(57)【要約】【課題】バンプの高さにバラツキがあっても、熱圧着時の半導体チップや基板の高さの高いバンプで接続される部分に損傷が生じ難くすることができ、しかも電気的信頼性が確保できる方法を提供する。【解決手段】半導体チップ１上に形成された複数のボンディングパッド１ａと、基板３上に形成された複数のリード電極３ａとを接続するバンプ２を、その突出方向が弾性変形方向となっている板バネ状に形成した。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップ上に形成された複数のボンディングパッドと、基板側の複数の電極とを、それぞれ突起状電極で接続する半導体チップの接続方法において、
前記突起状電極を、弾性変形方向が当該突起状電極の突出方向であるバネ状に形成することを特徴とする半導体チップの接続方法。
【請求項２】
基板との電気的接続をとるための突起状電極が、その突出方向を弾性変形方向とするバネ状に形成されていることを特徴とする半導体チップ。
【請求項３】
電極が設けられた基体上に、前記電極と接続される突起状電極をバネ状に設けるための型を形成する工程と、
前記型が形成された基体を無電解メッキ液に浸漬し、前記電極上に前記型に沿った形状で金属を析出させることにより、突起状電極をバネ状に形成する工程と、
を備えることを特徴とする突起状電極の形成方法。
【請求項４】
前記型を形成する工程は、型を突起状電極の突出方向で複数の層に分け、その各層部分を、光硬化性樹脂を選択的に硬化させる方法で基体側から順次形成することにより行うことを特徴とする請求項３に記載の突起状電極の形成方法。
【請求項５】
基体上に設けられた電極上に、突起状電極をバネ状に形成する方法であって、
前記突起状電極を、その突出方向で複数の層に分け、その各層部分を、金属材料が混合された光硬化性樹脂を選択的に硬化させる方法で基体側から順次形成することを特徴とする突起状電極の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップ上に形成された複数のボンディングパッドと、基板側の複数の電極とを、それぞれ突起状電極で接続する半導体チップの接続方法及びそれに用いられる半導体チップ、並びに突起状電極の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップを基体上に取り付けて電気的に接続する方法として、従来より「バンプ」と称される突起状電極を用いた方法が行われている。この方法では、半導体チップ上に複数の電極（ボンディングパッド）を形成するとともに、これに対応する複数の電極を基板側（基板またはリード等）に形成する。そして、いずれかの電極上にバンプを形成した後、両電極間の位置を合わせてバンプを熱圧着する。これにより、両電極間がバンプにより接着固定されて、電気的に接続される。
【０００３】
この突起状電極の形成方法としては、例えば、半導体チップのボンディングパッド形成面にバンプ形成用の孔を有する絶縁層を形成し、前記孔のボンディングパッド露出面上にメッキにより金属を析出させる方法が挙げられる。しかしながら、この方法で突起状電極を形成すると、半導体チップの面内で突起状電極の高さにバラツキが生じ易い。そして、バンプの高さにバラツキがある場合には、高さの低いバンプに合わせた圧力で熱圧着を行うことになり、半導体チップや基板の高さの高いバンプで接続される部分に損傷が生じる場合がある。
【０００４】
下記の特許文献１には、このような損傷を抑制する方法として、金属を被覆した柔軟なボール（例えば、プラスチック製のボール）を懸濁させた電気メッキ浴を用い、ボンディングパッド上に金属が被覆されたプラスチックボールと金属とからなるバンプを形成することが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−６２９８１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１に記載された方法では、熱圧着時にプラスチックボールが潰れるだけであり、十分な弾性力が得られるものではない。また、プラスチックボール表面の金属が剥がれ易いため、電気的信頼性を確保する点でも改善の余地がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、バンプの高さにバラツキがあっても、熱圧着時に半導体チップや基板の、高さの高いバンプで接続される部分に損傷が生じ難くでき、しかも電気的信頼性が確保できる方法を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明は、半導体チップ上に形成された複数のボンディングパッドと、基板側の複数の電極とを、それぞれ突起状電極で接続する半導体チップの接続方法において、前記突起状電極を、弾性変形方向が当該突起状電極の突出方向であるバネ状に形成することを特徴とする半導体チップの接続方法を提供する。
【０００９】
本発明における半導体チップの接続方法によれば、突起状電極を、弾性変形方向が当該突起状電極の突出方向であるバネ状に形成しているため、半導体チップと基板とをバネの反発力によって相互に押し付けて接続することができる。よって、バンプの高さや基板の電極の高さにバラツキがあっても、熱圧着時に半導体チップや基板の、高さの高いバンプで接続される部分に損傷が生じ難くすることができ、しかも電気的信頼性が確保できるようになる。
【００１０】
本発明はまた、本発明の半導体チップの接続方法で使用する半導体チップとして、基板との電気的接続をとるための突起状電極が、その突出方向に弾性変形方向を有するバネ状に形成されていることを特徴とする半導体チップを提供する。
本発明はまた、本発明の半導体チップの接続方法で採用できる突起状電極の形成方法として、電極が設けられた基体上に、前記電極と接続される突起状電極をバネ状に設けるための型を形成する工程と、前記型が形成された基体を無電解メッキ液に浸漬し、前記電極上に前記型に沿った形状で金属を析出させることにより、突起状電極をバネ状に形成する工程と、を備えることを特徴とする突起状電極の形成方法を提供する。
【００１１】
本発明の突起状電極の形成方法としては、前記型を形成する工程を、型を突起状電極の突出方向で複数の層に分け、その各層部分を、光硬化性樹脂を選択的に硬化させる方法で基体側から順次形成することにより行うことが好ましい。
本発明はまた、本発明の方法で採用できる突起状電極の形成方法として、基体上に設けられた電極上に、突起状電極をバネ状に形成する方法であって、前記突起状電極を、その突出方向で複数の層に分け、その各層部分を、金属材料が混合された光硬化性樹脂を選択的に硬化させる方法で基体側から順次形成することを特徴とする突起状電極の形成方法を提供する。
【００１２】
なお、本発明の突起状電極の製造方法において、基体とは、突起状電極が形成されるものを指し、半導体チップや半導体基板などが挙げられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
＜第一実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態を示す半導体チップであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。
【００１４】
本実施形態の半導体チップ１においては、図１（ａ）に示すように、素子形成面に複数のボンディングパッド（電極）１ａが形成され、その上に、このボンディングパッド１ａと平面視で略同一寸法の正方形状を有するＮｉ（ニッケル）製のバンプ（突起状電極）２が形成されている。また、バンプ２は、図１（ｂ）に示すように、その突出方向に弾性変形方向を有する板バネ状に形成されている。
【００１５】
この実施形態では、バンプ２を、図２〜図４に示す方法で製造した。図２及び図４は、本発明の突起状電極の形成方法の第一実施形態を説明する断面図である。図３は、この方法を説明する平面図である。また、図５は、本発明の半導体チップの接続方法の一実施形態を示す断面図である。なお、図２〜図５においては、半導体チップ１に形成される複数のバンプ２のうち一つのみを示した。
【００１６】
まず、光硬化性樹脂溶液Ｕが注入された容器１０と、容器１０内の溶液Ｕを硬化可能な光を照射する光照射装置２０と、を用意した。なお、容器１０内には、バンプ２が形成される半導体チップ１を設置する台１１が、容器１０の深さ方向（図２における上下方向）に移動可能に設けられている。そして、半導体チップ１を、ボンディングパッド１ａが形成された面（バンプ形成面）を上に向けた状態で、容器１０内の台１１の上面に設置した。
【００１７】
次に、図２（ａ）に示すように、半導体チップ１の上面が、容器１０内の溶液Ｕの液面Ｌから所定深さｘに位置するように、容器１０内の台１１を下方（図２における下方向）に移動させた。
この状態で、半導体チップ１の上面が位置する深さｘまで光が到達可能に調整された光照射装置２０を用いて、半導体チップ１の上面に満たされた溶液Ｕに選択的に光照射を行った。光照射装置２０から放射する光としては、波長の短い紫外線を用いることが、深さ方向に選択性を持たせるために望ましい。また、同様の理由により、光照射装置２０の代わりに、電子線照射装置を用いても良い。そして、図３（ａ）に示すように、半導体チップ１の上面に、深さｘ分の厚みを有し、且つ、ボンディングパッド１ａの上面のみが露出する開口部Ｈ１を有する光硬化層２ａを形成した。
【００１８】
次に、図２（ｂ）に示すように、半導体チップ１の上面に形成された光硬化層２ａの上面が、容器１０内の溶液Ｕの液面Ｌから所定深さｘに位置するように、容器１０内の台１１をさらに下方に移動させた。
この状態で、上述と同様に選択的に光照射を行うことで、光硬化層２ａの上面に、深さｘ分の厚みを有し、且つ、開口部Ｈ１の一辺Ｅの延長線ＥＬに沿った位置に、開口部Ｈ１と半分重なる開口部Ｈ２を有する光硬化層２ｂを形成した。この開口部Ｈ２は、開口部Ｈ１と略同一寸法に形成した。図３（ｂ）はこの状態を示す。
【００１９】
そして、図３（ｃ）〜（ｅ）に示すように、上述と同様の工程を繰り返して、光硬化層２ｂの上面に、平面視で開口部Ｈ１と一部が重なり、且つ、開口部Ｈ１一辺Ｅの延長線ＥＬに沿って互いにずれた位置に開口部Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５を有する光硬化層２ｃ，２ｄ，２ｅを順次積層した。この開口部Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５は、いずれも深さｘ分の厚みを有し、且つ、開口部Ｈ１と略同一寸法に形成した。
【００２０】
次に、図３（ｆ）に示すように、光硬化層２ｅの上面に、深さｘ分の厚みを有し、且つ、開口部Ｈ１と平面視で一致する位置に開口部Ｈ６を有する光硬化層２ｆを形成した。この開口部Ｈ６は、開口部Ｈ１と略同一寸法に形成した。このようにして、図４（ａ）に示すように、半導体チップ１の上面に、平面視で正方形状且つ側面視で略Ｚ字状の空間を有する型（バネ状の突起を設けるための型）２Ａを光硬化層２ａ〜２ｆによって形成した。
【００２１】
次に、図４（ｂ）に示すように、型２Ａが形成された半導体チップ１を容器１０内から取り出し、この半導体チップ１を、無電解Ｎｉメッキ液Ｍが注入されたメッキ用容器３０内に浸漬して無電解Ｎｉメッキを行った。そして、半導体チップ１のボンディングパッド１ａの上に、型２Ａに沿った形状でＮｉを析出させた。その後、半導体チップ１から型２Ａを除去した。これにより、図１に示すように、平面視で正方形状且つ側面視で略Ｚ字形状のバネ状のバンプ２が、半導体チップ１の各ボンディングパッド１ａの上に形成された。
【００２２】
次に、図５に示すように、半導体チップ１のボンディングパッド１ａの上に形成したバンプ２と、基板３の上に形成されたリード電極３ａとを位置合わせした状態で、バンプ２を熱圧着した。この結果、半導体チップ１には高さの異なる複数のバンプ２が形成されていたにもかかわらず、半導体チップ１や基板３の高さの高いバンプで接続された部分に損傷は見られなかった。
【００２３】
また、半導体チップ１と基板３とは、バネの反発力によって相互に押し付けられて接続されたため、半導体チップ１と基板３との間で良好な電気的導通をとることができた。
さらに、板バネ状にバンプ２を形成するための型２Ａを、半導体チップ１上に、複数層に分けて順次積層した光硬化層２ａ〜２ｆで形成したことによって、型２Ａを容易に形成することができた。
＜第二実施形態＞
第二実施形態として、図１に示すバネ状のバンプ２の、第一実施形態とは異なる形成方法について説明する。図６は、本発明の突起状電極の形成方法の第二実施形態を説明する断面図である。図７は、この方法を説明する平面図である。なお、図６及び図７では、半導体チップ１に形成される複数のバンプ２のうち一つのみを示した。
【００２４】
まず、第一実施形態で用いた容器１０内に、Ｎｉ（金属材料）が混合された光硬化性樹脂溶液ＭＵを注入した。そして、半導体チップ１を、そのボンディングパッド１ａが形成された面（バンプ形成面）を上に向けた状態で、容器１０内の台１１の上面に設置した。
次に、図６（ａ）に示すように、半導体チップ１の上面が、容器１０内の溶液ＭＵの液面Ｌから所定深さｘに位置するように、容器１０内の台１１を下方に移動させた。
【００２５】
この状態で、半導体チップ１の上面が位置する深さｘまで光が到達可能に調整した光照射装置２０を用いて、半導体チップ１の上面に満たされた溶液ＭＵに選択的に光照射を行った。そして、図７（ａ）に示すように、半導体チップ１のボンディングパッド１ａの上面が隠れるように、深さｘ分の厚みを有し、且つ、ボンディングパッド１ａと平面視で同一寸法の光硬化層４ａを形成した。
【００２６】
次に、図６（ｂ）に示すように、半導体チップ１の上面に形成された光硬化層４ａの上面が、容器１０内の溶液ＭＵの液面Ｌから所定深さｘに位置するように、容器１０内の台１１をさらに下方に移動させた。
この状態で、上述と同様に選択的に光照射を行うことで、光硬化層４ａの上面に、深さｘ分の厚みを有し、且つ、光硬化層４ａの一辺ｅの延長線ｅｌ上に沿った位置に、光硬化層４ａと半分重なる光硬化層４ｂを形成した。この光硬化層４ｂは、光硬化層４ａと略同一寸法に形成した。図７（ｂ）はこの状態を示す。
【００２７】
そして、図７（ｃ）〜（ｅ）に示すように、上述と同様の工程を繰り返して、光硬化層４ｂの上面に、光硬化層４ａと平面視で一部が重なり、且つ、光硬化層４ａの一辺ｅの延長線ｅｌ上に沿って互いにずれた位置に光硬化層４ｃ，４ｄ，４ｅを順次積層した。この光硬化層４ｃ，４ｄ，４ｅは、いずれも深さｘ分の厚みを有し、且つ、光硬化層４ａと略同一寸法に形成した。
【００２８】
次に、図７（ｆ）に示すように、光硬化層４ｅの上面に、深さｘ分の厚みを有し、且つ、光硬化層４ａと平面視で一致するように光硬化層４ｆを形成した。この光硬化層４ｆは、光硬化層４ａと略同一寸法に形成した。このようにして、図６（ｃ）に示すように、半導体チップ１の上面に、光硬化層４ａ〜４ｆによって、平面視が正方形状で且つ側面視が略Ｚ字状のバネ状のバンプ２を形成した。
【００２９】
この実施形態の方法では、板バネ状のバンプ２を、Ｎｉの金属粉が混合された光硬化性樹脂溶液ＭＵを複数層に分けて順次積層した光硬化層４ａ〜４ｆで形成したことによって、第一実施形態で必要であった無電解メッキ浴による析出工程が不要となる。そのため、第一実施形態の方法より簡単に板バネ状のバンプ２を形成することができた。
【００３０】
なお、第一及び第二実施形態においては、バンプ２をＮｉで形成した場合について説明したが、金属材料であればこれに限らず、例えば、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｓｎ（スズ）などで形成してもよい。
また、第一及び第二実施形態においては、バンプ２を平面視が正方形状で且つ側面視が略Ｚ字状に形成したが、バネとしての機能を有する形状であればこれに限らず、例えば、コイル状に形成しても構わない。
【００３１】
さらに、第一及び第二実施形態においては、半導体チップ１を基体としてバンプ２を形成した場合について説明したが、基板３を基体としてバンプ２を形成する場合に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す半導体チップの図である。
【図２】本発明の突起状電極の形成方法の第一実施形態を説明する断面図である。
【図３】本発明の突起状電極の形成方法の第一実施形態を説明する平面図である。
【図４】本発明の突起状電極の形成方法の第一実施形態を説明する断面図である。
【図５】本発明の半導体チップの接続方法の一実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明の突起状電極の形成方法の第二実施形態を説明する断面図である。
【図７】本発明の突起状電極の形成方法の第二実施形態を説明する平面図である。
【符号の説明】１…半導体チップ（基体）、１ａ…ボンディングパッド（電極）、２…バンプ（突起状電極）、２ａ〜２ｆ，４ａ〜４ｆ…光硬化層、２Ａ…型（バネ状の突起状電極を形成するための型）。３…基板。
【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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