(57)【要約】【課題】容易に製造でき、しかも微細形状の接合突起の形成ができ、しかも信頼性の高い半導体装置とその製造方法およびそれを備えた実装構造を提供すること。【解決手段】回路基板上に接続された電極端子の表面に、可撓性でありかつ導電性の接合突起が形成された半導体装置において、前述した接合突起が、電極端子と電気的に接続された中空凸形状の導電性箔を有する構成とした。また、前述した電極端子を、絶縁スペースを持って複数個が隣接して配置されており、接合突起の高さを、絶縁スペースの半分以下の高さに設定するのが好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板上に接続された電極端子の表面に、可撓性でありかつ導電性の接合突起が形成された半導体装置において、
前記接合突起は、前記電極端子と電気的に接続された中空凸形状の導電性箔により構成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記電極端子は、絶縁スペースを持って複数個が隣接して配置されており、
前記接合突起の高さは、前記絶縁スペースの半分以下の高さに設定され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】
前記導電性箔には、少なくとも１つの開口部が設けられてい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】
前記接合突起と前記電極端子との接続は、前記電極端子表面に設けられた導電性の基台部を介して行われることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置における前記電極端子と、可撓性回路基板表面に設けられた基板側端子部とが電気的に接続された実装構造であって、
前記導電性箔が屈曲した状態で、前記接合突起と前記基板側端子部とが電気的に接続されていることを特徴とする実装構造。
【請求項６】
前記基板側端子部は、脆性材料にて形成されていることを特徴とする請求項５に記載の実装構造。
【請求項７】
回路基板上に接続された電極端子の表面に、可撓性でありかつ導電性の接合突起が形成された半導体装置の製造方法において、
前記電極端子の表面に犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層の表面に、前記電極端子と接続した導体箔を被覆する工程と、
前記犠牲層をドライアッシングにより除去する工程と、
を有することを特徴とする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、半導体装置とその製造方法およびその半導体装置を備えた実装構造に関し、特に、圧接型回路実装における可撓性回路基板上の脆性材料配線上への半導体装置の実装接合に適した半導体装置とその製造方法およびその半導体装置を備えた実装構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路素子を有する半導体装置を回路基板上へ実装する際に、特に圧接型回路実装時には半導体装置における回路素子に接続された電極端子と、回路基板側の基板側端子部とを接続するために、導電性の接合突起を用いて実装構造が形成される。この接合突起は、一般的にバンプと呼ばれる。また、この回路基板が硬質で、基板側端子部と接合突起がともに金属材料により形成されている場合には、基板側端子部と接合突起とがともに接合時の高い圧接圧力に耐え、一部は延展することにより接合部に破壊を生じずに接合実装することができるようになる。
【０００３】
しかしながら、上述した実装用の接合突起を用いて、可撓性回路基板上の脆性材料の基板側端子部と、半導体装置上の電極端子とを接合実装する際には、可撓性回路基板の撓みに起因した基板側端子部を含む配線の破壊断線が発生しやすいという問題点があり、これが可撓性回路基板上に脆性材料の基板側端子部を備えた可撓性回路基板への半導体装置の実装を実現するための大きな課題となっていた。
【０００４】
そこで、この問題を解決するために、上述した接合突起に柔軟性を持たせた半導体装置の構成について提案が成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この従来の半導体装置は、回路素子に接続された電極端子表面に複数個の空孔を含有する樹脂からなる突起部を設け、さらにこの突起部表面に伸展性の導体被膜を設けると共に、この導体被膜と電極端子とを電気的に接続をした接合突起を有する形態となっている。
【０００６】
そして、可撓性回路基板側に設けられた基板側端子部と、この構造の半導体装置に設けられた接合突起を実装したとしても、接合突起が樹脂と伸展性の導体被膜により形成されているので、基板側端子部や、他の部材に掛かる応力をこの接合突起により緩和させることができる様になる。これにより、基板側端子部が破壊することを極力抑えることができる様になる。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２４３２３１号公報（第１−７頁。第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載された半導体装置の樹脂からなる突起部に、シリコン樹脂などの非常に柔らかい樹脂を用いた場合には、可撓性回路基板との加圧接合するときに、接合突起が大きく変形し、基板側端子部の破損を極力抑えることができるものの、この接合突起の表面に設けられた導体被膜が断裂して断線したり、それに起因して、両端子間で実装不良を起こす場合がある。
【０００９】
また、可撓性回路基板と半導体装置とを実装接合する際に、接合突起の加圧接合後に、可撓性回路基板と半導体装置との間の空隙を、樹脂等で充填・固化して機械的強度を確保することとなる。しかし、この工程で樹脂を加熱固化する際に、接合突起に混練された空
気泡の体積膨張によって、突起部表面の導体被膜が断裂してしまう場合がある。この様に、従来の半導体装置を備えた実装構造は、信頼性の点に問題があることは明白である。
【００１０】
また、この従来の半導体装置では、樹脂からなる突起部に空気泡を混練する工程において、通常のマスク露光・現像法を用いても所望の量の空気泡と、その空気泡の分散の度合いを調整することが非常に難しい。
【００１１】
さらに、この突起部を所望の形状に形成する工法は、印刷法、あるいはポッティング法である。これらの工法は寸法の比較的大きな電極端子表面に突起部を形成することには適しているものの、微細形状の突起部の形成には適さない。従って、微細形状の接合突起の形成に特許文献１の技術を適用することは難しいという製造上の問題もある。
【００１２】
そこで、本発明は、上記課題を解決し、容易に製造でき、しかも微細形状の接合突起の形成ができ、しかも信頼性の高い半導体装置とその製造方法およびそれを備えた実装構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置とその製造方法および実装構造は、基本的に下記記載の構成を採用するものである。
【００１４】
本発明の半導体装置では、回路基板上に接続された電極端子の表面に、可撓性でありかつ導電性の接合突起が形成された半導体装置において、前述した接合突起が、電極端子と電気的に接続された中空凸形状の導電性箔により構成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の半導体装置は、前述した電極端子が、絶縁スペースを持って複数個が隣接して配置されており、接合突起の高さを、絶縁スペースの半分以下の高さに設定したことを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の半導体装置は、前述した導電性箔には、少なくとも１つの開口部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の半導体装置は、前述した接合突起と電極端子との接続が、電極端子表面に設けられた導電性の基台部を介して行われていることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の実装構造は、前述した半導体装置における電極端子と、可撓性回路基板表面に設けられた基板側端子部とが電気的に接続された実装構造であり、この導電性箔が屈曲した状態で、接合突起と基板側端子部とが電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の実装構造は、前述した基板側端子部が、脆性材料にて形成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の半導体装置の製造方法は、回路基板上に接続された電極端子の表面に、可撓性でありかつ導電性の接合突起が形成された半導体装置の製造方法において、電極端子の表面に犠牲層を形成する工程と、犠牲層の表面に電極端子と接続した導体箔を被覆する工程と、犠牲層をドライアッシングにより除去する工程と、を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の半導体装置は、回路素子に電極端子が接続され、かつこの電極端子上に接合突起とを有し、この接合突起が導体箔形状で形成されているため、高脆性材料の基板側端子部を有する可撓性回路基板に、この半導体装置を圧着するときに、可撓性回路基板の撓みが非常に少なくなり、高脆性材料の基板側端子部の破損が発生しにくくすることができる。さらに、本発明の半導体装置は、例えこの接合突起に応力が掛かったとしても、従来の半導体装置のように接合突起内部からの応力が掛かることなく、接合突起自体の破損が起こりにくい。従って、本発明の半導体装置を用いれば、信頼性の高い実装構造を得ることが出来る。
【００２２】
また、本発明の半導体装置における可撓性と導電性を有する接合突起構造の製造には、従来の様に空気泡の混練などが不要であり、通常のマスク露光・現像法を用いて形成することができるため、接合突起と基板側端子部の高密度化に容易に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の半導体装置は、回路基板上に接続された電極端子の表面に、可撓性でありかつ導電性の接合突起が形成されており、この接合突起が、電極端子と電気的に接続された中空凸形状の導電性箔によりなる構成を採用したものである。
【００２４】
そして、高脆性材料の基板側端子部を有する可撓性回路基板に、回路素子に電極端子を有する上述した半導体装置を圧着する際に、半導体装置に設けられた接合突起が圧力を吸収して屈曲変形することによって、可撓性回路基板の撓みが非常に少なくなり、高脆性材料の基板側端子部の破損が発生し難い実装構造を得ることができる。
【００２５】
また、この半導体装置は、電極端子の露出面積を小さくして、隣接する電極端子間の配設ピッチを小さくしたとしても、信頼性の高い装置とすることが出来る。そして、この様な挟ピッチで配設された複数個の電極端子を備えた半導体装置を容易に製造することができるという利点も有するものである。
【００２６】
以下に、本発明の半導体装置とその製造方法およびそれを備えた実装構造に関する具体的な形態について詳細に説明をする。
【実施例１】
【００２７】
まず、本発明の半導体装置の構成例を図１を用いて説明する。図１は本発明の半導体装置の構成例を示す断面模式図である。
【００２８】
本発明の半導体装置は、回路素子１１に接続された回路素子配線１２を有し、電極端子１３部以外の領域は、絶縁膜１４で被覆されている。そして、この電極端子１３は４０μｍ角の形状で、隣接する別の電極端子１３までの最小絶縁距離を４５μｍ、絶縁膜１４の厚さをほぼ１μｍとしてある。さらに、電極端子１３上には、中空凸断面構造で導電性を有する接合突起１５を有した構成となっている。なお、本実施例ではこの接合突起１５の全高を約１５μｍ、接合突起１５を構成する導体箔の厚みを約４μｍとし、この導体箔の材質は金（Ａｕ）にて形成されている。
【００２９】
続いて、本発明の半導体装置を用いた実装構造の構成例について図２を用いて説明する。図２は、本発明の実装構造の構成例を示す断面模式図である。
【００３０】
ここで用いる可撓性回路基板２６は、ＰＥＳ（ポリエチレンサルファイド）製でその表面には高脆性配線２７を設けている。また、高脆性配線２７の材質はＩＴＯ（酸化インジウムスズ酸化物）である。
【００３１】
まず、本発明の半導体装置に設けられた電極端子１３と、可撓性回路基板２６に設けられた高脆性配線２７に接続された基板側端子部２８とを平行に所定の間隙を持って対向させて、アライメント装置によって位置合わせをした後、半導体装置の接合突起１５と可撓性回路基板２６の基板側端子部２８とを当接させて圧接する。この圧接時の圧力は、高脆性配線２７や基板側端子部２８とが破断しない程度の圧力とする必要があり、ここでは２０ｇ／接合突起とした。この状態では、接合突起１５が大きく変形しており、可撓性回路基板２７や高脆性配線２７にはほとんど変形がない。その後、半導体装置と可撓性回路基板２６との隙間に樹脂（熱硬化性エポキシ樹脂）を充填して、この樹脂を硬化させることにより、本発明の実装構造を得ることができる。
【００３２】
上記のようにして形成された本発明の実装構造の場合、圧接接合時の圧力は２０ｇ／接合突起であり、一般的な技術による圧接接合（例えばＡＣＦ圧接接合時では一般に９０〜１００ｇ／接合突起）と比較して、相当に小さい圧力で電気的接合を実現することができる。これは、接合突起１５が変形しやすく、圧接時圧力を吸収するので、可撓性回路基板２６側に設けた高脆性配線２７や基板側端子部２８の変形を抑止できるからである。
【００３３】
また、本実施例に示した実装構造の電気的接合性能（端子間実装部抵抗）も、従来技術によるものと差異はなく、すべての端子で０．１Ω以下であった。また、これら端子間では、接合部不良（断線や高抵抗など）も発生せず、本発明による半導体装置の接続信頼性が高いことが確認できた。
【００３４】
さらに、この実装構造の電気的・機械的耐久性能も、従来技術によるものと差異はなく、６０°８５％ＲＨ環境下に５００時間加速試験した後の端子間電気抵抗値、機械的剥離強度ともに特段の差異は見られなかった。
【００３５】
また、本発明の半導体装置における接合突起１５は、接合突起１５自体に高さがあり、しかも変形しやすい形態となっているので、１０μｍ程度以下の接合突起１５の高さばらつきや、可撓性回路基板２６に反りがあっても、この接合突起１５の変形範囲内であれば、これらを吸収して正常な回路実装ができるという効果もある。
【００３６】
なお、本発明の半導体装置における接合突起１５の高さを約１９μｍとした例を示したが、これは電極端子１３が４０μｍ角の形状であり、隣接する別の回路素子１１に接続された電極端子１３までの最小絶縁距離は４５μｍとしたからである。つまり、この接合突起１５は概ね中空凸断面形状となっており、接合突起１５の高さを最小絶縁距離の半分以下の高さとすれば、圧接接合時に接合突起部１５が完全に潰れた場合であっても、隣接する電極端子１３間で短絡（ショート）することを未然に防止することが出来る。
【００３７】
次に、本発明の半導体装置の製造方法について、図３から図５を用いて説明する。図３から図５は、本発明の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００３８】
まず、図３（ａ）に示すように、回路素子１１上に回路素子配線１２を形成し、回路素子１１に接続された電極端子１３部以外を絶縁膜１４で被覆する。この電極端子１３は４０μｍ角の形状で、隣接する別の回路素子１１上の電極端子１３までの最小絶縁距離は４５μｍ、絶縁膜１４の厚さはほぼ１μｍとした。
【００３９】
そして、図３（ｂ）に示す様に、この電極端子１３上に、デフォーカスパターニング露光によって概ね円弧断面形状を有する犠牲層３５を形成する。図３（ｃ）は、図３（ｂ）における上面図である。ここでは、犠牲層３５の最大高さをほぼ１５μｍとして形成した。このとき、図３（ｃ）に示すように、犠牲層３５は、犠牲層３５の一部が電極端子１３の外部（電極端子１３が形成されていない領域）にはみ出し、他の部分は電極端子１３の
内部（電極端子１３が形成されている領域）となるように設ける必要がある。これは、後工程で犠牲層３５をアッシング除去する際の、アッシングガスの流入口を設けるためである。
【００４０】
次に、図４（ａ）に示すように、湿式メッキ法あるいは乾式メッキ法により、回路素子１１表面全体に導体箔３６（導体被膜）を形成する。なお、本実施例では真空蒸着法によって金（Ａｕ）を約４μｍ厚で形成した。
【００４１】
次に、図４（ｂ）に示すように、電極端子１３および犠牲層３５のみをエッチングレジスト３７で被覆し、図４（ｃ）に示すように、このエッチングレジスト３７で被覆された部分以外の導体箔３６をエッチングによって除去する。
【００４２】
その後、図５（ａ）に示すように、エッチングレジスト３７を剥離する。ここで得られる構造体では、犠牲層３５が導体箔３６でほぼ被覆されていることとなるが、その一部の犠牲層３５は、導体箔３６外部（導体箔３６が形成されていない領域）に露出させた形態となっている。言い換えれば、この導体箔３６には、この犠牲層３５を露出させる少なくとも１つの開口部を有する構成となっている。そのため、回路素子１１表面の全体をドライアッシングすることにより、犠牲層３５の表面のうち導体箔３６が露出する開口部からドライアッシングが進行して、全ての犠牲層３５を完全に除去することができる。
【００４３】
なお、本実施例では、アッシングガスにはアルゴンと酸素の混合ガスを用いて行った。これにより、導体箔３６が、電極端子１３表面に電気的かつ機械的に接続された接合突起１５とすることができ、図５（ｂ）に示す目的の半導体装置を形成することができる。
【００４４】
前述した犠牲層３５は、犠牲層３５の材質特性として、エッチングレジスト３７の形成、導体箔３６のエッチング、エッチングレジスト３７の剥離の各工程に対する耐性が必要であって、このような材質特性を有する犠牲層３５の除去は、通常の湿式工程では非常に困難であるからである。したがって、本発明の半導体装置の製造における、上記犠牲層３５を除去する工程では、ドライアッシング工程を用いた。
【実施例２】
【００４５】
次に、本発明の半導体装置の他の構成例について説明する。図６は本発明の半導体装置断面模式図である。
【００４６】
本実施例における半導体装置と実施例１で示した半導体装置との相違点は、接合突起４５を回路素子４１上に設けた電極端子４３上に直接形成するのではなく、この電極端子４３上に平面的な接合突起基台部４５１を設けて、その接合突起基台部４５１上に先に示した中空接合突起４５２を設けて接合突起４５とした点である。
【００４７】
図６に示すように、本発明の半導体装置は、回路素子４１上に回路素子配線４２を有し、回路素子４１上の電極端子４３部以外は絶縁膜４４で被覆された形態となっている。そして、電極端子４３は４０μｍ角の形状で、材質はアルミニウム（Ａｌ）、隣接する別の回路素子４１上の電極端子４３までの最小絶縁距離は４５μｍ、絶縁膜４４の厚さはほぼ１μｍとしてある。
【００４８】
そして、絶縁膜４４から露出する電極端子４３上には、接合突起基台部４５１が形成されており、その表面に実施例１で示したと同じ形態の中空接合突起４５２を有しており、この接合突起基台部４５１と中空接合突起４５２により接合突起４５を構成している。
【００４９】
この様に構成された本実施例における半導体装置は、電極端子４３の材料と中空接合突
起４５２を構成する材料との組み合わせにより、両者の密着性が低いなどの問題が発生する場合に好適な形態となる。よって、本実施例における半導体装置は、電極端子４３と接合突起４５との密着強度を非常に高く確保しつつ、中空凸断面形状を有し変形性の良い接合突起４５を有する構成とすることができる。
【００５０】
次に、本実施例における半導体装置の製造方法について簡単に説明をする。
まず、図６に示した回路素子４１に接続された電極端子４３上に、端子材質および接合突起材質との密着性を考慮して、チタン／ニッケル（Ｔｉ／Ｎｉ）からなるバリアメタル層（図示せず）を１．２μｍ形成する。
【００５１】
その後、ここで得られた構造体の表面の全面に第１のレジストを塗布し、接合突起基台部４５１が形成される以外の領域が開口する様にパターン露光、現像処理を行う。
【００５２】
続けて、第１のレジストにおける開口部から露出するバリアメタル層の上層に、湿式メッキにより接合突起基台部４５１を形成する。そして、第１のレジストを剥離して、露出する不要なバリアメタル層をエッチング除去する。ここで得られる接合突起基台部４５１は、金（Ａｕ）により形成されて、その高さは５μｍとなっている。
【００５３】
そして、接合突起基台部４５１を形成した後、接合突起基台部４５１を第２のレジストで埋めて回路素子４１表面を平滑化し、パターニング露光・現像によって第２のレジストに開口部を形成し、接合突起基台部４５１表面だけを露出させる。
【００５４】
その後の工程は、先に示した実施例１と全く同様の工程によって、中空接合突起４５２を有した本実施例における半導体装置を形成することができる。この様にして形成された接合突起基台部４５１と中空接合突起４５２とは、電気的かつ機械的に完全に接合しており、この両者を以て接合突起４５を形成することができ、目的の半導体装置を得ることができる。
【００５５】
次に、本実施例における実装構造の構成例について説明をする。図７は本発明の実装構造の他の構成例を示す断面模式図である。
【００５６】
図７に示すように、本実施例における実装構造は、上記半導体装置に設けた接合突起４５と、実施例１で示したと同じ構成の可撓性回路基板５６表面に設けた、高脆性配線５７に接続された、高脆性材料からなる基板側端子部５８とを実装した形態とすることができ、この場合においても、実施例１で示した実装構造と同様の電気特性、機械特性、耐久性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の半導体装置の構成例を示す模式図である。（実施例１）
【図２】本発明の実装構造の構成例を示す模式図である。（実施例１）
【図３】本発明の半導体装置の製造工程を示す工程断面図である。（実施例１）
【図４】図３の続きの製造工程を示す工程断面図である。（実施例１）
【図５】図４の続きの製造工程を示す工程断面図である。（実施例１）
【図６】本発明の半導体装置の他の構成例を示す模式図である。（実施例２）
【図７】本発明の実装構造の他の構成例を示す模式図である。（実施例２）
【符号の説明】
【００５８】
１１  回路素子
１２  回路素子配線
１３  電極端子
１４  絶縁膜
１５  接合突起
２６  可撓性回路基板
２７  高脆性配線
２８  基板側端子部
３５  犠牲層
３６  導体箔
３７  エッチングレジスト
４１  回路素子
４２  回路素子配線
４３  電極端子
４４  絶縁膜
４５  接合突起
５６  可撓性回路基板
５７  高脆性配線
５８  基板側端子部
４５１  接合突起基台部
４５２  中空接合突起
【図１】
2006261177.tif 000003
【図２】
2006261177.tif 000004
【図３】
2006261177.tif 000005
【図４】
2006261177.tif 000006
【図５】
2006261177.tif 000007
【図６】
2006261177.tif 000008
【図７】
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