウム配線パターンにバンプを
介して良好に接続される半導体素子、および熱衝撃によ
る接続部のクラックの発生を防止した高信頼性の半導体
装置が提供される。
【００７５】また、第２の発明によれば、リペアを容易
に行なうことができる半導体素子、および高信頼性の半
導体装置が提供され、かかる半導体装置は、特に液晶表
示装置として有用である。
に行なうことができる半導体素子、および高信頼性の半
導体装置が提供され、かかる半導体装置は、特に液晶表
示装置として有用である。
【図１】金−アルミニウム金属間化合物における金組成
と体積変化率との関係を示すグラフ図。
と体積変化率との関係を示すグラフ図。
【図２】膜厚比と抵抗変化率との関係を示すグラフ図。
【図３】Ａｕ−Ａｌ金属間化合物の増加速度を示すグラ
フ図。
フ図。
【図４】第１の発明の半導体素子の一例を示す断面図。
【図５】第１の発明の半導体装置の一例を示す断面図。
【図６】第１の発明の半導体装置におけるＡｌ配線パタ
ーンとバンプ電極との間の接続部の熱衝撃試験後の電気
的特性を示す特性図。
ーンとバンプ電極との間の接続部の熱衝撃試験後の電気
的特性を示す特性図。
【図７】第１の発明の半導体装置におけるＡｌ配線パタ
ーンとバンプ電極との間の接続部分を剥離した後のＸ線
回折分析結果を示す特性図。
ーンとバンプ電極との間の接続部分を剥離した後のＸ線
回折分析結果を示す特性図。
【図８】第１の発明の半導体装置におけるＡｌ配線パタ
ーンとバンプ電極との間の接続部の熱衝撃試験後の電気
的特性を示す特性図。
ーンとバンプ電極との間の接続部の熱衝撃試験後の電気
的特性を示す特性図。
【図９】第１の発明の半導体装置におけるＡｌ配線パタ
ーンとバンプ電極との間の接続部分を剥離した後のＸ線
回折分析結果を示す特性図。
ーンとバンプ電極との間の接続部分を剥離した後のＸ線
回折分析結果を示す特性図。
【図１０】比較例（Ｉ−１）におけるＡｌ配線パターン
とバンプ電極間の接続部の熱衝撃試験後の電気的特性を
示す特性図。
とバンプ電極間の接続部の熱衝撃試験後の電気的特性を
示す特性図。
【図１１】比較例（Ｉ−１）の半導体装置におけるＡｌ
配線パターンとバンプ電極との間の接続部分を剥離した
後のＸ線回折分析結果を示す特性図。
配線パターンとバンプ電極との間の接続部分を剥離した
後のＸ線回折分析結果を示す特性図。
【図１２】第２の発明の半導体装置の一例を示す断面
図。
図。
【図１３】第２の発明の半導体素子の製造工程の一例を
示す断面図。
示す断面図。
【図１４】第２の発明の半導体素子の製造工程の一例を
示す断面図。
示す断面図。
【図１５】第２の発明の半導体素子を示す断面図。
【図１６】第２の発明の半導体装置の一例を示す断面
図。
図。
【図１７】第２の発明の半導体装置の他の例を示す断面
図。
図。
【図１８】第２の発明の半導体装置の他の例を示す断面
図。
図。
【図１９】従来の半導体装置の断面図。
１…半導体素子，２…ハンダバンプ，３…主バンプ層，
４…金薄膜 ５…半導体装置，６…半導体素子，７…主バンプ層，８
…拡散抑制層 ９…金薄膜，１０…ハンダバンプ，１１…半導体装置，
１３…絶縁基板 １４…アルミニウム配線パターン，１５…半導体装置，
２０…半導体装置 ２１…半導体素子，２２…絶縁膜，２３…アルミニウム
電極 ２４…バリアメタル，２５…金バンプ，２６…Ａｕ−Ａ
ｌ金属間化合物層 ２７…ガラス基板，２８…モリブデン層，２９…アルミ
ニウム配線 ３０…シリコンウェハ，３１…アルミニウム層，３２…
半導体素子 ３３…金バンプ，３４…Ａｕ−Ａｌ金属間化合物層，３
５…絶縁基板 ３６…アルミニウム配線，３７…半導体素子，３８…金
バンプ ３９…Ａｕ−Ａｌ金属間化合物層，４０…ガラス基板，
４１…Ａｌ配線 ４２…表示部，５０…半導体装置，５１…半導体素子，
５２…Ａｌ電極 ５３…絶縁層，５４…バリアメタル，５５…金バンプ，
５６…ガラス基板 ５７…モリブデン層，５８…アルミニウム配線。
４…金薄膜 ５…半導体装置，６…半導体素子，７…主バンプ層，８
…拡散抑制層 ９…金薄膜，１０…ハンダバンプ，１１…半導体装置，
１３…絶縁基板 １４…アルミニウム配線パターン，１５…半導体装置，
２０…半導体装置 ２１…半導体素子，２２…絶縁膜，２３…アルミニウム
電極 ２４…バリアメタル，２５…金バンプ，２６…Ａｕ−Ａ
ｌ金属間化合物層 ２７…ガラス基板，２８…モリブデン層，２９…アルミ
ニウム配線 ３０…シリコンウェハ，３１…アルミニウム層，３２…
半導体素子 ３３…金バンプ，３４…Ａｕ−Ａｌ金属間化合物層，３
５…絶縁基板 ３６…アルミニウム配線，３７…半導体素子，３８…金
バンプ ３９…Ａｕ−Ａｌ金属間化合物層，４０…ガラス基板，
４１…Ａｌ配線 ４２…表示部，５０…半導体装置，５１…半導体素子，
５２…Ａｌ電極 ５３…絶縁層，５４…バリアメタル，５５…金バンプ，
５６…ガラス基板 ５７…モリブデン層，５８…アルミニウム配線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 雅之 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 (72)発明者 本間 荘一 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 (4)
- 【請求項１】 絶縁基板上に形成されたアルミニウム配
線パターンにバンプを介して電気的に接続される半導体
素子において、 前記バンプの最表面に金薄膜が形成されており、この金
薄膜の厚さは、前記アルミニウム配線パターンの膜厚の
２／３倍以上２倍以下であることを特徴とする半導体素
子。 - 【請求項２】 表面にアルミニウム配線パターンが形成
された絶縁基板と、この基板上にバンプにより実装され
た半導体素子を具備し、 前記バンプとアルミニウム配線パターンとの接続部に
は、固相拡散反応による金属間化合物が生成されてお
り、この金属間化合物は、ＡｕＡｌおよびＡｕ2 Ａｌの
少なくとも一方であることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項３】 絶縁基板上に形成されたアルミニウム配
線パターンにバンプを介して電気的に接続される半導体
素子であって、 前記バンプの最表面に、固相拡散反応により形成された
Ａｕ−Ａｌ金属間化合物からなる層が形成されているこ
とを特徴とする半導体素子。 - 【請求項４】 表面にアルミニウム配線パターンが形成
された絶縁基板と、表面層に第１のＡｕ−Ａｌ金属間化
合物からなる層を有するバンプを介して前記絶縁基板の
アルミニウム配線にパターン電気的に接続された半導体
素子とを具備し、 前記アルミニウム配線パターンとバンプとの接触領域に
は、固相拡散反応により生じた第２のＡｕ−Ａｌ金属間
化合物が形成されており、かつ、この領域の下方には、
前記固相拡散反応に関与しないアルミニウムからなる領
域が存在することを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18161095A JP3373701B2 (ja) | 1995-07-18 | 1995-07-18 | 半導体素子、半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18161095A JP3373701B2 (ja) | 1995-07-18 | 1995-07-18 | 半導体素子、半導体装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0936169A true JPH0936169A (ja) | 1997-02-07 |
| JP3373701B2 JP3373701B2 (ja) | 2003-02-04 |
Family
ID=16103820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18161095A Expired - Fee Related JP3373701B2 (ja) | 1995-07-18 | 1995-07-18 | 半導体素子、半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3373701B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007103428A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 電子部品および電子部品の製造方法 |
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| JPS61210649A (ja) * | 1985-03-15 | 1986-09-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6290939A (ja) * | 1985-10-17 | 1987-04-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置 |
| JPH05129463A (ja) * | 1991-07-05 | 1993-05-25 | Hitachi Ltd | 半導体チツプキヤリアとそれを実装したモジユール及びそれを組み込んだ電子機器 |
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| JPH0878419A (ja) * | 1994-09-01 | 1996-03-22 | Fujitsu Ltd | バンプ及びそれを用いた半導体装置の製造方法 |
-
1995
- 1995-07-18 JP JP18161095A patent/JP3373701B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP3373701B2 (ja) | 2003-02-04 |
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