(57)【要約】【課題】  信頼性の高い半導体チップ及び半導体装置並びに半導体装置の製造方法を提供することにある。【解決手段】  半導体装置の製造方法は、配線パターン４２が形成された基板４０に、複数のパッド２０と、パッド２０に設けられた第１の部分３２及びパッド２０よりも熱伝導率が小さい第２の部分３４を含むバンプ３０とを有する半導体チップ１０を、第１の部分３２と配線パターン４２とが対向するように搭載し、電磁誘導による電流を流すことによって第１の部分３２を加熱してバンプ３０と配線パターン４２とを電気的に接続することを含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンが形成された基板に、複数のパッドと、それぞれの前記パッドに設けられた第１の部分及び前記パッドよりも熱伝導率が小さい第２の部分を含むバンプとを有する半導体チップを、前記第１の部分と前記配線パターンとが対向するように搭載し、電磁誘導による電流を流すことによって前記第１の部分を加熱し前記バンプと前記配線パターンとを電気的に接続する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の部分は強磁性体層を含む半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
前記配線パターンは、第１の層と、前記第１の層よりも熱伝導率の小さい材料によって形成されて前記第１の層と前記基板との間に配置されてなる第２の層とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の方法によって製造された半導体装置。
【請求項５】
集積回路を有する半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた、前記半導体基板の内部と電気的に接続されたパッドと、
前記パッドに設けられた、第１及び第２の部分を含むバンプと、
を有し、
前記第１の部分は強磁性体層を含み、
前記第２の部分は、前記パッドよりも熱伝導率が小さくなるように形成されて、前記第１の部分と前記パッドとの間に配置されてなる半導体チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップ及び半導体装置並びに半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップの電極と配線基板の配線パターンとの接続に熱を利用することが知られている。このとき、半導体チップあるいは配線基板への熱の影響を小さくすることができれば、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【０００３】
本発明の目的は、信頼性の高い半導体チップ及び半導体装置並びに半導体装置の製造方法を提供することにある。
【特許文献１】特開平３−１４１６５４号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（１）本発明に係る半導体装置の製造方法は、配線パターンが形成された基板に、複数のパッドと、それぞれの前記パッドに設けられた第１の部分及び前記パッドよりも熱伝導率が小さい第２の部分を含むバンプとを有する半導体チップを、前記第１の部分と前記配線パターンとが対向するように搭載し、電磁誘導による電流を流すことによって前記第１の部分を加熱し前記バンプと前記配線パターンとを電気的に接続することを含む。本発明によれば、バンプと配線パターンとを電気的に接続するために必要な熱を、バンプの第１の部分を直接加熱することによって得ることができる。また、バンプはパッドよりも熱伝導率が小さい第２の部分を含むことから、第１の部分で発生した熱が半導体チップに伝わりにくくなる。これらのことから、半導体チップを実装する際に、半導体基板にかかる熱ストレスを軽減することができ、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
（２）この半導体装置の製造方法において、
前記第１の部分は強磁性体層を含んでもよい。これによれば、効率よく第１の部分を加熱することができる。
（３）この半導体装置の製造方法において、
前記配線パターンは、第１の層と、前記第１の層よりも熱伝導率の小さい材料によって形成されて前記第１の層と前記基板との間に配置されてなる第２の層とを含んでもよい。これによれば、バンプの熱が基板に伝わりにくくなる。そのため、基板にかかる熱ストレスを軽減することができ、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
（４）本発明に係る半導体装置は、上記方法によって製造されてなる。
（５）本発明に係る半導体チップは、集積回路を有する半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた、前記半導体基板の内部と電気的に接続されたパッドと、
前記パッドに設けられた、第１及び第２の部分を含むバンプと、
を有し、
前記第１の部分は強磁性体層を含み、
前記第２の部分は、前記パッドよりも熱伝導率が小さくなるように形成されて、前記第１の部分と前記パッドとの間に配置されてなる。本発明によれば、誘導加熱による接続に適した半導体チップを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。図１〜図３は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。
【０００６】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体チップ１０を用意することを含んでもよい。図１は、半導体チップ１０の一部拡大図である。半導体チップ１０は、半導体基板１２を有する。半導体基板１２は、集積回路１４を有する（図３参照）。集積回路１４の内容は特に限定されず、トランジスタやメモリ素子等によって構成されていてもよい。半導体チップ１０は、複数のパッド２０を有する。パッド２０は、半導体基板１２の集積回路１４が形成された面に、薄く平らに設けられていてもよい。パッド２０の材料は特に限定されないが、例えば、アルミニウムによって形成されていてもよい。また、パッド２０の平面形状も特に限定されないが、例えば、矩形をなしていてもよく、あるいは、円形をなしていてもよい。パッド２０は、半導体基板１２の内部と電気的に接続されていてもよい。このとき、すべてのパッド２０が、半導体基板１２の内部と電気的に接続されていてもよい。あるいは、半導体基板１２の内部と電気的に接続されていないパッドを含めて、パッド２０と称してもよい。パッド２０は、集積回路１４と電気的に接続されていてもよい。あるいは、集積回路１４と電気的に接続されていないパッドを含めて、パッド２０と称してもよい。
【０００７】
半導体チップ１０は、バンプ３０を有する。バンプ３０は、パッド２０に設けられてなる。バンプ３０は、第１の部分３２と第２の部分３４とを含む。第２の部分３４は、パッド２０よりも熱伝導率が小さくなるように形成されてなる。すなわち、第２の部分３４は、パッド２０よりも熱伝導率が小さい材料で形成されていてもよく、例えば、ビスマスあるいはニクロム（登録商標）で形成されていてもよい。そして、第２の部分３４は、パッド２０と第１の部分３２との間に配置されてなる。第１の部分３２は、図１に示すように、強磁性体層３６を含んでいてもよい。強磁性体層３６は、例えば、ニッケル、コバルト、鉄のいずれかによって形成されていてもよい。第１の部分３２は、図１に示すように、接続部３８をさらに含んでいてもよい。接続部３８の材料は特に限定されず、例えば、金、半田等によって形成されてもよい。
【０００８】
半導体チップ１０は、さらに、保護膜２１を有していてもよい（図１参照）。保護膜２１をパッシベーション膜と称してもよい。
【０００９】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図２に示す、基板４０を用意することを含んでもよい。図２は、基板４０の一部拡大図である。基板４０には配線パターン４２が形成されてなる。基板４０及び配線パターン４２の材料は特に限定されず、既に公知となっているいずれかの材料で形成されていてもよい。配線パターン４２は、一層あるいは複数層で形成されていてもよい。配線パターン４２が複数層で形成されている場合、配線パターン４２は、第１の層４４と第２の層４６とを含んでいてもよい。このとき、第２の層４６は、第１の層４４よりも熱伝導率の小さな材料によって形成されていてもよい。第２の層４６は、バンプ３０の第２の部分３４の材料と同じ材料によって形成されていてもよい。そして、第２の層４６は、第１の層４４と基板４０との間に配置されていてもよい。なお、配線パターン４２は、半田、スズ、金等によってメッキされていてもよい。
【００１０】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、基板４０に、半導体チップ１０を、第１の部分３２と配線パターン４２とが対向するように搭載し、電磁誘導による電流を流すことによって第１の部分３２を加熱しバンプ３０と配線パターン４２とを電気的に接続する工程を含む。すなわち、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、基板４０に半導体チップ１０を搭載してバンプ３０と配線パターン４２とを対向させて、電磁誘導による電流を流すことによって第１の部分３２を加熱して、その熱を利用してバンプ３０と配線パターン４２とを電気的に接続することを含む。図３は、バンプ３０と配線パターン４２とを電気的に接続する工程を説明するための図である。ただし、図３では、パッド２２は省略してある。例えばボンディングヘッド５２によって半導体チップ１０を保持して、基板４０と半導体チップ１０との位置合わせを行い、バンプ３０と配線パターン４２とを対向させる。図３に示すように、バンプ３０の先端面と配線パターン４２とを接触させてもよい。そして、ヒータ６０によって、第１の部分３２を加熱する。ヒータ６０は、電磁誘導によって導体を加熱するものである。ヒータ６０は、コイル６２を有する。コイル６２に交流電流（周波数が数kHz〜数百kHzの高周波交流電流）を流すことにより、変化する磁束が発生し、磁束の中におかれた第１の部分３２に、うず電流が発生する。うず電流が流れる際の抵抗によってジュール熱が発生して、第１の部分３２が加熱される。このように、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によると、第１の部分３２を直接加熱することができる。そのため、バンプと配線パターンとを電気的に接続するために必要な熱を、半導体基板１２を介して伝える必要がなくなる。すなわち、半導体基板１２を直接加熱する必要がなくなる。そのため、半導体基板１２に熱ストレスを与えることなく半導体装置を製造することが可能となる。また、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、バンプ３０は、第２の部分３４を有する（図１参照）。第２の部分３４は、パッド２０よりも熱伝導率の小さい材料で形成されて、第１の部分３２とパッド２０との間に配置されてなる。そのため、第１の部分３２で発生した熱がパッド２０に伝わりにくくなり、半導体基板１２に拡散することを防止することができる。これにより、効率よく第１の部分３２の温度を高めることができ、半導体装置の製造効率を高めることができる。また、半導体基板１２にかかる熱ストレスを小さくすることができるため、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。なお、図１に示すように、第１の部分３２が強磁性体層３６を含む場合、第１の部分３２を効率よく加熱することができ、半導体装置の製造効率をさらに高めることができる。また、配線パターン４２が第１の層４４と第２の層４６とを含む場合（図２参照）、第１の部分３２で発生した熱が基板４０に拡散することを防止することができる。そのため、第１の部分３２で発生した熱を、効率よくバンプ３０と配線パターン４２との電気的な接続に利用することができるため、効率よく半導体装置を製造することができる。また、基板４０にかかる熱ストレスを軽減することができるため、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。バンプ３０と配線パターン４２との電気的な接続には、合金接合（例えばAu−Au接合やAu−Sn接合）を利用してもよい。このとき、接続部３８（図１参照）は金バンプであってもよい。あるいは、バンプ３０と配線パターン４２との電気的な接続に半田接合を利用してもよく、このとき、接続部３８（図１参照）は半田バンプであってもよい。なお、バンプ３０と配線パターン４２とを電気的に接続する際に、超音波振動を利用してもよい。例えば、図示しない超音波振動装置によってボンディングヘッド５２を振動させて、あるいは支持台５４を振動させて、バンプ３０と配線パターン４２とを電気的に接続してもよい。また、バンプ３０と配線パターン４２とを圧接しながら、バンプ３０と配線パターン４２とを電気的に接続してもよい。例えば、押圧部５６によってボンディングヘッド５２を支持台５４に向かって押圧することで、バンプ３０と配線パターン４２とを圧接してもよい。なお、ここまで説明したように、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、バンプ３０と配線パターン４２とを対向させた後にバンプ３０の第１の部分３２を加熱してもよいが、これとは別に、第１の部分３２を加熱した後にバンプ３０と配線パターン４２とを対向させて、圧力や振動を加えて両者を電気的に接続してもよい。
【００１１】
まとめると、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、配線パターン４２が形成された基板４０に、複数のパッド２０と、パッド２０に設けられた第１及び第２の部分３２，３４を含むバンプ３０とを有する半導体チップ１０を搭載してバンプ３０と配線パターン４２とを対向させて、電磁誘導による電流を流すことによって第１の部分３２を加熱して、その熱を利用してバンプ３０と配線パターン４２とを電気的に接続することを含んでもよい。本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、第２の部分３４は、パッド２０よりも熱伝導率が小さくなるように形成されて、第１の部分３２とパッド２０との間に配置されてなる。そして、半導体チップ１０を基板４０に固着するための補強部を形成する工程や、検査工程などを経て、図４に示す、半導体装置１を製造してもよい。図５には、半導体装置１を有する表示デバイス１０００を示す。表示デバイス１０００は、例えば液晶表示デバイスやＥＬ（Electrical Luminescence）表示デバイスであってもよい。本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法によって製造した半導体装置を有する電子機器として、図６にノート型パーソナルコンピュータ２０００を、図７に携帯電話をそれぞれ示す。
【００１２】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図２】図２は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図３】図３は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図４】図４は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を示す図である。
【図５】図５は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する表示デバイスを示す図である。
【図６】図６は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。
【図７】図７は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。
【符号の説明】
【００１４】
１０  半導体チップ、  １２  半導体基板、  １４  集積回路、  ２０  パッド、  ２１  保護膜、  ３０  バンプ、  ３２  第１の部分、  ３４  第２の部分、  ３６  強磁性体膜、  ３８  接続部、  ４０  基板、  ４２  配線パターン、  ４４  第１の層、  ４６  第２の層
【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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