(57)【要約】【課題】電極同士の位置ずれを接合時に解消することができる電極および半導体チップの電極接続構造を提供する。また、これら電極および電極接続構造を備えることにより、接続信頼性を向上させた半導体チップ、基板、半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】半導体チップ１側には、突起状の電極１１Ａが形成されている。基板２側には、挿入開口部２２を有する電極２１が形成されている。電極１１Ａは、電極２１Ａの挿入開口部２２の開口縁に沿って、前記電極２１Ａの中心に向かう方向に摺動しながら挿入開口部２２に挿入されて、電極２１Ａと接続される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
突起状の金属導体からなり、
接続相手である他の電極に設けられた挿入開口部に挿入される際に、挿入開口部の開口縁または内壁面に沿って他の電極の中心に向かう方向に摺動しながら挿入されて、互いの中心位置が揃った状態で他の電極と接続されることを特徴とする電極。
【請求項２】
錐体形であることを特徴とする請求項１記載の電極。
【請求項３】
先端部が平坦化された錐体形であることを特徴とする請求項１記載の電極。
【請求項４】
柱体形であることを特徴とする請求項１記載の電極。
【請求項５】
金属バルク体と、金属バルク体の表面に設けられた金属バルク体とは異なる金属層とを有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電極。
【請求項６】
前記金属層が、前記金属バルク体よりも低融点の金属でなることを特徴とする請求項５記載の電極。
【請求項７】
接続相手である他の電極を挿入する挿入開口部を備え、他の電極を、挿入開口部の開口縁または内壁面に沿って挿入開口部の中心に向かう方向に摺動させながら挿入させて、他の電極と接続することを特徴とする電極。
【請求項８】
ドーナッツ形であることを特徴とする請求項７記載の電極。
【請求項９】
前記挿入開口部が円柱空洞状であることを特徴とする請求項７または８記載の電極。
【請求項１０】
前記挿入開口部がすり鉢形の窪みであることを特徴とする請求項７記載の電極。
【請求項１１】
前記挿入開口部が錐体形の窪みであることを特徴とする請求項７記載の電極。
【請求項１２】
凸状に形成されていることを特徴とする請求項７ないし１１のいずれかに記載の電極。
【請求項１３】
凹状に形成されていることを特徴とする請求項７ないし１１のいずれかに記載の電極。
【請求項１４】
金属バルク体と、金属バルク体の表面に設けられた金属バルク体とは異なる金属層とを有していることを特徴とする請求項７ないし１３のいずれかに記載の電極。
【請求項１５】
前記金属層が、前記金属バルク体よりも低融点の金属でなることを特徴とする請求項１４記載の電極。
【請求項１６】
請求項１ないし１５のいずれかに記載の電極を備えたことを特徴とする半導体チップ。
【請求項１７】
請求項１ないし１５のいずれかに記載の電極を備えたことを特徴とする基板。
【請求項１８】
半導体チップに設けられた請求項１ないし６のいずれかに記載の電極が、基板もしくは他の半導体チップに設けられた請求項７ないし１５のいずれかに記載の電極の挿入開口部に挿入されて、前記電極同士が接続されていることを特徴とする半導体チップの電極接続構造。
【請求項１９】
基板もしくは半導体チップに設けられた請求項１ないし６のいずれかに記載の電極が、他の半導体チップに設けられた請求項７ないし１５のいずれかに記載の電極の挿入開口部に挿入されて、前記電極同士が接続されていることを特徴とする半導体チップの電極接続構造。
【請求項２０】
基板もしくは半導体チップと他の半導体チップの電極同士が接続された半導体装置であって、
前記基板もしくは半導体チップと前記他の半導体チップの電極間において、請求項１８または１９に記載の電極接続構造を有する
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２１】
半導体チップに設けた請求項１ないし６のいずれかに記載の電極を、基板もしくは他の半導体チップに設けた請求項７ないし１５のいずれかに記載の電極の挿入開口部に挿入して、前記電極同士を接合させることにより、前記半導体チップを前記基板もしくは他の半導体チップ上に搭載することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
基板もしくは半導体チップに設けた請求項１ないし６のいずれかに記載の電極を、他の半導体チップに設けた請求項７ないし１５のいずれかに記載の電極の挿入開口部に挿入して、前記電極同士を接合させることにより、前記他の半導体チップを前記基板もしくは他の半導体チップ上に搭載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、半導体チップおよび基板に形成される電極、当該電極を備えた半導体チップおよび基板、当該半導体チップの電極接続構造、半導体モジュールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体チップと基板の接続構造として、半導体チップをフェースダウンで配線基板上に搭載し、バンプ電極を介して両者の電極を接続する構造が知られている（特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１および非特許文献１それぞれに記載されている構造では、半導体チップと基板の電極を、その間に設けられた一つの金属製のバンプ電極で接続している。
【０００４】
一方、図２１（ａ）〜（ｃ）は、従来の別の接続構造を説明するための図であり、この構造では、半導体チップ１００の電極パッド１０１および基板２００の電極パッド２０１上にバンプ電極１０２，２０２を設けて、それらを加圧接合している。
【０００５】
バンプ電極１０２およびバンプ電極２０２は、互いにほぼ同じ幅寸法であり（図２１（ａ）参照）、ほぼ同じ面積の先端表面を有する円柱または角柱状の凸型の金属導体である。バンプ電極１０２，２０２の幅ａ，ｂは、例えば１０μｍ以下である。
【特許文献１】特開２００６−１３５７７１号公報
【非特許文献１】N. Tanaka, Y. Yoshimura, T. Naito, C. Miyazaki, Y. Nemoto, M.Nakanishi and T, Akazawa, “Ultra-Thin 3D-Stacked SIP Formed UsingRoom-Temperature Bonding between Stacked Chips”, 2005 Electronic Components andTechnologyConference, pp.788-794.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図２１に例示したような接続構造では、近年のバンプ電極１０２，２０２の微細化に伴う、幅１０μｍ以下の微小バンプ電極の出現により、図２１（ｂ）に示すように、装置の位置合わせ精度の限界（例えば±２〜１０μｍ）に起因する接合初期のずれ、つまり半導体チップ１００の中心Ｍ１と基板２００の中心Ｍ２の位置ずれが発生する。
【０００７】
図２１（ｃ）に示すように、この接合初期のずれは、その後の加圧時のバンプ電極１０２，２０２同士の逃げによる横ずれに繋がる。中心からずれた状態での接合は、著しい接合強度の低下や、断線等の接合不良を引き起こす。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電極同士の位置ずれを接合時に解消することができる電極および半導体チップの電極接続構造を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、上記の電極および半導体チップの電極接続構造を備えることにより、接続信頼性を向上させた半導体チップ、基板、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】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明の電極は、第１には、突起状の金属導体からなり、接続相手である他の電極に設けられた挿入開口部に挿入される際に、挿入開口部の開口縁または内壁面に沿って他の電極の中心に向かう方向に摺動しながら挿入されて、他の電極と接続されることを特徴とする。
【００１１】
この第１の電極は、第２には、錐体形であること、第３には、先端部が平坦化された錐体形であること、第４には、柱体形であること、をもその特徴とする。
【００１２】
また、第５には、金属バルク体と、金属バルク体の表面に設けられた金属バルク体とは異なる金属層とを有していること、第６には、前記金属層が、前記金属バルク体よりも低融点の金属でなること、をも特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明の電極は、第７には、接続相手である他の電極を挿入する挿入開口部を備え、他の電極を、挿入開口部の開口縁または内壁面に沿って挿入開口部の中心に向かう方向に摺動させながら挿入させて、他の電極と接続することを特徴とする。
【００１４】
この第７の電極は、第８には、ドーナッツ形であること、第９には、前記挿入開口部が円柱空洞状であること、第１０には、前記挿入開口部がすり鉢形の窪みであること、第１１には、前記挿入開口部が錐体形の窪みであること、第１２には、凸状に形成されていること、第１３には、凹状に形成されていること、をもその特徴とする。
【００１５】
また、第１４には、金属バルク体と、金属バルク体の表面に設けられた金属バルク体とは異なる金属層とを有していること、第１５には、前記金属層が、前記金属バルク体よりも低融点の金属でなること、をもその特徴とする。
【００１６】
本発明の半導体チップは、前記第１ないし第１５のいずれかの電極を備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の基板は、前記第１ないし第１５のいずれかの電極を備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の半導体チップの電極接続構造は、半導体チップに設けられた前記第１ないし第６のいずれかの電極が、基板もしくは他の半導体チップに設けられた前記第７ないし第１５のいずれかの電極の挿入開口部に挿入されて、前記電極同士が接続されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明の半導体チップの電極接続構造は、基板もしくは半導体チップに設けられた前記第１ないし第６のいずれかの電極が、他の半導体チップに設けられた前記第７ないし第１５のいずれかの電極の挿入開口部に挿入されて、前記電極同士が接続されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の半導体装置は、基板もしくは半導体チップと他の半導体チップの電極同士が接続された半導体装置であって、前記基板もしくは半導体チップと前記他の半導体チップの電極間において、前記電極接続構造を有することを特徴とする。
【００２１】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体チップに設けた前記第１ないし第６のいずれかの電極を、基板もしくは他の半導体チップに設けた前記第７ないし第１５のいずれかの電極の挿入開口部に挿入して、前記電極同士を接合させることにより、前記半導体チップを前記基板もしくは他の半導体チップ上に搭載することを特徴とする。
【００２２】
本発明の別の半導体装置の製造方法は、基板もしくは半導体チップに設けた前記第１ないし第６のいずれかの電極を、他の半導体チップに設けた前記第７ないし第１５のいずれかの電極の挿入開口部に挿入して、前記電極同士を接合させることにより、前記他の半導体チップを前記基板もしくは他の半導体チップ上に搭載することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、電極同士の位置合わせずれを接合時に解消することができる電極および半導体チップの電極接続構造を実現することができる。また、本発明によれば、上記の電極および電極接続構造を備えることにより、接続信頼性を向上させた半導体チップ、基板、半導体装置およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
図１〜図３は、各々、本発明の一実施形態を示す図である。
【００２６】
本実施形態における半導体チップ１は、基板２側を向いた第一面である回路形成面の適宜位置に形成された電極パッド１０と、その上に突起状に形成された電極１１Ａを有している。
【００２７】
この半導体チップ１が搭載される基板２は、半導体チップ１側を向く第一面の適宜位置に形成された電極パッド２０と、その上に突出して形成された電極２１Ａを有している。
【００２８】
半導体チップ１の電極１１Ａは、図２（ａ）に示したように、高さ方向に従ってつまり基板２方向に向かって幅が狭まっていく円錐形の金属導体であり、バンプ電極とも呼べる。円錐形導体は、電極中心に対称な形状であり、その側面１２は滑らかな面となっている。電極１１Ａの円推形への加工は、たとえばレジストを用いたエッチングにより行われる。
【００２９】
基板２の電極２１Ａは、図２（ｂ）に示したように、深さ方向に幅（径とも呼べる）が均一な円柱空洞状の挿入開口部２２を略中央に有する、肉厚のドーナツ形（円筒形とも呼べる）の金属導体となっている。ドーナッツ形導体は、電極中心に対称な形状である。電極２１Ａのドーナッツ形への加工や挿入開口部２２の形成は、たとえばレジストパターンを用いたエッチングにより行われる。
【００３０】
電極１１Ａと電極２１Ａの関係については、互いに対応する位置に配置されているとともに、電極２１Ａの挿入開口部２２の内径ｂが電極１１Ａの底面の径ａよりも小さくされている（ｂ＜ａ）。
【００３１】
このような電極１１Ａを備えた半導体チップ１と電極２１Ａを備えた基板２とからなる半導体装置の製造においては、互いに対応する位置に配置された各電極１１Ａと各電極２１Ａの中心位置が揃うように位置合わせを行う必要があるが、上記の通りの円錐状およびドーナッツ状を有していることで、自動的に中心アライメント（位置補正）が実現されることとなる。
【００３２】
すなわち、図３に示すように、接合前において半導体チップ１の中心Ｍ１が基板２の中心Ｍ２からずれていても、まず電極１１Ａの先端が電極２１Ａの挿入開口部２２内に入り、続いて電極１１Ａの側面１２が挿入開口部２２の開口縁に接触し、そのまま開口縁に沿って滑り落ちながら、電極１１Ａ全体が電極２１Ａの中心に向かう方向に摺動する。この結果、挿入開口部２２の底部まで電極１１Ａの先端が到達した時点で、電極１１Ａ，２１Ａ同士の中心位置が揃うことになる。図中、僅かに横方向にずれていたそれぞれの垂直中心線が、挿入開口部２２の開口縁に接触した状態の電極１１Ａが電極２１Ａの中心に向かう斜め左下方向に摺動した後、互いに一致していることが分かる。
【００３３】
そして、必要に応じて加圧および加熱処理などを施し、電極１１Ａ，２１Ａ同士を接合させる。図３では、接合後の電極１１Ａの先端部を、加圧および加熱によって挿入開口部２２内にて潰れて広がった状態になっているものとして図示している。後述する各実施形態でも同様な処理が施される。
【００３４】
以上により、半導体チップ１を基板２上に搭載させる際に、自動的に半導体チップ１と基板２の中心位置ずれを補正しつつ、電極１１Ａ，２１Ａ同士を接続することが可能となる。
【００３５】
本実施形態によれば、半導体チップ１側に高さ方向に幅が減少する突起状の電極１１Ａを設け、基板２側に挿入開口部２２を有する電極２１Ａを設けることにより、半導体チップ１と基板２との接合過程において、電極２１Ａの挿入開口部２２に電極１１Ａを挿入させるだけで、中心ずれを解消する自動アライメントが行われることとなる。したがって、基板２上への半導体チップ１の実装精度を向上させることができ、接続信頼性を向上させた電極接続構造および半導体モジュールを実現することができる。
【００３６】
なお、半導体チップ１の電極１１Ａについては、円錐形のみならず、角錐形の錐体とすることもできる。角錐形の電極１１Ａであっても、基板２の電極２１Ａに設けられた挿入開口部２２の開口縁に接触して電極２１Ａの中心に向かう方向に摺動しながら、挿入開口部２２内に落とし込まれて、互いの中心位置が揃うことになり、半導体チップ１の基板２への実装と位置合わせと電極接続を同時に高精度で実現できる。
【００３７】
また、上述した電極２１Ａに対する電極１１Ａの摺動をスムーズなものにして、より高精度な位置合わせを実現するには、電極１１Ａ，２１Ａはともに、接触時に変形しない剛体であることが望ましい。
【００３８】
（第２実施形態）
図４〜図６は、各々、本発明の別の実施形態示す図である。
【００３９】
本実施形態では、半導体チップ１の電極１１Ｂが、円錐体の先端部を平坦化した断面台形の金属導体となっている。他の構成は第１実施形態と同じである。平坦先端を持つ錐体形の加工は、たとえばレジストを用いたエッチングにより行われる。
【００４０】
電極１１Ｂの先端が若干平坦になっていることにより、電極１１Ｂの作製がより容易となり、各電極１１Ｂの高さをより高精度で揃えやすいという利点がある。
【００４１】
この場合、電極２１Ａの挿入開口部２２の内径ｂは電極１１Ｂの底面の径ａよりも小さく、先端幅ｃよりも大きい（ｃ＜ｂ＜ａ）という条件が必要である。
【００４２】
このような電極１１Ｂと電極２１Ａによっても、第１実施形態と同様にして、図６に示すように、接合前において半導体チップ１の中心Ｍ１が基板２の中心Ｍ２からずれていても、まず電極１１Ｂの平坦状先端が電極２１Ａの挿入開口部２２内に入り、続いて電極１１Ｂの側面１２が挿入開口部２２の開口縁に接触し、そのまま開口縁に沿って滑り落ちながら、電極１１Ｂ全体が電極２１Ａの中心に向かう方向に摺動する。この結果、挿入開口部２２の底部まで電極１１Ｂの平坦状先端が到達した時点で、電極１１Ｂ，２１Ａ同士の中心位置が一致することになる。
【００４３】
よって、半導体チップ１と基板２の位置ずれを補正しつつ、互いの電極１１Ｂ，２１Ａ同士を接続することが可能となり、半導体チップ１の実装と位置合わせと電極接続を同時に高精度で実現することができる。
【００４４】
（第３実施形態）
図７〜図９は、本発明の第３実施形態を示す図である。
本実施形態では、基板２が、その電極パッド２０上に、深さ方向にしたがって次第に内径（開口幅とも呼べる）が減少するすり鉢形（円錐形または半円形とも呼べる）の窪みである挿入開口部２２を有する電極２１Ｂを備えている。他の構成は第２実施形態と同じである。
【００４５】
電極２１へのすり鉢状の挿入開口部２２の形成は、たとえばレジストパターンを用いたエッチングにより行われる。エッチングの条件を調節することにより、窪みの形状を制御することができる。
【００４６】
なお、本実施形態の半導体チップ１は、第２実施形態と同じ平坦化先端を持つ円錐形の電極１１Ｂを備えているが、第１実施形態と同じ円錐形の電極１１Ａとしても良いことは言うまでもない。もちろん角錐形も採用できる。
【００４７】
このような電極２１Ｂと電極１１Ｂ（又は電極１１Ａ）を備えた構造によっても、第１，第２実施形態と同様にして、図９に示すように、接合前において半導体チップ１の中心Ｍ１が基板２の中心Ｍ２からずれていても、まず電極１１Ｂの平坦状先端が電極２１Ａの挿入開口部２２内に入り、続いて電極１１Ｂの側面１２ないしは平坦状先端の周縁が挿入開口部２２の開口縁ないしは内壁面に接触し、そのまま挿入開口部２２に沿って滑り落ちながら、電極１１Ｂ全体が電極２１Ｂの中心に向かう方向に摺動する。この結果、挿入開口部２２の底部まで電極１１Ｂの平坦状先端が到達した時点で、電極１１Ｂ，２１Ｂ同士の中心位置が一致することになる。
【００４８】
よって、半導体チップ１と基板２の位置ずれを補正しつつ、互いの電極１１Ｂ，２１Ｂ同士を接続することが可能となり、半導体チップ１の実装と位置合わせと電極接続を同時に高精度で実現することができる。
【００４９】
本実施形態によれば、電極２１Ｂにおけるすり鉢形の挿入開口部２２の内壁面が曲面となっており、この曲面に沿って電極１１Ｂの先端部が位置合わせされるため、ずれに対する補正効果および安定した接合効果を更に向上させることができる。
【００５０】
なお、本実施形態では、第１、第２実施形態と異なり、挿入開口部２２の開口幅ｄが先端幅ｃよりも大（ｄ＞ｃ）であれば、挿入開口部２２の開口幅ｄについて必ずしもｄ＜ａの関係が成り立たなくとも、位置合わせは十分可能となる。したがって、半導体チップ１と基板２の間の初期の位置ずれに対する許容度が更に増し、より安定した加圧による金属接合が可能となる。
【００５１】
（第４実施形態）
上記第３実施形態では、基板２の電極２１Ｂにおける挿入開口部２２の形状をすり鉢形としているが、これ以外にも、たとえば図１０（ａ）に示すような角錐形の窪みとすることもできる（電極２１Ｃ）。
【００５２】
この場合も同様に、図１０（ｂ）に示すように、半導体チップ２の搭載時に中心位置を自動アライメントし、安定した電極接合を実現できる。
【００５３】
（第５実施形態）
図１１〜図１３は、本発明の第５実施形態を示す図である。
【００５４】
上述した第１〜第４実施形態では、基板２に設けられている電極パッド２０上に電極２１（電極２１Ａ等を総称して電極２１と呼ぶ）を、上方に突出させて凸状に形成している。
【００５５】
これに対し、本実施形態では、基板２の電極形成領域に、深さ方向に従って次第に内径が減少する角錐形の凹部を設け、この凹部を被覆するように薄膜状の金属導体を形成することにより、この金属導体を、凹部形状に沿った角錐形の挿入開口部２２を備えた電極２１Ｄとしている。
【００５６】
基板２への凹部の形成は、たとえばレジストパターンを用いたエッチングにより行われる。エッチングの条件を調節することにより、凹部の形状を制御することができる。
【００５７】
このような電極２１Ｄによっても、図１３に示すように、接合前において半導体チップ１の中心Ｍ１が基板２の中心Ｍ２からずれていても、まず電極１１Ｂの先端が電極２１Ｄの挿入開口部２２内に入り、続いて電極１１Ｂの側面１２ないしは平坦状先端の周縁が挿入開口部２２の内壁面に接触し、そのまま挿入開口部２２に沿って滑り落ちながら、電極１１Ｂ全体が電極２１の中心に向かう方向に摺動する。この結果、挿入開口部２２の底部まで電極１１Ｂの先端が到達した時点で、電極１１Ｂ，２１Ｄ同士の中心位置が揃うことになる。
【００５８】
以上により、半導体チップ１と基板２の位置ずれを補正しつつ、互いの電極１１Ｂ，２１Ｄ同士を接続することが可能となり、半導体チップ１の実装と位置合わせと電極接続を同時に高精度で実現することができる。
【００５９】
本実施形態によれば、第３，４実施形態と同様に、ずれに対する補正効果および安定した接合効果を更に向上させることができる。
【００６０】
なお、本実施形態では、第１、第２実施形態と異なり、挿入開口部２２の開口幅ｄが先端幅ｃよりも大（ｂ＞ｃ）であれば、挿入開口部２２の幅ｄについて必ずしもｄ＜ａの関係が成り立たなくとも、位置合わせは十分可能となる。したがって、半導体チップ１と基板２の間の初期の位置ずれに対する許容度が更に増し、より安定した加圧による金属接合が可能となる。
【００６１】
（第６実施形態）
上記第５実施形態では、基板２の電極２１Ｄにおける挿入開口部２２の形状を角錐形としているが、これ以外にも、たとえば図１４（ｂ）に示すような円錐形の窪みとする電極２１Ｅも採用でき、同様にして位置ずれを補正した電極接合を実現できる。
【００６２】
また、半導体チップ１は、たとえば図１４（ａ）に示すような円柱形の電極１１Ｃを有するものとしてもよい。
【００６３】
たとえばこの電極１１Ｃと電極２１Ｅを組み合わせた場合にも、図１４（ｃ）に示すように、他の実施形態と同様にして中心位置ずれを自動補正した電極接合を実現できる。
【００６４】
（第７実施形態）
図１５〜図１７は、本発明の第７実施形態を示す図である。
【００６５】
本実施形態は、半導体チップ１における円柱形の電極１１Ｃと基板２における突出すり鉢形の電極２１Ｂを組み合わせた場合のものであり、他の実施形態と同様にして、半導体チップ１の実装と位置合わせと電極接続を同時に高精度で実現することができる。
【００６６】
このような電極１１Ｃと電極２１Ｂによっても、図１７に示すように、接合前において、半導体チップ１の中心Ｍ１が基板２の中心Ｍ２からずれていても、まず電極１１Ｃの先端が電極２１Ｂの挿入開口部２２内に入り、続いて電極１１Ｃの先端周縁が挿入開口部２２の内壁面に接触し、そのまま挿入開口部２２に沿って滑り落ちながら、電極１１Ｃ全体が電極２１の中心に向かう方向に摺動する。この結果、挿入開口部２２の底部まで電極１１Ｃの先端が到達した時点で、電極１１Ｃ，２１Ｂ同士の中心位置が揃うことになる。
【００６７】
以上により、半導体チップ１と基板２の位置ずれを補正しつつ、互いの電極１１Ｃ，２１Ｂ同士を接続することが可能となり、半導体チップ１の実装と位置合わせと電極接続を同時に高精度で実現することができる。
【００６８】
本実施形態では、凸状の電極１１（電極１１Ａ等を総称して電極１１と呼ぶ）に対する形状の制限が無くなるため、半導体チップ１側の電極１１形成の設計上およびプロセス上の自由度を向上させることができる。
【００６９】
また、半導体チップ１の電極１１Ｃについては、円柱形以外にも、角柱形の柱体とすることもできる。角柱形の電極１１Ｃであっても、同様にして、半導体チップ１の基板２への実装と位置合わせと電極接続を同時に高精度で実現できる。
【００７０】
（第８実施形態）
本実施形態は、図１８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、上記円柱形の電極１１Ｃと角錐形の挿入開口部２２を持つ電極２１Ｃを組み合わせた場合のものであり、他の実施形態と同様にして、半導体チップ１の基板２への搭載時に電極１１Ｃを電極２１Ｃの挿入開口部２２に挿入させるだけで、自動位置アライメントを伴う良好な電極接合を容易に実現できる。
【００７１】
（第９実施形態）
図１９は、本発明の第９実施形態を示す断面図である。
【００７２】
本実施形態は、第１〜第８実施形態と比べて、半導体チップ１側と基板２側の電極１１，２１の凹凸構造が逆転した例である。
【００７３】
本実施形態における半導体チップ１は、基板２側を向いた第一面である回路形成面の適宜位置に形成された電極パッド１０と、その上に突出して形成された電極１１Ｄを有している。
【００７４】
この半導体チップ１が搭載される基板２は、半導体チップ１側を向く第一面の適宜位置に形成された電極パッド２０と、その上に形成された突起状の電極２１Ｆを有している。
【００７５】
半導体チップ１の電極１１Ｄは、深さ方向に幅（径とも呼べる）が均一な円柱空洞状の挿入開口部１３を略中央に有する、肉厚のドーナツ形（円筒形とも呼べる）の金属導体となっている。ドーナッツ形導体は、電極中心に対称な形状である。電極１１Ｄのドーナッツ形への加工や挿入開口部１３の形成は、たとえばレジストパターンを用いたエッチングにより行われる。
【００７６】
基板２の電極２１Ｆは、高さ方向に従ってつまり半導体チップ１方向に向かって幅が狭まっていく円錐形であって、且つその先端部を平坦化した断面台形の金属導体であり、バンプ電極とも呼べる。円錐形導体は、電極中心に対称な形状であり、その側面１２は滑らかな面となっている。この電極２１Ｆの加工は、たとえばレジストを用いたエッチングにより行われる。
【００７７】
電極１１Ｄと電極２１Ｆの関係については、互いに対応する位置に配置されているとともに、電極１１Ｄの挿入開口部１３の内径ｂが電極２１Ｆの底面の径ａよりも小さくされている（ｂ＜ａ）。
【００７８】
このような構造によっても、接合前において半導体チップ１の中心Ｍ１が基板２の中心Ｍ２からずれていても、電極１１Ｄの挿入開口部１３へ電極１２１Ｆが挿入されていくに従って、電極１１Ｄは電極２１Ｆの中心に向かって摺動する。この結果、挿入開口部１３の底部まで電極２１Ｆの平坦状先端が到達した時点で、電極１１Ｄ，２１Ｆ同士の中心位置が一致することになる。
【００７９】
よって、半導体チップ１と基板２の位置ずれを補正しつつ、互いの電極１１Ｄ，２１Ｆ同士を安定して接合させることが可能となり、半導体チップ１の実装と位置合わせと電極接続を同時に高精度で実現することができる。
【００８０】
もちろん、半導体チップ１と基板２の電極１１，２１を逆転させただけであるので、図示した電極１１Ｄ（電極２１Ｂに対応），２１Ｆ（電極１１Ｂに対応）の組み合わせだけでなく、他の実施形態における電極１１，２１のあらゆる組み合わせを逆にした組み合わせも採用できる。
【００８１】
（第１０実施形態）
ところで、半導体チップ１の電極１１および基板２の電極２１は、第１の実施形態でも述べたように、電極２１に対する電極１１の摺動スムーズ化を図るべく、接触時に変形しない剛体であることが望ましいとした。
【００８２】
しかしながら、一般には、金属同士の接合の際には、少なくとも接合に寄与する金属部は変形しやすいように硬度を下げて柔らかくすることも重要である。
【００８３】
そこで、本発明は、たとえば図２０Ａ，２０Ｂに示したように、電極１１および電極２１を、金属バルク体（母材とも呼べる）１１ａ，２１ａと、金属バルク体１１ａ，２１ａの表面に設けられた金属バルク体１１ａ，２１ａとは異なる金属層（異種金属層とも呼べる）１１ｂ，２１ｂとを有するものとした実施形態も採用することができる。
【００８４】
金属バルク体１１ａ，２１ａは、適度な硬さの金属、たとえば銅Ｃｕ等、でなる剛体とし、金属層１１ｂ，２１ｂは、金属バルク体よりも低融点の金属、たとえばすずＳｎやＳｎ系合金もしくは変形しやすい柔らかい金属、でなる層状体とする。
【００８５】
この構造によれば、挿入の際、電極１１，２１が変形することなくスムーズな摺動による位置合わせが行われる一方で、その後の接合に際しては、低融点金属の金属層１１ｂ，２１ｂを介することにより、上下の電極１１，２１間の低温での確実な溶融接合もしくは拡散接合による金属接合が行われることとなる。
【００８６】
なお、金属バルク体１１ａ，２１ａと金属層１１ｂ，２１ｂでなる構造は、上下の電極１１および電極２１の両方でも、どちらか一方でもよい。少なくとも一方がこの構造を有していれば上記効果を実現できる。
【００８７】
また、金属層１１ｂ，２１ｂは、金属バルク体１１ａ，２１ａの表面の全部でなくても、接合相手の電極１１，２１と接触する一部分に設けられていればよい。
【００８８】
たとえば、図２０Ａ（ａ）（ｂ）は、各々、金属層１１ｂを、図１〜図３の実施形態で用いられている電極１１Ａの表面全領域に設けた例、先端頂点から側面の一部まで覆う領域にのみ選択的に形成した例を示している。
【００８９】
図２０Ａ（ｃ）（ｄ）は、各々、金属層１１ｂを、図４〜図１３の実施形態で用いられている電極１１Ｂの表面全領域に設けた例、先端表面領域にのみ選択的に形成した例を示している。
【００９０】
図２０Ａ（ｅ）（ｆ）（ｇ）は、金属層１１ｂを、図１４〜図１８の実施形態で用いられている電極１１Ｃの表面全領域に設けた例、先端表面から側面の一部まで覆う領域または先端表面領域にのみ選択的に形成した例を示している。
【００９１】
一方、たとえば、図２０Ｂ（ａ）（ｂ）（ｃ）は、各々、金属層２１ｂを、図１〜図６の実施形態で用いられている電極２１Ａの挿入開口部２２を含む表面全領域に設けた例、挿入開口部２２の底面から内壁面を覆う領域または底面領域にのみ選択的に形成した例を示している。
【００９２】
図２０Ｂ（ｄ）（ｅ）（ｆ）は、各々、金属層２１ｂを、図７〜図９の実施形態で用いられている電極２１Ｂの挿入開口部２２を含む表面全領域に設けた例、挿入開口部２２の内面全領域または内面の底部領域にのみ選択的に形成した例を示している。
【００９３】
図２０Ｂ（ｇ）（ｈ）は、金属層２１ｂを、図１１〜図１３の実施形態で用いられている電極２１Ｄの挿入開口部２２を含む表面全領域に設けた例、挿入開口部２２の内面全領域にのみ選択的に形成した例を示している。
【００９４】
もちろん図示していない他の電極１１，２１にも適用できることは言うまでもない。
【００９５】
（その他の実施形態）
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
【００９６】
例えば、電極１１，２１の材料や製法に限定はなく、種々の公知の材料や製法を採用することが可能である。
【００９７】
また、電極１１，２１の組み合わせについても、上述した各実施形態だけでなく、同様な効果を実現できる限り様々な組み合わせを採用することが可能である。
【００９８】
なお、上記各実施形態は、半導体チップ１を基板２に搭載させる際の実施形態として半導体チップ１の電極１１と基板２の電極２１について説明しているが、半導体チップ１同士の積層時における電極接続にも応用できることは言うまでもない。この場合、電極１１を上層の半導体チップ１の電極、電極２１を下層の半導体チップ１の電極として採用すればよい。
【００９９】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は第１実施形態における電極１１Ａ，２１Ａを示す斜視図である。
【図３】第１実施形態を説明するための図である。
【図４】本発明の第２実施形態を示す断面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は第２実施形態における電極１１Ｂ，２１Ａを示す斜視図である。
【図６】第２実施形態を説明するための図である。
【図７】本発明の第３実施形態を示す断面図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は第３実施形態における電極１１Ｂ，２１Ｂを示す斜視図である。
【図９】第３実施形態を説明するための図である。
【図１０】（ａ）（ｂ）は本発明の第４実施形態における電極２１Ｃの斜視図および電極１１Ｂ，２１Ｃの接合状態を示す断面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態を示す断面図である。
【図１２】（ａ）（ｂ）は第５実施形態における電極１１Ｂ，２１Ｄを示す斜視図である。
【図１３】第５実施形態を説明するための図である。
【図１４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の第６実施形態における電極１１Ｃを示す斜視図、電極２１Ｅを示す、および電極１１Ｃ，２１Ｅの接合状態を示す断面図である。
【図１５】本発明の第７実施形態を示す断面図である。
【図１６】第７実施形態における電極１１Ｃ，２１Ｂを示す斜視図である。
【図１７】第７実施形態を説明するための図である。
【図１８】（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の第８実施形態における電極１１Ｃの斜視図、電極２１Ｂの斜視図、および電極１１Ｃ，２１Ｃの接合状態を示す断面図である。
【図１９】本発明の第９実施形態を示す断面図である。
【図２０Ａ】（ａ）〜（ｇ）は本発明の第１０実施形態における電極１１のバリエーション例を示す断面図である。
【図２０Ｂ】（ａ）〜（ｈ）は本発明の第１０実施形態における電極２１のバリエーション例を示す断面図である。
【図２１】従来の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１  半導体チップ
１０  電極パッド
１１，１１Ａ−１１Ｄ  電極
１１ａ  金属バルク体
１１ｂ  金属層
１２  側面
１３  挿入開口部
２  基板
２０  電極パッド
２１，２１Ａ−２１Ｆ  電極
２１ａ  金属バルク体
２１ｂ  金属層
２２  挿入開口部
１００  半導体チップ
１０１  電極パッド
１０２  バンプ
２００  基板
２０１  電極パッド
２０２  バンプ
Ｍ１  半導体チップの中心
Ｍ２  基板の中心
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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