(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置と、回路基板と、該半導体装置に設けられた第１の導電性端子と回路基板側に設けられた第２の導電性端子からなり、前記第１の導電性端子と前記第２の導電性端子とを介して前記半導体装置と前記回路基板とが電気的に接続される接続機構と、を備え、
前記接続機構は、
前記第１の導電性端子および前記第２の導電性端子の少なくともいずれか一方が、その表面に一端が固着され、該表面に対して離れる方向に延在するカーボンナノチューブを有し、
前記第１の導電性端子と前記第２の導電性端子とは、前記カーボンナノチューブを介して互いに係合し、
前記第１の導電性端子および前記第２の導電性端子の一方が凸状基体を有し、他方が凹状基体を有し、前記凸状基体および前記凹状基体の少なくともいずれか一方の表面に一端が固着され、該表面に対して離れる方向に延在するカーボンナノチューブを有し、
前記第１の導電性端子と前記第２の導電性端子とは、前記凸状基体と前記凹状基体とが嵌合し、前記カーボンナノチューブと他方の表面、あるいは一方の表面から延在するカーボンナノチューブと他方の表面から延在するカーボンナノチューブとが互いに接触することを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
前記カーボンナノチューブは、前記凸状基体の表面に一端が固定され、該表面に対して略垂直方向に延在してなることを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージ。
【請求項３】
前記凹状基体は、その開口部の側壁面に一端が固着され、該側壁面に対して略垂直方向に延在するカーボンナノチューブを有してなることを特徴とする請求項２記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
半導体装置と、回路基板と、該半導体装置に設けられた第１の導電性端子と回路基板側に設けられた第２の導電性端子からなり、前記第１の導電性端子と前記第２の導電性端子とを介して前記半導体装置と前記回路基板とが電気的に接続される接続機構と、を備え、
前記接続機構は、
前記第１の導電性端子および前記第２の導電性端子の少なくともいずれか一方が、その表面に一端が固着され、該表面に対して離れる方向に延在するカーボンナノチューブを有し、
前記第１の導電性端子と前記第２の導電性端子とは、前記カーボンナノチューブを介して互いに係合し、
前記第１の導電性端子および前記第２の導電性端子は、互いに係合する方向に延在するカーボンナノチューブを有し、その一方のカーボンナノチューブと他方のカーボンナノチューブとが長手方向に亘って互いに接触することを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項５】
半導体装置と、回路基板と、該半導体装置に設けられた第１の導電性端子と回路基板側に設けられた第２の導電性端子からなり、前記第１の導電性端子と前記第２の導電性端子とを介して前記半導体装置と前記回路基板とが電気的に接続される接続機構と、を備え、
前記接続機構は、
前記第１の導電性端子および前記第２の導電性端子が、各々、その表面に一端が固着され、該表面に対して離れる方向に延在するカーボンナノチューブ束と、
前記カーボンナノチューブ束の先端部を互いに対向させ、該先端部を互いに固着する低融点金属層を有することを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項６】
半導体装置と、回路基板と、該半導体装置に設けられた第１の導電性端子と回路基板側に設けられた第２の導電性端子からなり、前記第１の導電性端子と前記第２の導電性端子とを介して前記半導体装置と前記回路基板とが電気的に接続される接続機構と、を備え、
前記接続機構は、
前記第１の導電性端子および前記第２の導電性端子が、各々、その表面に一端が固着され、該表面に対して離れる方向に延在するカーボンナノチューブ束と、
前記カーボンナノチューブ束の先端部を覆うカーバイド形成層と、
前記カーボンナノチューブ束の先端部を互いに対向させ、前記カーバイド形成層を介して該先端部を互いに固着する低融点金属層を有することを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項７】
第１の半導体チップが形成されたチップ基板と、
前記チップ基板上に設けられた配線基板と、
前記配線基板に搭載された第２の半導体チップと、を備え、
前記配線基板は、前記第１の半導体チップおよび前記第２の半導体チップと電気的に接続される配線層を有し、
前記配線層と前記第２の半導体チップとは、請求項１〜６のうち、いずれか一項記載の接続機構により電気的に接続されることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項８】
半導体装置と、回路基板と、該半導体装置に設けられた第１の導電性端子と回路基板側に設けられた第２の導電性端子とを有する半導体パッケージにおいて前記第１の導電性端子と前記第２の導電性端子とを介して前記半導体装置と前記回路基板とを電気的に接続させる半導体パッケージの製造方法であって、
前記第１の導電性端子および前記第２の導電性端子の一方が凸状基体を有し、他方が凹状基体を有し、前記凸状基体および前記凹状基体の少なくともいずれか一方の表面に一端が固着され該表面に対して離れる方向に延在するカーボンナノチューブを有し、
前記凸状基体と前記凹状基体とを嵌合させ、前記カーボンナノチューブと他方の表面、あるいは一方の表面から延在するカーボンナノチューブと他方の表面から延在するカーボンナノチューブとを互いに接触させることによって前記第１の導電性端子と前記第２の導電性端子を接続する、
ことを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
【請求項９】
半導体装置と、回路基板と、該半導体装置に設けられた第１の導電性端子と回路基板側に設けられた第２の導電性端子とを有する半導体パッケージにおいて前記第１の導電性端子と前記第２の導電性端子とを介して前記半導体装置と前記回路基板とを電気的に接続させる半導体パッケージの製造方法であって、
前記第１の導電性端子および前記第２の導電性端子は、互いに係合する方向に延在するカーボンナノチューブを有し、前記第１の導電性端子のカーボンナノチューブと前記第２の導電性端子のカーボンナノチューブを、長手方向に亘って互いに接触するように係合させることによって、前記第１の導電端子と前記第２の導電端子を接続することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンナノチューブを有する電気的な接続機構およびその接続機構を備えた半導体パッケージに係り、特に、カーボンナノチューブと導電体との接触や、カーボンナノチューブ同士の接触により電気的に接続され、着脱を非破壊で繰り返し行える接続機構およびその接続機構を備えた半導体パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブは、２次元形状を有する微細な導電体であり、その高電流密度という特徴を生かして、回路層間の垂直配線に用いることが提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
【０００３】
また、カーボンナノチューブは、強く結合したによって炭素元素から形成されているので、機械的強度が非常に強いという特長を有する。カーボンナノチューブは、例えば１ｃｍ2の断面積当たり１５００ｔの荷重に耐えるという報告がある。これは、鋼鉄のワイヤと比較すると、同一断面積で１０倍以上、同一重さなら１００倍以上の力に耐えられることになる。
【０００４】
一方、カーボンナノチューブは機械的強度が強いのみならず、柔軟性と適度な弾性を有し、構造破壊を起こすことなく柔らかくしならせることもできる。さらに、カーボンナノチューブは、高熱伝導性等の特長を持つ新材料である。
【０００５】
カーボンナノチューブは、様々な方法により形成できることが知られている。例えば、ＣＶＤ法によって選択的に位置制御して形成した触媒金属パターンから略垂直に配向成長できることが報告されている（Ｍ．  Ｎｉｈｅｉ，  Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ａｂｓｔｒａｃｔｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ２００３  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  ２００３，  ｐｐ．７９８〜ｐｐ．７９９）。
【０００６】
ところで、近年、高速通信や大容量通信等のニーズにより、半導体パッケージは多機能化および小型化が急速に進められている。現在、半導体パッケージのピンは、ピッチが５０ミクロン以下程度である。今後、さらなる半導体パッケージの多機能化および小型化により、ピン本数が増加すると共にピンピッチはさらに小さくなると予想されている。ピンピッチが小さくなる程、寸法上の制約からピンを細くしなければならず、ピン自体の機械的強度が減少することが知られている。また、このような極細のピンは、一度はんだ接合等により接続すると、切断によってしか外すことができないという欠点がある。
【０００７】
また、次世代の半導体チップ間接続技術として、複数の半導体チップの縦積み接続方法が注目されている。複数の半導体チップを縦積みして電気的に接続することで、配線距離を減らせ、その結果、動作速度を向上できるという特長を有する。
【０００８】
しかし、複数のチップのうち一つが故障すると、総てのチップを取り外さなければならず、故障したチップのみならず、正常なチップも取り外しの際に破壊しなければならないという欠点がある。
【特許文献１】
特開２００２−１４１６３３号公報
【特許文献２】
特開２００２−３２９７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は上記の欠点を解決した新規かつ有用な電気的な接続機構およびその接続機構を備えた半導体パッケージおよびその製造方法を提供することを概括課題とする。
【００１０】
本発明のより具体的な目的は、繰り返し着脱可能な電気的な接続機構およびその接続機構を備えた半導体パッケージおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一観点によれば、半導体装置と、回路基板と、該半導体装置に設けられた第１の導電性端子と回路基板側に設けられた第２の導電性端子からなり、前記第１の導電性端子と前記第２の導電性端子とを介して前記半導体装置と前記回路基板とが電気的に接続される接続機構と、を備え、前記接続機構は、前記第１の導電性端子および前記第２の導電性端子の少なくともいずれか一方が、その表面に一端が固着され、該表面に対して離れる方向に延在するカーボンナノチューブを有し、前記第１の導電性端子と前記第２の導電性端子とは、前記カーボンナノチューブを介して互いに係合してなることを特徴とする半導体パッケージが提供される。
【００１２】
本発明によれば、接続機構は、第１の導電性端子と第２の導電性端子がそのいずれか一方の表面にカーボンナノチューブを有し、カーボンナノチューブを介して互いに係合し、電気的に接続される。カーボンナノチューブは柔軟性および弾性を有するので、第１の導電性端子と第２の導電性端子との挿入および引き抜きの繰り返しが可能となり、半導体装置と回路基板とは繰り返し着脱が可能となる。その結果、不良や故障が発生した半導体装置あるいは回路基板のみを交換することで、半導体パッケージの製造コストの低減を図ることができる。特に、従来のように、半導体パッケージの一部に不良品が混じっている場合に、不良品のみを交換して良品を廃棄することなく、資源の消費を抑制できる。さらに、カーボンナノチューブは機械的強度が非常に強いので、接続機構は半導体装置を支持することができ、半導体装置と回路基板とを機械的に強固に結合できる。
【００１３】
本発明の他の観点によれば、第１の回路装置と第２の回路装置とを電気的に互いに接続する接続機構であって、前記第１の回路装置に設けられた第１の導電性端子と前記第２の回路装置側に設けられた第２の導電性端子からなり、前記第１の導電性端子と前記第２の導電性端子とを介して前記第１の回路装置と前記第２の回路装置とが電気的に接続され、前記第１の導電性端子および前記第２の導電性端子の少なくともいずれか一方が、その表面に一端が固着され、該表面に対して離れる方向に延在するカーボンナノチューブを有し、前記第１の導電性端子と前記第２の導電性端子とは、前記カーボンナノチューブを介して互いに係合してなることを特徴とする接続機構が提供される。
【００１４】
本発明によれば、上述した半導体装置と回路基板との接続機構のみならず、第１の回路装置と第２の回路装置との電気的な接続機構も同様に構成でき、同様の効果を有する。
【００１５】
本発明のその他の観点によれば、半導体装置と、回路基板と、該半導体装置に設けられた第１の導電性端子と回路基板側に設けられた第２の導電性端子からなり、前記第１の導電性端子と前記第２の導電性端子とを介して前記半導体装置と前記回路基板とが電気的に接続される接続機構と、を備える半導体パッケージの製造方法であって、前記第１の導電性端子および前記第２の導電性端子の少なくともいずれか一方に、その表面を覆う触媒層を形成する工程と、前記触媒層を成長起点としてカーボンナノチューブを形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体パッケージの製造方法が提供される。
【００１６】
本発明によれば、第１の導電性端子と第２の導電性端子の表面に、カーボンナノチューブを成長させることができ、半導体装置と回路基板とを着脱可能な接続機構を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】  本発明の第１の実施の形態に係る半導体パッケージの構成を示す斜視図である。
【図２】  第１例（実施例）の接続機構の断面図である。
【図３Ａ】  ピンの拡大斜視図である。
【図３Ｂ】  ピンの内部の様子を示す断面斜視図である。
【図４】  第１例の接続機構のピンと電極との着脱を説明するための図である。
【図５Ａ】  接続機構の製造工程図（その１）である。
【図５Ｂ】  接続機構の製造工程図（その２）である。
【図６】  第２例（実施例）の接続機構の断面図である。
【図７Ａ】  電極の拡大斜視図である。
【図７Ｂ】  電極の内部の様子を示す断面斜視図である。
【図８】  第２例の接続機構の装置側端子と基板側端子との着脱を説明するための図である。
【図９】  第３例（実施例）の接続機構の断面図であり、装置側端子と基板側端子との着脱を説明するための図である。
【図１０】  第４例（実施例）の接続機構の断面図であり、装置側端子と基板側端子との着脱を説明するための図である。
【図１１】  第５例（実施例）の接続機構の断面図であり、装置側端子と基板側端子との着脱を説明するための図である。
【図１２】  第６例（参考例）の接続機構の断面図であり、装置側端子と基板側端子との着脱を説明するための図である。
【図１３】  第７例（実施例）の接続機構の断面図であり、装置側端子と基板側端子との着脱を説明するための図である。
【図１４】  第８例（実施例）の接続機構の断面図である。
【図１５】  第９例（実施例）の接続機構の断面図である。
【図１６Ａ】  第９例の接続機構の製造工程図（その１）である。
【図１６Ｂ】  第９例の接続機構の製造工程図（その２）である。
【図１６Ｃ】  第９例の接続機構の製造工程図（その３）である。
【図１６Ｄ】  第９例の接続機構の製造工程図（その４）である。
【図１６Ｅ】  第９例の接続機構の製造工程図（その５）である。
【図１６Ｆ】  第９例の接続機構の製造工程図（その６）である。
【図１７】  本発明の第２の実施の形態に係る半導体パッケージの構成を模式的に示す斜視図である。
【図１８】  図１７の半導体パッケージの構成を模式的に示す分解斜視図である。
【００２０】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体パッケージの構成を示す斜視図である。
【００２２】
図１を参照するに、第１の実施の形態に係る半導体パッケージ１０は、回路基板１１と、回路基板１１上に実装された半導体装置１２、例えば、ＭＰＵ（中央演算装置）１２ａ、ＤＲＡＭ１２ｂ、ＲＯＭ１２ｃ、入出力インターフェイスＩＣ１２ｄ、アナログＩＣ１２ｅと、抵抗素子やキャパシタ等の受動素子１３と、外部電極１４等から構成される。また、回路基板１１には、半導体装置１２や受動素子１３との間を配電気的に接続する配線（不図示）が設けられている。半導体装置１２は、例えば、半導体チップや、多層配線基板やインターポーザに実装された半導体チップ（いわゆるチップサイズパッケージ）である。
【００２３】
半導体装置１２は、その底部に設けられた接続機構（半導体装置１２に隠れているので図示されず）により回路基板１１と電気的に接続されている。
【００２４】
なお、図１に示す半導体パッケージ１０は、本実施の形態の一例であり、半導体装置１２の種類や個数、受動素子１３等の構成は、特に制限されない。
【００２５】
図２は、第１例（実施例）の接続機構の断面図である。図２を参照するに、第１例の接続機構２０は、半導体装置１２に設けられた外部接続端子２１（以下、「装置側端子」と称する。）と、回路基板１１に設けられた外部接続端子２６（以下、「基板側端子」と称する。）から構成される。
【００２６】
装置側端子２１は、凸状の導電体からなる基体２２と、基体２２に下地層２４を介してその基部が固着され、基体２２の表面に対して略垂直に延在するカーボンナノチューブ２３（以下、"ＣＮＴ"と略称する。）からなる。
【００２７】
一方、基板側端子２６は導電体からなり、上方に開口する円柱状の凹部２６ａが形成されている。導電材料は特に制限はないが、高導電率材料、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ａｕ等が好ましい。
【００２８】
装置側端子２１は、ＣＮＴ２３の先端が、基板側端子２６の凹部２６ａの内壁面、特に側壁面２６ｂに接触している。このようにして、装置側端子２１は、導電性を有するＣＮＴ２３を介して、基板側端子２６と電気的に導通する。
【００２９】
次に図３Ａおよび図３Ｂと図２を参照しつつ、装置側端子の構造を詳細に説明する。図３Ａは、装置側端子の拡大斜視図、図３Ｂは、装置側端子の内部の様子を示す断面斜視図である。なお、図３Ａおよび３Ｂにおいて、説明の便宜上、装置側端子２１は図２に示す装置側端子と上下が逆に示されている。
【００３０】
装置側端子２１は、基体２２と、基体２２の表面を覆う下地層２４と、下地層２４上に基体２２の表面に対して略垂直する方向に延在するＣＮＴ２３からなる。なお、ＣＮＴ２３の基部と下地層２４との固着部分には、ＣＮＴ２３の成長起点となった微粒子の触媒金属があるが、ここでは微小なためその図示を省略する。また、ＣＮＴ２３の成長モードによっては、微粒子の触媒金属がＣＮＴ２３の先端部に位置する場合もある。
【００３１】
基体２２は、その形状に特に制限はないが、例えば円柱状でその先端部が半球状の形状を有する。基体２２は金属材料からなり、特に抵抗率の低い金属材料、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ａｕ等が好ましい。
【００３２】
下地層２４は、膜厚が例えば１ｎｍ〜１０ｎｍに設定され、例えば、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、およびＷからなる群のうちいずれか１種の金属材料からなる。
【００３３】
ＣＮＴ２３は、その基部が下地層２４を介して基体２２に固着され、基体２２の表面に略垂直に外側に向かって直線的に延在している。ＣＮＴ２３は、炭素原子がｓｐ2結合した６員環よりなるグラファイトのシート（いわゆるグラフェンシート）が筒状に形成された単層ＣＮＴ（ＳＷＣＮＴ）でもよく、複数のグラフェンシートが筒状に形成された多層ＣＮＴ（ＭＷＣＮＴ）でもよい。ＳＷＣＮＴは、直径が０．４ｎｍ〜４ｎｍ程度でしなり易いので、ＳＷＣＮＴの割合が多いほど、凹状の基板側端子２６に挿入し易くなる。また、基板側端子２６の側壁面２６ａに沿って変形するので接触状態が良好となる。一方、ＭＷＣＮＴは、直径が２ｎｍ〜１００ｎｍ程度で金属的性質を有するので、基板側端子２６との接触抵抗が低減される。また、ＭＷＣＮＴは、その直径が太いほど弾性率が増加する。
【００３４】
これらのことから、基体２２の表面に形成するＣＮＴは、ＳＷＣＮＴとＭＷＣＮＴとの両方を組み合わせることが好ましい。このようにすることで、装置側端子２１の基板側端子２６への挿入し易さと、装置側端子２１の機械的強度の増加および接触抵抗値の低減とを同時に実現できる。
【００３５】
ＣＮＴ２３の長さは、基体２２の直径と基板側端子２６の凹部２６ａの内径（直径）に合わせて適宜選択される。具体的には、ＣＮＴ２３の長さは、（基板側端子２６の凹部２６ａの内径（直径）−装置側端子２１の直径）／２よりも長く設定することが好ましい。このように設定することで基板側端子２６の側壁面２６ｂとＣＮＴ２３との接触が良好となり、装置側端子２１と基板側端子２６との間の電気抵抗値を低減できる。
【００３６】
また、ＣＮＴ２３の本数は、装置側端子２１と基板側端子２６との大きさに応じて適宜選択されるが、装置側端子２１と基板側端子２６が微小になるほど、ＣＮＴ２３の本数は少なくてもよく、１本でもよい。
【００３７】
ＣＮＴ２３の密度は、単位面積当たり１０10〜１０13本／ｃｍ2であることが好ましい。このような範囲に設定することで、基体表面に対して略垂直方向にＣＮＴ２３が成長し易くなり、また、流通可能な最大電流量が増加し、機械的強度も極めて大きくなるため、良好な接続構造が実現される。
【００３８】
一方、基板側端子２６の凹部２６ａは、回路基板１１の表面に平行な断面形状が円形に限られず、楕円形や矩形でもよく、装置側端子２１の断面形状に対応するように設けられる。基板側端子２６は、電気的に接続された配線（不図示）により、他の半導体装置１２あるいは受動素子に電気的に接続される。
【００３９】
図４は、第１例の接続機構の装置側端子と基板側端子との着脱を説明するための図である。説明の便宜上、装置側端子および基板側端子のみを示している。
【００４０】
図４を参照するに、装置側端子２１を基板側端子２６に挿入する場合は、図４の左側に示すように、基板側端子２６に対して、装置側端子２１を位置決めする。次いで、図４の右側に示すように、装置側端子２１を下降させ、装置側端子２１を基板側端子２６の凹部２６ａに挿入する。また、装置側端子２１を引き抜く場合は、装置側端子２１を単に上方に引き抜けばよい。装置側端子２１の表面には、柔軟性および弾性を有するＣＮＴ２３が形成されているので、円滑で容易に挿入および引き抜きできる。
【００４１】
次に、図５Ａおよび図５Ｂを参照しつつ、第１例の接続機構の製造方法を説明する。基板側端子については、回路基板の表面に公知の方法を用いて形成すればよく、その説明を省略し、装置側端子の形成方法を次に説明する。
【００４２】
最初に、図５Ａの工程では、装置側端子の基体２２の表面を覆う下地層２４を、真空蒸着法やスパッタ法により、不活性ガスあるいは酸素ガス雰囲気中で形成する。具体的には、例えば、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、およびＷからなる群のうちいずれか１種の金属材料を使用し、その厚さを０．５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲に形成する。
【００４３】
図５Ａの工程ではさらに、下地層２４上に無電解めっき法や微粒子蒸着法等により微粒子状触媒層２５を形成する。微粒子状触媒層２５は下地層２４の表面に、例えばＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｏなどの遷移金属、またはこれらの遷移金属のうち１種類以上を含む金属間化合物からなる多数の微粒子が集積されて形成されたものである。微粒子は、平均粒径（直径）が０．４ｎｍ〜２０ｎｍ（さらには０．４ｎｍ〜５ｎｍ）の範囲に設定されることが好ましい。ＣＮＴは微粒子の大きさと略同程度の直径に形成されるので、このように微粒子の粒径を制御することで、ＣＮＴ２３の直径を制御できる。
【００４４】
上述したように、微粒子の粒径を制御することで、選択的にＳＷＣＮＴとＭＷＣＮＴを形成できる。ＳＷＣＮＴを形成する場合は、微粒子の粒径を０．４ｎｍ〜４ｎｍの範囲に設定し、ＭＷＣＮＴを形成する場合は、微粒子の粒径を１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲に設定する。
【００４５】
なお、微粒子状触媒層２５の代わりに、連続膜の触媒層を蒸着法、スパッタ法等により形成してもよい。触媒層は、微粒子状触媒層２５と同様の材料を用いることができる。触媒層の厚さは、例えば０．５ｎｍ〜３０ｎｍの範囲に設定される。さらに、触媒層の厚さを適宜選択することで、ＣＮＴの直径分布の範囲や、ＣＮＴにＳＷＣＮＴおよびＭＷＣＮＴが含まれる割合を制御できる。
【００４６】
次いで、図５Ｂの工程では、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等によりＣＮＴ２３を形成する。具体的には、例えば、熱ＣＶＤ法を用いて、炭化水素系ガス、例えば、アセチレン、メタン等の原料ガスと、水素ガスをキャリアガスとして供給し、加熱温度を４００℃〜９００℃、好ましくは４００℃〜６００℃、圧力を１ｋＰａに設定する。これらの条件から、微粒子状触媒層２５からＣＮＴ２３が基体２２の表面に対して略垂直方向に成長する。
【００４７】
ＣＮＴ２３の直径は上述したように微粒子の大きさに依存し、ＣＮＴ２３の層数は、原料ガスに含まれる炭素量、原料ガスのフロー量等により制御可能である。また、原料ガスには、フラーレンを昇華させたもの、あるいはアルコールをバブリング等によりガス化したものを用いることができる。
【００４８】
また、プラズマＣＶＤ法では、例えば、高周波電力を印加してプラズマを形成し、上述した炭化水素系ガスや、ガス化したアルコール等を供給してＣＮＴ２３を形成してもよい。
【００４９】
熱ＣＶＤ法あるいはプラズマＣＶＤ法は、原料ガス等が微粒子状触媒層２５に接触すればＣＮＴ２３が形成されるので、基体２２の形状が複雑であっても容易にＣＮＴ２３を形成できる。なお、ＣＮＴ２３の形成は、上述した方法のほか、公知の形成方法を用いることができる。以上により装置側端子２１が形成される。
【００５０】
第１例の接続機構２０は、装置側端子２１は、基体２２の表面に設けられたＣＮＴ２３の先端部が基板側端子２６の凹部の側壁面２６ｂに接触して装置側端子２１と基板側端子２６とが電気的に導通する。ＣＮＴ２３は、柔軟性と非常に大きな機械的強度を併せ持つので、半導体装置１２と回路基板１１の着脱を繰り返すことができる。すなわち、半導体装置１２を回路基板１１に装着する際は、装置側端子２１を基板側端子２６に挿入するだけで、半導体装置１２と回路基板１１とが電気的に互いに接続される。また、半導体装置１２を回路基板１１から取り外す際は、半導体装置１２を回路基板１１から引き抜くだけでよい。装置側端子２１のＣＮＴ２３は着脱の際にほとんど損傷を受けないので、さらに取り外した半導体装置１２を、再度、回路基板１１に装着できる。したがって、半導体装置１２が故障あるいは不良の場合は、半導体装置１２を交換するだけで半導体パッケージ１０が使用可能となる。他方、回路基板１１が故障あるいは不良の場合も同様に、半導体装置１２を取り外して回路基板１１を交換あるいは修理することで、半導体パッケージ１０が使用可能となる。従来のはんだバンプを介して接合した場合よりも極めて容易に半導体装置１２あるいは回路基板１１の交換が可能であり、半導体装置１２の着脱が繰り返し可能となる。
【００５１】
また、第１例の接続機構２０は、装置側端子２１と基板側端子２６とがＣＮＴ２３を介して互いに機械的に固定される。したがって、半導体装置を支持あるいは固定する支持体を別途設けなくともよい。
【００５２】
次に、ＣＮＴを基板側端子側に設けた第２例（実施例）の接続機構について説明する。
【００５３】
図６は、第２例の接続機構の断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００５４】
図６を参照するに、第２例の接続機構３０は、半導体装置１２の底部に設けられた外部端子としての装置側端子３１と、回路基板１１に設けられた凹部３６ａを有する基板側端子３６から構成される。装置側端子３１は、凸状の金属材料からなる基体２２からなる。一方、基板側端子３６は、凹部の側壁面３６ｂの表面にＣＮＴ３３が設けられている。
【００５５】
次に図７Ａおよび図７Ｂを参照しつつ、装置側端子の構造を詳細に説明する。図７Ａは、基板側端子の拡大斜視図、図７Ｂは、基板側端子の内部の様子を示す断面斜視図である。
【００５６】
基板側端子３６は、導電体に設けられた上方に開口する凹部３６ａと、凹部の側壁面３６ｂに下地層３４を介して固着された多数のＣＮＴ３３から構成される。基板側端子３６は、導電材料、例えば、第１例の接続機構の基板側端子と同様の材料からなる。
【００５７】
凹部３６ａは、上方に開口し、回路基板の表面に平行な断面形状が円形を有する。なお、かかる断面形状は円形の他に、楕円形、矩形等の形状でもよい。
【００５８】
下地層３４は、凹部の側壁面３６ｂに形成される。なお、下地層３４は、凹部の底面には設けなくともよい。下地層３４の厚さおよび材料は、第１例の接続機構と同様に設定される。
【００５９】
ＣＮＴ３３は、その基部が凹部の側壁面３６ｂに下地層３４を介して固着され、側壁面３６ｂに対して略垂直に凹部３６ａの中央に向かって延在する。そして、ＣＮＴ３３は、過度に長くならないようにする。ここで、過度に長いとは、ＣＮＴ３３が凹部３６ａの中央付近に達し、ＣＮＴ３３の密度（＝単位断面積当たりのＣＮＴ３３の本数）が過度に大きくなると成長方向が変わってしまうことをいう。また、ＣＮＴ３３を適度な長さに設定することで、凹部３６ａの中央付近に深さ方向に沿って開口部が形成される。かかる開口部は、略円柱状で深さ方向に沿ってその中心軸を有する。開口部は装置側端子３１を挿入する際の案内溝となる。
【００６０】
ＣＮＴ３３の構成は、第１例の接続機構のＣＮＴ３３と略同様である。すなわち、ＣＮＴは、ＳＷＣＮＴでもよく、ＭＷＣＮＴでもよく、両者を含んでいてもよい。装置側端子３１とＣＮＴ３３との接触および電気的な導通の点で、ＳＷＣＮＴとＭＷＣＮＴとの両方を組み合わせることが好ましい。
【００６１】
図８は、第２例の接続機構の装置側端子と基板側端子との着脱方法を説明するための図である。説明の便宜上、装置側端子および基板側端子のみを示している。
【００６２】
図８を参照するに、装置側端子３１を基板側端子３６に挿入する場合は、図８の左側に示すように、基板側端子３６に対して、装置側端子３１の位置決めをする。次いで、図８の右側に示すように、装置側端子３１を下降させて基板側端子３６のＣＮＴ３３の先端部に形成された開口部に挿入する。また、装置側端子３１を引き抜く場合は、装置側端子３１を単に上方に引き抜けばよい。基板側端子３６には、柔軟性および弾性を有するＣＮＴ３３が形成されているので、円滑で容易に挿入および引き抜きできる。
【００６３】
図６に戻り、第２例の接続機構の製造方法を説明する。第２例の接続機構の製造方法は、下地層３４を基板側端子３６の凹部の側壁面３６ｂに設け、次いで、微粒子状触媒層あるいは連続膜の触媒層（不図示）を設ける。そして、側壁面３６ｂにＣＮＴ３３を成長させる。これらの製造工程の条件は、第１例の接続機構において装置側端子の基体の表面にＣＮＴを形成する条件と同様の条件を用いればよい。
【００６４】
第２例の接続機構３０は、基板側端子３６の側壁面に設けられたＣＮＴ３３の先端部が、装置側端子３１の表面に接触して基板側端子３６と装置側端子３１とが電気的に導通する。ＣＮＴ３３により基板側端子３６と装置側端子３１の基体２２とが接触しており、ＣＮＴ３３が柔軟性と十分な機械的強度を併せ持つので、装置側端子３１を基板側端子３６に挿入あるいは引き抜くだけで半導体装置１２を着脱できる。したがって、半導体装置１２が故障した場合は、半導体装置１２を交換するだけで半導体パッケージが使用可能となる。従来の半田バンプを介して接合した場合よりも極めて容易に半導体装置１２の交換が可能である。
【００６５】
次に、ＣＮＴを装置側端子側と基板側端子側の両方に設けた第３例（実施例）の接続機構について説明する。
【００６６】
図９は、第３例の接続機構の断面図であり、装置側端子と基板側端子との着脱を説明するための図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００６７】
図９を参照するに、第３例の接続機構４０は、基体２２の表面にＣＮＴ２３が設けられた装置側端子２１と、凹部３６ａの側壁面３６ｂにＣＮＴ３３が設けられた基板側端子３６から構成される。接続機構４０は、図３Ａに示す第１例の接続機構の装置側端子２１と、図７Ａに示す第２例の接続機構の基板側端子３６とを組み合わせたものである。
【００６８】
装置側端子２１と基板側端子３６は、装置側端子２１の基体２２から延びるＣＮＴ２３と、基板側端子３６の側壁面３６ｂから延びるＣＮＴ３３とが互いに接触して電気的に導通する。なお、第１例および第２例の接続機構のように、装置側端子２１のＣＮＴ２３の先端が、基板側端子３６の側壁面３６ｂと接触してもよく、基板側端子３６のＣＮＴ２３の先端が装置側端子２１の基体２２の表面に接触してもよい。
【００６９】
また、装置側端子２１と基板側端子３６との着脱方法は、第１例および第２例の接続機構と同様である。すなわち、装置側端子２１を基板側端子３６に挿入する場合は、図９の左側に示すように、基板側端子３６に対して装置側端子２１を位置決めし、次いで、図９の右側に示すように、装置側端子２１を下降させればよい。また、装置側端子２１を引き抜く場合は、装置側端子２１を単に上方に引き抜けばよい。
【００７０】
なお、装置側端子２１および基板側端子３６の形成方法は、それぞれ、第１例の接続機構、第２例の接続機構と略同様であるので、その説明を省略する。
【００７１】
第３例の接続機構４０は、装置側端子２１のＣＮＴ２３と基板側端子３６のＣＮＴ３３とが互いに接触して、装置側端子２１と基板側端子３６とが電気的に導通する。したがって、第３例の接続機構４０は、第１例の接続機構と同様の効果を有し、さらに、ＣＮＴ２３、３３が接触するので、接触抵抗がさらに低減される。さらに、装置側端子２１と基板側端子３６とが機械的に強固に接合され、その結果、半導体装置１２と回路基板１１との接合が強固となる。
【００７２】
次に、第３例の接続機構に対して、ＣＮＴの延在する方向を異ならせた第４例（実施例）の接続機構について説明する。
【００７３】
図１０は、第４例の接続機構の断面図であり、装置側端子と基板側端子との着脱を説明するための図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００７４】
図１０を参照するに、第４例の接続機構５０は、基体５２の先端部にＣＮＴ２３が設けられた装置側端子５１と、凹部５６ａの底面５６ｃにＣＮＴ３３が設けられた基板側端子５６から構成される。
【００７５】
装置側端子５１は、導電体の基体５２と、基体５２の平坦な先端部にその基部が下地層２４を介して固着され、先端部の表面に対して略垂直に延在するＣＮＴ２３からなる。ＣＮＴ２３は、装置側端子５１の挿入方向と略平行に延在している。
【００７６】
また、基板側端子５６は、導電体の凹部の底面５６ｃに設けられた下地層３４と、下地層３４に基部が固着され、凹部の底面５６ｃに対して略垂直に延在するＣＮＴ３３からなる。ＣＮＴ３３は上方に、つまり、装置側端子５１の挿入方向と略平行に延在している。
【００７７】
図１０の右側に示すように、装置側端子５１を基板側端子５６に挿入すると、装置側端子５１のＣＮＴ２３と、基板側端子５６のＣＮＴ３３とが互いに接触して装置側端子５１と基板側端子５６とが電気的に導通する。ＣＮＴ２３とＣＮＴ３３とは略平行に延びているので各々の長手方向に亘って互いに引きつけ合って接触する。その結果、ＣＮＴ２３とＣＮＴ３３とは接触面積が増加し、装置側端子５１と基板側端子５６との接触抵抗が低減される。なお、装置側端子５１および基板側端子５６の形成方法は、それぞれ、第１例の接続機構、第２例の接続機構と略同様であるので、その説明を省略する。
【００７８】
第４例の接続機構５０は、第３例の接続機構と同様の効果を有する。さらに、第４例の接続機構５０は、装置側端子５１のＣＮＴ２３と基板側端子５６のＣＮＴ３３とが互いに平行に長手方向に接触するので、接触抵抗をさらに低減できる。これと共に、装置側端子２１と基板側端子３６とが機械的にさらに強固に接合される。
【００７９】
なお、装置側端子５１のＣＮＴ２３の束の挿入方向に対して直交する断面形状は、円形に限定されず、基板側端子５６の凹部５６ａの断面形状と互いに対応する形状であればよい。
【００８０】
次に、第４例の接続機構において、基板側端子側のＣＮＴを基板側端子表面に設けた第５例（実施例）の接続機構について説明する。
【００８１】
図１１は、第５例の接続機構の断面図であり、装置側端子と基板側端子との着脱を説明するための図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００８２】
図１１を参照するに、第５例の接続機構６０は、基体５２の先端部にＣＮＴ２３が設けられた装置側端子５１と、電極６７の表面にＣＮＴ３３が設けられた基板側端子６６から構成される。
【００８３】
装置側端子５１は、第４例と同様であるのでその説明を省略する。基板側端子６６は、回路基板１１表面の電極６７の表面に設けられた下地層３４、下地層３４に基部が固着され、下地層３４の表面に対して略垂直に延在するＣＮＴ３３からなる。ＣＮＴ３３は第４例の凹部のように成長方向を規制するものが設けられていないが、上述したように、ＣＮＴ３３の各々が互いに作用し合うことで略上方に成長する。
【００８４】
図１１の右側に示すように、装置側端子５１を基板側端子６６に挿入すると、装置側端子５１のＣＮＴ２３と、基板側端子６６のＣＮＴ３３とが接触して装置側端子５１と基板側端子６６とが電気的に導通する。ＣＮＴ２３およびＣＮＴ３３は、各々の長手方向に沿って互いに引きつけ合って接触するので接触面積が増加する。
【００８５】
なお、装置側端子５１および基板側端子６６の形成方法は、それぞれ、第１例の接続機構、第２例の接続機構と略同様であるので、その説明を省略する。
【００８６】
第５例の接続機構６０は、第４例の接続機構と同様の効果を有する。さらに、基板側端子６６を回路基板１１の表面に設けるので、ＣＮＴ３３を成長させる際に、プロセスガスの供給が円滑に行われるため、第４の接続機構のように凹部の底面に形成する場合よりもＣＮＴ３３を成長させ易い。
【００８７】
なお、装置側端子５１のＣＮＴ２３の束の挿入方向に対して直交する断面形状は、特に限定されず、基板側端子５６のＣＮＴ３３の束の挿入方向に対して直交する断面形状と互いに対応する形状であればよい。また、装置側端子５１と基板側端子６６との位置決めを行う位置決め機構を半導体装置１２および回路基板１１に設けてもよい。
【００８８】
次に、第４例の接続機構において、基板側端子側のＣＮＴの延在方向を異ならせた第６例（参考例）の接続機構について説明する。
【００８９】
図１２は、第６例の接続機構の断面図であり、装置側端子と基板側端子との着脱を説明するための図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００９０】
図１２を参照するに、第６例の接続機構７０は、基体５２の先端部にＣＮＴ２３が設けられた装置側端子５１と、凹部３６ａの側壁面３６ｂにＣＮＴ３３設けられた基板側端子３６から構成される。装置側端子５１は、図１０に示す第４例の装置側端子と同様であり、基板側端子３６は、図７Ａに示す第２例の基板側端子と同様である。
【００９１】
図１２の右側に示すように、装置側端子５１のＣＮＴ２３と、基板側端子３６のＣＮＴ３３とは略垂直に交叉する。ＣＮＴ２３の各々は多数のＣＮＴ３３と接触し、他方、ＣＮＴ３３の各々は多数のＣＮＴ２３と接触する。このようにして装置側端子５１と基板側端子３６とが電気的に導通する。なお、装置側端子５１および基板側端子３６の形成方法は、それぞれ、第１例の接続機構、第２例の接続機構と略同様であるので、その説明を省略する。
【００９２】
第６例の接続機構７０は、第３例の接続機構と略同様の効果を有する。さらに、装置側端子５１のＣＮＴ２３と基板側端子３６の側壁面３６ｂに設けられたＣＮＴ３３とは互いに交叉する方向に延びているので、装置側端子５１を基板側端子３６に挿入し易く、かつ、引き抜き易い。なお、装置側端子５１のＣＮＴ２３の束の挿入方向に対して直交する断面形状は、円形に限定されず、基板側端子３６の凹部３６ａの断面形状と互いに対応する形状であればよい。
【００９３】
次に、第７例（実施例）の接続機構について説明する。
【００９４】
図１３は、第７例の接続機構の断面図であり、装置側端子と基板側端子との着脱を説明するための図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００９５】
図１３を参照するに、第７例の接続機構８０は、基体８２の先細り形状の先端部にＣＮＴ８３が設けられた装置側端子８１と、凹部８６ｂの側壁面８６ｂにＣＮＴ８７が設けられた基板側端子８６から構成される。
【００９６】
装置側端子８１は、導電体で、先端部が先端に向かって凸の円錐状となっている基体８２と、その先端部の表面を覆う下地層２４に基部が固着され、挿入方向に沿って延在する多数のＣＮＴ８３からなる。ＣＮＴ８３の束の先端部の形状は基体８２の先端部の形状を引き継いで円錐状となっている。このような形状にすることで、基板側端子８６に挿入し易くなる。
【００９７】
一方、基板側端子８６は、導電体に設けられた円柱状の凹部８６ａを有し、凹部の側壁面８６ｂに下地層３４が設けられ、下地層３４の表面に基部が固着されたＣＮＴ８７が形成されている。図１３の左側の図に示すように、ＣＮＴ８７は、側壁面８６ｂ付近では横方向に延びる基部８７ａと、凹部８６ａの中央付近では横方向から上方に屈曲する屈曲部８７ｂと、上方に延びる先端部８７ｃとからなる。これは、上述した図７Ａに示す第２例の基板側端子３６において、ＣＮＴ３３をさらに成長を続けた場合に形成される。すなわち、ＣＮＴ８７は、側壁面８６ｂから横方向に延びるとＣＮＴ８７の密度が次第に増加する。すると、横方向に成長し難くなり、横方向から上方に延びる。このような自己組織的なＣＮＴの性質を利用したものである。
【００９８】
図１３の左側の図に示すように、基板側端子８１のＣＮＴ８７の束の先端部は、逆円錐状の表面形状を有する。このような形状にＣＮＴ８７を形成するためには、例えば、凹部８６ａの半径よりも長いＣＮＴ８７を成長することで実現できる。なぜならば、側壁面８６ｂから成長したＣＮＴ８７は凹部８６ａの中心部で出会い、それ以上延びる領域がないため屈曲して上方に延びることになる。
【００９９】
図１３の右側に示すように、装置側端子８１のＣＮＴ８３と、基板側端子８６のＣＮＴ８７とが接触して装置側端子８１と基板側端子８６とが電気的に導通する。ＣＮＴ８３およびＣＮＴ８７は、ＣＮＴ８３、８７の長手方向に沿って互いに引きつけ合って接触するので接触面積が増加する。
【０１００】
第７例の接続機構８０は、第４の接続機構と同様の効果を有する。さらに、第７例の接続機構８０は、装置側端子および基板側端子が各々雄型および雌形を有するので、装置側端子８１を基板側端子８６に挿入し易く、かつ、引き抜き易い。
【０１０１】
次に、ＣＮＴ束同士を金属膜を介して接触させる第８例（実施例）の接続機構について説明する。
【０１０２】
図１４は、第８例の接続機構の断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０１０３】
図１４を参照するに、第８例の接続機構９０は、半導体装置１２に設けられた装置側端子としてのＣＮＴ束９２Ｂと、回路基板１１に設けられた基板側端子としてのＣＮＴ束９２Ａと、互いのＣＮＴ束９２Ａ、９２Ｂの先端部を結合する低融点金属層９３からなる。
【０１０４】
ＣＮＴ束９２Ａ、９２Ｂは各々、回路基板１１および半導体装置１２の各々の電極９１Ａ、９１Ｂの表面に設けられた下地層３４、３３に基部が固着され、それぞれの電極表面９１Ａ、９１Ｂに対して略垂直に延在している。ＣＮＴ束９２Ａ、９２Ｂは、直立性が良好な点で、単位面積当たりの数密度が１０10〜１０13本／ｃｍ2程度であることが好ましい。
【０１０５】
一方、低融点金属層９３は、膜厚が例えば５００ｎｍで、低融点金属材料からなる。低融点金属材料は、Ｉｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ａｇ、Ｈｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｔｌのうち、少なくとも１種の金属からなる。低融点金属層９３は、４００℃以下の低温でＣＮＴ束９２Ａ、９２Ｂを互いに接合し、あるいは互いに分離できる。
【０１０６】
第８例の接続機構９０は、ＣＮＴ束９２Ａ、９２Ｂが優れた電気特性および極めて大きな機械的強度を有するので、半導体装置１２と回路基板１１とを電気的に接続し、かつ機械的に接合する。また、ＣＮＴ束９２Ａ、９２Ｂが低融点金属層９３により結合されているので低温の加熱により容易に着脱可能である。なお、第８例の接続機構の製造方法は、次に説明する第９例の接続機構と略同様なので説明を省略する。
【０１０７】
図１５は、第９例（実施例）の接続機構の断面図である。第９例の接続機構１００は、第８例の接続機構の変形例である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０１０８】
図１５を参照するに、第９例の接続機構１００は、半導体装置１２に設けられたＣＮＴ束９２Ｂおよびその先端部に設けられたカーバイド形成金属層１０２Ｂからなる装置側端子と、回路基板１１に設けられたＣＮＴ束９２Ａおよびその先端部に設けられたカーバイド形成金属層１０２Ａからなる基板側端子と、カーバイド形成金属層１０２Ａ、１０２Ｂを互いに結合させる低融点金属層９３からなる。
【０１０９】
カーバイド形成金属層１０２Ａ、１０２Ｂは、例えばＴｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｚｎ、Ｂ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃａ等からなり、ＣＮＴ束９２Ａ、９２Ｂの各々のＣＮＴの先端部との界面で、カーバイドを形成する。例えば、カーバイド形成金属層１０２Ａ、１０２ＢがＴｉの場合、ＣＮＴの先端部との界面には、極薄いＴｉＣ膜が形成されている。カーバイドがＣＮＴとカーバイド形成金属層との間に形成されることで、ＣＮＴ束９２Ａ、９２Ｂとカーバイド形成金属層１０２Ａ、１０２Ｂとの電気抵抗が低下すると共に、機械的強度が増加する。
【０１１０】
第９例の接続機構１００は、カーバイド形成金属層１０２Ａ、１０２Ｂを低融点金属層９３により結合することにより、半導体装置１２と回路基板１１との間を電気的に導通すると共に機械的に固定する。第９例の接続機構１００は、低融点金属層９３によりＣＮＴ束９２Ａ、９２Ｂが結合されているので加熱することで容易に着脱できる。
【０１１１】
次に第９例の接続機構の製造方法を、図１６Ａ〜図１６Ｆを参照しつつ説明する。なお、上述した第８例の接続機構は、その製造方法が第９の接続機構の製造方法と略同様であるので説明を省略する。
【０１１２】
図１６Ａ〜図１６Ｆは、第９例の接続機構の製造工程図である。ここでは、回路基板にＣＮＴ束を形成する方法を例に挙げて説明する。なお、半導体装置にＣＮＴ束を形成する方法も略同様である。
【０１１３】
最初に、図１６Ａの工程では、回路基板１１の表面に設けられた電極９１の表面に蒸着法やスパッタ法により上述した材料、例えばＴｉ膜（例えば膜厚２ｎｍ）からなる下地層３４を形成する。次いで、下地層３４上に、蒸着法やスパッタ法により、上述した材料、例えばＮｉ膜（例えば膜厚３０ｎｍ）の触媒層１０４を形成する。なお、触媒層１０４の代わりに無電解めっき法により微粒子触媒層を形成してもよい。
【０１１４】
図１６Ａの工程ではさらに、回路基板１１の表面、および触媒層１０４上に、真空蒸着法や、スパッタ法、ＣＶＤ法により、第１絶縁膜９４Ａおよび第２絶縁膜１０５を形成する。第１絶縁膜９４Ａおよび第２絶縁膜１０５は互いエッチング選択性を有する絶縁性材料であればその絶縁性材料は特に制限されない。例えば、第１絶縁膜９４Ａにシリコン窒化膜（例えば膜厚１０００ｎｍ）を、第２絶縁膜１０５にシリコン酸化膜（例えば膜厚１０００ｎｍ）を用いる。
【０１１５】
次いで図１６Ｂの工程では、第２絶縁膜１０５上にレジスト膜（不図示）を形成し、フォトリソグラフィ法によりレジスト膜をパターニングする。次いで、レジスト膜をマスクとして、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法等により第２絶縁膜１０５および第１絶縁膜９４ａを順次エッチングして、触媒層１０４を露出する開口部１０５ａを形成する。
【０１１６】
次いで図１６Ｃの工程では、触媒層１０４を触媒として、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などによりＣＮＴ束９２Ａを形成する。ＣＮＴ束９２Ａの形成は、具体的には、熱ＣＶＤ法を用いて、炭化水素系ガス、例えば、アセチレン、メタン等を原料ガス、水素ガスをキャリアガスとして供給し、加熱温度を４００℃〜９００℃、好ましくは４００℃〜６００℃、圧力を１ｋＰａに設定して行う。このように設定することにより、触媒層１０４が微粒子状となって、各々の微粒子を成長核としてＣＮＴが成長し、ＣＮＴ束９２Ａが形成される。ＣＮＴ束９２Ａは下地層３４表面に対して垂直に、すなわち上方に略直線的に成長する。
【０１１７】
ここで、ＣＮＴ束９２Ａの長さは、次の工程でＣＮＴ束９２Ａ上にカーバイド形成金属層および低融点金属層を形成しても、第２絶縁膜１０５の表面から突出しない範囲にする。
【０１１８】
次いで図１６Ｄの工程では、ＣＮＴ束９２Ａの表面に、真空蒸着法やスパッタ法等によりＴｉ膜等のカーバイド形成金属層１０２Ａを形成する。次いで、カーバイド形成金属層１０２Ａを２０℃〜４００℃の範囲で加熱処理する。この加熱処理により、ＣＮＴの各々の先端部に極薄いカーバイド膜１０６（図の右側に拡大して示す。）が形成される。カーバイド膜１０６は、ＣＮＴ９２Ａ−１の炭素とカーバイド形成金属層１０２Ａの金属材料が反応したものである。ＣＮＴの先端部はフラーレンのような閉じた構造を有するが、炭素の６員環と５員環から構成されるため、６員環のみからなるグラフェンシートよりも不安定である。そのため、ＣＮＴ９２Ａ−１の先端部とカーバイド形成金属層１０２Ａとの界面に通常よりも低温でカーバイド膜１０６が形成される。なお、カーバイド形成金属層１０２Ａを形成する前に、ＣＮＴ９２Ａ−１の先端部をＲＩＥ法等によりエッチングし開環させてもよい。このようにすることで、カーバイド膜１０６が形成され易くなり、ＣＮＴ束９２Ａとカーバイド形成金属層１０２Ａとの接触抵抗をいっそう低減することができる。
【０１１９】
なお、カーバイド膜１０６は、カーバイド材料をＣＮＴ束９２Ａの表面に堆積してもよい。具体的には、図１６Ｄの工程で、カーバイド形成金属層１０２Ａを形成する前に、ＣＮＴ束９２Ａの表面にスパッタ法やパルスレーザ堆積法等によりカーバイド材料からなるカーバイド膜を形成してもよい。この場合は、カーバイド形成金属層の形成を省略してもよい。
【０１２０】
図１６Ｄの工程ではさらに、カーバイド形成金属層１０２Ａ上に真空蒸着法やスパッタ法等によりＩｎ等の低融点金属層９３を形成する。このようにして、ＣＮＴ束９２Ａ、カーバイド形成層１０２Ａ、および低融点金属層９３からなるＣＮＴ束構造体１０６Ａが形成される。
【０１２１】
次いで図１６Ｅの工程では、第２絶縁膜１０５と、第２絶縁膜１０５上の低融点金属層９３およびカーバイド形成金属層１０２Ａをリフトオフにより除去する。具体的には、リフトオフは第２絶縁膜１０５が酸化膜の場合にはフッ素系ガスあるいはフッ酸系エッチング液を用いて行う。また、リフトオフは第２絶縁膜１０５がレジストの場合にはアセトンなど有機溶媒を用いて行う。その結果、第１絶縁膜９４Ａの表面が露出し、第１絶縁膜９４Ａの表面からＣＮＴ束構造体１０６Ａが突出した構造体が形成される。
【０１２２】
次いで図１６Ｆの工程では、半導体装置１２についても、図１６Ａから図１６Ｅの工程と同様にしてＣＮＴ束構造体１０６Ａと同様のＣＮＴ構造体１０６Ｂを形成する。
【０１２３】
図１６Ｆの工程ではさらに、回路基板１１のＣＮＴ束構造体１０６Ａと半導体装置１２のＣＮＴ構造体１０６Ｂとを接合する。具体的には、まず、半導体装置１２と回路基板１１とを接続するために位置決めする。位置決め後、回路基板１１のＣＮＴ束構造体１０６Ａと半導体装置１２に形成したＣＮＴ束構造体１０６Bとを、互いの低融点金属層９３を接するようにして２０℃〜４００℃の範囲で加熱処理して固着させる。なお、ＣＮＴ束構造体１０６Ａ、１０６Bのいずれか一方には、低融点金属層９３を設けなくともよい。以上により、第９例の接続機構の接続機構が形成される。
【０１２４】
なお、上述した第１例〜第９例の接続機構は、半導体基板に装置側端子を設け、回路基板に回路側端子を設けた例を挙げて説明したが、装置側端子と回路側端子とを入れ換えて設けてもよい。すなわち、半導体基板に回路側端子を設け、回路基板に装置側端子を設けてもよい。
【０１２５】
また、上述した第１例〜第９例の接続機構では、半導体装置と回路基板を接続する場合を例として挙げたが、２つの半導体装置間や２つの回路基板間の接続に用いてもよい。
【０１２６】
（第２の実施の形態）
図１７は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体パッケージの構成を模式的に示す斜視図である。図１８は、図１７の半導体パッケージの構成を模式的に示す分解斜視図である。
【０１２７】
図１７および図１８を参照するに、第２の実施の形態に係る半導体パッケージ１１０は、半導体チップ１１２が形成されたチップ基板１１１と、チップ基板１１１上に設けられた配線基板１２１と、配線基板１２１に搭載された着脱自在の外付け半導体チップ１２５から構成される。
【０１２８】
チップ基板１１１は、シリコン基板等の半導体基板に種々の機能を有する複数の半導体チップ１１２が形成されている。半導体チップ１１２は、各々、例えば、ＭＰＵや、ＤＲＡＭおよびＲＯＭ等のメモリ回路や、信号処理回路等である。各々の半導体チップ１１２の表面には、配線基板１２１との接続のためのチップ基板電極１１３が設けられている。
【０１２９】
配線基板１２１は、例えば多層配線構造を有し、チップ基板１１１側の表面には、チップ基板電極１１３に電気的に接続されるチップ基板側電極（不図示）と、外付け半導体チップ１２５を装着する側の表面には、上述した第１例〜第９の接続機構のいずれかの基板側端子２６と、これらの半導体チップを接続する配線層１２２等から構成される。
【０１３０】
外付け半導体チップ１２５は、チップ基板１１１の半導体チップと同様の様々な回路を有するものである。外付け半導体チップ１２５の底部あるいは側部には、上述した第１〜第９例の接続機構のいずれかの装置側端子２１が設けられている。このようにすることで、外付け半導体チップ１２５は、配線基板１２１に容易に着脱が可能である。
【０１３１】
本実施の形態に係る半導体パッケージ１１０の製造方法は、チップ基板１１１および外付け半導体チップ１２５は、公知の半導体チップを製造する方法により製造する。外付け半導体チップ１２５の装置側端子２１は、上述した第１〜第９例の接続機構のいずれかの製造方法により形成する。
【０１３２】
また、配線基板１２１は、例えば半導体基板に層間絶縁層等や、配線層１２２、チップ基板側電極、および基板側端子２６を形成する。基板側端子２６は、上述した第１〜第９例の接続機構のいずれかの製造方法により形成する。次いで、配線基板１２１をチップ基板１１１に基板を透過する赤外線を用いた位置合わせ法により貼合わせる。
【０１３３】
なお、配線基板１２１は、チップ基板１１１上に多層配線構造を直接形成して、基板側端子２６を設けてもよい。
【０１３４】
本実施の形態に係る半導体パッケージ１１０は、チップ基板１１１には、例えば、歩留まりが高く、外付け半導体チップ１２５よりも製品寿命の長い半導体チップを割り当てる。一方、外付け半導体チップ１２５は、例えば、チップ基板１１１の半導体チップよりも、歩留まりの比較的低いものや、製品寿命の比較的短いものを割り当てる。このようにすることで、外付け半導体チップ１２５は、不良である場合や故障した場合に容易に正常品に交換できる。したがって、半導体パッケージを無駄にすることなく長期間使用することができる。その結果、半導体パッケージは低コスト化が可能である。また、従来の半導体パッケージよりも、チップ基板１１１を半導体チップにより多く集約することで、小型化が可能な半導体パッケージが実現する。
【０１３５】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【０１３６】
例えば、第１の実施の形態の、図１０〜図１２に示す第４例〜第６例の接続機構において、装置側端子および基板側端子のいずれか一方のＣＮＴは省略してもよい。この場合は、一方のＣＮＴが他方の導電体である基体や凹部の表面に接触すればよい。
【０１３７】
また、第１及び第２の実施の形態において、ＣＮＴの基部に下地層を設けた例を示したが、下地層を省略してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
以上詳述したところから明らかなように、本発明によれば、繰り返し着脱可能な電気的な接続機構およびその接続機構を備えた半導体パッケージおよびその製造方法を提供できる。
【図１】
0004823213.tif 000002
【図２】
0004823213.tif 000003
【図３Ａ】
0004823213.tif 000004
【図３Ｂ】
0004823213.tif 000005
【図４】
0004823213.tif 000006
【図５Ａ】
0004823213.tif 000007
【図５Ｂ】
0004823213.tif 000008
【図６】
0004823213.tif 000009
【図７Ａ】
0004823213.tif 000010
【図７Ｂ】
0004823213.tif 000011
【図８】
0004823213.tif 000012
【図９】
0004823213.tif 000013
【図１０】
0004823213.tif 000014
【図１１】
0004823213.tif 000015
【図１２】
0004823213.tif 000016
【図１３】
0004823213.tif 000017
【図１４】
0004823213.tif 000018
【図１５】
0004823213.tif 000019
【図１６Ａ】
0004823213.tif 000020
【図１６Ｂ】
0004823213.tif 000021
【図１６Ｃ】
0004823213.tif 000022
【図１６Ｄ】
0004823213.tif 000023
【図１６Ｅ】
0004823213.tif 000024
【図１６Ｆ】
0004823213.tif 000025
【図１７】
0004823213.tif 000026
【図１８】
0004823213.tif 000027