(57)【要約】  第１の電子部品〔基板（２）又は半導体素子（Ａ１）〕に形成された第１の突起電極〔バンプ（Ａ５）〕と、第２の電子部品〔半導体素子（Ｂ１１）〕に形成された第２の突起電極〔バンプ（Ｂ６）〕とを接続させることにより構成される半導体装置の実装構造であって、第１の突起電極と第２の突起電極は、異なる金属材料からなり、第１の突起電極は、第２の突起電極より硬く、尖頭形状を有し、第２の突起電極に埋め込まれている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の突起電極を有する第１の電子部品と、
上記第１の突起電極と接続された第２の突起電極を有する第２の電子部品と
を備え、
上記第１の突起電極と上記第２の突起電極とは、互いに異なる金属材料からなり、
上記第１の突起電極は、上記第２の突起電極より硬く、
上記第１の突起電極の上記第２の突起電極側の先端部分が上記第２の突起電極に埋め込まれていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
上記第１の突起電極と上記第２の突起電極は、直接的に接合していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
上記第１の突起電極の上記先端部分は、尖頭形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
上記第１の突起電極は、スタッドバンプであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
上記第２の突起電極は、スタッドバンプまたはメッキバンプであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
上記第１の突起電極の上記先端部分が上記第２の突起電極に埋め込まれた方向において、上記第２の突起電極の長さは、上記第１の突起電極の上記先端部分の長さよりも大きいことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
上記第１の電子部品は、基板または基板上に搭載された半導体素子であり、
上記第１の突起電極は、銅バンプであり、
上記第２の電子部品は、半導体素子であり、
上記第２の突起電極は、金バンプあることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
上記第１の突起電極は、自身を構成する金属材料とは異なる金属材料で部分的に被覆されていることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
上記第２の突起電極は、２種類の金属材料を積み重ねた構造を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法であって、
上記第１の電子部品に、ワイヤーを用いたボンディング装置によって上記第１の突起電極を銅で形成する工程と、
上記第２の電子部品に、ワイヤーを用いたボンディング装置またはメッキ工法によって上記第２の突起電極を金で形成する工程と、
上記第２の電子部品に熱を加えながら、上記第１の突起電極の上記先端部分を上記第２の突起電極に埋め込む工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
上記第１の電子部品および上記第２の電子部品の少なくとも一方は、半導体素子であり、
上記半導体素子への上記第１または第２の突起電極の形成は、ウェハーから個片に分割された半導体チップに対して行なわれることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
上記第１の突起電極を形成する工程は、不活性ガスが充填された環境において行なわれることを特徴とする請求項１０または１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
上記第１の突起電極の上記先端部分を上記第２の突起電極に埋め込む工程の前処理として、上記第１および第２の突起電極の表面を洗浄化することを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フリップチップ技術を用いた半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化に伴い、半導体装置においても信号伝達、演算処理の高速化や多機能化が進み、信号端子および信号線の増加や記憶装置の容量増加により一層の高密度集積化や高密度実装化が要求されている。【０００３】
これに対し、従来、半導体素子のスタック方式やフリップチップ方式による実装方法が用いられてきた。特にフリップチップ方式においては最も高密度且つ、最短での結線が可能な手法である。【０００４】
このフリップチップ方式は、半導体素子の電極パッド又は実装基板の基板端子の上に、それぞれバンプ又はポストを形成し、互いに向かい合わせて対面実装し、電気的に接合する。フリップチップ方式の接合方法については、バンプ又はポスト間に半田や異方性導電シートを用いた接合方式や、バンプ又はポストに同種の金属を用い、超音波熱圧着による接合方式のもの等が知られている。従来の方式を用いた接合についての例として、特許文献１〜３が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第6229220号明細書（2001年5月8日発行）
【特許文献２】日本国公開特許公報「特開2001-60602号」（2001年3月06日公開）
【特許文献３】日本国公開特許公報「特開2003-45911号」（2003年2月14日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のような電気接合において、バンプ又はポスト間に半田や異方性導電シートを用いた方式や、バンプ又はポストに同種の金属を用い、超音波熱圧着による方式には課題が残る。【０００７】
具体的にはバンプおよびポスト間の接合で半田を用いて接合する場合は、バンプおよびポスト上への半田の塗布、フラックスの塗布、リフロー、フラックスの除去等、多くの工程や材料を必要とし、時間とコストがかかる。また、狭ピッチによる半田ブリッジによる隣接端子とのショートや、ユーザーでの組み立ての際に加わるリフローなどの熱により、半田接合部の再溶融によって電気的に導通が取れなくなることも考えられる。【０００８】
また、異方性導電シートを用いて接合する場合は、熱応力の影響を受けると、接続の信頼性が落ちる事が考えられる。【０００９】
また、同種の金属同士で接合する場合は、熱と荷重のみではそれぞれの金属の界面で新生面が露出し難く、接合し難い。同種の金属同士で接合する場合の対策として、超音波を用いる事で新生面を容易に露出させる事が可能となり、同種の金属同士であっても接合し易くなる。しかし、超音波の振幅による形状変化や剥離等のダメージが考えられる。【００１０】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、その目的は、信頼性の高い電気接合を可能とする半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る半導体装置は、上記の課題を解決するために、
第１の突起電極を有する第１の電子部品と、
上記第１の突起電極と接続された第２の突起電極を有する第２の電子部品とを備え、
上記第１の突起電極と上記第２の突起電極とは、互いに異なる金属材料からなり、
上記第１の突起電極は、上記第２の突起電極より硬く、
上記第１の突起電極の上記第２の突起電極側の先端部分が上記第２の突起電極に埋め込まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、信頼性の高い電気接合を可能とするフリップチップ接合ができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の半導体装置の実装構造を示す断面図である。
【図２Ａ】本発明の接続端子間の接合の実施例を示す断面図である。
【図２Ｂ】本発明の接続端子間の接合の実施例を示す断面図である。
【図２Ｃ】本発明の接続端子間の接合の実施例を示す断面図である。
【図２Ｄ】本発明の接続端子間の接合の実施例を示す断面図である。
【図２Ｅ】本発明の接続端子間の接合の実施例を示す断面図である。
【図２Ｆ】本発明の接続端子間の接合の実施例を示す断面図である。
【図２Ｇ】本発明の接続端子間の接合の実施例を示す断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の半導体装置の実装構造の変形例を示す断面図である。
【図４Ａ】従来の接続端子間の接合の実施例を示す断面図である。
【図４Ｂ】従来の接続端子間の接合の実施例を示す断面図である。
【図４Ｃ】従来の接続端子間の接合の実施例を示す断面図である。
【図４Ｄ】従来の接続端子間の接合の実施例を示す断面図である。
【図５】ワイヤーボンディング装置を使ったバンプの形成方法の１例を示す図である。
【図６】メッキ工法を使ったバンプの形成方法の１例を示す図である。
【図７】本発明の半導体装置の製造工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の半導体装置の実施の形態について、説明する。
【００１５】
[半導体装置の実装構造の実施の形態１]
図１の（ａ）に基づき、本発明の一実施形態である半導体装置の実装構造について説明する。
【００１６】
図１の（ａ）は、本発明による半導体装置の実装構造を示す断面図である。
【００１７】
図１の（ａ）は、２つの構成要素（半導体素子Ａ１と基板２）を有し、各構成要素の表面には少なくとも１つ以上の接続端子（電極パッドＡ３と基板端子４）をそれぞれ有している。各構成要素は、各々が有する接続端子（電極パッドＡ３と基板端子４）を複数個使用して、半導体素子Ａ１と基板２とを電気的に接合している。上記電気的接合は、互いに異なる金属からなる、バンプＡ５とバンプＢ６とで接合され、基板２の表面側を被覆するように樹脂７が形成されている。基板端子４と貫通孔８とを介して上記電気的接合に電気的に接続された外部端子９が基板２の裏面側に形成されている。
【００１８】
図１の（ａ）の特徴は、上記電気的接合が、異なる硬さの金属で形成される、電極パッドＡ３のバンプＡ５と基板端子４のバンプＢ６とが直接接合されることである。
【００１９】
上記電気的接合の接合部に異なる硬さの金属を用いると、接合の際に荷重を加える事で柔らかい金属バンプに硬い金属バンプが食い込む様に圧着される。その接合断面における界面は平坦ではなく、それぞれ凸と凹の形状となる。その凸凹の関係により、互いの金属バンプの界面で滑りによる摩擦が生じ、新生面が露出し易くなり、直接接合される。よって、超音波を利用することなく新生面を露出することが可能となり、超音波による接合の問題点を避ける事ができる。具体的には、超音波の振幅によるバンプの形状変化や剥離等のダメージを避ける事が可能となる。
【００２０】
また、半田での接合も不要となるため、半田による接合の問題点も避ける事ができる。具体的には、半田を用いて接合する際に要する、半田の塗布、フラックスの塗布、リフロー、フラックスの除去等、多くの工程や材料や時間のコストを抑える事ができる。また、狭ピッチによる半田ブリッジによる隣接端子とのショートや、ユーザーでの組み立ての際に加わるリフローなどの熱により、半田接合部の再溶融によって電気的に導通が取れなくなる不具合も避けることができる。
【００２１】
[半導体装置の実装構造の実施の形態２]
図１の（ｂ）に基づき、本発明の実施形態である半導体装置の別の実装構造について説明する。
【００２２】
図１の（ｂ）は、本発明による半導体装置の実装構造を示す断面図である。
【００２３】
図１の（ｂ）は、２つの構成要素（半導体素子Ａ１と基板２）を有し、各構成要素の表面には少なくとも１つ以上の接続端子（電極パッドＡ３と基板端子４）を有している。各構成要素は、各々が有する接続端子（電極パッドＡ３と基板端子４）を複数個使用して、半導体素子Ａ１と基板２とを電気的に接合している。上記電気的接合は、異なる硬さの金属からなる、バンプＡ５とバンプＢ６とで接合され、半導体素子Ａ１と基板２との間に充填するように樹脂７が形成されている。基板端子４と貫通孔８を介して上記電気的接合に電気的に接続された外部端子９が基板２の裏面側に形成された半導体装置である。
【００２４】
図１の（ｂ）と図１の（ａ）との違いは、樹脂の被覆を半導体と基板との間のみに行う事である。半導体素子等を保護するための樹脂を接合部のみにすることで、樹脂の使用量が削減され、半導体装置の製造コスト削減につながる。
【００２５】
[半導体装置の実装構造の実施の形態３]
図１の（ｃ）に基づき、本発明の実施形態である半導体装置の別の実装構造について説明する。
【００２６】
図１の（ｃ）は、本発明による半導体装置の実装構造を示す断面図である。
【００２７】
図１の（ｃ）は、２つの構成要素（半導体素子Ａ１とリードフレーム１０）を有し、各構成要素の表面には少なくとも１つ以上の接続端子（電極パッドＡ３とリードフレーム（リード）１０）を有している。各構成要素は、各々が有する接続端子（電極パッドＡ３とリードフレーム（リード）１０）を複数個使用して、半導体素子Ａ１とリードフレーム１０とを電気的に接合している。上記電気的接合は、異なる硬さの金属からなる、バンプＡ５とバンプＢ６とで接合され、リードフレーム１０の表面側を被覆するように樹脂７が形成された半導体装置である。
【００２８】
図１の（ｃ）と図１の（ａ）との違いは、構成要素の違いである。上記実施形態１の基板２の代わりにリードフレーム１０を用いることにより、リードフレーム１０自体が外部端子の役割を果たす。このため、図１の（ａ）において基板２に外部端子９を接続する際に必要であった基板２に開ける貫通孔８および外部端子９が不要になる。このため、半導体装置の製造工程数が減り、半導体装置の製造コストの削減につながる。
【００２９】
[半導体装置の実装構造の実施の形態４]
図１の（ｄ）に基づき、本発明の実施形態である半導体装置の別の実装構造について説明する。
【００３０】
図１の（ｄ）は、本発明による半導体装置の実装構造を示す断面図である。
【００３１】
図１の（ｄ）と図１の（ｃ）との違いは、リードフレームの形態が異なる点である。リードフレームの形状にはこだわらない為、必要な箇所にリードフレームの配置ができる。
【００３２】
さらに、本発明のそれぞれの接続端子間の接合の実施例について、以下に説明する。
【００３３】
[接続端子間の接合の実施例１]
図２Ａに基づき、本発明の実施形態に係る接続端子間の接合について説明する。
【００３４】
図２Ａは、本発明による接続端子間の接合の断面図である。
【００３５】
図２Ａは、半導体素子Ａ１と、半導体素子Ｂ１１（又は基板２）との接合例である。半導体素子Ａ１の電極パッドＡ３上に硬い金属のバンプＡ５をワイヤーボンディング装置およびバンプボンディング装置にて研削後のウェハーへバンプ形成する。半導体素子Ｂ１１（又は基板２）の電極パッドＢ１２（又は基板端子４）上に柔らかい金属のバンプＢ６をメッキ工法および蒸着工法にて形成する。其々を向かい合わせてフリップチップ接合する。結果、図２Ａの（ｃ）の断面の様にバンプＡ５が凸、バンプＢ６が凹の形態になる。
【００３６】
ここでバンプの形成について、ワイヤーボンディング装置を使った形成方法とメッキ工法での形成方法について、例を挙げ説明を行う。
【００３７】
まず、ワイヤーボンディング装置を使ったバンプの形成方法の１例を図５に基づいて説明する。ワイヤーボンディング装置を使ったバンプの形成方法を行うには、ワイヤーボンディング装置に設けられているキャピラリー３４（ワイヤー３１が挿通されている）を用いる。先ず図５の（Ａ）に示されるように、キャピラリー３４の先端から突出しているワイヤー３１にスパーク放電等を用いてボール部３３を形成する。次に、図５の（Ｂ）に示されるように、形成されたボール部３３を電極パッド３２ａにキャピラリー３４を用いて押圧し、超音波溶接法等により電極パッド３２ａと接合する。そして、図５の（Ｃ）に示されるように、その接合されたボールの付け根付近でワイヤーを切断することによってバンプ３５を形成する。
【００３８】
続いて、メッキ工法を使ったバンプの形成方法の１例を図６に基づいて説明する。
【００３９】
図６の（Ａ）に示すように，メッキでバンプを形成するためにウェハー上にレジスト開口部４１を形成する。レジスト開口部４１は，チップ内の回路につながるパッド４５と呼ばれる配線端末部上でレジスト４２を開口することにより形成される。レジスト４２の下部にはバリアメタル層４３（バンプ金属の拡散を防止するための金属膜で、導電性をもたせてある）が形成されており、上記バリアメタル層４３の下には保護膜４４が形成されている。ウェハーの端部から上記バリアメタル層４３を通して通電することにより電気分解による電気メッキを行う[図６の（Ｂ）]。レジスト開口部４１だけがメッキ液に触れているため、レジスト開口部４１に倣ってバンプ４６が形成される。バンプ４６がメッキによって形成された後は、ウェハーは次のプロセス装置に移され、レジストはく離及びバリアメタルエッチング（バンプ以外の不要な箇所のバリアメタル層をエッチングで除去）が行われる[図６の（Ｃ）]。この後にウェハーをリフロー炉で加熱することによりバンプ４６からバンプ４６ａを作る[図６の（Ｄ）]。
【００４０】
ワイヤーボンディング装置を使ったバンプの形成でスタッドバンプの形成ができ、メッキ工法使ったバンプの形成でメッキバンプの形成ができる。
【００４１】
ここで、半導体装置において、上記に挙げた課題以外に、製造コストの削減についても同様に要求される。製造方法のコストアップとして下記の要因が考えられる。
【００４２】
第一に、バンプ形成ラインとフリップチップ接合を行う製造ラインとが異なり、それらライン間の輸送が必要な場合において、形成したバンプと電極パッドおよび基板端子の接合部に対しての輸送ダメージによるコストアップである。第二に、バンプ形成がアウトソーシングによる場合において、ウェハー内すべての半導体素子にバンプが形成される為、不良の半導体素子に形成されたバンプのコストが良品の半導体素子に対して上乗せされる場合のコストアップである。第三に、バンプの形成位置について、個別ではなく、ウェハーに対して形成した場合、何らかの製造上の異常により位置ズレを生じた際、ウェハー内全てに位置ズレが発生した場合のコストアップである。第四に、バンプ形成がアウトソーシングによる場合において、バンプの未形成および脱落が起こった場合、これらの検出のための検査導入の際のコストアップである。
【００４３】
上記のような製造段階でのコストアップを抑えるためにも、半導体装置製造においてのバンプの形成方法についての選択が重要となる。
【００４４】
図２Ａの様に、一方のバンプをワイヤーボンディング装置およびバンプボンディング装置にて、ウェハー形態で形成することで、電極パッドおよび基板端子等に対して個別にバンプ形成位置を調整できる。よって、高い位置精度のバンプ形成をする事が可能であり、バンプの未形成、および不着についても検出する事が可能となる。また、ウェハーから個片に分割された半導体チップ上でバンプを形成する場合でも上記と同じ効果が得られる。さらに、研削後のウェハーへバンプ形成すると下記の点でメリットとなる。１つは、導体素子の位置が一定である為、位置検出が短く位置補正が容易である。１つは、半導体装置の搬送が個別ではない為、バンプ形成時間が短い。１つは、さらに、研削後では、バンプ形成条件が制約を受けてしまうものの、接合が可能であれば、以降、バンプに対してダメージを与えない。
【００４５】
それに対して、バンプを未研削ウェハーにおいてバンプ形成する場合は、研削した薄いウェハーを保持するシートが不要な為、高温でバンプ形成が可能となる。しかし、バンプ形成後に研削する際、バンプ形成面の保護シート張付時の気泡内在や、シート除去時のバンプ脱落等の課題がある。
【００４６】
また、ワイヤーボンディング装置およびバンプボンディング装置で形成することによって、バンプに尖頭形状の先端部分をもったバンプを形成する事ができる。バンプの先端部分が尖頭形状を持つことにより、他方の突起電極に埋め込みやすく、より確実に接合する事ができる。
【００４７】
以上により、少なくとも１つのバンプをワイヤーボンディング装置およびバンプボンディング装置で研削後のウェハーへバンプを形成することによって、信頼性の高い電気接合を可能とするフリップチップ接合を行うことができる。
【００４８】
また、接合部に異なる硬さの金属を用いることで、直接接合する事が可能となり、[半導体装置の実装構造の実施の形態１]の効果が得られる。
【００４９】
[接続端子間の接合の実施例２]
図２Ｂに基づき、本発明の実施形態に係る接続端子間の接合について説明する。
【００５０】
図２Ｂは、本発明による接続端子間の接合の断面図である。
【００５１】
図２Ｂは、半導体素子Ａ１と半導体素子Ｂ１１（又は基板２）との接合例である。半導体素子Ａ１の電極パッドＡ３上に硬い金属のバンプＡ５をワイヤーボンディング装置およびバンプボンディング装置にて形成する。半導体素子Ｂ１１（又は基板２）の電極パッドＢ１２（又は基板端子４）上に柔らかい金属のバンプＢ６をワイヤーボンディング装置およびバンプボンディング装置にて形成し、其々を向かい合わせてフリップチップ接合する。結果、図２Ｂの（ｃ）の断面の様にバンプＡ５が凸、バンプＢ６が凹の形態になる。
【００５２】
図２Ａとの違いは、バンプの形成をすべてワイヤーボンディング装置およびバンプボンディング装置にて行う点である。メッキ工法および蒸着工法におけるバンプ形成では、下記の問題点（コストアップ）が挙げられる。
【００５３】
第一に、バンプを形成する製造ラインとフリップチップ接合を行う製造ラインとが異なる場合において、バンプと電極パッドおよび基板端子の接合部に対しての輸送ダメージによるコストアップである。第二に、バンプ形成がアウトソーシングによる場合において、ウェハー内すべての半導体素子にバンプが形成される為、不良の半導体素子に形成されたバンプのコストが良品の半導体素子に対して上乗せされる場合のコストアップである。第三に、バンプの形成位置について、個別ではなく、ウェハーに対して形成した場合、何らかの製造上の異常により位置ズレを生じた際、ウェハー内全てに位置ズレが派生した場合のコストアップである。第四に、バンプの未形成および脱落が起こった場合、これらの検出のための検査導入の際のコストアップである。
【００５４】
以上のメッキ工法および蒸着工法におけるバンプ形成による、問題点（コストアップ）を上記バンプの形成をすべてワイヤーボンディング装置およびバンプボンディング装置にて行うことで避ける事ができる。
【００５５】
[接続端子間の接合の実施例３]
図２Ｃに基づき、本発明の実施形態に係る接続端子間の接合について説明する。
【００５６】
図２Ｃは、本発明による接続端子間の接合の断面図である。
【００５７】
図２Ｃは、半導体素子Ａ１と半導体素子Ｂ１１（又は基板２）との接合例である。
【００５８】
図２Ｂとの違いは、図２Ｂの柔らかいバンプＢ６にレベリングを実施し、バンプＡ５に対向する平面部を形成している点である。上記構成によって、硬い金属バンプの先端を柔らかい金属バンプに押し付ける際に、柔らかい金属バンプにおいて、より広く平坦な面を有する事により、フリップチップ接合時の位置ズレが生じた場合でも断面形状が凸凹の関係が出来易く、安定した接合状態が確保できる。
【００５９】
[接続端子間の接合の実施例４]
図２Ｄに基づき、本発明の実施形態に係る接続端子間の接合について説明する。
【００６０】
図２Ｄは、本発明による接続端子間の接合の断面図である。
【００６１】
図２Ｄは、半導体素子Ａ１と半導体素子Ｂ１１（又は基板２）との接合例である。半導体素子Ａ１の電極パッドＡ３上に硬い金属のバンプＡ５をワイヤーボンディング装置およびバンプボンディング装置にて形成する。半導体素子Ｂ１１（又は基板２）の電極パッドＢ１２（又は基板端子４）上にも硬い金属のバンプＡ５をワイヤーボンディング装置およびバンプボンディング装置にて形成する。電極パッドＢ１２（又は基板端子４）上のバンプＡ５上に柔らかい金属のバンプＢ６を形成する。其々を向かい合わせてフリップチップ接合する。結果、図２Ｄの（ｃ）の断面の様にバンプＡ５が凸、バンプＢ６が凹の形態になる。
【００６２】
図２Ａとの違いは、半導体素子Ａ１の電極パッドＡ３と、その対向に位置する半導体素子Ｂ１１の電極パッドＢ１２（又は基板２の基板端子４）との両方に硬い金属のバンプＡ５をワイヤーボンディング装置およびバンプボンディング装置にて形成する。そして、対向する電極パッドＢ１２（又は基板２の基板端子４）上のバンプＡ５上に柔らかい金属のバンプＢ６を形成し、フリップチップ接合を行う点である。各構成要素間を、３つのバンプを用いて接合する事で、各構成要素間の固定材または封止材の未充填等の問題がある場合、各要素間のクリアランスを確保し、充填性の向上やクリアランスの調整等を計る事が可能となる。
【００６３】
[接続端子間の接合の実施例５]
図２Ｅに基づき、本発明の実施形態に係る接続端子間の接合について説明する。
【００６４】
図２Ｅは、本発明による接続端子間の接合の断面図である。
【００６５】
図２Ｅは、半導体素子Ａ１と半導体素子Ｂ１１（又は基板２）との接合例である。図２Ｄとの違いは、図２Ｄの柔らかいバンプＢ６にレベリングを実施し、半導体素子Ａ１の電極パッドＡ３上のバンプＡ５に対向する、平面部を形成している点である。上記構成によって、硬い金属バンプの先端を柔らかい金属バンプに押し付ける際に、柔らかい金属バンプにおいて、より広く平坦な面を有する事により、フリップチップ接合時の位置ズレが生じた場合でも断面形状が凸凹の関係が出来易く、安定した接合状態が確保できる。
【００６６】
[接続端子間の接合の実施例６]
図２Ｆに基づき、本発明の実施形態に係る接続端子間の接合について説明する。
【００６７】
図２Ｆは、本発明による接続端子間の接合の断面図である。
【００６８】
図２Ｆは、半導体素子Ａ１と半導体素子Ｂ１１（又は基板２）との接合例である。半導体素子Ａ１の電極パッドＡ３上に硬い金属のバンプＡ５をワイヤーボンディング装置およびバンプボンディング装置にて形成する。半導体素子Ｂ１１（又は基板２）の電極パッドＢ１２（又は基板端子４）が柔らかい金属のバンプＢ６に相当する役割を果たす厚みを持つ。其々を向かい合わせてフリップチップ接合する。結果、図２Ｆの（ｃ）の断面の様にバンプＡ５が凸、電極パッドＢ１２（又は基板端子４）が凹の形態になる。
【００６９】
図２Ａとの違いは、対向に位置する半導体素子の電極パッド、もしくは基板２の基板端子４が柔らかい金属のバンプＢ６に相当する役割を果たす厚みをもち、バンプと電極パッドもしくは基板２の基板端子４とが直接接合する点である。上記構成によって、柔らかいバンプＢ６の形成工程を省くことが可能となる為、工程の短縮が可能となる。
【００７０】
[接続端子間の接合の実施例７]
図２Ｇに基づき、本発明の実施形態に係る接続端子間の接合について説明する。
【００７１】
図２Ｇは、本発明による接続端子間の接合の断面図である。
【００７２】
図２Ｇは、半導体素子Ａ１とリードフレーム１０との接合例である。半導体素子Ａ１の電極パッドＡ３上に硬い金属のバンプＡ５をワイヤーボンディング装置およびバンプボンディング装置にて形成する。リードフレーム１０上にメッキ工法および蒸着工法によって柔らかい金属バンプＢ６を形成する。其々を向かい合わせてフリップチップ接合する。結果、図２Ｇの（ｃ）の断面の様にバンプＡ５が凸、バンプＢ６が凹の形態になる。図２Ａとの違いは構成要素が半導体素子Ａ１とリードフレーム１０である点である。上記構成により、リードフレーム自体が外部端子の役割を果たす為、基板に外部端子をつける際に必要で合った基板に開ける貫通孔、外部端子が不要になり、工程数の削減になる。
【００７３】
なお、硬い金属のバンプＡ５と柔らかい金属のバンプＢ６および上下の構成については、上記実施例に限らない。
【００７４】
また、バンプの金属構成としては、金、銀、銅のいずれかを用いた構成が望ましく、これらの金属は互いに圧着接合性の相性が良い金属として周知の事実であり、一般的な材料として入手し易く、使用実績の豊富な材料である。さらに、これらの金属を用いた望ましい構成としては、１つを銅で形成する事である。これは、材料コストが安くこれらの中では最も硬い特性である為である。もう１つは半導体装置の接合において、一般的に使用実績が多く、これらの中で最も柔らかい特性である金を使用する事が望ましい。また、金よりも低コストまたは、銅を使用するにあたって必要とされる酸化防止等の環境が整っていない等の場合は、金より硬く、銅より柔らかい銀を選択する事で、硬さの異なるバンプ構成の接合が可能となる。
【００７５】
また、ワイヤーボンディング装置およびバンプボンディング装置を用いて銅バンプを形成する際には、例えばパラジウム等で金属被覆した銅ワイヤーを使用し、不活性ガスを用いた環境でバンプ形成を行う。上記方法により、バンプ表面の酸化が防止され、工程管理および材料管理が容易となり、接合においても信頼性が高くなる。更にプラズマ処理等を行い、バンプ表面の洗浄化且つ活性化を行う事で接合信頼性の向上が図れる。
【００７６】
また、下記に半導体装置の実装構造の実施形態の変形について説明する。
【００７７】
[半導体装置の実装構造の実施の形態の変形１]
図３の（ａ）に基づき、本発明の半導体装置の実装構造の実施形態の変形について説明する。
【００７８】
図３の（ａ）は、本発明による半導体装置の実装構造の変形を示す断面図である。
【００７９】
図３の（ａ）は、３つの構成要素（半導体素子Ａ１と半導体素子Ｂ１１と基板２）を有し、各構成要素の表面には少なくとも１つ以上の接続端子（電極パッドＡ３と電極パッドＢ１２と基板端子４）を有している。各々が有する接続端子（電極パッドＡ３と電極パッドＢ１２）を複数個使用して、半導体素子Ａ１と半導体素子Ｂ１１を電気的に接合する。上記電気的接合は、異なる硬さの金属からなる、バンプＡ５とバンプＢ６とで接合される。さらに、基板２と半導体素子Ｂ１１とを電気的に接合する。この電気的接合はワイヤー配線１３で接合される。さらに、基板２の表面側を被覆するように樹脂７が形成され、ワイヤー配線１３、基板端子４および貫通孔８を介して半導体素子Ｂ１１と電気的に接続された外部端子９が基板２の裏面側に形成された半導体装置である。
【００８０】
図１の（ａ）と異なる点は、構成要素が３つであることである。ワイヤー配線１３の接合を利用し、半導体素子Ａ１と半導体素子Ｂ１１と基板２との３つの構成要素を電気的に接合する事で、より複雑な回路にも対応でき、回路面積の削減できる。
【００８１】
[半導体装置の実装構造の実施の形態の変形２]
図３の（ｂ）に基づき、本発明の半導体装置の実装構造の実施形態の変形について説明する。
【００８２】
図３の（ｂ）は、本発明による半導体装置の実装構造の変形を示す断面図である。
【００８３】
図３の（ｂ）は、３つの構成要素（半導体素子Ａ１と半導体素子Ｂ１１とリードフレーム１０）を有し、各構成要素の表面には少なくとも１つ以上の接続端子（電極パッドＡ３と電極パッドＢ１２とリードフレーム１０）を有している。各々が有する接続端子（電極パッドＡ３と電極パッドＢ１２）を複数個使用して、半導体素子Ａ１と補強板１４に固定された半導体素子Ｂ１１とを電気的に接合する。上記電気的接合は、異なる硬さの金属からなる、バンプＡ５とバンプＢ６とで接合される。さらに、補強板１４に固定された半導体素子Ｂ１１とリードフレーム１０とを電気的に接合する。この電気的接合は、ワイヤー配線１３で接合される。さらに、リードフレーム１０の表面側を被覆するように樹脂７が形成された半導体装置である。
【００８４】
図３の（ｂ）と図３の（ａ）との違いは構成要素の違いである。図３の（ａ）の基板２の代わりにリードフレーム１０を用いる。補強板１４が必要となるが、リードフレーム１０自体が外部端子の役割を果たす為、基板に外部端子をつける際に必要であった基板に開ける貫通孔、外部端子が不要になり、工程数が減り、コスト削減に繋がる。
【００８５】
[半導体装置の実装構造の実施の形態の変形３]
図３の（ｃ）に基づき、本発明の半導体装置の実装構造の実施形態の変形について説明する。
【００８６】
図３の（ｃ）は、本発明による半導体装置の実装構造の変形を示す断面図である。
【００８７】
図３の（ｃ）と図３の（ｂ）との違いは、上記実施形態の変形２のリードフレームの形態が異なる点である。リードフレームの形状にはこだわらない為、必要な箇所にリードフレームの配置ができる。
【００８８】
[製造方法]
次に、図７に基づき、半導体装置の製造方法について説明する。図７はその工程を示すフローチャートである。
【００８９】
図７に示すように、半導体装置を製造する際、まず、第１の電子部材に第１の突起電極を形成する（工程Ｓ１）。このとき、ワイヤーボンディング装置およびバンプボンディング装置を用いて第１の突起電極を形成する。
【００９０】
次に、第２の電子部材に第２の突起電極を形成する（工程Ｓ２）。このとき、ワイヤーボンディング装置およびバンプボンディング装置、または、メッキ工法および蒸着工法を用いてに第２の突起電極を形成する。
【００９１】
次に、第１の突起電極を第２の突起電極に埋め込む（接合させる）（工程Ｓ３）。このとき、荷重を加え圧着させる。さらに熱を加える事で、熱圧着による金属接合が可能となる。
【００９２】
また、第１の電子部品は基板、もしくは基板上に搭載した半導体素子を指し、第２の電子部品は半導体素子を示す。また、第１の突起電極に銅、第２の突起電極に金を使用することが望ましい。
【００９３】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００９４】
また、参考として従来技術の接続端子間の接合の実施形態について、以下に説明する。
【００９５】
[従来技術の接続端子間の接合の実施例１]
図４Ａに基づき、従来技術の接続端子間の接合について説明する。
【００９６】
図４Ａは、従来技術による接続端子間の接合の断面図である。
【００９７】
図４Ａは、半導体素子Ａ１と半導体素子Ｂ１１（又は基板２）との接合例である。半導体素子Ａ１の電極パッドＡ３上にポスト１５を形成し、ポスト１５の先端には半田１６を塗布する。半導体素子Ｂ１１（又は基板２）の電極パッドＢ１２（又は基板端子４）上に金属層又はバンプＢ６をメッキ工法および蒸着工法にて形成し、表面にフラックス１７を塗布する。其々を向かい合わせてフリップチップ実装しリフローによって半田１６を溶融してポスト１５と金属層又はバンプＢ６を半田溶融接合する。結果、図４Ａの（ｃ）の断面の様にポスト１５と金属層又はバンプＢ６とが半田１６を挟む様な形態になる。
【００９８】
[従来技術の接続端子間の接合の実施例２]
図４Ｂに基づき、従来技術の接続端子間の接合について説明する。
【００９９】
図４Ｂは、従来技術による接続端子間の接合の断面図である。
【０１００】
図４Ｂは、半導体素子Ａ１と半導体素子Ｂ１１（又は基板２）との接合例である。半導体素子Ａ１の電極パッドＡ３上および、半導体素子Ｂ１１（又は基板２）の電極パッドＢ１２（又は基板端子４）上にポスト１５を形成し、ポスト１５の先端には半田１６を塗布する。半導体素子Ｂ１１（又は基板２）の表面にフラックス１７を塗布し、其々を向かい合わせてフリップチップ実装しリフローによって半田１６を溶融してポスト１５同士を半田溶融接合する。結果、図４Ｂの（ｃ）の断面の様に其々のポスト１５間に半田１６を挟む様な形態になる。
【０１０１】
[従来技術の接続端子間の接合の実施例３]
図４Ｃに基づき、従来技術の接続端子間の接合について説明する。
【０１０２】
図４Ｃは、従来技術による接続端子間の接合の断面図である。
【０１０３】
図４Ｃは、半導体素子Ａ１と半導体素子Ｂ１１（又は基板２）との接合例である。半導体素子Ａ１の電極パッドＡ３上にバンプＡ５をワイヤーボンディング装置およびバンプボンディング装置にて形成し、半導体素子Ｂ１１（又は基板２）の電極パッドＢ１２（又は基板端子４）上に半田（半田バンプ）１６を形成する。半導体素子Ｂ１１（又は基板２）の表面にフラックス１７を塗布し、其々を向かい合わせてフリップチップ実装し、リフローによって半田（半田バンプ）１６を溶融してバンプＡ５と電極パッドＢ１２（又は基板端子４）とを半田溶融接合する。結果、図４Ｃの（ｃ）の断面の様にバンプＡ５が凸、半田（半田バンプ）１６が凹の形態になる。
【０１０４】
従来技術の接続端子間の接合の実施例１、２、３と本発明との異なる主な点は、接合に半田を利用する点である。接合に半田を利用すると、バンプおよびポスト上への半田の塗布、フラックスの塗布、リフロー、フラックスの除去等、多くの工程や材料を必要とし、時間とコストがかかる。また、狭ピッチによる半田ブリッジによる隣接端子とのショートや、ユーザーでの組み立ての際に加わるリフローなどの熱により、半田接合部の再溶融によって電気的に導通が取れなくなることも考えられる。
【０１０５】
[従来技術の接続端子間の接合の実施例４]
図４Ｄに基づき、従来技術の接続端子間の接合について説明する。
【０１０６】
図４Ｄは、従来技術による接続端子間の接合の断面図である。
【０１０７】
図４Ｄは、半導体素子Ａ１と半導体素子Ｂ１１（又は基板２）との接合例である。半導体素子Ａ１の電極パッドＡ３上にバンプＡ５をワイヤーボンディング装置およびバンプボンディング装置にて形成する。半導体素子Ｂ１１（又は基板２）の電極パッドＢ１２（又は基板端子４）上に其々を向かい合わせてフリップチップ実装し、超音波熱圧着によってバンプＡ５と電極パッドＢ１２（又は基板端子４）とを金属接合する。結果、図４Ｄの（ｃ）の断面の様にバンプＡ５と電極パッドＢ１２（又は基板端子４）とが融合した形態になる。
【０１０８】
本発明と異なる主な点は、接合に超音波を利用している点である。接合に超音波を利用すると、超音波の振幅によるバンプの形状変化や剥離等のダメージが起こる心配がある。
【０１０９】
本発明に係る半導体装置は、上記の課題を解決するために、第１の突起電極を有する第１の電子部品と、上記第１の突起電極と接続された第２の突起電極を有する第２の電子部品とを備え、上記第１の突起電極と上記第２の突起電極とは、互いに異なる金属材料からなり、上記第１の突起電極は、上記第２の突起電極より硬く、上記第１の突起電極の上記第２の突起電極側の先端部分が上記第２の突起電極に埋め込まれていることを特徴とする。
【０１１０】
上記構成によれば、同種の金属ではなく異なる金属材料を使用することで、金属の硬さが異なり、第１の突起電極が第２の突起電極に埋め込まれ、第１の突起電極と第２の突起電極との接合断面における界面は凸凹の形状となる。この接合面の凸凹の関係により、互いの突起電極の界面で滑りによる摩擦が生じ、新生面が露出しやすくなる。よって、新生面を露出する為に用いていた超音波を利用しない接合が可能となり、超音波による接合の問題点を避ける事ができる。具体的には、超音波を用いて接合する際に考えられる、超音波の振幅によるバンプの形状変化や剥離等のダメージを避けることができる。
【０１１１】
さらに、本発明に係る半導体装置において、上記第１の突起電極と上記第２の突起電極は、直接的に接合していることが好ましい。
【０１１２】
上記構成によれば、第１の突起電極と第２の突起電極は、半田を介することなく直接接続されているので、半田による接合の問題点を避ける事ができる。具体的には、半田を用いて接合する際にかかる、半田の塗布、フラックスの塗布、リフロー、フラックスの除去等、多くの工程や材料や時間、コストを抑える事ができる。また、狭ピッチによる半田ブリッジによる隣接端子とのショートや、ユーザーでの組み立ての際に加わるリフローなどの熱により、半田接合部の再溶融によって電気的に導通が取れなくなる不具合も避けることができる。
【０１１３】
さらに、本発明に係る半導体装置において、上記第１の突起電極の上記先端部分は、尖頭形状を有することが好ましい。
【０１１４】
上記構成によれば、第１の突起電極の先端部分は尖頭形状を有しているので、丸みを帯びた先端の形状に比べて第２の突起電極に埋め込みやすく、より確実に接合する事ができる。
【０１１５】
さらに、本発明に係る半導体装置において、上記第１の突起電極は、スタッドバンプであることが好ましい。
【０１１６】
上記構成によれば、第１の突起電極は、スタッドバンプであるので、鋭利な形状のバンプが形成でき、第２の突起電極に埋め込みやすく、より確実に接合する事ができる。さらに半導体素子個別で電極パッドへ直接バンプの形成でき、位置情報のみでバンプ形成位置の決定、修正が可能である。これにより、ウェハー内に設置されている半導体素子の中で、良品のみにバンプを形成する事ができ、不良品に形成した場合に発生するコストアップを防ぐことができる。また、フリップチップ接合を行う製造ラインと同じ製造ラインでの形成ができ、輸送ダメージを避ける事ができる。また、第１の突起電極が銅の場合、例えばパラジウム等で金属被覆した銅ワイヤーを使用し、不活性ガスを用いた環境でバンプ形成を行う事により、銅の酸化が抑えられ、工程管理および材料管理が容易となり、よりフレッシュな状態でフリップチップ接合が可能となり、接合の信頼性が高くなる。
【０１１７】
さらに、本発明に係る半導体装置において、上記第２の突起電極は、スタッドバンプまたはメッキバンプであることが好ましい。
【０１１８】
上記構成によれば、第２の突起電極がメッキバンプであった場合、ウェハー単位で一括バンプ形成が可能となり、最短でバンプができ時間の削減となる。また、平坦な形状のバンプが容易に形成できるので、硬い金属バンプの先端を柔らかい金属バンプに押し付ける際に、柔らかい金属バンプにおいて、より広く平坦な面を有する事により、フリップチップ接合時の位置ズレが生じた場合でも断面形状が凸凹の関係が出来易く、安定した接合状態が確保できる。
【０１１９】
さらに、本発明に係る半導体装置において、上記第１の突起電極の上記先端部分が上記第２の突起電極に埋め込まれた方向において、上記第２の突起電極の長さは、上記第１の突起電極の上記先端部分の長さよりも大きいことが好ましい。
【０１２０】
上記構成によれば、第１の突起電極と対向に位置する第２の突起電極とが直接接合することで、第１の突起電極と対向に位置するバンプの形成工程を省くことが可能となる為、工程の短縮が可能となり、コストダウンにつながる。
【０１２１】
さらに、本発明に係る半導体装置において、上記第１の電子部品は、基板または基板上に搭載された半導体素子であり、上記第１の突起電極は、銅バンプであり、上記第２の電子部品は、半導体素子であり、上記第２の突起電極は、金バンプあることが好ましい。
【０１２２】
上記構成によれば、銅と金は互いに圧着接合性の相性が良い金属であり、一般的な材料として入手し易く、使用実績の豊富な材料であり接合の使用に関して信頼性が高い。銅、金を用いた望ましい構成としては、上記の様に１つを銅の硬い金属バンプとして形成し、もう１つを金の柔らかいバンプとして形成する。これによって、半導体装置の接合において、信頼性が高く、かつ材料コストが安い金属バンプの形成が可能になる。また、接合で熱を加える際、樹脂で出来ている基板へ熱を加えるとガスや反応物が発生する可能性がある為、基板ではなく半導体素子へ熱を加える。熱を加えない基板側に銅バンプを形成することによって、銅の酸化が防ぐことができる。
【０１２３】
さらに、本発明に係る半導体装置において、上記第１の突起電極は、自身を構成する金属材料とは異なる金属材料で部分的に被覆されていることが好ましい。
【０１２４】
上記構成によれば、第１の突起電極の銅バンプ形成を、異なる金属（酸化しにくい金属）（例：パラジウム等）で金属被覆した銅ワイヤーを使用し、不活性ガスを用いた環境でバンプ形成を行う事により、バンプ表面の酸化が防止され、工程管理および材料管理が容易となり、接合においても信頼性が高くなる。
【０１２５】
さらに、本発明に係る半導体装置において、上記第２の突起電極は、２種類の金属材料を積み重ねた構造を有することが好ましい。
【０１２６】
上記構成によれば、各構成要素間の固定材または封止材の未充填等の問題がある場合、第１の電子部品と第２の電子部品とを、３つのバンプを用いて接合する事で、各要素間のクリアランスを確保し、充填性の向上やクリアランスの調整等を計る事が可能となる。
【０１２７】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記半導体装置の製造方法であって、上記第１の電子部品に、ワイヤーを用いたボンディング装置によって上記第１の突起電極を銅で形成する工程と、上記第２の電子部品に、ワイヤーを用いたボンディング装置またはメッキ工法によって上記第２の突起電極を金で形成する工程と、上記第２の電子部品に熱を加えながら、上記第１の突起電極の上記先端部分を上記第２の突起電極に埋め込む工程とを含むことを特徴とする。
【０１２８】
上記製造方法によれば、第１の電子部品に形成された第１の突起電極と、第２の電子部品に形成された第２の突起電極を半田、超音波等を用いずに直接接合した半導体装置を製造できる。
【０１２９】
さらに、本発明に係る半導体装置の製造方法において、上記第１の電子部品および上記第２の電子部品の少なくとも一方は、半導体素子であり、上記半導体素子への上記第１または第２の突起電極の形成は、ウェハーから個片に分割された半導体チップに対して行なわれることが好ましい。
【０１３０】
上記製造方法によれば、電極パッドおよび基板端子等に対して個別にバンプ形成位置を調整できる。よって、高い位置精度のバンプ形成する事ができる。さらに、ウェハー形態で形成する場合は、下記の問題が考えられる。研削前であれば研削時および研削後の表面保護シートを剥がす際にバンプへのダメージが加わる。研削後であれば、薄いウェハーを保持する為の保護シートがチップとステージ間に介在する為、バンプ形成において制約を受ける。また、研削前、研削後に共通して、構成要素が３つで形成される半導体装置の基板又は補強板に半導体素子を実装する際に制約を受ける。そこで、上記製造方法の様に、バンプの形成をウェハー形態で形成するのではなく、ウェハーから個片に分割された半導体チップに対し行うことによって、上記問題が回避できる。
【０１３１】
さらに、本発明に係る半導体装置の製造方法において、上記第１の突起電極を形成する工程は、不活性ガスが充填された環境において行なわれることが好ましい。
【０１３２】
上記製造方法によれば、不活性ガスを用いた環境で形成を行う事により、バンプ表面の酸化が防止され、工程管理および材料管理が容易となり、接合においても信頼性が高い半導体装置を製造できる。
【０１３３】
さらに、本発明に係る半導体装置の製造方法において、上記第１の突起電極の上記先端部分を上記第２の突起電極に埋め込む工程の前処理として、上記第１および第２の突起電極の表面を洗浄化することが好ましい。
【０１３４】
上記製造方法によれば、プラズマ処理等を用いて洗浄化を行うことで、第１および第２の突起電極の表面が洗浄化且つ活性化され、接合の信頼性が高い半導体装置を製造できる。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
本発明は、フリップチップ技術を用いた半導体装置およびその製造方法に利用することができる。
【符号の説明】
【０１３６】
Ａ１  半導体素子
２  基板
Ａ３  電極パッド
４  基板端子
Ａ５  バンプ
Ｂ６  バンプ
７  樹脂
８  貫通孔
９  外部端子
１０  リードフレーム
Ｂ１１  半導体素子
Ｂ１２  電極パッド
１３  ワイヤー配線
１４  補強板
１５  ポスト
１６  半田
１７  フラックス
３１  ワイヤー
３２ａ  電極パッド
３３  ボール部
３４  キャピラリー
３５  バンプ
４１  レジスト開口部
４２  レジスト（感光性高分子膜）
４３  バリアメタル層
４４  保護膜
４５  パッド
４６  バンプ（リフロー前）
４６ａ  バンプ（リフロー後）
【図１】
2014024796.tif 000003
【図２Ａ】
2014024796.tif 000004
【図２Ｂ】
2014024796.tif 000005
【図２Ｃ】
2014024796.tif 000006
【図２Ｄ】
2014024796.tif 000007
【図２Ｅ】
2014024796.tif 000008
【図２Ｆ】
2014024796.tif 000009
【図２Ｇ】
2014024796.tif 000010
【図３】
2014024796.tif 000011
【図４Ａ】
2014024796.tif 000012
【図４Ｂ】
2014024796.tif 000013
【図４Ｃ】
2014024796.tif 000014
【図４Ｄ】
2014024796.tif 000015
【図５】
2014024796.tif 000016
【図６】
2014024796.tif 000017
【図７】
2014024796.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月19日(2014.12.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明に係る半導体装置は、上記の課題を解決するために、
第１の突起電極を有する第１の電子部品と、
上記第１の突起電極と接続された第２の突起電極を有する第２の電子部品とを備え、
上記第１の突起電極と第２の突起電極とは、超音波を利用せずに接続され、
上記第１の突起電極と上記第２の突起電極とは、互いに異なる金属材料からなり、
上記第１の突起電極は、上記第２の突起電極より硬く、
上記第１の突起電極の上記第２の突起電極側の先端部分が上記第２の突起電極に埋め込まれていることを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０９】
本発明に係る半導体装置は、上記の課題を解決するために、第１の突起電極を有する第１の電子部品と、上記第１の突起電極と接続された第２の突起電極を有する第２の電子部品とを備え、上記第１の突起電極と第２の突起電極とは、超音波を利用せずに接続され、上記第１の突起電極と上記第２の突起電極とは、互いに異なる金属材料からなり、上記第１の突起電極は、上記第２の突起電極より硬く、上記第１の突起電極の上記第２の突起電極側の先端部分が上記第２の突起電極に埋め込まれていることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の突起電極を有する第１の電子部品と、
上記第１の突起電極と接続された第２の突起電極を有する第２の電子部品と
を備え、
上記第１の突起電極と第２の突起電極とは、超音波を利用せずに接続され、
上記第１の突起電極と上記第２の突起電極とは、互いに異なる金属材料からなり、
上記第１の突起電極は、上記第２の突起電極より硬く、
上記第１の突起電極の上記第２の突起電極側の先端部分が上記第２の突起電極に埋め込まれていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
上記第１の突起電極と上記第２の突起電極は、直接的に接合していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
上記第１の突起電極の上記先端部分は、尖頭形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
上記第１の突起電極は、スタッドバンプであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
上記第２の突起電極は、スタッドバンプまたはメッキバンプであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
上記第１の突起電極の上記先端部分が上記第２の突起電極に埋め込まれた方向において、上記第２の突起電極の長さは、上記第１の突起電極の上記先端部分の長さよりも大きいことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
上記第１の電子部品は、基板または基板上に搭載された半導体素子であり、
上記第１の突起電極は、銅バンプであり、
上記第２の電子部品は、半導体素子であり、
上記第２の突起電極は、金バンプあることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
上記第１の突起電極は、自身を構成する金属材料とは異なる金属材料で部分的に被覆されていることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
上記第２の突起電極は、２種類の金属材料を積み重ねた構造を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法であって、
上記第１の電子部品に、ワイヤーを用いたボンディング装置によって上記第１の突起電極を銅で形成する工程と、
上記第２の電子部品に、ワイヤーを用いたボンディング装置またはメッキ工法によって上記第２の突起電極を金で形成する工程と、
上記第２の電子部品に熱を加えながら、上記第１の突起電極の上記先端部分を上記第２の突起電極に埋め込む工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
上記第１の電子部品および上記第２の電子部品の少なくとも一方は、半導体素子であり、
上記半導体素子への上記第１または第２の突起電極の形成は、ウェハーから個片に分割された半導体チップに対して行なわれることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
上記第１の突起電極を形成する工程は、不活性ガスが充填された環境において行なわれることを特徴とする請求項１０または１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
上記第１の突起電極の上記先端部分を上記第２の突起電極に埋め込む工程の前処理として、上記第１および第２の突起電極の表面を洗浄化することを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【国際調査報告】
2014024796.tif 000019
2014024796.tif 000020