(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１電極端子が設けられ、前記第１電極端子の接続面以外の表面に形成された絶縁保護膜を有し、前記第１電極端子の端子間ピッチが数μｍから数十μｍの第１電子デバイスと、
前記複数の第１電極端子に接続される複数の第２電極端子が設けられ、前記第２電極端子の端子間ピッチが数μｍから数十μｍの第２電子デバイスと、
前記第１電極端子と前記第２電極端子間を接続する導電性を有する高分子材料からなる接続パッドとからなる電子デバイス実装構造体であって、
前記絶縁保護膜の表面に、前記絶縁保護膜よりさらに表面自由エネルギーが大きいフッ化炭素系化学吸着膜が設けられ、
前記第１電極端子の接続面の表面自由エネルギーが前記フッ化炭素系化学吸着膜の表面自由エネルギーよりも小さいことを特徴とする電子デバイス実装構造体。
【請求項２】
前記フッ化炭素系化学吸着膜がフッ化アルキル基を有するクロロシラン系界面活性剤である請求項１記載の電子デバイス実装構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子等の表面実装部品や配線基板等の電子デバイス同士をフリップチップ方式で電気的に接続する電子デバイス実装構造体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等に代表されるモバイル機器のさらなる小型化、高性能化に伴い、半導体素子を代表とする表面実装部品の小型化、高集積化が進展するとともに、配線基板上にさらに高密度に実装する技術開発が行われている。
【０００３】
また、半導体素子の高機能化に伴い電極端子数は増加しており、これらの電極端子の面積が大きくなり、半導体素子のサイズが制約されるようになってきている。半導体素子を小型化するためには、電極端子の配列ピッチを従来の１００μｍ程度から数μｍ〜数十μｍに狭ピッチ化することが要求されている。したがって、半導体素子の電極端子と基板の電極端子とを接合するために形成する接続パッドの狭ピッチ化が必要となってきている。
【０００４】
従来、このような接続パッドは一般にバンプとよばれる突起電極を半導体素子の電極端子上にハンダメッキや金メッキあるいはワイヤバンプ方式により形成していた。このため、電極端子の端子間のピッチは比較的大きくしなければならなかった。また、このようなバンプを用いた接続方法では、検査により半導体素子の不良あるいは接続個所での不良が判明してもリペアが容易ではなく、他の良品の半導体素子や配線基板ごと廃棄することが多く、低コスト化に対する障害となっていた。さらに、これらの方法による接続は、接続導体部分がリジッドとなるため、熱ストレスを受けるとバンプにクラック等が発生しやすい。
【０００５】
これに対して、導電性の高分子からなる熱粘性接着剤を用いて基板と半導体素子とを接合する方法がある。この方法は、熱粘性接着剤が溶剤の除去により仮硬化し、かつ所定の温度で所要の粘度を保持した状態で溶解するとともに溶解後は上記所定の温度より低い温度で弾性を有した状態に硬化する特性を有し、これにより接着と接続を行うものである。この熱粘性接着剤は所定の温度で溶解するので半導体素子のリペアも容易であるとしている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
また、電極端子上の導電性ポリマーからなるバンプを形成し、接続後において熱ストレスが加わってもバンプにクラックが発生しにくいようにする接続構造も行われている。この方法では、半導体素子の電極上に下地メッキ層を形成し、このメッキ層上に導電性ポリマーからなるバンプ電極を形成している。導電性ポリマーとしては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリパラフェニレンおよびこれらの誘導体がある。これらを用いたバンプ高さは、３０μｍ以上とすることができる。実装する場合には、位置合わせ後、加圧した状態でヒータチップによる加熱、レーザ光照射等による熱圧着を行い、一旦溶融させた後、硬化させて接続している（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開平７−２２６４１９号公報
【特許文献２】特開平５−３３５３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の第１の例では、導電性の熱粘性接着剤を用いることが述べられているが、実施例に記載されている材料は絶縁性の有機高分子に導電性を有する金属フィラーを含むものであり、金属フィラーの粒径等による制約を受けるためスクリーン印刷やインクジェット等の方式でなければ作製しにくい。このため、ファインピッチで作製することが困難である。
【０００８】
さらに、第２の例では、半導体素子の電極上に電界酸化重合法または化学酸化重合法により導電性ポリマーからなるバンプ電極を形成している。しかし、電界酸化重合を行うためには、それぞれの電極上に形成した下地メッキ層は共通接続し、重合後共通接続部を除去することが必要となる。また、化学酸化重合法では半導体素子の電極上だけでなく、レジストパターン上にも形成されるので、リフトオフによる除去が必要であり、ファインピッチ化する場合にバンプ間にショートが発生しやすい。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題を解決して、ファインピッチでも容易に、かつ低コストで接続パッドを形成して、高性能で、かつリペアも容易な電子デバイス実装構造体とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の電子デバイス実装構造体は第１の電極端子が設けられた第１の電子デバイスと、第１の電極端子に対応する位置に設けられた第２の電極端子を有する第２の電子デバイスとの少なくとも一方の電子デバイスは、電極端子の表面に比べてその表面自由エネルギーが大きな絶縁保護膜が電極端子以外の表面に形成されており、かつ絶縁保護膜と電極端子の表面とが同一面高さであり、電極端子の表面に形成された導電性を有する高分子材料からなる接続パッドを介して電極端子同士が電気的に接続されている構成からなる。
【００１１】
この構成により、第１の電極端子と第２の電極端子との接続は導電性を有する高分子材料からなる接続パッドで接続できるので、ファインピッチでの接続だけでなく、リペアも容易にできる電子デバイス実装構造体を実現できる。なお、第１の電極端子と第２の電極端子とは一部が接触した状態であってもよい。また、導電性を有する高分子材料を溶媒に溶解させた溶液として塗布して自己組織化現象を用いて電極端子の表面にのみ選択的に上記接続パッドを形成できる。したがって、導電性を有する高分子材料からなる接続パッドを電極端子の表面に再現性よく形成できるので高信頼性の電子デバイス実装構造体を実現できる。
【００１３】
また、第１の電極端子が設けられた第１の電子デバイスと、第１の電極端子に対応する位置に設けられた第２の電極端子を有する第２の電子デバイスとの少なくとも一方の電子デバイスは、電極端子の表面に比べてその化学吸着エネルギーが小さな絶縁保護膜が電極端子以外の表面に形成されており、かつこの絶縁保護膜と上記電極端子の表面とが同一面高さであり、電極端子の表面に形成された導電性を有する高分子材料からなる接続パッドを介して電極端子同士が電気的に接続されている構成としても良い。この構成とすることで、導電性を有する高分子材料を溶媒に溶解させた溶液として塗布して自己組織化現象を用いて電極端子の表面にのみ選択的に上記接続パッドを形成できる。このためには、例えば電極端子の表面を少なくとも金（Ａｕ）とすれば、絶縁保護膜の方の化学吸着エネルギーを小さくできる。
【００１４】
また、第１の電極端子が設けられた第１の電子デバイスと、前記第１の電極端子に対応する位置に設けられた第２の電極端子を有する第２の電子デバイスとの少なくとも一方の前記電子デバイスには、絶縁保護膜が前記電極端子以外の表面に形成されて、前記電極端子の表面の表面自由エネルギーが前記電極端子以外の表面の表面自由エネルギーよりも小さく、かつこの絶縁保護膜と上記電極端子の表面との表面形状に差が設けられ、電極端子の表面に形成された導電性を有する高分子材料からなる接続パッドを介して前記電極端子同士が電気的に接続されている構成からなる。この構成とすることで上記と同じように、導電性を有する高分子材料を溶媒に溶解させた溶液として塗布して自己組織化現象を用いて電極端子の表面にのみ選択的に上記接続パッドを形成できる。なお、表面形状に差を設けるとは、例えば電極端子の表面と絶縁保護膜の表面とに微小な高さの差を設けることや絶縁保護膜の表面に微小な凹凸を設けることをいう。
【００１５】
また、第１の電極端子が設けられた第１の電子デバイスと、第１の電極端子に対応する位置に設けられた第２の電極端子を有する第２の電子デバイスとの少なくとも一方の電子デバイスは、絶縁保護膜が電極端子以外の表面に形成されて、電極端子の表面の表面自由エネルギーが電極端子以外の表面の表面自由エネルギーよりも小さく、上記絶縁保護膜の表面に、絶縁保護膜よりさらに表面自由エネルギーが大きい撥液性膜が設けられ、かつ前記電極端子の表面に前記電極端子の配列ピッチと一致するように塗布された導電性高分子溶液から、電極端子の表面にのみ選択的に形成された導電性を有する高分子材料からなる接続パッドを介して電極端子同士が電気的に接続されている構成からなる。
また、導電性を有する高分子材料を溶媒に溶解させた溶液として塗布するときに自己組織化により電極端子の表面にのみ選択的に上記の導電性を有する高分子材料からなる接続パッドを形成できる。なお、撥液性膜をフツ化炭素系化学吸着膜とすることができ、さらに、フッ化アルキル基を有するクロロシラン系界面活性剤であってもよい。この構成とすることにより、電極端子の表面に比べてさらに大きな表面自由エネルギーの薄膜または表面処理膜が設けられるので、導電性を有する高分子材料からなる接続パッドを電極端子の表面に再現性よく形成でき、高信頼性の電子デバイス実装構造体を実現できる。
【００１６】
また、第１の電子デバイスおよび第２の電子デバイスの一方が半導体素子である構成としてもよい。このときの電極端子は半導体素子の回路と接続する接続電極端子とダミー電極端子とからなる構成とすることもできる。
【００１７】
このような構成とすることにより、もう一方の電子デバイスに実装して電子デバイス実装構造体としたときに、ダミー電極端子により機械的な接続強度を補強できるので、全体的な接続強度を大きくすることができる。
【００１８】
また、第１の電子デバイスおよび第２の電子デバイスの一方の電子デバイスが発光または受光素子を含み、上記高分子材料は透明性も有し、発光または受光素子と他方の電子デバイスとの間が上記高分子材料からなる接続パッドにより光学的接続もなされているようにしてもよい。この構成により、発光または受光素子を含む電子デバイスは電気的な接続のみでなく、光学的接続も同じ導電性を有する高分子材料により一括して行うことができるので電気的接続部と光学的接続部とが近接していても確実な接続が可能となる。
【００１９】
また、高分子材料がポリチオフェン骨格を有する高分子またはこの高分子にドーパントを添加した材料を含む構成としてもよい。具体的には、例えばポリチオフェン、ポリアルキルチオフェン、ポリイソチアナフテン、ポリアルキルイソチアナフテン、ポリアルコキシイソチアナフテン、ポリニトロイソチアナフテン、ポリアミノイソチアナフテン、ポリチェニレンビニレン、ポリレチレンジオキシチオフェン、ポリアルキレンジオキシチオフェン、さらにはポリチオフェンとピロールとのブロック共重合体等、ポリチオフェン骨格を有すればよい。
【００２０】
また、ドナーとなるドーパントとしては、アルカリ金属、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、またはアクセプタとなるドーパントとしては、ハロゲン類、例えば臭素、ヨウ素、塩素、またはルイス酸、例えばフッ化ホウ素、フッ化鱗、フッ化砒素、フッ化アンモニウム、フッ化アンチモン、またはプロトン酸、例えば硝酸、硫酸、フッ酸、塩酸、または遷移金属ハライド、例えば塩化鉄、塩化モリブデン、塩化タングステン、フッ化モリブデン、フッ化ルテニウム、または低分子系材料、例えばＴＣＮＱ、ＴＣＮＥ、または超分子系材料、例えばポルフィリン、フタロシアニン、あるいはポリマー、例えばポリエステルスルホナート、ポリビニルスルホン酸等を用いることができる。
【００２１】
上記の溶液を作製する場合の具体的な例を挙げると、上記のドナー材料やアクセプタ材料を添加したポリエチレンジオキシチオフェン（Ｐｏｌｙ−（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎ−ｄｉｏｘｙ−ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ））とポリスチレンサルフォネート（Ｐｏｌｙ−（４−ｓｔｙｒｅｎｅ−ｓｕｌｆｏｎａｔｅ））とを溶媒であるエチルアルコールまたは水に溶解した組成もしくは金属をドープしたポリヘキシルチオフェン（Ｐｏｌｙ−（３−ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ））を三塩化メチルの溶媒に溶解した組成等、種々の組成を用いることができる。
【００２２】
これにより、導電性を有する高分子材料を用いても接続抵抗が小さく、かつファインピッチにしても隣接間のショート等の発生を抑制することができる。
【００２３】
また、高分子材料としてヨウ素をドープしたポリイソチアナフテンを用いてもよい。この構成により、導電性と透明性とを併せ持つので発光または受光素子を含む電子デバイスで電気的な接続と光学的な接続とを同一の高分子材料で行うことができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の電子デバイス実装構造体およびその製造方法によれば、導電性を有する高分子材料を溶媒に溶解させた溶液として塗布して自己組織化現象を用いて電極端子の表面にのみ選択的に接続パッドを形成できるため、微細で高密度な接続パッドを非常に簡単に短時間で作製して、ファインピッチで、かつリペア性のよい電子デバイス実装構造体を実現できる。特に、従来のようにＬＳＩの外周領域部のみに電極端子を設けるものだけでなく、トランジスタ等の素子が形成された面上にも電極端子を形成するＬＳＩの場合には、低コストで、かつ簡単に微細ピッチで接続パッドを形成することができるので非常に有効である。また、この接続パッドを電極端子の表面に再現性よく形成できるので、高信頼性の電子デバイス実装構造体を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同じ要素については同じ符号を付しており、説明を省略することがある。
【００３７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる電子デバイス実装構造体の断面図である。本実施の形態では、第１の電子デバイス１０が半導体素子で、第２の電子デバイス２０が配線基板の場合を例として説明する。したがって、以下では第１の電子デバイスを半導体素子１０とよび、第２の電子デバイスを配線基板２０とよぶ。半導体素子１０には、一定の配列ピッチで第１の電極端子１２が形成されている。また、この第１の電極端子１２の表面と同一面高さとなるように絶縁保護膜１４が形成されている。配線基板２０には、半導体素子１０の第１の電極端子１２と対応する位置に第２の電極端子２２が形成されている。この第１の電極端子１２と第２の電極端子２２とが導電性を有する高分子材料からなる接続パッド３０により電気的および機械的に接続されて、本実施の形態の電子デバイス実装構造体が構成されている。
【００３８】
以下、本実施の形態にかかる電子デバイス実装構造体の製造方法について説明する。
【００３９】
最初に、基板表面の表面自由エネルギーの差に基づく自己組織化現象を利用して、電極端子の表面上に選択的に導電性を有する高分子材料からなる接続パッドを形成する方法について説明する。図２は、この自己組織化現象により規則正しいパターンを形成する方法を説明するための原理図である。電極端子６２が一定の配列ピッチで複数形成された基板６０が基板ホルダー５４に固定して保持され、基板ホルダー５４ごと基板搬送ローラー５２によって矢印６４で示す方向に搬送される。塗布ローラー５０の表面には導電性を有する高分子材料を含む溶液（以下、導電性高分子溶液とよぶ）５６が塗布されており、この導電性高分子溶液５６が基板６０の表面に転写される。なお、ローラー５０の両側には、フッ素樹脂系のリングが設けられており、これによりローラー５０と基板６０との間隙を設定している。ただし、このような方法だけでなく、ローラー５０と基板６０とを機械的に保持する装置の中に間隙を調整する機構を設けてもよい。
【００４０】
あらかじめ、この基板６０の搬送速度、塗布ローラー５０と基板６０との間隙、導電性高分子溶液５６の濃度およびその温度や基板６０の温度を設定しておくと、塗布ローラー５０から塗布された導電性高分子溶液５６は自己組織化現象によって一定の配列ピッチで凝集して液滴５８を形成する。すなわち、基板６０が搬送速度に合わせて塗布ローラー５０が基板６０上で回転すると、導電性高分子溶液５６は基板６０上に転写されて薄膜を形成する。形成された薄膜は、徐々に液相、固相または気相の３相界面で不安定な状態が生じ、その結果導電性高分子溶液５６が規則正しくとぎれて、島状の規則正しいパターンとなる。これを自己組織化現象とよんでいる。この規則正しく形成される液滴５８のパターンのピッチと電極端子６２の配列ピッチとが一致するように、上記の条件を設定すれば電極端子６２の表面上に選択的に液滴５８を形成することができる。なお、このときに基板６０の表面に形成されている電極端子６２の表面はその他の面と同じ平面とすることが望ましい。
【００４１】
このようにして選択的に導電性高分子溶液５６からなる液滴５８を形成し、これを加熱または乾燥することで接続パッドを形成する。この自己組織化現象は非常に規則正しい微細パターンが形成できるので電極端子のピッチが微細になっても容易に、かつ簡単な方法で接続パッドを形成できる。
【００４２】
本実施の形態では、上記の基板６０として半導体素子１０が多数形成されている半導体基板２を用いる。図３は、この半導体基板２の形状を示す図である。図３（Ａ）はその平面図で、図３（Ｂ）は半導体素子１０部分の形状を示すための部分拡大図である。また、図４は、半導体基板２上での接続パッド３０の形成から半導体素子１０を配線基板２０上に実装して、電子デバイス実装構造体を製造する方法を説明するための主要工程図である。
【００４３】
図３に示すように、半導体基板２には複数の半導体素子１０が規則正しく作り込まれており、それぞれの半導体素子１０には第１の電極端子１２が一定の配列ピッチで形成されている。すなわち、第１の電極端子１２は、塗布ローラー５０の長さ方向に対して平行な方向には半導体素子１０内だけでなく、半導体素子１０間も含めてほぼ一定のピッチで配列されている。一方、塗布ローラー５０の長さ方向に対して直交する方向では、第１の電極端子１２の列は異なったピッチで配列されている。また、図４（Ａ）に示すように、第１の電極端子１２の表面は絶縁保護膜１４とほぼ同じ平面に形成されている。このような第１の電極端子１２の配列ピッチは、半導体素子１０の設計に応じて適宜設定する必要があるが、数μｍ〜数十μｍの範囲が選択的に液滴を形成する範囲として望ましい。
【００４４】
上記したように、塗布ローラー５０の長さ方向に対して直交する方向では、第１の電極端子１２の列間の間隔は比較的大きく異なっている。このため、このような間隔に合わせて、塗布ローラー５０の回転速度、移動速度、および塗布ローラー５０と半導体基板２の間隙を設定する。すなわち、間隔の大きな領域等では、塗布ローラー５０の回転速度と移動速度を大きくするか、あるいは塗布ローラー５０と半導体基板２との間隙を大きくして、半導体基板２の表面に導電性高分子溶液５６が塗布されないようにする。このようにすることで、第１の電極端子１２の表面にのみ選択的に液滴５８を形成できる。なお、必要に応じて半導体基板２を加熱してもよい。
【００４５】
導電性高分子溶液５６としては、例えば溶媒がエチルアルコール（Ｃ2Ｈ5ＯＨ）、導電性を有する高分子材料がポリエチレンジオキシチオフェン（Ｐｏｌｙ−（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｄｉｏｘｙ−ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ））とポリスチレンサルフォネート（Ｐｏｌｙ−（４−ｓｔｙｒｅｎｅ−ｓｕｌｆｏｎａｔｅ））とを用いることができる。
【００４６】
このようにして凝集、固着した液滴中の溶剤を蒸発させると、導電性を有する高分子材料（以下、導電性高分子とよぶ）からなる接続パッド３０が第１の電極端子１２の表面上に形成される。これを、図４（Ｂ）に示す。塗布ローラー５０による導電性高分子溶液５６の塗布を複数回繰り返して行えば、この接続パッド３０の厚みを厚くすることもできる。
【００４７】
第１の電極端子１２の表面上に導電性高分子からなる接続パッド３０を形成した後、半導体基板２をダイシングしてチップ状の半導体素子１０とする。この半導体素子１０の第１の電極端子１２を配線基板２０の第２の電極端子２２と位置合わせする。この状態を図４（Ｃ）に示す。位置合わせ後、加圧または加圧と加熱とを併用して加えると、第１の電極端子１２上に形成された導電性高分子からなる接続パッド３０により、第１の電極端子１２と第２の電極端子２２とが電気的および機械的に接続される。以上のようにして、本実施の形態の電子デバイス実装構造体を製造することができる。
【００４８】
このように、導電性高分子溶液５６を塗布ローラー５０により転写するのみで第１の電極端子１２の表面に接続パッド３０を選択的に形成できる。また、配線基板２０との接続も、第１の電極端子１２と第２の電極端子２２とを位置合わせ後、加圧または加圧と加熱を行うだけでよく、工程が簡単である。
【００４９】
さらに、電気的な検査により不良と判断された場合には、加熱等により簡単に不良の半導体素子を取り外して、再度実装することも容易である。また、電気的な検査により良品と判断されれば、半導体素子１０と配線基板２０との間を絶縁性接着剤で接着固定することも可能である。このように接着固定すれば、機械的な接続強度をさらに向上できる。
【００５０】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態にかかる電子デバイス実装構造体を製造するために、半導体基板の表面上に形成された第１の電極端子上に接続パッドを形成する方法を示す模式図である。図５（Ａ）は上面から見た図で、図５（Ｂ）はＡ−Ａ線に沿った断面図である。また、図６は、本実施の形態で第１の電子デバイスとして使用する半導体素子８２が形成された半導体基板８０の形状を説明する図で、図６（Ａ）は半導体基板８０の全体形状の平面図で、図６（Ｂ）は複数の半導体素子８２を拡大して示した図である。
【００５１】
本実施の形態でも電子デバイス実装構造体としては、図１に示す断面形状と同じとなるので、必要に応じて図１を用いて説明する場合もある。
【００５２】
半導体基板８０には、半導体素子８２が一定の配列ピッチで形成されている。この半導体素子８２の外周領域部に第１の電極端子８４が設けられており、その他の表面には絶縁保護膜が第１の電極端子８４の表面とほぼ同じ平面となるように形成されている。この第１の電極端子８４の表面に接続パッドを形成する。
【００５３】
図５に示すように、半導体基板８０は下向き基板ホルダー７０にセットピン７４で位置決めされ、真空チャック（図示せず）によって固定されている。半導体基板８０の表面には、複数の第１の電極端子８４が形成された半導体素子８２が多数配置されている。この半導体基板８０とダイノズル７６のノズル口７６ａとが対向して配置されている。なお、このノズル口７６ａは半導体基板８０の最大長を塗布できる長さに形成されている。ダイノズル７６には、導電性高分子溶液８６、例えば溶媒として水（Ｈ2Ｏ）、導電性高分子としてポリエチレンジオキシチオフェン（Ｐｏｌｙ−（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎ−ｄｉｏｘｙ−ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ））とポリスチレンサルフォネート（Ｐｏｌｙ−（４−ｓｔｙｅｎｅ−ｓｕｌｆｏｎａｔｅ））とを用いた溶液が溶液口７８を通って送られてくる。なお、溶媒としてエチルアルコール（Ｃ2Ｈ5ＯＨ）を用いても同じ結果が得られる。
【００５４】
ノズル口７６ａと半導体基板８０との間隙、導電性高分子溶液８６の濃度、流量と温度、ダイノズル７６の移動速度および半導体基板８０の温度を、第１の電極端子８４の配列ピッチや必要とする液滴８８の大きさによってあらかじめ設定する。これらを適当に設定することで自己組織化現象により、第１の電極端子８４の面上に選択的に導電性高分子溶液８６を付着させることができる。このようにして、導電性高分子溶液８６の液滴８８を第１の電極端子８４の上に付着させ、加熱もしくは乾燥させることによって、第１の電極端子８４上に導電性高分子からなる接続パッドが形成される。
【００５５】
このときに、第１の電極端子８４以外の基板面の表面自由エネルギーを高めることが有効である。図７は、第１の電極端子８４以外の表面の表面自由エネルギーを大きくするための薄膜を形成する方法を示す工程図である。半導体基板８０にフォトレジスト９０を塗布する。これを図７（Ａ）に示す。その後、露光、現像工程を経て、第１の電極端子８４上にフォトレジストパターン９２を形成する。これを図７（Ｂ）に示す。この状態とした後、撥液性、例えば溶媒が水の場合は撥水性を有する撥液性膜９４を全面に塗布する。これを図７（Ｃ）に示す。その後、フォトレジストパターン９２を剥離する。フォトレジストパターン９２を剥離すると、撥液性膜９４が絶縁保護膜８５の表面上に形成される。この撥液性膜９４が表面自由エネルギーを大きくするための薄膜となる。この状態を図７（Ｄ）に示す。このようにして第１の電極端子８４の表面と絶縁保護膜８５が形成されている表面との表面自由エネルギーの差をさらに大きくすることができる。この半導体基板８０上に、図５に示す方法で導電性高分子溶液８６を塗布すれば、第１の電極端子８４上にのみ液滴８８が形成される。この液滴８８を加熱または乾燥すれば、接続パッド９８が得られる。
【００５６】
なお、撥液性膜９４としては、フッ化炭素系化学吸着膜、例えばフッ化アルキル基を有するクロロシラン系界面活性剤、特にＣＦ3（ＣＦ2）nＣＨ2ＣＨ2ＳｉＣｌ3（ただし、式中のｎは整数であり、３〜２５程度が最も扱いやすい）を用いれば撥水性、撥油性ともに良好な撥液性膜を得ることができる。
【００５７】
上記のように撥液性膜９４をあらかじめ形成しておけば、外周領域部に第１の電極端子８４が形成されている場合であっても、選択的に液滴８８を第１の電極端子８４の表面上にのみ形成することができる。液滴８８を加熱または乾燥させて接続パッド７８を形成した後、ダイシングして半導体素子８２としてから配線基板の第２の接続端子と接続すれば、図１に示す電子デバイス実装構造体が得られる。
【００５８】
また、図７（Ｂ）に示すように、第１の電極端子８４上にフォトレジストパターン９２を形成後、半導体基板８０をプラズマ処理装置中に配置して、フッ化物ガスを含有するガス中でプラズマ処理を行い、表面処理膜を形成してもよい。すなわち、プラズマ処理により絶縁保護膜８５の表面にフッ素を付着させる。この処理により、絶縁保護膜８５の表面には表面処理層が形成されるので、例えば溶媒が水の場合は撥水性を有するようになる。この後、図７（Ｄ）と同様に第１の電極端子８４上のフォトレジストパターン９２を剥離除去すれば、第１の電極端子８４と絶縁保護膜８５が形成されている表面の表面自由エネルギーとの差をさらに大きくすることができる。
【００５９】
表面自由エネルギーをさらに大きくする上記の方法については、本実施の形態だけでなく、第１の実施の形態および後述する第３の実施の形態においても同様に適用できる。
【００６０】
さらに、電気的な検査により不良と判断された場合には、加熱等により簡単に不良の半導体素子を取り外して、再度実装することも容易である。また、電気的な検査により良品と判断されれば、半導体素子と配線基板との間を絶縁性接着剤で接着固定することも可能である。このように接着固定すれば、機械的な接続強度をさらに向上できる。
【００６１】
（第３の実施の形態）
図８は、本発明の第３の実施の形態にかかる電子デバイス実装構造体の断面図である。本実施の形態でも、第１の電子デバイスとしては半導体素子１０２を用い、第２の電子デバイスとしては配線基板１０８を用いる場合を例として示している。半導体素子１０２には、第１の電極端子１０４が絶縁保護膜１０６とほぼ同じ平面となるように形成されている。さらに、この第１の電極端子１０４の表面には導電性高分子からなる接続パッド１１２が形成され、この接続パッド１１２により第１の電極端子１０４と第２の電極端子１０９とが電気的および機械的に接続されて、電子デバイス実装構造体が構成されている。
【００６２】
なお、配線基板１０８は内層部にも配線が形成された多層配線基板でもよいし、表面にのみ配線が形成された単層配線でもよい。さらに、種々の電子デバイスが搭載されていてもよい。
【００６３】
本実施の形態では、半導体素子１０２の第１の電極端子１０４は回路と接続されている接続電極端子１０４ａと、接続されていないダミー電極端子１０４ｂとからなっている。このため、配線基板１０８の第２の電極端子１０９にも対応する位置に基板側接続電極端子１０９ａと基板側ダミー電極端子１０９ｂとが設けられている。このような構成としてから接続パッド１１２でこれらの電極端子同士を接続する。これにより、半導体素子１０２と配線基板１０８との機械的な接続強度をさらに向上させることができる。
【００６４】
図９は、本実施の形態で使用する半導体基板１００の形状を示す図である。図９（ａ）は半導体素子１０２の平面図で、図９（ｂ）はこの半導体素子１０２が複数形成されている半導体基板１００の全体形状の平面図である。本実施の形態では、半導体素子１０２の表面上には、ほぼ全面、すなわちトランジスタ等が形成されている面上にも第１の電極端子１０４が形成されている。また、この第１の電極端子１０４は、半導体素子１０２に形成されている回路と接続された接続電極端子１０４ａと、まったく接続されていないダミー電極端子１０４ｂとで構成されている。
【００６５】
図１０は、上記の半導体基板１００上の第１の電極端子１０４の表面に接続パッドを形成する方法を示す模式図である。半導体基板１００が、導電性高分子溶液１１０の入ったリザーバ１０７に浸された後、設定した角度（θ）を保持しながら上方に向けて引き上げられる。この結果、自己組織化現象によって導電性高分子溶液１１０はとぎれて、規則正しく半導体基板１００の表面に液滴１１１として残る。なお、この引き上げ方式の場合には、基板裏面にも導電性高分子溶液１１０が付着するために液止め１０５が設けてある。導電性高分子溶液１１０としては、例えば溶媒が三塩化メチル（ＣＨＣｌ3）、導電性高分子が金属をドープしたポリヘキシルチオフェン（Ｐｏｌｙ−（３−ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ））を含む溶液等を用いることができる。
【００６６】
この液滴１１１が形成されるピッチは、半導体基板１００の引き上げ速度、引き上げ角度（θ）、および導電性高分子溶液１１０の温度、濃度等をあらかじめ設定しておけば、半導体基板１００上に形成された第１の電極端子１０４のピッチと一致させることができる。このようにして、第１の電極端子１０４の表面に選択的に導電性高分子溶液１１０からなる液滴１１１を形成後、加熱または乾燥させて接続パッド１１２を形成する。
【００６７】
なお、本実施の形態では、図９からわかるように半導体基板１００上には、ほぼ一定の配列ピッチで第１の電極端子１０４が形成されている。これにより上記設定条件幅を広くすることができる。さらに、本実施の形態の製造方法においても、第１の電極端子１０４の表面よりも第１の電極端子１０４以外の表面の表面自由エネルギーを大きくすることもできる。このように表面自由エネルギーに差を設けることで、第１の電極端子１０４以外の表面に導電性高分子溶液１１０が残存してしまうことをより確実に防止できる。このための方法として、例えば第２の実施の形態で説明した方法で表面自由エネルギーを大きくするための薄膜を形成する。この薄膜を形成後、図１０に示す方法で導電性高分子溶液１１０を塗布すれば、さらに確実に第１の電極端子１０４の表面上にのみ接続パッド１１２を形成することができる。
【００６８】
本実施の形態の電子デバイス実装構造体およびその製造方法によると、必要な設備が少なく、かつ安価であるので、より低コストにファインピッチで接続した構造体を得ることができる。また、従来のワイヤボンディング方式やハンダ付け等のフリップチップ方式に比べて加圧力や加熱温度を低くしてもよいので、第１の電極端子１０４の下層に形成されているトランジスタ等の素子を損傷することも少なくなる。さらに、ダミー電極端子１０４ｂにより機械的な接続強度も大きくすることができるので、高信頼性の電子デバイス実装構造体を得ることができる。
【００６９】
また、電気的な検査により不良と判断された場合には、加熱等により簡単に不良の半導体素子を取り外して、再度実装することも容易である。また、電気的な検査により良品と判断されれば、半導体素子１０２と配線基板１０８との間を絶縁性接着剤で接着固定することも可能である。このように接着固定すれば、機械的な接続強度をさらに向上できる。
【００７０】
図１１は、本実施の形態の電子デバイス実装構造体の変形例を説明するための断面図である。本変形例は、発光素子１２８が形成された半導体素子１２０を第１の電子デバイスとし、光導波路と電気的な配線層が形成された複合構成の光導波路形成基板１３０を第２の電子デバイスとして用いた構成からなる。半導体基板１２０中には発光素子１２８が形成されており、この発光素子１２８の発光部上に形成されている透明電極端子１２４、隣接して形成されている電気的接続のための接続電極端子１２２、およびダミー電極端子１２３とで第１の電極端子１２５が構成されている。なお、これらの第１の電極端子１２５の表面は、絶縁保護膜１２９とほぼ同じ平面となるように形成されている。
【００７１】
一方、第２の電子デバイスである光導波路形成基板１３０は、シリコン等の基材１３２に光導波路１４０、所定の位置の基板側接続電極端子１３４と接続する配線パターン１３６、表面に第２の電極端子１３３が形成された構成からなる。第２の電極端子１３３は、電気的および機械的な接続を行うための基板側接続電極端子１３４と、光学的および機械的な接続を行うため基板側透明電極端子１３８と、基板側ダミー電極端子１３９とを含む。半導体素子１２０が複数形成された半導体基板の状態で本実施の形態の製造方法と同じ方法で導電性高分子溶液を塗布し、第１の電極端子１２５上に接続パッド１２６を形成する。この際、接続パッド１２６となる導電性高分子としては、ヨウ素をドープしたポリイソチアナフテンを用いる。この材料は透明性も良好であるので、透明電極端子１２４と基板側透明電極端子１３８とを接続した場合に光透過性を有しているので、発光素子１２８からでた光を光導波路１４０に効率よく導くことができる。
【００７２】
したがって、同一の接続パッド１２６により、接続電極端子１２２と基板側接続電極端子１３４とで電気的および機械的な接続、透明電極端子１２４と基板側透明電極端子１３８とで光学的接続、およびダミー電極端子１２３と基板側ダミー電極端子１３９とで機械的な接続の補強を行うことができる。このため、発光または受光素子一体型デバイスを実装した電子デバイス実装構造体を簡単な製造方法により得ることができる。
【００７３】
なお、本変形例では、発光素子１２８が形成された半導体素子１２０を第１の電子デバイスとして用いたが、受光素子が形成されたデバイスであってもよいし、発光素子と受光素子とが形成されたデバイスであってもよい。さらに、発光素子や受光素子が複数形成されているデバイスでもよい。また、本変形例では、発光素子１２８に設けた透明電極端子１２４と光導波路形成基板１３０に設けた基板側透明電極端子１３８とを接続パッド１２６で接続したが、発光素子１２８からでた光を光導波路１４０へ導くことができればよく、透明電極を必ずしも用いなくてもよい。
【００７４】
なお、第１の実施の形態から第３の実施の形態まででは、第１の電子デバイスとして半導体素子、第２の電子デバイスとして配線基板を例として説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１の電子デバイスと第２の電子デバイスとが、ともに半導体素子であってもよい。また、第１の電子デバイスが半導体素子で、第２の電子デバイスが薄膜トランジスタアレイ等を含む液晶用のガラス基板でもよい。
【００７５】
さらに、接続パッドを形成する導電性高分子に対して、より導電性を大きくするためにそれぞれの材料に応じたドーパントを添加してもよい。
【００７６】
また、導電性高分子溶液を塗布する方法として、第１の実施の形態ではローラーによる方法、第２の実施の形態ではノズルから吐出する方法、および第３の実施の形態では浸漬して引き上げる方法により行う例について説明したが、それぞれの実施の形態に限定されない。すなわち、これらの方法は第１の実施の形態から第３の実施の形態までのいずれにおいても同様に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明にかかる電子デバイス実装構造体およびその製造方法は、微細で高密度な接続パッドを非常に簡単に短時間で作製して、ファインピッチで、かつリペア性のよい電子デバイス実装構造体を実現できるので、半導体素子等の表面実装部品や配線基板等の電子デバイス同士をフリップチップ方式で電気的に接続する電子デバイス実装構造体として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる電子デバイス実装構造体の断面図
【図２】同実施の形態の電子デバイス実装構造体を製造するときに、自己組織化現象により規則正しいパターンを形成する方法を説明するための原理図
【図３】同実施の形態の製造方法において用いる半導体基板の形状を示す図
【図４】同実施の形態の製造方法を説明するための主要工程図
【図５】本発明の第２の実施の形態にかかる電子デバイス実装構造体を製造するために、第１の電極端子上に接続パッドを形成する方法を示す模式図
【図６】同実施の形態で電子デバイスとして使用する半導体素子が形成された半導体基板の形状を説明する図
【図７】同実施の形態の製造方法において、第１の電極端子以外の表面の表面自由エネルギーを大きくするための薄膜を形成する方法を示す工程図
【図８】本発明の第３の実施の形態にかかる電子デバイス実装構造体の断面図
【図９】同実施の形態で使用する半導体基板の形状を示す図
【図１０】同実施の形態の電子デバイス実装構造体の製造方法において、第１の電極端子の表面に接続パッドを形成する方法を示す模式図
【図１１】同実施の形態の電子デバイス実装構造体の変形例を示す断面図
【符号の説明】
【００７９】
２，８０，１００    半導体基板
１０，８２，１０２，１２０    半導体素子（第１の電子デバイス）
１２，８４，１０４，１２５    第１の電極端子
１４，８５，１０６，１２９    絶縁保護膜
２０，１０８    配線基板（第２の電子デバイス）
２２，１０９，１３３    第２の電極端子
３０，９８，１１２，１２６    接続パッド
５０    塗布ローラー
５２    基板搬送ローラー
５４    基板ホルダー
５６，８６，１１０    導電性高分子溶液
５８，８８，１１１    液滴
６０    基板
６２    電極端子
７０    下向き基板ホルダー
７４    セットピン
７６    ダイノズル
７６ａ    ノズル口
７８    溶液口
９０    フォトレジスト
９２    フォトレジストパターン
９４    撥液性膜
１０４ａ，１２２    接続電極端子
１０４ｂ，１２３    ダミー電極端子
１０５    液止め
１０７    リザーバ
１０９ａ，１３４    基板側接続電極端子
１０９ｂ，１３９    基板側ダミー電極端子
１２４    透明電極端子
１２８    発光素子
１３０    光導波路形成基板
１３２    基材
１３６    配線パターン
１３８    基板側透明電極端子
１４０    光導波路
【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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