(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装面に複数の導電パッドが形成されている実装基板と、
主表面を前記実装基板に対向させたとき、該実装基板上の導電パッドに対応する位置に導電パッドが形成されている少なくとも１つの半導体チップと、
前記実装基板の導電パッド及び前記半導体チップの導電パッドの一方から延びる複数の導電性ナノチューブと、
前記導電性ナノチューブの先端が、該導電性ナノチューブが形成されていない対応する導電パッドに接触した状態で、前記半導体チップを前記実装基板に押し付けると共に、該半導体チップの実装面内に関する位置を拘束して、該実装基板に実装する押し付け機構と
を有し、
前記導電性ナノチューブが湾曲しており、その復元力によって、該導電性ナノチューブの先端が、該導電性ナノチューブの形成されていない方の導電パッドに押し付けられている半導体装置。
【請求項２】
前記半導体チップが、前記実装基板上に複数個実装されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記押し付け機構は、前記半導体チップを、着脱可能に前記実装基板に実装する請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記実装基板の導電パッド及び前記半導体チップの導電パッドのうち前記導電性ナノチューブが形成されている方の導電パッドの表面が凹部の底面を画定し、前記導電性ナノチューブの根元が該凹部の底面に固定されている請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
実装面に複数の導電パッドが形成されている実装基板と、
主表面を前記実装基板に対向させたとき、該実装基板上の導電パッドに対応する位置に導電パッドが形成されている半導体チップと、
前記実装基板の導電パッド及び前記半導体チップの導電パッドの一方から延びる複数の導電性ナノチューブと、
前記導電性ナノチューブの先端が、該導電性ナノチューブが形成されていない対応する導電パッドに接触した状態で、前記実装基板と前記半導体チップとの間の少なくとも一部の間隙内に充填され、該半導体チップを該実装基板上に保持し、該実装基板及び該半導体チップのいずれよりも柔軟な材料からなる接着剤と
を有し、
前記導電性ナノチューブが湾曲しており、その復元力によって、該導電性ナノチューブの先端が、該導電性ナノチューブの形成されていない方の導電パッドに押し付けられている半導体装置。
【請求項６】
前記実装基板の導電パッド及び前記半導体チップの導電パッドのうち前記導電性ナノチューブが形成されている方の導電パッドの表面が凹部の底面を画定し、前記導電性ナノチューブの根元が該凹部の底面に固定されている請求項５に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装基板に半導体チップを実装した半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体チップを実装基板に実装する場合、半田等の金属からなる金属バンプにより、実装基板上の導電パッドと半導体チップ上の導電パッドとを、機械的及び電気的に接続していた。
【０００３】
半導体チップの集積度が向上し、導電パッドの微細化が進むと、金属バンプを流れる電流密度が増大する。このため、エレクトロマイグレーションにより、金属バンプを構成している金属原子が移動し易くなる。金属原子の移動は、バンプの断線を引き起こす。例えば、半田バンプを用いる場合、バンプ材料であるＳｎが移動し易い。Ｓｎが移動することによってＳｎ密度の低下した部分が生じると、密度の低下した部分で断線が生じ易くなる。
【０００４】
さらに、半田溶融接合の際に、半導体チップと実装基板が高温になる。実装後、半導体チップ及び実装基板が室温まで低下すると、両者の熱膨張係数の相違によって応力が発生する。通常、実装基板の熱膨張係数は、半導体チップの熱膨張係数の１０倍以上である。このとき、半導体チップ及び実装基板が室温まで低下すると、実装基板がより大きく収縮する。これにより、半導体チップに、面内方向の圧縮応力が印加される。応力が発生すると、機械的に最も弱い部分に破壊が生ずる。例えば、金属バンプ、半導体チップの低誘電率絶縁材料等が破壊されてしまう。なお、実装後の動作時における温度変化によっても、同様の応力が発生する。
【０００５】
下記の特許文献１に、カーボンナノチューブを用いて、実装基板の導電パッドと半導体チップの導電パッドとを接続する技術が開示されている。以下、特許文献１に開示された接続方法について説明する。
【０００６】
半導体チップの導電パッドから、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）によりカーボンナノチューブを成長させる。カーボンナノチューブの根元を、半導体チップの導電パッドに埋め込むとともに、先端を、実装基板の導電パッドに埋め込む。すなわち、カーボンナノチューブの両端が、半導体チップ及び実装基板の導電パッドに半田付けされた状態になる。これにより、カーボンナノチューブを介して、半導体チップが実装基板に機械的及び電気的に接続される。
【０００７】
カーボンナノチューブ１本に流すことができる電流密度は、従来の金属に比べて２〜３桁高いことが知られている。このため、エレクトロマイグレーションによる断線の発生が生じにくくなる。
【０００８】
また、カーボンナノチューブは柔軟性を持つため、実装された半導体チップは、実装基板に対して面内方向に僅かに移動することができる。このため、熱膨張係数の相違に起因する機械的応力による破壊を防止することができる。
【０００９】
【特許文献１】特表２００４−５２８７２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
複数の半導体チップを１枚の実装基板に実装する場合、実装後の検査によって一部の半導体チップの動作不良が検出されると、動作不良が検出された半導体チップのみを交換（リペア）する必要がある。例えば、半導体チップ各々の良品率が９９％であっても、１３個の半導体チップを１枚の実装基板に実装した半導体装置の良品率は８８％まで低下してしまう。ところが、金属バンプによる接続方法、及び上記特許文献１に記載されたカーボンナノチューブによる接続方法では、一旦実装した半導体チップを取り外すことが困難である。
【００１１】
本発明の目的は、実装した半導体チップを実装基板に実装するとともに、容易に取り外すことが可能な半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一観点によると、
実装面に複数の導電パッドが形成されている実装基板と、
主表面を前記実装基板に対向させたとき、該実装基板上の導電パッドに対応する位置に導電パッドが形成されている少なくとも１つの半導体チップと、
前記実装基板の導電パッド及び前記半導体チップの導電パッドの一方から延びる複数の導電性ナノチューブと、
前記導電性ナノチューブの先端が、該導電性ナノチューブが形成されていない対応する導電パッドに接触した状態で、前記半導体チップを前記実装基板に押し付けると共に、該半導体チップの実装面内に関する位置を拘束して、該実装基板に実装する押し付け機構と
を有する半導体装置が提供される。
【００１３】
本発明の他の観点によると、
実装面に複数の導電パッドが形成されている実装基板と、
主表面を前記実装基板に対向させたとき、該実装基板上の導電パッドに対応する位置に導電パッドが形成されている半導体チップと、
前記実装基板の導電パッド及び前記半導体チップの導電パッドの一方から延びる複数の導電性ナノチューブと、
前記導電性ナノチューブの先端が、該導電性ナノチューブが形成されていない対応する導電パッドに接触した状態で、前記実装基板と前記半導体チップとの間の少なくとも一部の間隙内に充填され、該半導体チップを該実装基板上に保持し、該実装基板及び該半導体チップのいずれよりも柔軟な材料からなる接着剤と
を有する半導体装置が提供される。
【００１４】
本発明のさらに他の観点によると、
実装面に複数の導電パッドが形成されている実装基板と、
主表面を前記実装基板に対向させたとき、該実装基板上の導電パッドに対応する位置に導電パッドが形成されている半導体チップと、
前記実装基板の導電パッド及び前記半導体チップの導電パッドの双方から延びる複数の導電性ナノチューブと
を有し、前記実装基板の導電パッドから延びる複数の導電性ナノチューブと、前記半導体チップの対応する導電パッドから延びる複数の導電性ナノチューブとの側面同士を接触させることにより、前記半導体チップが前記実装基板に実装されている半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
導電性ナノチューブの先端が、対応する導電パッドに接触することにより電気的接続が確保される。単に接触しているのみであるため、実装基板から半導体チップを容易に取り外すことができる。
【００１６】
実装基板と半導体チップとの両方の導電パッドに導電性ナノチューブを形成しておくと、導電性ナノチューブ同士を、側面で接触させることができる。これにより、半導体チップを、着脱可能に実装基板に実装することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１Ａ〜図１Ｃを参照して、第１の実施例による半導体装置について説明する。
【００１８】
図１Ａに示すように、第１の実施例による半導体装置は、実装基板１、複数の半導体チップ１０、押し付け機構３、及びヒートスプレッダ５を含む。
【００１９】
実装基板１の実装面に複数の導電パッド２が形成されている。実装基板１は、例えば基板に複数の配線層が形成されたプリント基板である。
【００２０】
実装基板１に、複数の半導体チップ１０が実装される。半導体チップ１０は、その主表面に形成された複数の導電パッド１１を含む。半導体チップ１０の主表面を実装基板１に対向させたとき、半導体チップ１０の導電パッド１１は、実装基板１上の導電パッド２に対応する位置に配置されている。導電パッド１１から、多数の導電性ナノチューブ１２が、半導体チップ１０の主表面に対してほぼ垂直な方向に延びている。導電性ナノチューブ１２として、例えばカーボンナノチューブを用いることができる。
【００２１】
実装基板１の実装面に、押し付け機構３が取り付けられている。押し付け機構３は、例えば、基部が実装基板１に揺動可能に取り付けられた鉤型のピンを含む。
【００２２】
図２Ａに、主要部分の断面図を示す。実装基板１に形成された導電パッド２は、例えばＣｕからなる薄膜パターン２ａの表面を、Ｎｉ膜２ｂで覆い、さらにその表面をＡｕ膜２ｃで覆った積層構造を有する。導電パッド２の平面形状は、例えば正方形または長方形である。
【００２３】
半導体チップ１０は、例えば、表面に多数のトランジスタや多層配線等が形成された基板１４、その最上層に形成されたＡｌのパッド１５、及び基板１４とパッド１５の表面を覆う保護膜１６を含む。保護膜１６に、パッド１５の表面の一部の領域を露出させる開口が形成されている。導電パッド１１は、この開口内を経由して、下層のパッド１５に接続されている。導電パッド１１は、例えばＴｉ膜１１ａとＮｉ膜１１ｂとがこの順番に積層された積層構造を有する。
【００２４】
図１Ｂに示すように、半導体チップ１０を実装基板１に実装する場合には、導電性ナノチューブ１２の先端を、実装基板１側の対応する導電パッド２に接触させる。さらに、半導体チップ１０の背面に、ヒートスプレッダ５を接触させる。
【００２５】
図１Ｃに示すように、ヒートスプレッダ５に、実装基板１に押し付ける向きの力を印加することにより、半導体チップ１０を実装基板１に押し付ける。
【００２６】
図２Ｂに、半導体チップ１０を実装基板１に押し付けた状態における導電性ナノチューブ１２の形状の概略図を示す。カーボンナノチューブ等の導電性ナノチューブ１２は弾力性を有するため、半導体チップ１０を実装基板１に押し付けると、導電性ナノチューブ１２が弾性変形する。導電性ナノチューブ１２の復元力によって、その先端が実装基板１の導電パッド２に押し付けられる。
【００２７】
図１Ｃに戻って説明を続ける。押し付け機構３の鉤型のピンの先端を、ヒートスプレッダ５の縁に設けられた凹部に係合させる。これにより、半導体チップ１０が実装基板１に押し付けられた状態が維持される。さらに、半導体チップ１０とヒートスプレッダ５との間の摩擦力、導電性ナノチューブ１２の先端と実装基板１側の導電パッド２との摩擦力により、半導体チップ１０の、実装面内に関する位置が拘束される。
【００２８】
上記第１の実施例では、実装基板１の導電パッド２と、半導体チップ１０の導電パッド１１とが、導電性ナノチューブ１２を介して電気的に接続される。導電性ナノチューブ１２をカーボンナノチューブで形成した場合について考察する。カーボンナノチューブは、強いｓｐ２結合で構成されているため、エレクトロマイグレーションが生じにくい。
【００２９】
さらに、導電性ナノチューブ１２が弾性変形することによって、実装基板１の導電パッド２と、半導体チップ１０の導電パッド１１とが、電気的に接続されている。複数の導電性ナノチューブ１２は、ファンデルワールス力によって相互に弱く結合している。このため、実装基板１と半導体チップ１０との熱膨張係数の差に起因して、一方が他方に対して相対的に膨張または縮小すると、導電性ナノチューブ１２が容易に弾性変形する。
【００３０】
実装基板１と半導体チップ１０との相対的な変形による応力が、導電性ナノチューブ１２の弾性変形によって吸収されるため、実装基板１及び半導体チップ１０に加わる応力が軽減される。これにより、導電パッド２と導電パッド１１との接続部分、半導体チップ１０等の破壊を防止することができる。
【００３１】
また、導電性ナノチューブ１２が弾性変形するため、実装基板１の導電パッド２や、半導体チップ１０の導電パッド１１の高さを揃えておく必要はない。導電パッド２及び１１の高さの相違は、導電性ナノチューブ１２によって十分吸収することが可能である。
【００３２】
複数の半導体チップ１０を１枚の実装基板１に実装した後の検査で、一部の半導体チップ１０の不良が検出された場合、押し付け機構３をヒートスプレッダ５から外すことにより、不良と判定された半導体チップ１０のみを実装基板１から容易に取り外すことができる。すなわち、半導体チップ１０は、着脱可能に実装基板１に実装されている。このため、不良の半導体チップ１０に代えて、容易に、新たな半導体チップ１０を実装することができる。
【００３３】
導電性ナノチューブ１２は、実装基板１の導電パッド２に、導電性ナノチューブ１２の復元力によって接触しているのみであるため、半導体チップ１０を取り外しても、実装基板１は何ら損傷を受けない。このため、不良の半導体チップ１０を取り外した後に、実装基板１の修復処理等を行う必要がない。
【００３４】
次に、図３Ａ及び図３Ｂを参照して、カーボンナノチューブの作製方法の一例について説明する。
【００３５】
図３Ａに示すように、半導体チップ１０の主表面に、導電パッド１１が形成されている。導電パッド１１は、下側のＴｉ膜１１ａと上側のＮｉ膜１１ｂとの２層構造を有する。Ｎｉ膜１１ｂは、カーボンナノチューブ成長時の触媒として作用する。
【００３６】
図３Ｂに示すように、Ｎｉ膜１１ｂの上に、化学気相成長（ＣＶＤ）によりカーボンナノチュプ１２を成長させる。原料ガスとして、アセチレン、メタン等の炭化水素系ガス、エタノール、メタノール等のアルコール系材料を用いることができる。成長温度は、４００℃〜７００℃とする。なお、成長温度を３００℃まで低下させても、カーボンナノチューブを成長させることが可能である。
【００３７】
例えば、公知文献JJAP vol.42(2003), pp.L721-L723, Part 2, No. 6B, 15 June 2003に開示されているように、カーボン原子層が半径方向に複数層積層された多層カーボンナノチューブの配向成長は、熱ＣＶＤ、熱フィラメントＣＶＤ、プラズマＣＶＤ等の、各種ＣＶＤによって行うことができる。
【００３８】
カーボンナノチューブを、基板面に対して垂直に配向させるには、基板面に対して垂直な方向の電界を印加した状態で成長を行えばよい。カーボンナノチューブ１２は、印加されている電界と平行な方向に配向して成長する。このため、成長したカーボンナノチューブ１２は、基板面に対して垂直に配向する。または、１ｃｍ２あたり１×１０１１本以上の密度になる条件で成長させてもよい。この場合、カーボンナノチューブの互いのファンデルワールス力によって、１本１本のカーボンナノチューブがばらばらになることなく、基板面に垂直な方向に配向して成長が進む。
【００３９】
図３Ａ及び図３Ｂでは、Ｎｉ膜１１ｂを触媒として用いたが、他の材料を触媒として用いることも可能である。例えば、Ｎｉ膜１１ｂに代えて、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）等の遷移金属を含んだ触媒からなる膜を用いてもよい。また、これらの触媒は、薄膜状にしてもよいし、微粒子状にしてもよい。また、ゼオライト等の担持材料中に触媒を含ませてもよいし、触媒となる金属元素を含んだフェリチン等のたんぱく質の自己組織的配列を活用してもよい。
【００４０】
また、図３Ａ及び図３Ｂは、触媒の上にカーボンナノチューブ１２が成長し、その先端には触媒が残存しない場合を示したが、成長条件によっては、カーボンナノチューブ１２の先端に触媒金属の微粒子が残存する場合もある。
【００４１】
図４に、実際にＣＶＤにより形成したカーボンナノチューブのＳＥＭ写真を示す。成長用の基板として、ＡｌＮ基板を用い、触媒として、パターニングした鉄膜を用い、成長温度を約５００℃とした。基板面に対してほぼ垂直な方向にカーボンナノチューブが成長していることがわかる。
【００４２】
次に、図５Ａ〜図５Ｃを参照して、第２の実施例による半導体装置について説明する。
【００４３】
図５Ａに示すように、実装基板１の実装面上に複数の導電パッド２が形成されている。実装基板１に実装される半導体チップ１０の表面上に導電パッド１１が形成され、その表面に複数の導電性ナノチューブ１２の根元が固定されている。これらの構造は、図１Ａに示した第１の実施例による半導体装置のものと同一である。第２の実施例では、実装基板１に、図１Ａに示した押し付け機構３が取り付けられていない。
【００４４】
図５Ｂに示すように、導電性ナノチューブ１２の先端を、実装基板１側の対応する導電パッド２に接触させる。さらに、半導体チップ１０の背面に、ヒートスプレッダ５を接触させる。ヒートスプレッダ５に、実装基板１に押し付ける向きの力を印加することにより、半導体チップ１０を実装基板１に押し付ける。このとき、第１の実施例の場合と同様に、導電性ナノチューブ１２が弾性変形して、その先端が導電パッド２に押し付けられる。
【００４５】
図５Ｃに示すように、ヒートスプレッダ５を実装基板１に押し付けた状態で、実装基板１とヒートスプレッダ５との間に、硬化前の接着剤２０を充填する。接着剤の充填は、例えば、毛細管現象を利用して、容易に行うことができる。その後、接着剤２０を硬化させる。接着剤２０として、硬化した後も、実装基板１及び半導体チップ１０のいずれよりも柔軟性に富んでいる（弾性率の大きい）樹脂等を用いる。
【００４６】
第２の実施例では、接着剤２０によって、半導体チップ１０が実装基板１に押し付けられた状態が維持される。このため、導電性ナノチューブ１２の先端が、導電パッド２に安定して接触する。また、接着剤２０は柔軟性に富んでいるため、実装基板１及び半導体チップ１０が、両者の熱膨張係数の相違等によって相対的に変形した場合、接着剤２０が歪むことによって、実装基板１及び半導体チップ１０に大きな応力が印加されることを防止することができる。
【００４７】
接着剤２０は、実装基板１とヒートスプレッダ５との間の空間のうち、導電性ナノチューブ１２が密集する領域（導電パッド２と１１とが対向する領域）には充填されず、それ以外の領域に充填される。導電性ナノチューブ１２が密集する領域に接着剤２０が充填されないため、導電性ナノチューブ１２の復元力によってその先端が実装基板１の導電パッド２に押し付けられた状態が維持される。
【００４８】
図５Ｃでは、導電性ナノチューブ１２が密集する領域以外の全領域に接着剤２０が充填されているが、全領域に充填する必要はない。接着剤２０が、半導体チップ１０の外周近傍のみに充填された構造としてもよいし、ヒートスプレッダ５の外周近傍のみに充填された構成としてもよい。また、半導体チップ１０またはヒートスプレッダ５の外周の周方向に関して隙間なく充填する必要はない。例えば、外周の周方向に関して飛び飛びに接着剤を充填してもよい。
【００４９】
次に、図６Ａ〜図６Ｅを参照して、第３の実施例による半導体装置について説明する。第１の実施例では、図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明したように、半導体チップ１０の導電パッド１１上に、カーボンナノチューブ１２を直接成長させた。ところが、カーボンナノチューブの成長温度に耐えられない程度の耐熱性しかない基板を用いる場合には、図３Ａ及び図３Ｂで説明した方法でカーボンナノチューブを成長させることができない。また、素子の特性上、高温に晒すことが好ましくない場合もある。以下に説明する第３の実施例では、カーボンナノチューブを形成すべき基板を高温に晒すことなく、カーボンナノチューブを形成することができる。
【００５０】
図６Ａに示すように、石英ガラス、シリコン基板等の十分な耐熱性を有する成長用基板３０の表面上に、Ｔｉ膜３１を形成し、さらにその上にＮｉ膜３２を形成する。
【００５１】
図６Ｂに示すように、アセチレン等の原料ガスを用いたＣＶＤにより、Ｎｉ膜３２の表面上にカーボンナノチューブ１２を成長させる。
【００５２】
図６Ｃに、実装される半導体チップ１０の断面図を示す。半導体素子、多層配線等が形成された基板１４の最上層に、Ａｌ等のパッド１６が形成されている。保護膜１５が、基板１４及びパッド１６を覆う。パッド１６の一部の表面が露出されるように、保護膜１５に開口が形成されている。この開口の底面に露出したパッド１６、及び保護膜１５の開口周辺部を覆うように導電パッド１１が形成されている。導電パッド１１は、例えば、基板１４側から順番に厚さ０．３μｍのＴｉ膜、厚さ１μｍのＮｉ膜、及び厚さ１μｍのＡｕ膜が積層された３層構造を有する。
【００５３】
導電パッド１１の表面の一部の領域に、ＡｇＰｄ等の導電性ペースト１８が塗布されている。導電性ペースト１８の厚さは、例えば１０μｍ〜２０μｍである。
【００５４】
図６Ｄに示すように、成長用基板３０の、カーボンナノチューブ１２が形成された面と、半導体チップ１０の、導電パッド１１が形成された面とを対向させて、カーボンナノチューブ１２の先端が導電性ペースト１８内に埋め込まれるまで両者を近づける。この状態で、導電性ペースト１８を焼結する。これにより、カーボンナノチューブ１２が導電パッド１１に強固に固定される。
【００５５】
図６Ｅに示すように、成長用基板３０を半導体チップ１０から引き離す。導電性ペースト１８内に先端が挿入されているカーボンナノチューブ１２は、半導体チップ１０側に残る。このようにして、成長用基板３０に形成されたカーボンナノチューブ１２を、半導体チップ１０の導電パッド１１上の表面上に転写し、固定することができる。
【００５６】
図６Ａ〜図６Ｅでは、導電性ペースト１８を焼結することにより、カーボンナノチューブ１２を半導体チップ１０の導電パッド１１に固定したが、その他の方法で固定することも可能である。例えば、導電パッド１１を低融点の金属で形成し、カーボンナノチューブ１２の先端を導電パッド１１に押し付けた状態で加熱してもよい。実際に、この方法により、成長用基板上に成長したカーボンナノチューブ１２を、Ａｕのパターン上に転写して固定することができた。
【００５７】
図７Ａに、Ａｕからなる長方形パターンのＳＥＭ写真を示す。長方形パターンの長辺の長さは１００μｍであり、短辺の長さは９０μｍである。図７Ｂに、カーボンナノチューブを転写した後のＳＥＭ写真を示す。Ａｕのパターンが形成されていた領域にのみ、カーボンナノチューブが転写されて固定されていることがわかる。
【００５８】
次に、図８Ａ及び図８Ｂを参照して、第４の実施例による半導体装置について説明する。
【００５９】
図８Ａに、半導体チップ１０の主要部の断面図を示す。半導体チップ１０の表面に導電パッド１１が形成されている。さらに、半導体チップ１０及び導電パッド１１を覆う絶縁膜４０が形成されている。絶縁膜４０に、導電パッド１１の表面の一部を露出させる開口が形成されている。開口の内周面と、露出した導電パッド１１の表面とが凹部４１を構成する。凹部４１の底面に現れている導電パッド１１の表面は、カーボンナノチューブ成長のための触媒として作用する金属で形成されている。
【００６０】
凹部４１の底面に露出した導電パッド１１の表面から、カーボンナノチューブ１２が成長している。カーボンナノチューブ１２は、アセチレンガス等を用いたＣＶＤにより成長させることができる。絶縁膜４０の上面には、触媒として作用する材料が存在しないため、カーボンナノチューブが成長しない。このため、凹部４１の底面からのみ成長したカーボンナノチューブ１２が得られる。
【００６１】
図８Ｂに、図８Ａに示した半導体チップ１０を実装基板１に実装した状態におけるカーボンナノチューブ１２の形状の概略図を示す。半導体チップ１０を実装基板１に押し付けると、カーボンナノチューブ１２が変形し、導電パッド１１の外周から外側に向かって広がる。第４の実施例では、半導体チップ１０側の根元が、凹部４１内に収容されているため、凹部４１の側面によって広がりの程度が抑えられる。相互に隣り合う導電パッド１１から成長しているカーボンナノチューブ１２が接触しにくくなるため、導電パッド１１を、より密に配置することが可能になる。また、カーボンナノチューブ１２の機械的強度を高め、安定性を向上させることができる。
【００６２】
上記効果を得るために、凹部４１の深さを２μｍ以上とすることが好ましい。また、導電性ナノチューブ１２の長さの１／１０以上とすることが好ましい。
【００６３】
上記第１〜第４の実施例では、半導体チップ１０側の導電パッド１１に導電性ナノチューブ１２が固定されていたが、実装基板１側の導電パッド２に導電性ナノチューブ１２を固定してもよい。
【００６４】
次に、図９Ａ及び図９Ｂを参照して、第５の実施例による半導体装置について説明する。
【００６５】
図９Ａに示すように、半導体チップ１０側の導電パッド１１に導電性ナノチューブ１２Ａが固定され、実装基板１側の導電パッド２にも、導電性ナノチューブ１２Ｂが固定されている。
【００６６】
図９Ｂに示すように、導電パッド２と１１とを対向させて両者を近づける。導電性ナノチューブ１２Ａ及び１２Ｂが、お互いに相手方の空隙部に侵入し、両者が側面を介して接触する。導電性ナノチューブ１２Ａと１２Ｂとの側面間の摩擦力により、半導体チップ１０が実装基板１上に拘束される。これにより、半導体チップ１０の位置を固定するための特別な機構を設けることなく、半導体チップ１０を実装基板１に実装することができる。
【００６７】
第１〜第４の実施例では、半導体チップ１０側の導電パッド１１に固定された導電性ナノチューブ１２の先端が、実装基板１側の導電パッド２に、ほぼ点で接触していた。第５の実施例では、導電性ナノチューブ１２Ａと１２Ｂとが面接触するため、接触面積を広くし、接触抵抗を低減させることが可能になる。
【００６８】
さらに、半導体チップ１０が接着剤や半田等で固定されているわけではないため、半導体チップ１０が不良と判定された場合には、比較的容易に実装基板１から取り外すことができる。
【００６９】
第５の実施例の半導体装置においても、図８Ａ及び図８Ｂに示したように、凹部の底面から成長した導電性ナノチューブを用いてもよい。
【００７０】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００７１】
上記実施例から、以下の付記に示す発明が導出される。
【００７２】
（付記１）
実装面に複数の導電パッドが形成されている実装基板と、
主表面を前記実装基板に対向させたとき、該実装基板上の導電パッドに対応する位置に導電パッドが形成されている少なくとも１つの半導体チップと、
前記実装基板の導電パッド及び前記半導体チップの導電パッドの一方から延びる複数の導電性ナノチューブと、
前記導電性ナノチューブの先端が、該導電性ナノチューブが形成されていない対応する導電パッドに接触した状態で、前記半導体チップを前記実装基板に押し付けると共に、該半導体チップの実装面内に関する位置を拘束して、該実装基板に実装する押し付け機構と
を有する半導体装置。
【００７３】
（付記２）
前記半導体チップが、前記実装基板上に複数個実装されている付記１に記載の半導体装置。
【００７４】
（付記３）
前記押し付け機構は、前記半導体チップを、着脱可能に前記実装基板に実装する付記１または２に記載の半導体装置。
【００７５】
（付記４）
前記実装基板の導電パッド及び前記半導体チップの導電パッドのうち前記導電性ナノチューブが形成されている方の導電パッドの表面が凹部の底面を画定し、前記導電性ナノチューブの根元が該凹部の底面に固定されている付記１〜３のいずれかに記載の半導体装置。
【００７６】
（付記５）
前記導電性ナノチューブが湾曲しており、その復元力によって、該導電性ナノチューブの先端が、該導電性ナノチューブの形成されていない方の導電パッドに押し付けられている付記１〜４のいずれかに記載の半導体装置。
【００７７】
（付記６）
前記導電性ナノチューブがカーボンナノチューブである付記１〜５のいずれかに記載の半導体装置。
【００７８】
（付記７）
実装面に複数の導電パッドが形成されている実装基板と、
主表面を前記実装基板に対向させたとき、該実装基板上の導電パッドに対応する位置に導電パッドが形成されている半導体チップと、
前記実装基板の導電パッド及び前記半導体チップの導電パッドの一方から延びる複数の導電性ナノチューブと、
前記導電性ナノチューブの先端が、該導電性ナノチューブが形成されていない対応する導電パッドに接触した状態で、前記実装基板と前記半導体チップとの間の少なくとも一部の間隙内に充填され、該半導体チップを該実装基板上に保持し、該実装基板及び該半導体チップのいずれよりも柔軟な材料からなる接着剤と
を有する半導体装置。
【００７９】
（付記８）
前記実装基板の導電パッド及び前記半導体チップの導電パッドのうち前記導電性ナノチューブが形成されている方の導電パッドの表面が凹部の底面を画定し、前記導電性ナノチューブの根元が該凹部の底面に固定されている付記７に記載の半導体装置。
【００８０】
（付記９）
前記導電性ナノチューブが湾曲しており、その復元力によって、該導電性ナノチューブの先端が、該導電性ナノチューブの形成されていない方の導電パッドに押し付けられている付記７または８に記載の半導体装置。
【００８１】
（付記１０）
前記導電性ナノチューブがカーボンナノチューブである付記７〜９のいずれかに記載の半導体装置。
【００８２】
（付記１１）
実装面に複数の導電パッドが形成されている実装基板と、
主表面を前記実装基板に対向させたとき、該実装基板上の導電パッドに対応する位置に導電パッドが形成されている半導体チップと、
前記実装基板の導電パッド及び前記半導体チップの導電パッドの双方から延びる複数の導電性ナノチューブと
を有し、前記実装基板の導電パッドから延びる複数の導電性ナノチューブと、前記半導体チップの対応する導電パッドから延びる複数の導電性ナノチューブとの側面同士を接触させることにより、前記半導体チップが前記実装基板に実装されている半導体装置。
【００８３】
（付記１２）
前記実装基板の導電パッド及び前記半導体チップの導電パッドの表面が凹部の底面を画定し、該導電性ナノチューブの根元が該凹部の底面に固定されている付記１１に記載の半導体装置。
【００８４】
（付記１３）
前記導電性ナノチューブがカーボンナノチューブである付記１１または１２に記載の半導体装置。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】（１Ａ）〜（１Ｂ）は、第１の実施例による半導体装置の概略図である。
【図２】（２Ａ）及び（２Ｂ）は、第１の実施例による半導体装置の実装基板と半導体チップとの接続部分の概略図である。
【図３】（３Ａ）及び（３Ｂ）は、カーボンナノチューブの成長方法を説明するための半導体チップの概略図である。
【図４】成長したカーボンナノチューブのＳＥＭ写真である。
【図５】（５Ａ）及び（５Ｂ）は、第２の実施例による半導体装置の製造途中段階における概略図であり、（５Ｃ）は、第２の実施例による半導体装置の概略図である。
【図６−１】（６Ａ）〜（６Ｃ）は、第３の実施例による半導体装置の製造途中段階における断面図である。
【図６−２】（６Ｄ）及び（６Ｅ）は、第３の実施例による半導体装置の製造途中段階における断面図である。
【図７】（７Ａ）は、カーボンナノチューブ形成前の導電パッドのＳＥＭ写真であり、（７Ｂ）は、カーボンナノチューブを転写した後の導電パッド部分のＳＥＭ写真である。
【図８】（８Ａ）及び（８Ｂ）は、第４の実施例による半導体装置の実装基板と半導体チップとの接続部分の概略図である。
【図９】（９Ａ）及び（９Ｂ）は、第５の実施例による半導体装置の実装基板と半導体チップとの接続部分の概略図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  実装基板
２  実装基板側の導電パッド
２ａ  Ｃｕ膜
２ｂ  Ｎｉ膜
２ｃ  Ａｕ膜
３  押し付け機構
５  ヒートスプレッダ
１０  半導体チップ
１１  半導体チップ側の導電パッド
１１ａ  Ｔｉ膜
１１ｂ  Ｎｉ膜
１２、１２Ａ、１２Ｂ  導電性ナノチューブ
１４  基板
１５  パッド
１６  保護膜
１８  導電性ペースト
２０  接着剤
３０  成長用基板
３１  Ｔｉ膜
３２  Ｎｉ膜
４０  絶縁膜
４１  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６−１】
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【図６−２】
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【図８】
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【図９】
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【図４】
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【図７】
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