(57)【要約】【課題】  低コストで接続信頼性が高い半導体チップ及びこの半導体チップを有する半導体装置及び半導体装置の製造方法並びにこの半導体装置を有する電子機器を提供する。【解決手段】  バンプ１０を有する半導体チップ２と、ランド３を備えた配線基板４とを有し、バンプ１０とランド３とが絶縁性材料に分散された導電性粒子５で接続される半導体装置１であって、バンプ１０は、第１導電層１１と、該第１導電層１１に接触する第２導電層１２と、該第２導電層に接触する第３導電層１３とを有し、導電性粒子５が第３導電層１３に食い込んだ状態で電気的接続がなされるものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バンプを有する半導体チップと、ランドを備えた配線基板とを有し、前記バンプと前記ランドとが絶縁性材料に分散された導電性粒子で接続される半導体装置であって、前記バンプは、第１導電層と、該第１導電層に接触する第２導電層と、該第２導電層に接触する第３導電層とを有し、前記導電性粒子が前記第３導電層に食い込んだ状態で電気的接続がなされることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第３導電層の厚さは、前記導電性粒子の粒径の１／４以上が前記第３導電層に食い込むように形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第３導電層の厚さは、前記導電性粒子の粒径の１／２以上が前記第３導電層に食い込んで、前記バンプと前記ランドが直接接触するように形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１導電層と前記第２導電層及び／又は前記第２導電層と前記第３導電層との間に触媒を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
外部接続電極上に開口部を有するパッシベーション膜を有し、前記第１導電層が、前記開口部の部分に、前記パッシベーション膜の側面を除く表面に接触しないように形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記導電性粒子は、前記第３導電層よりも硬度が高い物質からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記導電性粒子は、ニッケルからなるか又は少なくともニッケルを含むことを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１導電層の前記第２導電層側の一部が補助導電層となっており、該補助導電層は、前記第１導電層の補助導電層以外の部分よりも硬度が低い物質からなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記補助導電層が、金からなることを特徴とする請求項８記載の半導体装置。
【請求項１０】
基材と、
該基材上に形成された外部接続電極と、
該外部接続電極と電気的に接続し、第１導電層及び該第１導電層上に設けられた第２導電層と、該第２導電層上に設けられた第３導電層を有するバンプと、
前記外部接続電極上に開口部を有するパッシベーション膜とを備え、
前記第１導電層は、前記パッシベーション膜の開口部の内側において前記外部接続電極の上面に接触し、前記パッシベーション膜の側面を除く表面には接触しないように設けられていることを特徴とする半導体チップ。
【請求項１１】
前記第３導電層が、錫からなることを特徴とする請求項１０記載の半導体チップ。
【請求項１２】
前記第２導電層が、銅からなることを特徴とする請求項１１記載の半導体チップ。
【請求項１３】
前記外部接続電極の厚さが０．２μｍ以上であることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載の半導体チップ。
【請求項１４】
前記第１導電層の前記第２導電層側の一部が補助導電層となっており、該補助導電層は、前記第１導電層の補助導電層以外の部分よりも硬度が低い物質からなることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載の半導体チップ。
【請求項１５】
前記補助導電層が、金からなることを特徴とする請求項１４記載の半導体チップ。
【請求項１６】
バンプを有する半導体チップと、ランドを有する配線基板とを接続する半導体装置の製造方法であって、前記バンプの第１導電層に接触するように第２導電層を形成する工程と、該第２導電層に接触するように第３導電層を形成する工程を有し、前記配線基板又は前記半導体チップに導電性粒子を分散した絶縁性材料を配置する工程と、前記バンプ又は前記ランドを絶縁性材料に押し込んで、前記第３導電層に前記導電性粒子を食い込ませて前記バンプと前記ランドとを電気的に接続する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記第１導電層と前記第２導電層及び／又は前記第２導電層と前記第３導電層との間に触媒を付与する工程を有することを特徴とする請求項１６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記第１導電層、前記第２導電層及び前記第３導電層の内の少なくとも１つの層を、無電解めっき法により形成することを特徴とする請求項１６又は１７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記第１導電層の前記第２導電層側の一部を補助導電層として形成し、該補助導電層は、前記第１導電層の補助導電層以外の部分よりも硬度が低い物質からなることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
請求項１〜９のいずれかに記載の半導体装置を有することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップ、半導体装置、半導体装置の製造方法及び電子機器に関し、特に、フェイスダウン実装（フリップチップ実装ともいう）に適した半導体チップ等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機やノート型コンピュータ等の小型化に伴い、半導体装置の小型化、高集積化が求められている。このため、半導体チップの実装方法として、高密度で集積可能なフェイスダウン実装（フリップチップ実装ともいう）が開発され、多くの携帯型電子機器に使用されている。
【０００３】
従来のフリップチップ実装を用いた半導体装置の接続方法では、半導体チップのバンプをニッケル及び金で形成し、異方性導電性樹脂を介して半導体チップのバンプとプリント配線板の電極端子の電気的接続を図るようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２８６２９９号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のフリップチップ実装を用いた半導体装置の接続方法では（例えば、特許文献１参照）、異方性導電性樹脂層の中の導電性粒子を、半導体チップのバンプの表面を覆う金に十分食い込ませるためには、金の膜厚を厚くする必要がありコストが高くなるという問題点があった。また、半導体チップのバンプの内部は硬度の高いニッケルから構成されているため、金の膜厚が薄い場合には導電性粒子が十分バンプに食い込むことができず、接続信頼性が低くなるという問題点があった。
【０００５】
本発明は、低コストで接続信頼性が高い半導体チップ及びこの半導体チップを有する半導体装置及び半導体装置の製造方法並びにこの半導体装置を有する電子機器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】
【０００６】
本発明に係る半導体装置は、バンプを有する半導体チップと、ランドを備えた配線基板とを有し、バンプとランドとが絶縁性材料に分散された導電性粒子で接続される半導体装置であって、バンプは、第１導電層と、該第１導電層に接触する第２導電層と、該第２導電層に接触する第３導電層とを有し、導電性粒子が第３導電層に食い込んだ状態で電気的接続がなされるものである。
導電性粒子が第３導電層に食い込んだ状態で電気的接続がなされるため、半導体チップのバンプと配線基板のランドとの間に導電性粒子が挟持されて安定した接触状態が保たれ、電気的接続の信頼性に優れた半導体装置を安価に提供することができる。
【０００７】
また本発明に係る半導体装置は、上記の第３導電層の厚さが、導電性粒子の粒径の１／４以上が第３導電層に食い込むように形成されているものである。
一般的に、半導体チップのバンプの表面及び配線基板のランドの表面は平坦ではなく、微小な凹凸を有している。仮に第３導電層への食い込みの量が粒径の１／４未満であったとすると、凹凸の分布状態によっては、接触面積が不十分となり電気的な導通が十分取れなくなるおそれがある。しかし、導電性粒子の粒径の１／４以上が第３導電層に食い込んでいれば、上記の凹凸の影響を吸収し、配線基板のランドとの間で良好な電気的接続を確保でき接続信頼性が向上する。
【０００８】
また本発明に係る半導体装置は、上記の第３導電層の厚さが、導電性粒子の粒径の１／２以上が第３導電層に食い込んで、バンプとランドが直接接触するように形成されているものである。
第３導電層の厚さを、導電性粒子の粒径の１／２以上が第３導電層に食い込んで、バンプとランドが直接接触するように形成するため、導電性粒子が第３導電層と配線基板のランドとの間に確実に挟持されて接触状態が保たれるので、良好な電気的接続を確保でき信頼性が向上する。
【０００９】
また本発明に係る半導体装置は、上記の第１導電層と第２導電層及び／又は第２導電層と第３導電層との間に触媒を有するものである。
材料の組み合わせによっては（例えば、ニッケルと銅又は銅と錫）、第１導電層と第２導電層又は第２導電層と第３導電層とを直接接触させると、密着性が悪く、場合によっては第２導電層や第３導電層が剥がれる等の不具合が生じるおそれがある。しかし、第１導電層と第２導電層及び／又は第２導電層と第３導電層との間に触媒を有するようにすれば、触媒の材料を適宜選択することにより、第１導電層と第２導電層及び／又は第２導電層と第３導電層の密着性を高めることが可能となる。
【００１０】
また本発明に係る半導体装置は、外部接続電極上に開口部を有するパッシベーション膜を有し、上記の第１導電層が、開口部の部分に、パッシベーション膜の側面を除く表面に接触しないように形成されているものである。
仮に、第１導電層がパッシベーション膜の表面にも形成されていて、第１導電層が硬い材料であったとすると、半導体チップを加圧して配線基板上に実装する際にパッシベーション膜に応力が集中しクラックが入るおそれがある。しかし、第１導電層がパッシベーション膜の側面を除く表面に接触しないように形成されていれば、パッシベーション膜上には第２導電層及び第３導電層だけが形成されるので、半導体チップを加圧して実装する際にパッシベーション膜に加わる応力を第２導電層及び第３導電層の持つ柔軟性により緩和できる。従って、パッシベーション膜にクラックが入るといった損傷の発生を防止でき、接続信頼性の高い半導体チップを実現できる。
【００１１】
また本発明に係る半導体装置は、上記の導電性粒子が、第３導電層よりも硬度が高い物質からなるものである。
導電性粒子が、第３導電層よりも硬度が高い物質からなるため、導電性粒子は第３導電層に確実に食い込み、電気的接続の信頼性を向上させることができる。
【００１２】
また本発明に係る半導体装置は、上記の導電性粒子が、ニッケルからなるか又は少なくともニッケルを含むものである。
ニッケルは比較的硬度が高いため、例えば錫からなる第３導電層に導電性粒子が確実に食い込み、電気的接続の信頼性を向上させることができる。また硬度の高いニッケルからなる導電性粒子を使用すれば、配線基板のランドにも導電性粒子が食い込み、更に半導体装置の接続信頼性を向上させることができる。
【００１３】
また本発明に係る半導体装置は、第１導電層の第２導電層側の一部が補助導電層となっており、該補助導電層は、第１導電層の補助導電層以外の部分よりも硬度が低い物質からなるものである。
第１導電層の第２導電層側の一部が、硬度の低い物質からなる補助導電層となっているため、半導体チップのシリコン部分にクラックが発生するのを効果的に防止することができる。
【００１４】
また本発明に係る半導体装置は、上記の補助導電層が、金からなるものである。
金は硬度が低いため、半導体チップのシリコン部分にクラックが発生するのを効果的に防止することができる。
【００１５】
本発明に係る半導体チップは、基材と、基材上に形成された外部接続電極と、外部接続電極と電気的に接続し、第１導電層及び該第１導電層上に設けられた第２導電層と、該第２導電層上に設けられた第３導電層を有するバンプと、外部接続電極上に開口部を有するパッシベーション膜とを備え、第１導電層は、パッシベーション膜の開口部の内側において外部接続電極の上面に接触し、パッシベーション膜の側面を除く表面には接触しないように設けられているものである。
仮に、第１導電層がパッシベーション膜の表面にも形成されていて、第１導電層が硬い材料であったとすると、半導体チップを加圧して配線基板上に実装する際にパッシベーション膜に応力が集中しクラックが入るおそれがある。しかし、第１導電層がパッシベーション膜の側面を除く表面に接触しないように形成されていれば、パッシベーション膜上には第２導電層及び第３導電層だけが形成されるので、半導体チップを加圧して実装する際にパッシベーション膜に加わる応力を第２導電層及び第３導電層の持つ柔軟性により緩和できる。従って、パッシベーション膜にクラックが入るといった損傷の発生を防止でき、接続信頼性の高い半導体チップを実現できる。
【００１６】
また本発明に係る半導体チップは、上記の第３導電層が、錫からなるものである。
錫は硬度が低いため、導電性粒子は第３導電層に十分食い込むことができ、接続信頼性の高い半導体チップを安価に提供することができる。
【００１７】
また本発明に係る半導体チップは、上記の第２導電層が、銅からなるものである。
第２導電層を銅で形成することにより、錫からなる第３導電層を無電解めっき法で形成することが可能となり、接続信頼性の高い半導体チップを安価に提供することができる。
【００１８】
また本発明に係る半導体チップは、上記の外部接続電極の厚さが０．２μｍ以上であるものである。
アルミニウム等の金属からなる外部接続電極の厚さを０．２μｍ以上の厚さにすることにより、例えば半導体チップを配線基板に接合するときに半導体チップのシリコン部分（基材）にクラックが発生するのを防止することができる。
【００１９】
また本発明に係る半導体チップは、上記の第１導電層の第２導電層側の一部が補助導電層となっており、該補助導電層は、第１導電層の補助導電層以外の部分よりも硬度が低い物質からなるものである。
第１導電層の第２導電層側の一部が、硬度の低い物質からなる補助導電層となっているため、半導体チップのシリコン部分にクラックが発生するのを、さらに効果的に防止することができる。
【００２０】
また本発明に係る半導体チップは、上記の補助導電層が、金からなるものである。
金は硬度が低いため、半導体チップのシリコン部分にクラックが発生するのを効果的に防止することができる。
【００２１】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、バンプを有する半導体チップと、ランドを有する配線基板とを接続する半導体装置の製造方法であって、バンプの第１導電層に接触するように第２導電層を形成する工程と、該第２導電層に接触するように第３導電層を形成する工程を有し、配線基板又は半導体チップに導電性粒子を分散した絶縁性材料を配置する工程と、バンプ又はランドを絶縁性材料に押し込んで、第３導電層に導電性粒子を食い込ませてバンプとランドとを電気的に接続する工程を有するものである。
上記のような製造方法で製造された半導体装置は、バンプと配線基板のランドとの間に導電性粒子が挟持されて安定した電気的接触状態が保たれる。このため、電気的接続の信頼性に優れた半導体装置を簡単な手法で安価に提供することができる。
【００２２】
また本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記の第１導電層と第２導電層及び／又は第２導電層と第３導電層との間に触媒を付与する工程を有するものである。
触媒の材料を適宜選択することによって、第１導電層と第２導電層及び／又は第２導電層と第３導電層の密着性を高めることが可能となる。
【００２３】
また本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記の第１導電層、第２導電層及び第３導電層の内の少なくとも１つの層を、無電解めっき法により形成するものである。
無電解めっき法を使用すれば、高さのばらつきの小さい安定したバンプを形成することができるため、安価で信頼性の高い半導体装置を提供できる。
【００２４】
また本発明に係る半導体装置の製造方法は、第１導電層の第２導電層側の一部を補助導電層として形成し、該補助導電層は、第１導電層の補助導電層以外の部分よりも硬度が低い物質からなるものである。
第１導電層の第２導電層側の一部を、硬度の低い物質からなる補助導電層として形成するため、半導体チップのシリコン部分にクラックが発生するのを効果的に防止することができる。
【００２５】
本発明に係る電子機器は、上記のいずれかの半導体装置を有するものである。
上記の接続信頼性の高い半導体装置を有するため、安価で信頼性の高い電子機器を実現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】
【００２６】
実施形態１．
図１は、本発明の実施形態１に係る半導体装置を示す縦断面模式図である。なお図１では、半導体装置の一部を示しているものとする。
本実施形態１に係る半導体装置１は、半導体チップ２と、１又は複数のランド３が設けられた配線基板４と、導電性粒子５が分散された異方導電性樹脂層６から構成されている。また半導体チップ２は、基材７、外部接続電極８、パッシベーション膜９、バンプ１０から構成されており、このバンプ１０は第１導電層１１、第２導電層１２及び第３導電層１３から構成されている。なお半導体装置１に、図１に示す構成要素以外の構成要素を付加してもよい。
【００２７】
図２は、図１に示す半導体装置１において、配線基板４に半導体チップ２を実装する前の状態を示す縦断面模式図である。なお、配線基板４に半導体チップ２を実装する方法については、後に説明する。
半導体チップ２は、例えば集積回路（図示せず）が形成されたシリコンからなる基材７の一方の面に、１又は複数の外部接続電極８が形成され、この外部接続電極８に接触するようにバンプ１０が形成されている。バンプ１０は、第１導電層１１、第２導電層１２及び第３導電層１３から構成されており、第１導電層１１は、例えばニッケルからなり、厚さが約１０μｍで形成されている。また、第２導電層１２は、例えば銅からなり、厚さが約５μｍで形成されており、第３導電層１３は、例えば錫からなり、厚さが約５μｍで形成されている。なお本実施形態１では、第１導電層１１はニッケル、第２導電層１２は銅、第３導電層１３が錫からなるものとする。また外部接続電極８はアルミニウムや銅等で形成されており、基材７に形成された集積回路に電気的に接続されているものとする。
【００２８】
また基材７の外部接続電極８が形成されている面には、例えばシリコン酸化膜からなるパッシベーション膜９が形成されている。このパッシベーション膜９には、外部接続電極８の一部を露出させる開口部９ａが設けられている。このとき、パッシベーション膜９は、外部接続電極８の端部に乗り上げる状態になっている。なお、一般的に開口部９ａは外部接続電極８の中央部が開口するように形成される。このように、基材７の外部接続電極８が設けられた側の面には、開口部９ａを除いた部分にパッシベーション膜９が形成されている。
【００２９】
第１導電層１１は、開口部９ａを覆う状態で外部接続電極８と接触するように形成されている。また第２導電層１２は、第１導電層１１を覆う状態で第１導電層１１と接触するように形成され、第３導電層１３は、第２導電層１２を覆う状態で第２導電層１２と接触するように形成されている。なお第２導電層１２又は第３導電層１３は、必ずしも第１導電層１１又は第２導電層１２のすべてを覆うように形成する必要はない。
さらに、第１導電層１１と第２導電層１２及び／又は第２導電層１２と第３導電層１３の間には、例えばパラジウムからなる触媒（図示せず）が塗布されている。この触媒は、ニッケルからなる第１導電層１１と銅からなる第２導電層１２及び／又は銅からなる第２導電層１２と錫からなる第３導電層１３の密着性を高める効果があり、接続信頼性を向上させている。
【００３０】
配線基板４は、例えばＰＥＴ（Ｐｏｌｙ−ｅｔｈｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）基板からなり、その一方の面に形成された１又は複数のランド３は、銀や銅等の金属で形成されている。なお配線基板４には、ポリイミド樹脂、ポリエステルフィルム等のフレキシブル基板や、ガラスエポキシ基板、セラミック基板等のリジット基板を用いても良い。またランド３は、銀や銅以外の金属で形成してもよい。
【００３１】
異方導電性樹脂層６の導電性粒子５を除いた部分は、熱硬化性を有するエポキシ樹脂等の絶縁性材料からなっている。この異方導電性樹脂層６は、半導体チップ２のバンプ１０が形成された面と配線基板４のランド３の形成された面との間に挟持されて、半導体チップ２と配線基板４の間を封止接合している。
また導電性粒子５は、第３導電層１３よりも硬度が高い物質、例えばニッケルからなり、その粒径は０．２〜５μｍ程度であり、一般的には約４μｍである。なお導電性粒子５は、例えば、樹脂にニッケル及び金をコーティングした粒子等の少なくともニッケルを含むものでもよく、また他の金属等を使用してもよい。
【００３２】
図１に示すように本実施形態１では、半導体チップ２が配線基板４に実装されて半導体装置１が形成されている状態では、バンプ１０の最外周にある第３導電層１３とランド３は接触し、第３導電層１３とランド３が接触している部分に挟み込まれている導電性粒子５は、第３導電層１３に食い込んでいる。これは、例えば硬度の高いニッケルからなる導電性粒子５は、硬度の低い錫からなる第３導電層１３に食い込みやすいためである。また銀や銅等からなるランド３の表面の酸化膜（図示せず）を破って、接続信頼性を向上させる効果もある。
ここで導電性粒子５は、少なくともその粒径の１／４以上が第３導電層１３に食い込むようにするのが望ましい。これは、半導体チップのバンプの表面及び配線基板のランドの表面は平坦ではなく、微小な凹凸を有しているため、仮に第３導電層への食い込みの量が粒径の１／４未満であったとすると、凹凸の分布状態によっては、接触面積が不十分となり電気的な導通が十分取れなくなるおそれがあるからである。また本実施形態１のように、第３導電層１３とランド３が接触している状態では、導電性粒子５の粒径の１／２以上を第３導電層１３に食い込ませることが可能となる。これにより導電性粒子が第３導電層１３と配線基板４のランド３との間に確実に挟持されて電気的な接触状態が保たれるので、良好な電気的接続を確保できる。このように導電性粒子５を介して、バンプ１０とランド３の電気的な接続がなされることとなる。
【００３３】
図３及び図４は、本発明の実施形態１に係る半導体装置の製造工程を示した縦断面模式図である。なお図３及び図４では、図２に示す半導体チップ２を配線基板４に実装して、図１に示す半導体装置１を製造する工程を示している。
まず、集積回路（図示せず）が形成されたシリコン等からなる基材７を準備する。なお基材７の一方の面には、予め１又は複数の外部接続電極８が設けられている。この外部接続電極８は、アルミニウムや銅等で形成されており、基材７に形成された集積回路に電気的に接続されている。
次に、基材７の外部接続電極８が形成されている面にパッシベーション膜９を形成する（図３（ａ））。このパッシベーション膜９は、酸化シリコン、窒化シリコン、ポリイミド樹脂等で形成することができる。なお上記のように、このパッシベーション膜９には、外部接続電極８の一部を露出させる開口部が設けられており、パッシベーション膜９は、外部接続電極８の端部に乗り上げる状態になっている。
【００３４】
そして、外部接続電極８と接触し開口部を覆う状態で、例えばニッケルからなる第１導電層１１を無電解めっき法により形成する（図３（ｂ））。なお外部接続電極８がアルミニウムからなる場合には、第１導電層１１を形成する前に、外部接続電極８の表面にジンケート処理を施すことによりアルミニウムを亜鉛に置換析出させて、亜鉛からなる金属被膜（図示せず）を形成しておく。この第１導電層１１は、ジンケート処理が施された外部接続電極８を無電解ニッケルめっき液の中に浸漬し、亜鉛からなる金属被膜とニッケルとの置換反応を利用する無電解めっき法により形成することができる。また第１導電層１１は、例えば厚さが約１０μｍになるように形成する。なお本実施形態１では、レジスト等のマスクを使用せずにマッシュルーム型のバンプ１０（第１導電層１１、第２導電層１２及び第３導電層１３）を形成するようにしているが、レジスト等のマスクを使用してストレートウォール型のバンプ１０を形成するようにしてもよい。
【００３５】
その後、第１導電層１１の表面に触媒（図示せず）を塗布する。この触媒としては、例えばパラジウムを使用することができる。また触媒を塗布するには、センシタイジング−アクチベーション法やキャタリスト−アクセレータ法を用いることができる。
それから、第１導電層１１を覆う状態で第１導電層１１と接触するように、銅からなる第２導電層１２を無電解めっき法により形成する（図３（ｃ））。この第２導電層１２は、銅めっき液に第１導電層１１を浸漬して、第１導電層の表面に塗布されているパラジウムを触媒として銅を析出させることにより形成することができる。このように触媒が塗布されていることにより、第１導電層１１と第２導電層１２の密着性を高めることができる。なお第２導電層１２は、例えば厚さが約５μｍになるように形成する。
【００３６】
次に、第２導電層１２を覆う状態で第２導電層１２と接触するように錫からなる第３導電層１３を無電解めっき法により形成する（図３（ｄ））。この第３導電層１３は、第２導電層１２が銅からなるため、第１導電層１１や第２導電層１２と同様に無電解めっき法により形成することができる。なお第２導電層１２と第３導電層１３の密着性を高めるために、第２導電層１２の表面に予め触媒を塗布しておくようにしてもよい。
以上の図３（ａ）〜図３（ｄ）の工程により外部接続電極８上に、第１導電層１１、第２導電層１２及び第３導電層１３からなるバンプ１０が形成され、半導体チップ２が完成する。
【００３７】
一方、半導体チップ２とは別に、１又は複数のランド３が形成された配線基板４を準備し、配線基板４のランド３が形成されている面に異方導電性樹脂層６を形成する（図４（ｅ））。配線基板４には、ＰＥＴ基板やポリイミド樹脂、ポリエステルフィルム等のフレキシブル基板又はガラスエポキシ基板、セラミック基板等のリジット基板等を使用することができる。またランド３は、銀や銅等の金属で形成されている。なお上記のように、異方導電性樹脂層６には導電性粒子５が分散されている。
【００３８】
異方導電性樹脂層６の導電性粒子５を除いた部分は、熱硬化性を有するエポキシ樹脂等の絶縁性材料からなっており、スクリーン印刷法やディスペンス法を用いて配線基板４のランド３の形成された面に形成することができる。異方導電性樹脂層６に分散された導電性粒子５は、粒径が０．２〜５μｍ程度のニッケルや、樹脂にニッケル及び金をコーティングした粒子等である。なお、導電性粒子５の分散されたフィルムを配線基板４の表面に貼り付けることにより異方導電性樹脂層６を形成してもよい。
【００３９】
そして、図３（ｄ）に示す半導体チップ２のバンプ１０が形成された側の面と、配線基板４の異方導電性樹脂層６の形成された面を対向させて、バンプ１０とランド３の位置が合うように半導体チップ２及び配線基板４の位置決めをする。なお、半導体チップ２に形成されるバンプ１０（外部接続電極８）と配線基板４に形成されるランド３は、位置決めした際に位置が合うように形成されているものとする。
その後、一方の面が平坦な熱圧着装置２０を、異方導電性樹脂層６の硬化温度程度に加熱して、熱圧着装置２０の平坦な面と半導体チップ２のバンプ１０の形成されている面の反対側の面を接触させてバンプ１０を異方導電性樹脂層６に押し込む（図４（ｆ））。
なお本実施形態１では、異方導電性樹脂層６を配線基板４側に形成しバンプ１０を押し込むようにしているが、異方導電性樹脂層６を半導体チップ２側に形成してランド３を異方導電性樹脂層に押し込むようにしてもよい。
【００４０】
図４（ｆ）に示すように、熱圧着装置２０によってバンプ１０を異方導電性樹脂層６に押し込むと、バンプ１０が配線基板４の表面の異方導電性樹脂層６を押しのけてランド３に接触する。これにより、バンプ１０の最外周にある第３導電層１３とランド３の間に異方導電性樹脂層６に分散された導電性粒子５が挟み込まれる。この際、導電性粒子５は第３導電層１３よりも硬度の高いニッケル等からなるため、第３導電層１３に食い込む。なお導電性粒子５は、上記のように少なくともその粒径の１／４以上が第３導電層１３に食い込むようにする。また、第３導電層１３とランド３が接触している状態では、導電性粒子５の粒径の１／２以上を第３導電層１３に食い込ませることが可能となる。これにより、導電性粒子が第３導電層１３と配線基板４のランド３との間に確実に挟持されて、良好な電気的接続を確保できる。また、振動や温度変化による絶縁材料の膨張収縮などの影響を受けにくくなるという効果もある。
この後、異方導電性樹脂層６を熱圧着装置２０で熱硬化させることにより、半導体チップ２と配線基板４の間を封止接合して半導体装置１が完成する（図４（ｇ））。
【００４１】
なお、本実施形態１の図４（ｆ）の工程でバンプ１０を異方導電性樹脂層６に押し込む際に、超音波等による微小振動を加えるようにしてもよい。このように超音波等の微小振動を加えることにより、錫からなる第３導電層１３及びランド３の表面の酸化膜を破りやすくなり、接続信頼性を向上させることができる。
【００４２】
本実施形態１では、第３導電層１３を、導電性粒子５が第３導電層１３中に食い込んで電気的接続を確保するように形成するため、導電性粒子５と第３導電層１３とが単に接触するのではなく、導電性粒子５が第３導電層１３に食い込んで広い接触面積が取れ、抵抗の低い電気的接続が可能となる。また、第３導電層１３を硬度の低い錫で形成しているので、振動や温度変化による絶縁材料の膨張収縮などの影響を受けにくくなり、接続信頼性の高い半導体チップを安価に提供することができる。
また、第２導電層１２を銅で形成することにより、錫からなる第３導電層１３を無電解めっき法で形成することが可能となり、接続信頼性の高い半導体チップを安価に提供することができる。
【００４３】
実施形態２．
図５は、本発明の実施形態２に係る半導体装置において、配線基板４に半導体チップ２を実装する前の状態を示す縦断面模式図である。なお図５に示す半導体装置では、第１導電層１１が、パッシベーション膜９の開口部９ａの部分に形成されており、パッシベーション膜９の側面を除く表面に接触しないようになっている。その他の部分については、実施形態１の図２に示す半導体装置と同様であり、実施形態１と同じ部分については同一の符号を付している。また製造工程も、実施形態１の図３及び図４に示すものとほぼ同様である。
【００４４】
本実施形態２では、第１導電層１１、第２導電層１２及び第３導電層１３からなるバンプ１０において、第１の導電層１１がパッシベーション膜９の開口部９ａの部分のみに形成されて、パッシベーション膜９の表面に接触しないようになっている。なお図５に示すように、パッシベーション膜９の開口部９ａの側面には接触してもよい。また第１導電層１１を、パッシベーション膜９の膜圧以下に形成するようにしてもよい。
【００４５】
本実施形態２では、第１導電層１１がパッシベーション膜９の側面を除く表面に接触しないように形成されているため、パッシベーション膜９の表面には第２導電層１２及び第３導電層１３だけが形成されるので、半導体チップ２を加圧して実装する際にパッシベーション膜９に加わる応力を第２導電層１２及び第３導電層１３の持つ柔軟性により緩和できる。従って、パッシベーション膜９にクラックが入るといった損傷の発生を防止でき、接続信頼性の高い半導体チップを実現することができる。
【００４６】
実施形態３．
図６は、本発明の実施形態３に係る半導体装置において、配線基板４に半導体チップ２を実装する前の状態を示す縦断面模式図である。なお図６に示す半導体装置では、実施形態２に係る半導体装置と同様に、第１導電層１１が、パッシベーション膜９の開口部９ａの部分に形成されており、パッシベーション膜９の側面を除く表面に接触しないようになっている。また図６に示す半導体装置では、第１導電層１１の第２導電層１２側の一部が補助導電層１１ａとなっており、この補助導電層１１ａは、第１導電層１１の補助導電層１１ａ以外の部分（ニッケルからなる）よりも硬度が低い金で形成されている。なお本実施形態３では、補助導電層１１ａを金で形成しているが、例えばニッケルよりも硬度が低い他の金属等で形成してもよい。この補助導電層１１ａは、例えば第１導電層１１の補助導電層１１ａ以外の部分を形成した後に、置換めっきによって金層を０．１〜３．０μｍの厚さでめっきすることにより形成することができる（図３（ｂ）参照）。補助導電層１１ａは、０．２〜１．０μｍの厚さで形成することが好ましいが、補助導電層１１ａを厚く形成するときは、置換めっきを行った後に化学還元めっきを行うことで形成することができる。
その他の部分については、実施形態２の図５に示す半導体装置と同様であり、実施形態２と同じ部分については同一の符号を付している。
なお本実施形態３では、補助導電層１１ａがパッシベーション膜９の側面を除く表面に接触しないように形成されているが、金は硬度が低くパッシベーション膜９にクラックが入るおそれが少ないため、金からなる補助導電層１ａをパッシベーション膜９の表面に接触するように形成してもよい。
【００４７】
また本実施形態３では、外部接続電極８が０．２μｍ以上の厚さとなるように形成されている。外部接続電極８の厚さを０．２μｍ以上の厚さとすることにより、例えば半導体チップ２を配線基板４に接合するときに半導体チップ２の基材７（シリコンからなる）にクラックが発生するのを防止することができる。
なお実施形態１及び実施形態２に係る半導体装置においても、外部接続電極８の厚さを０．２μｍ以上の厚さとすることで、上記と同様の効果が得られる。
【００４８】
本実施形態３では、第１導電層１１の第２導電層１２側の一部が、硬度の低い金からなる補助導電層１１ａとなっているため、半導体チップ２の基材７にクラックが発生するのを効果的に防止することができる。
またアルミニウム等の金属からなる外部接続電極８の厚さを０．２μｍ以上の厚さとしているため、例えば半導体チップ２を配線基板４に接合するときに半導体チップ２の基材７にクラックが発生するのをさらに効果的に防止することができる。
【００４９】
実施形態４．
図７は、本発明の実施形態４に係る電子機器の例を示した斜視模式図である。なお図７に示す電子機器１００は携帯電話であり、本発明の実施形態１、実施形態２又は実施形態３に示す半導体装置を搭載している。
本発明の実施形態１、実施形態２又は実施形態３に係る半導体装置は、図７に示すような携帯電話だけでなく、ノート型パーソナルコンピューター、電子手帳、電子卓上計算機、液晶プロジェクタ、プリンタ等の種々の電子機器に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態１に係る半導体装置を示す縦断面模式図。
【図２】図１に示す半導体装置において、配線基板に半導体チップを実装する前の状態を示す縦断面模式図。
【図３】本発明の実施形態１に係る半導体装置の製造工程を示した縦断面模式図。
【図４】図３の続きの製造工程を示した縦断面模式図。
【図５】実施形態２に係る半導体装置において、配線基板に半導体チップを実装する前の状態を示す縦断面模式図。
【図６】実施形態３に係る半導体装置において、配線基板に半導体チップを実装する前の状態を示す縦断面模式図。
【図７】本発明の実施形態４に係る電子機器の例を示した斜視模式図。
【符号の説明】
【００５１】
１  半導体装置、２  半導体チップ、３  ランド、４  配線基板、５  導電性粒子、６  異方導電性樹脂層、７  基材、８  外部接続電極、９  パッシベーション膜、１０  バンプ、１１  第１導電層、１１ａ  補助導電層、１２  第２導電層、１３  第３導電層、２０  熱圧着装置、１００  電子機器。
【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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