(57)【要約】【課題】異方性導電ペーストを端子上に設ける際、所望の塗布厚みで設けることができ、半導体チップと回路基板とを良好に接合できる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  基板１上に設けられた端子２に応じた開口部１１を有するマスク１０を基板１上に配置する工程と、開口部１１を介して端子２上に導電性粒子７Ａを分散した異方性導電ペースト７を設ける工程とを有し、端子２の上面とマスク１０の上面との距離Ｈがマスク１０の厚みＤより小さい値を有し、且つ開口部１１と端子２とで形成される空間内部に導電性粒子７Ａを保持可能となるように、端子２の高さが設定されている。【選択図】    図３
2005150588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の所定面上に設けられた端子に応じた開口部を有するマスクを前記所定面上に配置する工程と、
前記開口部を介して前記端子上に導電性粒子を分散したペースト材を設ける工程とを有し、
前記端子の上面と前記マスクの上面との距離が前記マスクの厚みより小さい値を有し、且つ前記開口部と前記端子とで形成される空間内部に前記導電性粒子を保持可能となるように、前記端子の高さが設定されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記端子の上面と前記マスクの上面との距離は前記導電性粒子の径よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記端子の上面と前記マスクの上面との距離は前記導電性粒子の径と略等しいことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記端子の周囲に絶縁層が設けられ、前記端子の高さは前記絶縁層よりも高いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記マスクの開口部は、前記端子よりも大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記マスクの上面に沿ってスキージを移動することによって前記開口部を介して前記端子上に前記ペースト材を設けることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記マスクの開口部は、前記端子を囲むように設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記端子は前記所定面上に複数設けられ、前記マスクの開口部は、前記複数の端子のそれぞれに対応して設けられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記端子は前記所定面上に複数設けられ、前記マスクの開口部は、前記複数の端子を囲むように設けられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれか一項記載の製造方法によって製造された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、半導体装置の製造方法、電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップをフリップチップ方式によって回路基板にフェースダウン実装するとき、半導体チップの端子と回路基板の端子との間にバンプや異方性導電ペースト（ＡＣＰ）等を配置し、加熱・加圧することで半導体チップの端子と回路基板の端子とを接合することが行われている。上記バンプを形成するためのペーストはんだ（クリームはんだ）や異方性導電ペースト等のペースト材は、半導体チップ（あるいは回路基板）上にメタルマスクを配置し、スクリーン印刷法に基づいて端子上に配置される。下記特許文献１にはメタルマスクを用いてクリームはんだを電極端子上に設ける技術の一例が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−３４０２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記メタルマスクを用いて端子上にペースト材を設ける場合、メタルマスクの開口部と端子とを位置合わせし、メタルマスクの上面に沿ってスキージを移動することで、開口部にペースト材が充填され、所定の塗布厚みで端子上に設けられる。上記メタルマスクにはその強度等の面から製造限界があり、所定値（例えば３０μｍ）以上の厚みを持って形成される。そのため、端子上に設けられるペースト材の塗布厚みはメタルマスクの厚み（開口部の深さ）に応じた値（すなわち３０μｍ程度）となる。ところで、そのメタルマスクを使って異方性導電ペーストを端子上に設ける場合、異方性導電ペーストを回路基板の端子上にメタルマスクの厚みに応じた塗布厚み（３０μｍ程度）で設けた後、その設けられた異方性導電ペーストを半導体チップの端子と回路基板の端子との間で挟むようにして半導体チップと回路基板とを加熱・加圧接合するが、導電性を得るために、異方性導電ペーストの厚みが例えば異方性導電ペースト中に分散されている導電性粒子の径の大きさ程度（例えば５μｍ程度）になるまで加圧される。そのため、加圧したときに余分な異方性導電ペーストが周囲にはみ出て流出する等の不都合が生じる可能性がある。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、異方性導電ペーストを端子上に設ける際、所望の塗布厚みで設けることができ、半導体チップと回路基板とを良好に接合できる半導体装置の製造方法、及び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】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の半導体装置の製造方法は、基板の所定面上に設けられた端子に応じた開口部を有するマスクを前記所定面上に配置する工程と、前記開口部を介して前記端子上に導電性粒子を分散したペースト材を設ける工程とを有し、前記端子の上面と前記マスクの上面との距離が前記マスクの厚みより小さい値を有し、且つ前記開口部と前記端子とで形成される空間内部に前記導電性粒子を保持可能となるように、前記端子の高さが設定されていることを特徴とする。
本発明によれば、端子の上面とマスクの上面との距離がマスクの厚みよりも小さい値となるように、基板上の端子を突出させるようにして設けたので、マスクの厚みを変えることなく、端子の高さを調整して開口部と端子とで形成される空間内部にペースト材を設けることで、所望の塗布厚みでペースト材を端子上に設けることができる。したがって、基板上の端子と例えば半導体チップの電極端子とを加熱・加圧接合した際にペースト材が流出するなどの不都合を抑えることができる。特に、開口部と端子とで形成される空間内部に導電性粒子を保持可能な程度に端子の高さを設定することで前記空間内部に導電性粒子を確実に配置することができ、基板上の端子と例えば半導体チップの電極端子とを加熱・加圧接合して電気的に接続することができる。
【０００６】
本発明の半導体装置の製造方法において、前記端子の上面と前記マスクの上面との距離は前記導電性粒子の径よりも大きいことを特徴とする。これにより、開口部と端子とで形成される空間内部に導電性粒子を確実に配置することができ、基板上の端子と半導体チップの電極端子とを電気的に接続することができる。
【０００７】
本発明の半導体装置の製造方法において、前記端子の上面と前記マスクの上面との距離は前記導電性粒子の径と略等しいことを特徴とする。これにより、ペースト材の使用量を最小限に抑えつつ加圧後の導電性の発現を確保でき、基板上の端子と半導体チップの電極端子とを加圧したときにペースト材が流出する不都合を更に抑制することができる。
【０００８】
本発明の半導体装置の製造方法において、前記端子の周囲に絶縁層が設けられ、前記端子の高さは前記絶縁層よりも高いことを特徴とする。これにより、絶縁層の上面とマスクの下面とを接触させた状態でマスクを絶縁層上に設置した場合においても、基板上の端子をマスクの開口部の内側に円滑に配置することができ、端子の上面とマスクの上面との距離をマスクの厚みより小さい値にすることができる。
【０００９】
本発明の半導体装置の製造方法において、前記マスクの開口部は、前記端子よりも大きいことを特徴とする。これにより、基板上の端子をマスクの開口部の内側に円滑に配置することができ、端子の上面とマスクの上面との距離をマスクの厚みより小さい値にすることができる。
【００１０】
本発明の半導体装置の製造方法において、前記マスクの上面に沿ってスキージを移動することによって前記開口部を介して前記端子上に前記ペースト材を設けることを特徴とする。これにより、端子の上面とマスクの上面との距離に応じた塗布厚みでペースト材を端子上に配置することができる。
【００１１】
本発明の半導体装置の製造方法において、前記マスクの開口部は、前記端子を囲むように設けられることを特徴とする。これにより、端子上のみにペースト材を配置することができ、基板上の不要な領域に対してペースト材が配置されるといった不都合を防止することができる。
【００１２】
本発明の半導体装置の製造方法において、前記端子は前記所定面上に複数設けられ、前記マスクの開口部は、前記複数の端子のそれぞれに対応して設けられることを特徴とする。これにより、端子上のみにペースト材を配置することができ、基板上の不要な領域に対してペースト材が配置されるといった不都合を防止することができる。
【００１３】
本発明の半導体装置の製造方法において、前記端子は前記所定面上に複数設けられ、前記マスクの開口部は、前記複数の端子を囲むように設けられることを特徴とする。これにより、マスクの開口部の形成を容易に行うことができ、そのマスクの上面に沿ってスキージを移動することで端子上にペースト材を良好に配置することができる。
【００１４】
本発明の電子機器は、上記記載の製造方法によって製造された半導体装置を有することを特徴とする。
本発明によれば、過剰な量のベースト材を設けることなく、最適な塗布厚みで塗布されたペースト材を使って基板の端子とチップの電極端子とを電気的に良好に接続することができ、所望の性能を発揮できる電子機器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】
【００１５】
以下、本発明の半導体装置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、本発明の半導体装置の製造方法の一実施形態を示す模式図である。
図１（ａ）に示すように、基板１が用意される。基板１上には不図示の電気信号配線が所望の回路となるように設けられている。基板１は、例えばガラス、フレキシブルテープ、ガラスエポキシ、あるいはセラミックスなどにより構成されている。また、電気信号配線は、例えば銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、あるいは金（Ａｕ）等により構成されている。
【００１６】
次に、図１（ｂ）に示すように、基板１上に、上記電気信号配線と接続する電極パッド２Ａが形成される。電極パッド２Ａは、例えばアルミニウム（Ａｌ）、あるいはニッケル（Ｎｉ）等によって構成され、めっき法により基板１上に形成される。そして、基板１上面及び電極パッド２Ａ上面に絶縁層３が設けられる。絶縁層３は、例えばポリイミド等の合成樹脂によって構成されており、スピンコート法、印刷法、及びインクジェット法（液滴吐出法）等の手法を用いて基板１及び電極パッド２Ａ上に塗布される。
【００１７】
次いで、図１（ｃ）に示すように、絶縁層３の上面にレジスト層４が形成される。レジスト層４は感光性樹脂により構成されており、スピンコート法、印刷法、及びインクジェット法等の手法を用いて絶縁層３上に塗布される。
【００１８】
次に、図１（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を使って、レジスト層４のうち電極パッド２Ａに対応する領域に開口部５Ａが形成される。次いで、レジスト層４をマスクとしてエッチング処理を行うことにより、図１（ｅ）に示すように、開口部５Ａ内部の絶縁層３が除去されて絶縁層３に開口部５Ａと連続する開口部５Ｂが形成される。これにより、電極パッド２Ａが露出する。ここで、開口部５Ａの壁面と開口部５Ｂの壁面とは段差が無く面一で連続している。以下の説明では、開口部５Ａと開口部５Ｂとを合わせて適宜「開口部５」と称する。
【００１９】
次いで、図２（ａ）に示すように、開口部５の内部に導電性材料を設けることにより、電極パッド２Ａに接続する導電層２Ｂが形成される。導電層２Ｂは、例えばアルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）等によって構成され、例えばめっき法やインクジェット法により電極パッド２Ａ上に形成される。導電層２Ｂは開口部５の壁面に沿って形成される。ここで、以下の説明では、電極パッド２Ａと導電層２Ｂとを合わせて適宜「端子２」と称する。
【００２０】
次に、図２（ｂ）に示すように、レジスト層４が除去される。レジスト層４は機械的又は化学的に剥離されることによって除去される。レジスト層４を除去することにより、端子２の周囲において絶縁層３が露出する。端子２は、その周囲に設けられた絶縁層３より上方に突出しており、端子２の高さは絶縁層３よりも高くなっている。そして、レジスト層４を剥離した後、絶縁層３上や端子２上に残存する残渣は例えばプラズマアッシングによって除去される。
【００２１】
次に、図２（ｃ）に示すように、基板１の上面側の絶縁層３上にマスク１０が配置される。絶縁層３の上面に対してマスクＭの下面を接触させるようにしてマスクＭは絶縁層３上に配置される。マスク１０は、基板１の上面に設けられた端子２の形成位置及び大きさに応じた貫通穴である開口部１１を有している。マスク１０の開口部１１の平面視における大きさは端子２よりも大きく形成されている。
【００２２】
端子２の高さは絶縁層３の高さ以上となっているので、絶縁層３の上面とマスク１０の下面とを接触させた状態でマスク１０を絶縁層３上に設置した場合においても、基板１上の端子２をマスク１０の開口部１１の内側に円滑に配置することができる。これにより、端子２の上面はマスクＭの開口部１１の内側に配置され、端子２の上面とマスク１０の上面との距離をマスク１０の厚みより小さい値にすることができる。更に、マスク１０の開口部１１は、端子２よりも大きいので、基板１上の端子２をマスク１０の開口部１１の内側に円滑に配置することができる。
【００２３】
次に、図２（ｄ）に示すように、マスク１０の上面に沿ってスキージ６を移動（摺動）することによって、開口部１１を介して、その開口部１１の内側に配置されている端子２上に、導電性粒子を分散したペースト材である異方性導電ペースト（ＡＣＰ）７が設けられる。
【００２４】
図３は、マスク１０の開口部１１と基板１上の端子２と絶縁層３とで形成される空間内部に配置された異方性導電ペースト７を示す拡大図である。電極パッド２Ａ上に導電層２Ｂを設けて端子２を絶縁層３より突出させ、端子２の上面がマスク１０の開口部１１内部に配置されるように端子２の高さを設定したため、端子２の上面とマスク１０の上面との距離Ｈは、マスク１０の厚みＤより小さい値（厚みＤ以下）となっている。また、距離Ｈは、異方性導電ペースト７に含まれている導電性粒子７Ａの径よりも大きい値（導電性粒子７Ａの径以上の値）になるように、端子２高さが設定されている。更に好ましくは、距離Ｈは、導電性粒子７Ａの径と略等しい値に設定される。これにより、マスク１０の開口部１１と基板１上の端子２（及び絶縁層３）とで形成される空間内部に、異方性導電ペースト７の導電性微粒子７Ａが確実に保持可能となっている。
【００２５】
なお、スキージ条件などによっては、距離Ｈは導電性粒子７Ａの径より小さい値であっても、開口部１１と端子２とで形成される空間内部に導電性粒子７Ａを保持可能であるため、距離Ｈとしては、導電性粒子７Ａよりも大きい値であることには限定されず、導電性粒子７Ａよりも小さい値であってもよく、前記空間内部に導電性粒子７Ａを保持可能な高さであればよい。
【００２６】
図２に戻って、開口部１１と端子２とで形成される空間内部に異方性導電ペースト７を充填した後、図２（ｅ）に示すように、基板１上よりマスク１０が外され、半導体チップ８の電極端子９と、その上面に異方性導電ペースト７を配置された端子２とが位置合わせされる。なお、半導体チップ８の電極端子９には、半球状の導体の突起であるバンプが含まれていてもよい。そして、基板１に対して半導体チップ８が押圧され、これにより端子２と電極端子９との間にある異方性導電ペースト７が加圧される。異方性導電ペースト７には加圧方向に導電性が付与され、これにより、異方性導電ペースト７の導電性粒子７Ａを介して端子２と電極端子９とが電気的に接続されたことになる。
【００２７】
以上説明したように、端子２の上面とマスク１０の上面との距離Ｈがマスク１０の厚みＤよりも小さい値となるように、基板１上の端子２を突出させるようにして設けたので、製造限界のあるマスク１０の厚みＤを変更することなく、端子２の高さを調整して開口部１１と端子２とで形成される空間内部に異方性導電ペースト７を設けることで、所望の塗布厚みで異方性導電ペースト７を端子２上に設けることができる。したがって、基板１上の端子２と半導体チップ８の電極端子９とを加熱・加圧接合した際に異方性導電ペースト７が流出するなどの不都合を抑えることができる。特に、開口部１１と端子２とで形成される空間内部に導電性粒子７Ａを保持可能な程度に端子２の高さを設定することで前記空間内部に導電性粒子７Ａを確実に配置することができ、基板１上の端子２と半導体チップ８の電極端子９とを加熱・加圧接合して電気的に接続することができる。
【００２８】
また、距離Ｈを、導電性粒子７Ａの径よりも大きい値に設定することにより、スキージ後においても開口部１１の内部に導電性粒子７Ａを確実に配置することができ、端子２と電極端子９とを電気的に接続することができる。更に、距離Ｈを、導電性粒子７Ａの径と略等しい値に設定することにより、使用する異方性導電ペースト７の量を最小限に抑えた状態で端子２と電極端子９とを電気的に接続することができ、基板１の端子２と半導体チップ８の電極端子９とを加圧したときに異方性導電ぺースト７が流出する不都合を更に確実に抑制することができる。
【００２９】
図４は、基板１上に配置された開口部１１を有するマスク１０を上方から見た平面図である。図４に示すように、マスク１０の開口部１１は、基板１上面に設けられた複数の端子２のそれぞれに対応するように複数設けられ、複数の端子２のそれぞれを囲むように形成されている。これにより、マスク１０の上面が広い領域において十分に確保されているため、開口部１１の内部に異方性導電ペースト７を充填する際にマスク１０の上面に沿ってスキージ６を移動（摺動）する動作を円滑に行うことができる。そして、開口部１１を複数の端子２のそれぞれに対応するように設けたことにより、スキージによって端子２上のみに異方性導電ペースト７を配置することができ、基板１上の不要な領域に対して異方性導電ペースト７が配置されるといった不都合を防止することができる。
【００３０】
図５は、マスク１０の別の実施形態を示す平面図である。図５に示すように、基板１上には複数（ここでは６つ）の端子２がマトリクス状に配置され、マスク１０は、その複数の端子２を一括して囲む大型の開口部１１を有している。このような構成によれば、図４を参照して説明した実施形態に比べて、形成すべき開口部１１の数を少なくすることができ、また開口部１１の大きさを大きくすることができるので比較的低い加工精度でよいため、開口部１１の形成を容易に行うことができる。
【００３１】
なお、上記各実施形態においては、マスク１０の開口部１１の大きさは端子２よりも大きいが、図６に示すように、開口部１１を端子２より小さく形成して端子２上面の一部の領域のみに異方性導電ペースト７が配置される形態としてもよいし、開口部１１の大きさと端子２の大きさとが略等しい形態としてもよい。
【００３２】
なお、上記各実施形態においては、基板１上に絶縁層３より突出する端子２を設け、その端子２上にマスク１０の開口部１１を介して異方性導電ペースト７を配置するように説明したが、半導体チップ８上に絶縁層より突出する電極端子９を設け、その電極端子９上にスキージ６を使ってマスク１０の開口部１１を介して異方性導電ペースト７を設けることもできる。
【００３３】
図７は、上記基板（回路基板）１に実装された半導体チップ８を含む半導体装置を備えた電子機器の一例を示す図であって、携帯電話の概略構成を示す斜視図である。図７に示すようにこの携帯電話３００は、前記半導体装置をその筐体内部に配設したものである。
【００３４】
なお、電子機器としては、前記の携帯電話に限られることなく、種々の電子機器に適用することができる。例えば、ノート型コンピュータ、液晶プロジェクタ、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）及びエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等の電子機器に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の半導体装置の製造方法の一実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法の一実施形態を示す模式図である。
【図３】マスクの開口部の内部に配置された異方性導電ペーストを示す拡大図である。
【図４】基板上に配置されたマスクの一実施形態を示す平面図である。
【図５】基板上に配置されたマスクの一実施形態を示す平面図である。
【図６】本発明の半導体装置の製造方法の別の実施形態を示す拡大図である。
【図７】本発明に係る半導体装置を有する電子機器の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…基板、２…端子、３…絶縁層、６…スキージ、
７…異方性導電ペースト（ペースト材）、７Ａ…導電性粒子、１０…マスク、
１１…開口部
【図１】
2005150588.tif 000003
【図２】
2005150588.tif 000004
【図３】
2005150588.tif 000005
【図４】
2005150588.tif 000006
【図５】
2005150588.tif 000007
【図６】
2005150588.tif 000008
【図７】
2005150588.tif 000009