(57)【要約】【課題】本発明の目的は、半導体基板と基板との電気的接続部分の接合力強化を強化することにある。【解決手段】電子装置は、集積回路１２が内部に形成された半導体基板１０と、半導体基板１０上に形成されて弾性変形可能部２４を有する絶縁層２０と、半導体基板１０の内部に電気的に接続されて弾性変形可能部２４上に形成されてなる電極３４と、電極３４と対向して電気的に接続された配線パターン６２が形成されてなる基板５８と、を有する。弾性変形可能部２４は、電極３４の下方において窪むように弾性変形し、弾性力によって、電極３４を配線パターン６２に押圧してなる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路が内部に形成された半導体基板と、
前記半導体基板上に形成されて弾性変形可能部を有する絶縁層と、
前記半導体基板の内部に電気的に接続されて前記弾性変形可能部上に形成されてなる電極と、
前記電極と対向して電気的に接続された配線パターンが形成されてなる基板と、
を有し、
前記弾性変形可能部は、前記電極の下方において窪むように弾性変形し、弾性力によって、前記電極を前記配線パターンに押圧してなる電子装置。
【請求項２】
請求項１記載の電子装置において、
前記電極及び前記配線パターン間に設けられたバンプをさらに有し、前記バンプによって前記電極と前記配線パターンが電気的に接続されてなる電子装置。
【請求項３】
請求項２記載の電子装置において、
前記バンプは、ニッケル層を含む電子装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の電子装置を有する電子機器。
【請求項５】
半導体装置を、配線パターンが形成されてなる基板に実装することを含み、
前記半導体装置は、集積回路が内部に形成された半導体基板と、前記半導体基板上に形成されて弾性変形可能部を有する絶縁層と、前記半導体基板の内部に電気的に接続されて前記弾性変形可能部上に形成されてなる電極と、を含み、
前記実装工程で、
前記半導体装置と前記基板を、前記電極が前記配線パターンと対向するように配置し、
前記弾性変形可能部を、前記電極の下方において窪むように弾性変形させる電子装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の電子装置の製造方法において、
前記半導体装置は、前記電極上に設けられたバンプをさらに有し、
前記バンプを介して、前記弾性変形可能部を弾性変形させる電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子装置及びその製造方法並びに電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−３３９４０号公報
【特許文献２】
特許第２７９８０２７号公報
【０００４】
【発明の背景】
ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）のように、硬い基板に半導体チップをフェースダウンボンディングすることが知られている。この実装形態では、基板の弾力性がほとんどないため、半導体チップと基板との電気的接続部分の接合力強化が課題となっていた。
【０００５】
本発明の目的は、半導体基板と基板との電気的接続部分の接合力強化を強化することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る電子装置は、集積回路が内部に形成された半導体基板と、
前記半導体基板上に形成されて弾性変形可能部を有する絶縁層と、
前記半導体基板の内部に電気的に接続されて前記弾性変形可能部上に形成されてなる電極と、
前記電極と対向して電気的に接続された配線パターンが形成されてなる基板と、
を有し、
前記弾性変形可能部は、前記電極の下方において窪むように弾性変形し、弾性力によって、前記電極を前記配線パターンに押圧してなる。本発明によれば、絶縁層がその弾力性によって電極を配線パターンに押圧するので、半導体基板と基板との電気的接続部分の接合力を強化することができる。
（２）この電子装置は、
前記電極及び前記配線パターン間に設けられたバンプをさらに有し、前記バンプによって前記電極と前記配線パターンが電気的に接続されていてもよい。
（３）この電子装置において、
前記バンプは、ニッケル層を含んでもよい。
（４）本発明に係る電子機器は、上記電子装置を有する。
（５）本発明に係る電子装置の製造方法は、半導体装置を、配線パターンが形成されてなる基板に実装することを含み、
前記半導体装置は、集積回路が内部に形成された半導体基板と、前記半導体基板上に形成されて弾性変形可能部を有する絶縁層と、前記半導体基板の内部に電気的に接続されて前記弾性変形可能部上に形成されてなる電極と、を含み、
前記実装工程で、
前記半導体装置と前記基板を、前記電極が前記配線パターンと対向するように配置し、
前記弾性変形可能部を、前記電極の下方において窪むように弾性変形させる。本発明によれば、絶縁層を弾性変形させるので、絶縁層の弾力性によって電極を配線パターンに押圧することができ、半導体基板と基板との電気的接続部分の接合力を強化することができる。
（６）この電子装置の製造方法において、
前記半導体装置は、前記電極上に設けられたバンプをさらに有し、
前記バンプを介して、前記弾性変形可能部を弾性変形させてもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係る電子装置を説明する図である。電子装置は、半導体装置１を有する。図２及び図３は、半導体装置を説明する図であり、図２は、図３のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【０００８】
半導体装置１は、半導体基板（例えば半導体チップ）１０を有する。半導体基板１０の内部には、集積回路１２が形成されている。半導体基板１０には、複数のパッド１４が形成されている。パッド１４は半導体基板１０の内部と電気的に接続されている。パッド１４は、集積回路１２に電気的に接続された配線の一部（端部）であってもよい。複数のパッド１４は、半導体基板１０の表面の周縁部（端部）に形成されていてもよい。例えば、複数のパッド１４は、半導体基板１０の表面の四辺に沿って配列されていてもよいし、二辺に沿って配列されていてもよい。パッド１４は、例えばＡｌで形成されている。また、図示しないがパッド１４は、集積回路１２とオーバーラップするように形成してもよい。
【０００９】
半導体基板１０には、絶縁層（詳しくは電気的絶縁層）２０が形成されている。絶縁層２０は、パッシベーション膜２２を含んでもよい。パッシベーション膜２２は、樹脂でない材料（例えばＳｉＯ２又はＳｉＮ）のみで形成してもよいし、樹脂層を含んでもよい。パッシベーション膜２２には、パッド１４の少なくとも一部（例えば中央部）を露出させる開口が形成されている。すなわち、パッシベーション膜２２は、パッド１４の少なくとも中央部を避けて形成されている。パッド１４の端部にパッシベーション膜２２が載っていてもよい。
【００１０】
絶縁層２０は、弾性変形可能部２４を有する。弾性変形可能部２４は、弾性変形する性質（あるいは応力緩和機能）を有している。弾性変形可能部２４は、パッシベーション膜２２上に形成されている。弾性変形可能部２４は、ポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ；ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ；ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｅ）等の弾性を有する樹脂で形成することが好ましい。また、弾性を有するものであれば無機材料（ガラスなど）でも構わない。弾性変形可能部２４は、パッシベーション膜２２の一部の領域に形成されていてもよい。例えば半導体基板１０の中央からいずれかの端部に偏った位置に、弾性変形可能部２４を形成してもよい。弾性変形可能部２４の少なくとも一部（例えば一部のみ）は、集積回路１２とオーバーラップする領域に形成されていてもよい。弾性変形可能部２４は、傾斜した側面を有していてもよい。
【００１１】
絶縁層２０は、第１及び第２の面２６，２８を有する。第２の面２８は、第１の面２６よりも半導体基板１０から高くなるように形成されている。第１の面２６は、パッシベーション膜２２の表面（上面）であってもよい。第２の面２８は、弾性変形可能部２４の表面（上面）であってもよい。
【００１２】
半導体装置１は、第１及び第２の電極３２，３４を有する。第１及び第２の電極３２，３４は、半導体基板１０の外側では電気的に接続されないようになっていてもよい。第１の電極３２は、第２の面２８を避けて形成されている。第１の電極３２は、上述したパッド１４である。第１の電極３２は、半導体基板１０の内部（例えば集積回路１２）に電気的に接続されてなる。第１の電極３２には、バンプ３６が形成されていてもよい。また、第１の電極３２は、パッシベーション膜２２上で再配置（ピッチ変換）されていても良く、複数列で配列しても良い。複数列で配列する場合には、千鳥状に配列しても良い。
【００１３】
第２の電極３４は、弾性変形可能部２４（第２の面２８）上に形成されている。第２の電極３４は、第１の電極３２よりも高い位置に形成されている。複数の第２の電極３４を千鳥状に配列すれば、ピッチを広くすることができる（図３参照）。また、第２の電極３４は単列で配置しても良い。第２の電極３４には、バンプ３８が形成されていてもよい。バンプ３６，３８は、同じ材料で形成してもよい。バンプ３６，３８は、Ｎｉ層を含み、Ｎｉ層にＡｕ、Ｃｒ又はＡｌからなる層を積層した構造を有してもよい。
【００１４】
第２の電極３４は、半導体基板１０の内部（例えば集積回路１２）に電気的に接続されてなる。そのために、いずれかのパッド１４と第２の電極３４とが配線４０によって電気的に接続されていてもよい。配線４０は、パッド１４上から第２の面２８上に至るように形成されている。配線４０は、第１の面２６上を通ってもよい。
【００１５】
電子装置は、支持部材５０を有する。支持部材５０は、第１の支持面５２と第１の支持面５２よりも低い第２の支持面５４を有する。支持部材５０は、第１及び第２の基板５６，５８を含んでもよい。第１及び第２の基板５６，５８は、オーバーラップ領域を有するように取り付けられてなる。その取り付けには、接着剤等を使用してもよい。第１の基板５６は、例えばフレキシブル基板である。第１の基板５６には電子部品７２を実装してもよい。第２の基板５８は、例えば、電子パネル（液晶パネル、有機エレクトロルミネセンスパネル等）の少なくとも一部である。液晶パネルでは、第２の基板５８と対向するように他の基板７４が設けられている。第２の基板５８は、基板７４から突出するように配置されており、第２の基板５８の第２の支持面５４上であって基板７４の周縁部には樹脂７６を設けてもよい。
【００１６】
第１の基板５６の、第２の基板５８とのオーバーラップ領域内であって第２の基板５８とは反対側の面が、第１の支持面５２である。第２の基板５８の、第１の基板５６とのオーバーラップ領域外であって第１の基板５６側の面が、第２の支持面５４である。
【００１７】
第１の支持面５２には第１の配線パターン６０が形成され、第２の支持面５４には第２の配線パターン６２が形成されている。半導体装置１の第１の電極３２と第１の配線パターン６０が対向して電気的に接続されている。半導体装置１の第２の電極３４と第２の配線パターン６２が対向して電気的に接続されている。なお、第１の電極３２と第１の配線パターン６０の間にバンプ３６が介在し、第２の電極３４と第２の配線パターン６２の間にバンプ３８が介在している。したがって、バンプ３６によって第１の電極３２と第１の配線パターン６０が電気的に接続され、バンプ３８によって第２の電極３４と第２の配線パターン６２が電気的に接続されている。電気的接続には、異方性導電材料（異方性導電膜又は異方性導電ペースト等）６４を使用してもよい。また、異方性導電材料の代わりに、絶縁性の接着剤や接着フィルムなどを使用してもよい。
【００１８】
図１に示すように、半導体基板１０と支持部材５０（第２の基板５８）とは、例えば接着剤（異方性導電材料６４のバインダや絶縁性の接着剤、接着フィルム等）の収縮力を利用して、引きつけ合うように接着されている。これにより、弾性変形可能部２４は、第２の電極３４の下方において窪むように弾性変形している。そして、弾性変形可能部２４の弾性力によって、第２の電極３４（又はバンプ３８）は第２の配線パターン６２に押圧されている。本実施の形態によれば、絶縁層２０（詳しくは弾性変形可能部２４）がその弾力性によって第２の電極３４（又はバンプ３８）を第２の配線パターン６２に押圧するので、半導体基板１０と第２の基板５８との電気的接続部分の接合力を強化することができる。
【００１９】
また、本実施の形態によれば、半導体装置１は、異なる高さの面に形成された第１及び第２の電極３２，３４を有し、段差のある領域（第１及び第２の支持面５２，５４）に実装されている。また、本実施の形態では、半導体装置１の一部が第１の基板５６とオーバーラップするだけなので、第１の基板５６の小型化が可能である。
【００２０】
図４（Ａ）〜図５（Ｃ）は、半導体装置の製造方法を説明する図である。図４（Ａ）に示すように、半導体基板１０に、第１の面２６と第１の面２６よりも高い第２の面２８を有する絶縁層２０を形成する。半導体基板１０が半導体ウエハである場合、それぞれの半導体チップとなる領域に弾性変形可能部２４を形成する。弾性変形可能部２４は、集積回路１２とオーバーラップする領域に形成する。弾性変形可能部２４は、半導体基板１０（例えばその全面）に形成した絶縁層（例えば樹脂層）をパターニング（例えばエッチング）して形成してもよい。
【００２１】
図４（Ｂ）に示すように、一層又は複数層の導電膜８０を形成する。例えば、ＴｉＷ膜とその上のＣｕ膜によって導電膜８０を形成してもよい。導電膜８０は、スパッタリングによって形成してもよい。導電膜８０は、第１及び第２の面２６，２８全体に形成してもよい。
【００２２】
図４（Ｃ）に示すように、導電膜８０上に、第１及び第２の電極３２，３４の領域を除くように、第１のレジスト層（例えば樹脂層）８２を形成する。配線４０（図３参照）を形成する場合には、第１のレジスト層８２は、配線４０の領域を除くように形成する。導電膜８０（例えばその全面）に設けたレジスト層を、フォトリソグラフィなどの工程を経てパターニングしてもよい。
【００２３】
図４（Ｄ）に示すように、導電膜８０の第１のレジスト層８２からの露出面上に、導電膜８０を電極として電解メッキによって、第１の金属層（例えばＣｕ層）８４を形成する。なお、第１の金属層８４の形成には、無電解メッキを適用してもよい。その後、第１のレジスト層８２を除去する。
【００２４】
図５（Ａ）に示すように、第１の金属層８４をマスクとして、導電膜８０をエッチングする。これにより、第２の電極３４及び配線４０を形成することができる。第２の電極３４は、第２の面２８上に形成される。なお、本実施の形態では、パッド１４が第１の電極３２である。
【００２５】
図５（Ｂ）に示すように、バンプ３６，３８の形成領域（第１及び第２の電極３２，３４の少なくとも中央部）を除いて、第２のレジスト層（例えば樹脂層）８６を形成する。
【００２６】
図５（Ｃ）に示すように、第１の金属層８４の、第２のレジスト層８６からの露出面（バンプ３６，３８の形成領域）に、第２の金属層（Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｌなど）８８を、１層又は複数層で設ける。こうして、バンプ３６，３８を形成することができる。
【００２７】
半導体装置の製造方法は、半導体基板１０が半導体ウエハである場合、これを切断（例えばダイシング）することを含んでもよい。その他の製造方法は、上述した半導体装置の構成から導き出される内容である。本実施の形態によれば、第１及び第２の電極３２，３４が異なる高さの面に形成されているので、段差のある領域への実装が可能になる。
【００２８】
図６は、本実施の形態に係る電子装置の製造方法を説明する図である。この製造方法は、半導体装置１を、第２の配線パターン６２が形成されてなる第２の基板５８に実装することを含む。あるいは、この製造方法は、半導体装置１を、第１の支持面５２と第１の支持面５２よりも低い第２の支持面５４とを有する支持部材５０に実装することを含む。半導体装置１の実装前に、第１及び第２の基板５６，５８を取り付けておく。そして、半導体装置１の第１の電極３２と第１の配線パターン６０を対向させて電気的に接続する。半導体装置１の第２の電極３４と第２の配線パターン６２を対向させて電気的に接続する。これらの電気的接続には、異方性導電材料（異方性導電膜又は異方性導電ペースト等）６４を使用してもよい。また、接着剤などの樹脂による圧接によって電気的接続を行なってもよい。
【００２９】
実装工程で、半導体装置１と第２の基板５８を、第２の電極３４が第２の配線パターン６２と対向するように配置する。そして、弾性変形可能部２４を、第２の電極３４の下方において窪むように弾性変形させる。例えば、半導体装置１と第２の基板５８の間に押圧力を加える。バンプ３８を介して、弾性変形可能部２４を弾性変形させてもよい。そして、接着剤（例えば異方性導電材料６４のバインダ等）の収縮力等を利用して、半導体装置１と第２の基板５８の間に両者を引きつける力を加える。この引きつける力は、接着剤が硬化すれば維持される。
【００３０】
本実施の形態によれば、絶縁層２０（詳しくはその弾性変形可能部２４）を弾性変形させ、その弾性変形を維持する。したがって、弾力性によって第２の電極３４を第２の配線パターン６２に押圧することができ、半導体基板１０と第２の基板５８との電気的接続部分の接合力を強化することができる。また、本実施の形態によれば、半導体装置１の第１及び第２の電極３２，３４が異なる高さの面に形成されているので、段差のある領域（第１及び第２の支持面５２，５４）への実装が可能になっている。
【００３１】
図７は、本実施の形態に係る他の電子装置の製造方法を説明する図である。この製造方法では、半導体装置１の第１の電極３２と、第１の基板５６に形成された第１の配線パターン６０と、を対向させて電気的に接続する。すなわち、半導体装置１は、第２の基板５８への実装前に、第１の基板５６に実装する。その接合には、異方性導電材料もしくは樹脂による圧接、または他のＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）実装に用いられるようなＡｕ−Ｓｕ合金接合やＡｕ−Ａｕ金属接合にて接合されてもよい。そして、半導体装置１及び第１の基板５６を第２の基板５８に取り付ける。詳しくは、半導体装置１の第２の電極３４と、第２の基板５８に形成された第２の配線パターン６２と、を対向させて電気的に接続する。その電気的接続には、異方性導電材料（異方性導電膜又は異方性導電ペースト等）６４を使用してもよい。または樹脂による圧接を行なってもよい。また、第１の配線パターン６０の、第１の電極３２との電気的接続部が第２の基板５８とオーバーラップするように、第１の基板５６を第２の基板５８に取り付ける。その取り付けに、異方性導電材料６４を使用してもよい。本実施の形態によれば、第１及び第２の基板５６，５８がオーバーラップすることで段差が形成されるが、半導体装置１の第１及び第２の電極３２，３４が異なる高さの面に形成されているので、この段差に対応できるようになっている。それ以外の内容は、図６を参照して説明した内容が該当する。
【００３２】
図８は、本実施の形態に係る電子装置の変形例を説明する図である。図８に示す電子装置は、支持部材５０に、複数の半導体装置１が実装されている。半導体装置１の構造や実装の形態等の詳細については、上述した内容が該当する。本発明は、この形態も含む。
【００３３】
本発明の実施の形態に係る電子装置を有する電子機器として、図９にはノート型パーソナルコンピュータ１０００、図１０には携帯電話２０００が示されている。
【００３４】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る電子装置を説明する図である。
【図２】図２は、図３のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図３は、半導体装置を説明する図である。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は、半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図６】図６は、本実施の形態に係る電子装置の製造方法を説明する図である。
【図７】図７は、本実施の形態に係る他の電子装置の製造方法を説明する図である。
【図８】図８は、本実施の形態に係る電子装置の変形例を説明する図である。
【図９】図９は、本実施の形態に係る電子装置を有する電子機器を示す図である。
【図１０】図１０は、本実施の形態に係る電子装置を有する電子機器を示す図である。
【符号の説明】
１…半導体装置  １０…半導体基板  １２…集積回路  １４…パッド  ２０…絶縁層  ２２…パッシベーション膜  ２４…弾性変形可能部  ３２…第１の電極３４…第２の電極  ３６…バンプ  ３８…バンプ  ４０…配線  ５０…支持部材  ５２…第１の支持面  ５４…第２の支持面  ５６…第１の基板  ５８…第２の基板  ６０…第１の配線パターン  ６２…第２の配線パターン  ６４…異方性導電材料  ７２…電子部品  ７４…基板  ７６…樹脂  ８０…導電膜  ８２…第１のレジスト層  ８４…第１の金属層  ８６…第２のレジスト層  ８８…第２の金属層
【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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