(57)【要約】【課題】  基板上にＡＣＦを用いて液晶駆動用ＩＣのような半導体素子を熱圧着する際に、隣接するバンプ電極間における導電性粒子による電気的な短絡を防止することを目的とする。【解決手段】  液晶駆動用ＩＣ６のバンプ電極７の側面に凹凸部３１を設けることにより、ＡＣＦ９中の熱硬化性樹脂にとっては流動する際の物理的な抵抗となるため、バンプ電極７近傍の樹脂の流動性が妨げられ、凹凸部３１がない場合に比べて、バンプ電極７の側面近傍の圧力が高くなり、バンプ電極７の側面近傍の導電性粒子１０はバンプ間中央のスペースに追いやられ、隣接バンプ間での電気的短絡を低減することができる。【選択図】  図３
2011233624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバンプ電極を有し、
前記バンプ電極のうち少なくとも一つの側面部には、凹凸部が設けられていることを特徴とする半導体素子。
【請求項２】
複数のバンプ電極を有し、
前記バンプ電極のうち少なくとも一つの側面部には、凹凸部が設けられていることを特徴とする半導体素子と、
入出力端子とを備えた電子機器であって、
前記半導体素子はＡＣＦを用いて前記電子機器に実装されており、
前記凹凸部が設けられている前記バンプ電極と、前記入出力端子とは、前記ＡＣＦ中に添加された導電性粒子を介して接続されていることを特徴とする電子機器。
【請求項３】
前記凹凸部の深さあるいはピッチの少なくとも一方が、前記導電性粒子の直径以下の大きさであることを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記凹凸部の深さあるいはピッチの少なくとも一方が、１μｍよりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子及び該半導体素子を備える電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置をはじめとするフラットパネルディスプレイは広く一般的に使われるようになっている。液晶表示装置は、例えばガラス基板間に液晶材料が保持された液晶パネルがこのガラス基板上に搭載された液晶駆動用ＩＣと電気的に接続されて構成される（ＣＯＧ方式：Ｃｈiｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）。ＣＯＧ方式では、例えばガラス基板上に形成された端子と液晶駆動用ＩＣに形成されたバンプ電極との間に異方性導電膜（ＡＣＦ：Ａｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕcｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）を介在させて熱圧着することで実装が行われている。ここで、ＡＣＦは熱硬化性樹脂中に導電性粒子を分散されてなるが、導電性粒子が端子とバンプ電極間に挟まれることにより、端子とバンプ電極との間を電気的に接続する一方で、液晶パネルと液晶駆動用ICとの間の空間に充填された熱硬化性樹脂が硬化することにより、両者間の接続状態が保持される。
【０００３】
液晶駆動用ICを液晶パネルに熱圧着した際、液晶パネルと液晶駆動用ICとの間の空間に収まりきらない熱硬化性樹脂は液晶パネルと液晶駆動用ICの間の空間の外に排出されるため、液晶駆動用ICの中心部から外に向かって熱硬化性樹脂の流れが生じる。熱圧着の完了後は、熱硬化性樹脂が硬化するため上記のような樹脂の流れはなくなるが、この際、異なるバンプ電極間に導電性粒子が連なることにより、電気的な短絡が生じるという問題がある。
【０００４】
近年、表示画像の高精細化の要求から、ガラス基板に搭載される液晶駆動用ICの出力ピン数は急速に増加している。また駆動ICの製造コストの削減を図るため駆動ICの外形はシュリンクされており、ピン数の増加と相まってバンプの狭ピッチ化はいっそう進んでいる。狭ピッチ化が進むと、バンプ電極間のスペースは狭くなるため、隣接するバンプ電極間に導電性粒子が連なり、バンプ電極間の電気的短絡が生じるという問題が起こりやすくなる。
【０００５】
このような電気的短絡を抑制するために、液晶駆動用ICのバンプにくさび型溝や段付き溝を設けて導電性粒子を捕捉することによりバンプ間ギャップ部に存在する導電性粒子の総体数を減少させることにより電気的短絡を抑制するという技術が知られている。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１３５４６８号公報（図１、図９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
今後ピッチの微細化が進んでいく中においても、熱圧着の際に端子とバンプ電極間に挟まれる導電性粒子の個数を確保しようとすると、ＡＣＦ中の導電性粒子の個数を増加させる必要が生じる。しかし、上記の先行技術においても、液晶駆動用ICのバンプにくさび型溝や段付き溝を設けて導電性粒子を捕捉できる個数は限られているため、電気的短絡の防止に対しての効果が薄れてくるという課題が生じてしまう。
【０００８】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、基板上にＡＣＦを用いて液晶駆動用ICのような半導体素子あるいは他の基板を熱圧着する際に、隣接するバンプ電極間における導電性粒子による電気的な短絡を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明においては、半導体素子に形成されるバンプ電極の側面に、凹凸部を設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る半導体素子においては、液晶駆動用ICのバンプ電極側面に凹凸部を設けることにより、ＡＣＦ中の熱硬化性樹脂にとっては流動する際の物理的な抵抗となるため、バンプ電極近傍の樹脂の流動性が妨げられ、凹凸部がない場合に比べて、バンプ電極側面近傍の圧力が高くなり、バンプ側面近傍の導電性粒子はバンプ間中央のスペースに追いやられ、隣接バンプ間での電気的短絡を低減することができる。これにより、バンプのピッチが狭くなっても、電気的短絡を低減することができるので、この半導体素子を備えた電子機器においても、短絡不良を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る半導体素子を備えた表示装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】図１の表示装置の周辺領域における主要部拡大図である。
【図３】図２のＡ−Ａ方向における断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る半導体素子である液晶駆動用ICの実装面の概略図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る半導体素子のバンプ電極部とその近傍の導電性粒子を示した図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る半導体そしのバンプ電極部の凹凸部を示した図である。
【図７】本発明に係る半導体素子を備えた表示装置の製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る半導体素子を説明するために、一例として当該半導体素子を備えた表示装置を用いて説明を行う。ここで、図１は、表示装置の概略構成を示す正面図、図２は図１の表示装置の周辺領域における主要部拡大図、図３は図２のＡ−Ａ方向における断面図である。
【００１３】
図１において、本発明に係る表示装置２０は、ガラス等の透明な基板である第１の絶縁性基板１と、この第１の絶縁性基板１と対向するように配置される第２の絶縁性基板２を備えている。また、第１の絶縁性基板１上の表示領域３には複数のゲート線およびソース線によりマトリクス状に形成された複数の画素と、該画素の交差部付近に形成されたスイッチング素子とを備えている。第２の絶縁性基板２は、第１の絶縁性基板１の表示領域３上に形成された複数の画素と対向する位置にＲＧＢのカラーフィルタをマトリクス状に形成し、２枚の基板間に封入した液晶に外部から信号を入力することで表示を行う（図示せず）。また、外部からの電源、信号は、制御基板１１からフレキシブル基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＦＰＣ） ８を介して液晶駆動用IC ６に送られる。
【００１４】
図２に示すように、第１の絶縁性基板１上の表示領域３の外側である周辺領域４には、上述の液晶駆動用IC ６を介して外部から入力される電源、信号を複数のゲート線およびソース線に入力するための入出力端子５が形成されている。
【００１５】
さらに、図３に示すように、液晶駆動用IC ６と入出力端子５との接続は、液晶駆動用IC ６に形成されたＡｕなどのバンプ電極７を第１の絶縁性基板１にＡＣＦ ９を用いて直接実装することで行われる。なお、図３にて、１５とあるのは、入出力端子５を被覆するＩＴＯ膜等の透明導電膜を指し、１２と１３と１４とあるのは、各種絶縁膜に対応するのであるが、詳細については製造方法とともに後で説明する。
【００１６】
再度、図３に示すように、ＡＣＦ ９においてはエポキシなどの絶縁性樹脂中にＮｉ／Ａｕめっきで覆われたプラスチック粒子や、Ｎｉ粒子などの導電性粒子１０が分散されており、この導電性粒子１０がバンプ電極７と入出力端子５との間で捕捉されることにより、液晶駆動用IC ６と入出力端子５との間に電気的導通をえることができる。
【００１７】
さらに、液晶駆動用IC ６を第１の絶縁性基板１の周辺領域４に接続する方法について説明を行う。
【００１８】
図２および図３に示すように、まず、第１の絶縁性基板１上の周辺領域４において、液晶駆動用ICの配置領域 ６ａより若干はみ出すようにＡＣＦ ９を貼付する。
【００１９】
次に液晶駆動用IC ６のバンプ電極７と入出力端子５の接続部５ａとを精度良く配置させた後、加熱加圧ツールを用いて熱圧着し、ＡＣＦ ９を硬化させることで接続させる。このときの圧着条件は、例えば、ＡＣＦ ９の到達温度１７０〜２００℃、時間５〜１０秒、圧力３０〜１００ＭＰａとする。
【００２０】
この条件で熱圧着すると、液晶駆動用IC ６のＡｕバンプ７と入出力端子５間に存在する導電性粒子１０は扁平してバンプ電極７と入出力端子５の方向（上下方向）のみ導通を有する。また、捕捉された導電性粒子１０の周囲には絶縁性のエポキシ樹脂が存在するために絶縁が保たれる。
【００２１】
次に、本発明に係る半導体素子について、図３〜図６を用いて説明を行う。ここで、図４は、液晶駆動用ICの実装面を上面側から見た状況を示したものであり、図５は図４の中のバンプ電極とその近傍の導電性粒子をより詳細に示した図である。図６は、図５の中のバンプ電極の凹凸部をより詳細に示した図である。
【００２２】
図３において、第１の絶縁性基板１上には入出力端子５が形成されており、一方で液晶駆動用IC ６にはバンプ電極７が複数個形成されている。本発明においては、バンプ電極７の側面には凹凸部３１が形成されている。液晶駆動用IC ６は、バンプ電極７と液晶パネル入出力端子５とが互いに接続するような形で、表示装置２０の第１の絶縁性基板１上に実装されるが、その際にバンプ電極７と液晶パネル入出力端子５との間には、前述のとおり、導電性粒子１０が捕捉される。
【００２３】
ここで、図４において、液晶駆動用IC ６を液晶パネル入出力端子５に熱圧着する際に生じるＡＣＦ ９中の熱硬化性樹脂の流れ方向が矢印で示されている。熱圧着において、ＡＣＦ ９中の熱硬化性樹脂は液晶駆動用IC ６の中心からICの外に向かって、排出される。したがって、ＡＣＦ ９中の熱硬化性樹脂においても、液晶駆動用IC ６の中心からICの外に向かっての流れが発生する。
【００２４】
ここで、本発明においては図５に示すとおりバンプ電極７の側面に凹凸部３１が備えられているため、熱圧着に際しては、バンプ電極７の近傍領域３２におけるＡＣＦ９ 中の熱硬化性樹脂の流動性が抑えられる。そのため、バンプ電極７の側面に凹凸部３１がない従来の構造と比べると、ＡＣＦ ９中の熱硬化性樹脂のバンプ電極７の近傍領域３２における局所的な圧力はより高くなることになる。したがって、導電性粒子１０は、隣接するバンプ電極７間の中央領域３３に向かって追いやられる。
【００２５】
以上述べたＡＣＦ ９中の熱硬化性樹脂の流れは、熱圧着が終了しＡＣＦ ９中の熱硬化性樹脂が硬化すると収まり、導電性粒子１０もＡＣＦ ９中の熱硬化性樹脂が硬化した時の位置で固定される。結果として、バンプ電極７の側面に接触する導電性粒子１０が存在しなくなり、異なるバンプ電極間において導電性粒子１０が連なることによって生じる電気的短絡を防ぐことができる。
【００２６】
図６において、バンプ電極７の側面に形成される凹凸部３１の深さＤやピッチＷは適宜決めてよいが、本実施の形態においては、導電性粒子１０の直径は通常3〜5μm程であり、樹脂の流れに十分な抵抗を与えるためには凹凸部３１のピッチＷや、凹凸の深さＤについては１μm以上が良い。また、バンプ電極７の大きさは通常、短辺15μm〜50μm×長辺80μm〜150μm程度であるため、凹凸部３１のピッチＷと凹凸の深さＤは、バンプ面積の減少を防ぐために５μm以下がよい。
【００２７】
なお、一般的には、凹凸部３１の凹凸の深さＤ、ピッチＷは共に導電性粒子１０の直径よりも小さくすると、凹凸部３１の凹み部分への導電性粒子１０の入り込みを防ぐことができ、導電性粒子１０の凹み部分への入り込みによる樹脂の流れに対する抵抗の低下を防ぐことができる。
【００２８】
また、凹凸部３１は図３に示すようにノコギリ歯状でもよいが、パルス波のような溝が形成されていても良い。円弧状の形状でも良い。また、ピッチや深さを連続的に一方向に変化させることにより、導電性粒子１０の移動を微妙に制御してもよい。さらに、一部のバンプ電極７の側面部のみに凹凸部３１を形成し、他のバンプ電極７の側面には形成しなくても良い。以上の形態を適宜組み合わせてもよい。凹凸部３１を有するバンプ電極７と有しないバンプ電極７とを混在させることにより、導電性粒子１０の移動する分布をより細かく制御することが可能となる。
【００２９】
次に、表示装置２０の製造方法について、図７を参照して詳細に説明を行なう。図７（ａ）〜（ｅ）は、本発明にかかる第１の絶縁性基板１に入出力端子５を備える表示装置２０において、表示領域３および周辺領域４についての製造工程を説明するための断面図である。
【００３０】
図７（ａ）において、ガラスなどの第１の絶縁性基板１上にスパッタリング、写真製版などを用いて、周辺領域にゲート線側の全ての入出力端子５、および表示領域にゲート電極（ゲート線）２１を２００〜３００ｎｍの厚さで形成する。配線材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、クロム、モリブデン、チタン等が用いられる。
【００３１】
次に図７（ｂ）において、プラズマＣＶＤ法を用い、全面にＳｉＮやＳｉＯ２等の材料からなるゲート絶縁膜１２を形成する。
【００３２】
次に図７（ｃ）において、表示領域の各画素を駆動するためのスイッチング素子として、ゲート電極２１、ゲート絶縁膜１２上にａ−Ｓｉ（非晶質シリコン）からなるチャネル層２２、コンタクト層２３と、導電膜からなるソース電極２４、ドレイン電極２５とをプラズマＣＶＤ法あるいはスパッタリング法と、写真製版法により形成する。次にプラズマＣＶＤ等の成膜方法を用いて、表示領域、周辺領域ともにＳｉＮ等からなるパッシベーション膜１３を形成する。このパッシベーション膜１３は、ソース電極２４から延在するソース線の周辺領域の入出力端子（図示せず）において、ソース線材料の表面が露出して配線間で腐食が発生することを防止する。
【００３３】
次に図７（ｄ）に示すように、全面にアクリル樹脂等で構成される有機膜１４を塗布等の方法により形成する。
【００３４】
次に図７（ｅ）に示すように、表示領域および周辺領域のうち、電気的接続を行う必要のある領域における絶縁膜１２、パッシベーション膜１３および有機膜１４をドライエッチングで除去する。図７（ｅ）では、入出力端子５の接続部５ａやドレイン電極２５の一部を露出させるように加工する形態を示した。
【００３５】
最後に、入出力端子５上のバンプ電極７との接続部５ａおよび表示領域に０.１μｍの厚さのＩＴＯ等からなる透明導電膜１５をスパッタリング等の成膜方法により成膜する。成膜した後に透明導電膜１５をパターニングする。図７（ｅ）の周辺領域においては、入出力端子５の接続部５ａを被覆するようにパターニングされ、図７（ｅ）の表示領域においては画素電極としてパターニングされる。
【００３６】
後は、本発明に係る半導体素子である液晶駆動用IC ６を実装すれば、図３に示したような構造を備えた電子機器である液晶表示装置を得ることができる。また、本発明に係る半導体素子を適用できる電子機器は、液晶表示装置に限定されない。ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ、電子ペーパー、プロジェクションモニター等の表示装置や、それ以外の電子機器においても、導電性粒子を含むＡＣＦ ９中の熱硬化性樹脂を用いた熱圧着により半導体素子を実装する電子機器に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  第１の絶縁性基板、２  第２の絶縁性基板、  ３  表示領域、  ４  周辺領域、
５  入出力端子、  ６  液晶駆動用IC、  ７  バンプ電極、  ８  フレキシブル基板、
９  ＡＣＦ、  １０  導電性粒子、１１  制御基板、
１２  絶縁膜、  １３  パッシベーション膜、  １４  有機膜、１５  透明導電膜、
６ａ  液晶駆動用ICの配置領域、２０  表示装置
３１  凹凸部、３２  バンプ電極の近傍領域、３３  隣接バンプ間の中央領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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