(57)【要約】      （修正有）【課題】突出電極間のマイグレーション耐性を向上させる。【解決手段】酸化性雰囲気中で突出電極６を熱処理することにより、突出電極６の表面に酸化膜７を形成し、突出電極６の上面の酸化膜７を除去した後、キャップ層８および半田層９を突出電極６上に順次形成し、突出電極６を端子電極に接合させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極パッド上に形成された突出電極と、
前記突出電極の周囲を被覆する防湿膜とを備えることを特徴とする端子電極。
【請求項２】
前記防湿膜は前記突出電極の周囲を被覆する酸化膜であることを特徴とする請求項１記載の端子電極。
【請求項３】
半導体チップと、
前記半導体チップ上に形成された電極パッドと、
前記電極パッド上に形成された保護膜と、
前記保護膜に形成され、前記電極パッドの表面を露出させる開口部と、
前記開口部を介して前記電極パッド上に形成された突出電極と、
前記突出電極の周囲を被覆する酸化膜とを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
半導体チップと、
前記半導体チップ上に形成された電極パッドと、
前記電極パッド上に形成された保護膜と、
前記保護膜に形成され、前記電極パッドの表面を露出させる開口部と、
前記開口部を介して前記電極パッド上に形成された突出電極と、
前記突出電極の周囲を被覆する酸化膜と、
前記突出電極と接合された端子電極と、
前記端子電極が設けられた配線基板とを備えることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項５】
半導体チップと、
前記半導体チップ上に形成された電極パッドと、
前記電極パッド上に形成された保護膜と、
前記保護膜に形成され、前記電極パッドの表面を露出させる開口部と、
前記開口部を介して前記電極パッド上に形成された突出電極と、
前記突出電極の周囲を被覆する酸化膜と、
前記突出電極と接合された端子電極と、
前記端子電極が設けられた配線基板と、
前記配線基板を介して前記半導体チップに接続された電子部品とを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項６】
電極パッド上に突出電極を形成する工程と、
前記突出電極の表面に酸化膜を形成する工程と、
前記突出電極上面の酸化膜を除去する工程とを備えることを特徴とする端子電極の製造方法。
【請求項７】
前記突出電極の表面に酸化膜を形成する工程は、酸化性雰囲気中で前記突出電極を熱処理する工程を含むことを特徴とする請求項６記載の端子電極の製造方法。
【請求項８】
前記酸化膜が除去された突出電極上面にキャップ層を形成する工程と、
前記キャップ層上に半田層を形成する工程とをさらに備えることを特徴とする請求項６または７記載の端子電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は端子電極、半導体装置、半導体モジュール、電子機器および端子電極の製造方法に関し、特に、バンプ電極間のマイグレーションの防止方法に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置では、無電解Ｎｉメッキを用いて電極パッド上に突出電極を形成する方法がある。そして、半田印刷または半田ディップを用いて半田層を突出電極上に形成し、半田層を介して突出電極をリード端子上に接合することが行われている。
また、例えば、特許文献１には、バンプ電極の信頼性を向上させるために、ポリイミド層でパンプ電極を被覆した後、パンプ電極の最上層が見えるまで等方性エッチングにより処理する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平５−２９１２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、パンプ電極をニッケルＮｉなどの金属で構成すると、保護膜上でニッケルＮｉが移動し、パンプ電極間でマイグレーションが発生するという問題があった。
また、特許文献１に開示された方法では、ポリイミド層は吸湿性が高いため、パンプ電極が水分と反応し易くなるとともに、ポリイミド層とパンプ電極との密着性が十分に得られないと、パンプ電極間のマイグレーションを十分に抑止することができないという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、突出電極間のマイグレーション耐性を向上させることが可能な端子電極、半導体装置、半導体モジュール、電子機器および端子電極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】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る端子電極によれば、電極パッド上に形成された突出電極と、前記突出電極の周囲を被覆する防湿膜とを備えることを特徴とする。
これにより、突出電極を水分から保護することが可能となり、突出電極が水分と反応し難くすることを可能として、突出電極間のマイグレーション耐性を向上させることが可能となる。
【０００６】
また、本発明の一態様に係る端子電極によれば、前記防湿膜は前記突出電極の周囲を被覆する酸化膜であることを特徴とする。
これにより、突出電極を酸化膜で密着性よく被覆することが可能となるとともに、突出電極を水分から保護することが可能となる。このため、突出電極がニッケルＮｉなどの金属で構成されている場合においても、突出電極を構成する金属を移動し難くすることが可能となるとともに、突出電極が水分と反応し難くすることが可能となり、突出電極間のマイグレーション耐性を向上させることが可能となる。
【０００７】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、半導体チップと、前記半導体チップ上に形成された電極パッドと、前記電極パッド上に形成された保護膜と、前記保護膜に形成され、前記電極パッドの表面を露出させる開口部と、前記開口部を介して前記電極パッド上に形成された突出電極と、前記突出電極の周囲を被覆する酸化膜とを備えることを特徴とする。
【０００８】
これにより、突出電極を酸化膜で密着性よく被覆することが可能となるとともに、突出電極を水分から保護することが可能となり、突出電極が水分と反応し難くすることを可能として、突出電極間のマイグレーション耐性を向上させることが可能となる。
また、本発明の一態様に係る半導体モジュールによれば、半導体チップと、前記半導体チップ上に形成された電極パッドと、前記電極パッド上に形成された保護膜と、前記保護膜に形成され、前記電極パッドの表面を露出させる開口部と、前記開口部を介して前記電極パッド上に形成された突出電極と、前記突出電極の周囲を被覆する酸化膜と、前記突出電極と接合された端子電極と、前記端子電極が設けられた配線基板とを備えることを特徴とする。
【０００９】
これにより、突出電極が水分と反応し難くすることを可能として、突出電極間のマイグレーション耐性を向上させることが可能となり、突出電極間の絶縁耐性を確保しつつ、突出電極間の狭ピッチ化に対応することが可能となる。
また、本発明の一態様に係る電子機器によれば、半導体チップと、前記半導体チップ上に形成された電極パッドと、前記電極パッド上に形成された保護膜と、前記保護膜に形成され、前記電極パッドの表面を露出させる開口部と、前記開口部を介して前記電極パッド上に形成された突出電極と、前記突出電極の周囲を被覆する酸化膜と、前記突出電極と接合された端子電極と、前記端子電極が設けられた配線基板と、前記配線基板を介して前記半導体チップに接続された電子部品とを備えることを特徴とする。
【００１０】
これにより、突出電極が水分と反応し難くすることを可能として、突出電極間のマイグレーション耐性を向上させることが可能となる。このため、突出電極間のピッチを狭くした場合においても、突出電極間の絶縁耐性を確保することが可能となり、電子機器の信頼性を維持しつつ、電子機器の小型・軽量化を図ることができる。
また、本発明の一態様に係る端子電極の製造方法によれば、電極パッド上に突出電極を形成する工程と、前記突出電極の表面に酸化膜を形成する工程と、前記突出電極上面の酸化膜を除去する工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
これにより、突出電極の表面に酸化膜を形成した場合においても、突出電極上面を露出させることが可能となり、突出電極の接合工程に支障を与えることなく、突出電極間のマイグレーション耐性を向上させることが可能となる。
また、本発明の一態様に係る端子電極の製造方法によれば、前記突出電極の表面に酸化膜を形成する工程は、酸化性雰囲気中で前記突出電極を熱処理する工程を含むことを特徴とする。
【００１２】
これにより、膜厚の均一性を維持しつつ、突出電極を酸化膜で密着性よく被覆することが可能となるとともに、突出電極を酸化膜で被覆する際の製造工程の煩雑化を抑制することが可能となる。このため、突出電極の構成の複雑化を抑制しつつ、突出電極間のマイグレーション耐性を向上させることが可能となり、突出電極間の絶縁耐性を確保しつつ、突出電極間の狭ピッチ化に容易に対応することが可能となる。
【００１３】
また、本発明の一態様に係る端子電極の製造方法によれば、前記酸化膜が除去された突出電極上面にキャップ層を形成する工程と、前記キャップ層上に半田層を形成する工程とをさらに備えることを特徴とする。
これにより、突出電極のメッキ処理を行うことで、キャップ層を突出電極の上面に自己整合的に形成することが可能となり、キャップ層上に半田層を容易に形成することが可能となる。このため、突出電極の周囲に酸化膜を設けた場合においても、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、突出電極の接合を容易化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係る半導体モジュールおよびその製造方法について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体モジュールの製造方法を示す断面図である。
図１（ａ）において、半導体チップ１には電極パッド２が設けられ、電極パッド２が設けられた半導体チップ１の表面は保護膜３で被覆されている。そして、保護膜３には、電極パッド２の表面を露出させる開口部３ａが形成されている。なお、半導体チップ１には、トランジスタなどの能動素子またはキャパシタなどの受動素子を形成することができる。また、保護膜３としては、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜またはポリイミド膜などを用いることができる。
【００１５】
次に、図１（ｂ）に示すように、保護膜３が形成された半導体チップ１上に感光性樹脂層５を塗布する。なお、感光性樹脂層５は、例えば、スピンコート、カーテンコート、スクリーン印刷、インクジェット法などを用いて形成することができる。そして、感光性樹脂層５の露光・現像を行うことにより、電極パッド２の表面を露出させる開口部５ａを感光性樹脂層５に形成する。
【００１６】
次に、図１（ｃ）に示すように、例えば、無電解メッキを用いることにより、電極パッド２上に配置された突出電極６を開口部５ａ内に形成する。なお、突出電極６の材料としては、例えば、ニッケルＮｉ、金Ａｕ、銅Ｃｕなどを用いることができる。また、突出電極６を形成する場合、無電解メッキの他、電解メッキを用いるようにしてもよい。
次に、図１（ｄ）に示すように、感光性樹脂層５を半導体チップ１から除去することにより、電極パッド２上に形成された突出電極６の周囲を露出させる。
【００１７】
次に、図２（ａ）に示すように、突出電極６の表面に酸化膜７を形成する。酸化膜７の膜厚は、（  ３  ）ｎｍ以上（  ２  ）μｍ以下であることが好ましい。また、酸化膜７は（10    ）ｎｍ以上であることがより好ましい。ここで、突出電極６の表面の酸化膜７は、酸化性雰囲気中で突出電極６を熱処理することで形成することができる。例えば、突出電極６がニッケルＮｉで構成されている場合、大気中で３５０℃の温度で１５時間だけ突出電極６を加熱することにより、膜厚が０．１μｍ程度の酸化膜７を突出電極６の表面に形成することができる。
【００１８】
ここで、酸化性雰囲気中での熱処理により突出電極６の表面に酸化膜７を形成することで、膜厚の均一性を維持しつつ、突出電極６を酸化膜７で密着性よく被覆することが可能となるとともに、突出電極６を酸化膜７で被覆する際の製造工程の煩雑化を抑制することが可能となる。
このため、突出電極がニッケルＮｉなどの金属で構成されている場合においても、突出電極６の構成の複雑化を抑制しつつ、突出電極を構成する金属を移動し難くすることが可能となるとともに、突出電極が水分と反応し難くすることが可能となり、突出電極間のマイグレーション耐性を向上させることが可能となる。
【００１９】
次に、図２（ｂ）に示すように、突出電極６の上面の酸化膜７を除去することにより、突出電極６の周囲を酸化膜７で覆ったまま、突出電極６の上面を露出させる。なお、突出電極６の上面の酸化膜７を除去する場合、酸化膜７の研磨や異方性エッチングを用いることができる。
ここで、突出電極６の上面の酸化膜７を除去することにより、突出電極６の表面に酸化膜７を形成した場合においても、突出電極７の接合ができなくなることを防止することができる。
【００２０】
次に、図２（ｃ）に示すように、キャップ層８および半田層９を突出電極７上に順次形成する。なお、突出電極７をニッケルＮｉで構成した場合、キャップ層８としては、例えば、銅Ｃｕと錫Ｓｎの２層構造または金Ａｕなどを用いることができる。また、キャップ層８を突出電極７上に形成する場合、電解メッキを用いることができる。また、半田層９をキャップ層８上に形成する場合、電解メッキの他、半田印刷や半田ディップなどを用いることができる。
【００２１】
ここで、電解メッキによりキャップ層８を突出電極７上に形成することにより、酸化膜７で覆われた突出電極７の側面にメッキが付かないようすることができ、キャップ層８を突出電極６の上面に自己整合的に形成することが可能となる。このため、突出電極６の周囲に酸化膜７を設けた場合においても、キャップ層８を突出電極６の上面に容易に形成することが可能となり、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、突出電極６の接合を容易化することが可能となる。
【００２２】
次に、図３（ａ）に示すように、突出電極６と端子電極１２とが対向して配置されるように、半導体チップ１と配線基板１１とを位置合わせする。なお、配線基板１１としては、例えば、両面基板、多層配線基板、ビルドアップ基板、テープ基板またはフィルム基板などを用いることができ、配線基板１１の材質としては、例えば、ポリイミド樹脂、ガラスエポキシ樹脂、ＢＴレジン、アラミドとエポキシのコンポジットまたはセラミックなどを用いることができる。また、端子電極１２としては、例えば、金Ａｕや錫Ｓｎなどで被覆された銅Ｃｕなどを用いることができる。
【００２３】
次に、図３（ｂ）に示すように、突出電極６を端子電極１２に接合させることにより、半導体チップ１を配線基板１１上にフリップチップ実装する。そして、配線基板１１上に実装された半導体チップ１の表面に封止樹脂１３を注入することにより、半導体チップ１を樹脂封止する。
これにより、突出電極６の周囲が酸化膜７で覆われた状態で、半導体チップ１を配線基板１１上に実装することができる。このため、突出電極６間のマイグレーション耐性を向上させることが可能となり、突出電極６間の絶縁耐性を確保しつつ、突出電極６間の狭ピッチ化に対応することが可能となる。
【００２４】
なお、突出電極６を端子電極１２に接合させる場合、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）接合、ＮＣＦ（Ｎｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）接合、ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）接合、ＮＣＰ（Ｎｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）接合などの圧接接合を用いるようにしてもよいし、半田接合や合金接合などの金属接合やCOF接合を用いるようにしてもよい。
【００２５】
また、上述した実施形態では、キャップ層８および半田層９を突出電極７上に設ける方法について説明したが、キャップ層８および半田層９はなくてもよい。
また、上述した半導体モジュールは、例えば、液晶表示装置、携帯電話、携帯情報端末、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ＭＤ（Ｍｉｎｉ  Ｄｉｓｃ）プレーヤ、ＩＣカード、ＩＣタグなどの電子機器に適用することができ、電子機器の信頼性の劣化を抑制しつつ、電子機器の小型・軽量化を図ることができる。
【００２６】
また、上述した実施形態では、半導体チップの実装方法を例にとって説明したが、本発明は、必ずしも半導体チップの実装方法に限定されることなく、例えば、弾性表面波（ＳＡＷ）素子などのセラミック素子、光変調器や光スイッチなどの光学素子、磁気センサやバイオセンサなどの各種センサ類などの実装方法に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体モジュールの製造方法を示す断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る半導体モジュールの製造方法を示す断面図。
【図３】本発明の一実施形態に係る半導体モジュールの製造方法を示す断面図。
【符号の説明】
【００２８】
１  半導体チップ、２  電極パッド、３、  保護膜、３ａ  開口部、５  感光性樹脂層、６  突出電極、１１  配線基板、１２  端子電極、１３  封止樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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