(57)【要約】【課題】  金属微粒子が凝集し結合した金属層を用いて１５０℃以下の低温で容易に接続できる半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】  半導体チップ１に形成されたバンプ３と配線基板２上に形成された配線６等との間を金属微粒子が凝集し結合した金属層１０により接続する。この金属層１０は、５〜１０ｎｍ程度のナノ粒子を含む金属微粒子と溶媒よりなる溶液をインクジェット法により配線基板に吹き付け溶媒を除去することによって形成される。バンプと配線は低温で容易に接続できる。この金属層は配線基板から他の部分を傷付けずに除去できるので良品との差し換えができる。この金属層を接続体と共に延長配線としても用いれば、半導体チップの電極配置又はチップサイズが多少変更されても配線基板の配線パターンを変更せずに容易に半導体チップを搭載することが可能になる。金属層は、絶縁膜１２で被覆される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線と電極を備えた配線基板と、
前記配線基板上に搭載され、表面には複数の接続電極が形成された半導体素子と、
前記配線基板上の電極と前記半導体素子の接続電極との間に介在し、これらを接続する金属微粒子が凝集し結合した金属層とを備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
配線を備えた配線基板と、
前記配線基板上に搭載され、表面に複数の接続電極が形成された半導体素子と、
前記配線上に形成され、この配線上から前記配線基板表面に直接接するように延在する部分を有する金属微粒子が凝集し結合した金属層とを備え、
前記金属層の前記延在する部分と前記接続電極は接合されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
表面に複数の接続電極が形成された第１の半導体素子と、
表面に複数の接続電極が形成された第２の半導体素子と、
前記第１の半導体素子の接続電極と前記第２の半導体素子の接続電極との間に介在され、これらを接続する金属微粒子が凝集し結合した金属層とを備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
溶媒に金属微粒子を分散させてインクを形成する工程と、
配線基板表面に形成された配線上にインク膜を形成する工程と、
前記インク膜上に半導体素子表面に形成された接続電極を載せる工程と、
前記インク膜を加熱して溶媒を蒸発させて金属微粒子が凝集し結合した金属層を形成する工程とを備え、
前記金属層は、前記配線と前記接続電極との間に介在され、これらを接合することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
溶媒に金属微粒子を分散させてインクを形成する工程と、
第１の半導体素子表面に形成された接続電極上にインク膜を形成する工程と、  前記インク膜の上に第２の半導体素子の表面に形成された接続電極を載せる工程と、
前記インク膜を加熱して溶媒を蒸発させて金属微粒子が凝集し結合した金属層を形成する工程とを備え、
前記金属層は、前記第１の半導体素子の接続電極と前記第２の半導体素子の接続電極との間に介在され、これらを接合することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
溶媒に金属微粒子を分散させてインクを形成する工程と、
配線基板表面に形成された配線上にインク膜を形成する工程と、
前記配線基板上に接続電極を有する複数の半導体素子を、前記インク膜上に前記接続電極が配置されるように、搭載する工程と、
前記インク膜を加熱して溶媒を蒸発させて金属微粒子が凝集し結合した金属層を形成し、この金属層により前記配線と前記接続電極とを接合する工程と、
前記複数の半導体素子をテストしてから、不良品を前記配線基板から除去し、その後この不良品の接続電極と前記配線とを結合していた前記金属層を取り除く工程と、
取り除いた部分に、新たにインク膜を形成する工程と、
前記配線基板の前記不良品を除去した部分に新しい半導体素子を搭載し、前記部分上に新たに形成した金属微粒子が凝集し結合した金属層により前記配線と前記新しい半導体素子の接続電極とを接合する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及び半導体装置の接続方法に係り、半導体装置をシステムを構成する配線基板に搭載するための接続方法もしくは半導体装置を構成する配線基板に同じく半導体装置を構成する半導体素子（以下、半導体チップという）を搭載するための配線方法或いは半導体装置を構成する半導体チップ間を接続する接続方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子は、配線基板などの実装基板に１つもしくは複数個搭載して半導体装置を構成している。近年は、半導体チップ表面に形成した突起電極（バンプともいう）などの接続電極を配線基板上に形成した配線もしくは電極に接合してこれを搭載するフリップチップ実装で行われ、この方法は、半導体チップのはんだバンプを配線基板の電極と位置合せを行った後、はんだバンプを加熱溶融させてはんだバンプと電極とを接合し固着する方法が一般的である。半導体チップ上のバンプの構造は、半導体チップのＡｌやＣｕなどの電極パッドを被覆し保護している絶縁膜に開口部を設け、その上にＴｉ／Ｎｉ、Ｔｉ／Ｎｉ／Ｐｄ、Ｃｒ／Ｃｕなどのバリアメタルを形成し、その上にＳｎ／Ｐｂはんだなどのバンプを形成するものである。このようなフリップチップ実装構造の半導体装置においては、半導体チップと配線基板との間をアンダーフィル樹脂により保護するか、あるいは配線基板及び半導体チップ全体をモールド樹脂などにより被覆保護されることもある。
【０００３】
図１１（ａ）、（ｂ）は、従来技術による半導体チップの配線基板への接続方法の一例である。図１１（ａ）は、半導体チップを配線基板にフリップチップ実装した従来の半導体装置を示している。半導体基板１０１主面には、表面にシリコン酸化膜などの保護絶縁膜１０８が施されている。保護絶縁膜１０８が施された主面には、内部の集積回路に電気的に接続されたＡｌなどの電極パッド１０４と、この電極パッド１０４上にこの電極パッド１０４を越えて前記保護絶縁膜１０８上に延在するバリアメタル層１０５と、このバリアメタル層１０５上に形成されたＰｂ、Ｓｎなどを主成分とするはんだから構成されたバンプ１０３とが形成されている（図１１（ａ））。一方、半導体基板１０１を実装する配線基板１０２には、主面にＣｕなどの配線パターン及び配線パターンの一部電極パッド１０６が設けられている。電極パッド１０６上にはＮｉ／Ａｕなどのバリアメタル層１０７が形成されている。半導体基板１０１上の複数のバンプ１０３は、配線基板１０２の表面に形成された電極パッド１０６に電気的に接続され、半導体基板１０１は、配線基板１０２に搭載される。バンプ１０３は、はんだ以外にも金を使用することもある。はんだ材料としては、Ｐｂ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕなどが通常使用されている。実装基板１０２には、ガラスエポキシ基板、セラミック基板、フレキシブル基板等が用いられている。
【０００４】
従来の半導体装置の製造方法において、接続構造に導電粒子を用いることは、例えば、特許文献１に記載されており、金属微粒子を吹き付けることによってバンプを形成することは、例えば、特許文献２に記載されており、金属微粒子を接続部に吹き付ける方法が、例えば、特許文献３に記載されている。
配線基板に半導体チップを搭載した半導体装置を製造する場合に接続時の熱の問題があった。配線基板は、例えば、ガラスエポキシ基板を用いる場合、半導体チップの材料であるＳｉと配線基板であるガラスエポキシ基板の熱膨張率は差が大きいためその間に介在されるはんだバンプは接続時の温度から室温に冷却されるとき両者からストレスが加わり、バンプやその下の絶縁膜は、破壊することがあった（図１１（ｃ）参照）。この問題は、とくにバンプピッチが微細化した場合、あるいは半導体素子の絶縁層に低誘電率膜など脆弱な材料が使用されているときに顕在化する。そのため接続時の温度は、ストレスの少ない１００℃以下が望まれていた。
【０００５】
低温での接続方式として、従来技術では低融点金属による方法、異方性導電膜（ＡＣＦ(Anisotropic Conductive Film) ）による方法、高真空中での接続による方法などが提案され開発されている。しかしながら、低融点金属は、１００℃以下に融点を下げようとして材料を選択するとなると、金属自体のコストアップ、酸化による接続信頼性・プロセス困難性などが生じて一般部品への実現は困難である。ＡＣＦによる接続方法は、導電性の粒子を含む樹脂フィルムを半導体チップの電極面と配線基板の配線パターン面との間に挟み加熱加圧して電気的接合を得るものであり、装置・チップ・バンプ等の平坦性が強く要求されコストアップを招来することと加圧による半導体素子の機械的ダメージの問題がある。高真空中での接続は、平坦性の問題に加え、表面清浄性、高真空装置の必要などの技術的・コスト的問題が生じる。
【０００６】
また、いずれの方式を用いても一度半導体チップを配線基板に接続すると、接続した半導体チップが不良であった場合に、この半導体チップを取り外して同じ場所に別の半導体チップを搭載することは困難である。そのため複数の半導体チップが搭載される半導体装置では、テストは通常全半導体チップを搭載した後行われるため、不良の半導体チップが存在することが判明した場合、不良品を別の半導体チップに交換する必要がある。しかしながら、従来の接続方式では接続後の半導体チップの交換は困難であるため、不良品が生じると配線基板及び半導体チップ全てを廃棄することになってしまう。したがって、配線基板に複数個の半導体チップを搭載する場合には１個不良品が発生すると、配線基板全部を捨てなければならず、経済的な影響は大きかった。
【特許文献１】特開平７−２１１７２１号公報
【特許文献２】特許第３２８３９７７号明細書
【特許文献３】特公平７−１１４２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上のような問題を解決するためになされたものであり、１００℃以下などの低温で容易に接続できる半導体装置、低温で容易に接続ができ、良品との差し換えが可能な半導体装置、低温で容易に接続ができ、半導体チップの電極配置もしくはチップサイズが多少変更されても、配線基板の配線パターンを変更することなく接続することが可能な半導体装置及びその製造方法を提供することを目的にしている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様である半導体装置は、配線と電極を備えた配線基板と、前記配線基板上に搭載され、表面には複数の接続電極が形成された半導体素子と、前記配線基板上の電極と前記半導体素子の接続電極との間に介在し、これらを接続する金属微粒子が凝集し結合した金属層とを備えたことを特徴としている。
また、本発明の一態様である半導体装置は、配線を備えた配線基板と、前記配線基板上に搭載され、表面に複数の接続電極が形成された半導体素子と、前記配線上に形成され、この配線上から前記配線基板表面に直接接するように延在する部分を有する金属微粒子が凝集し結合した金属層とを備え、前記金属層の前記延在する部分と前記接続電極は接合されていることを特徴としている。
また、本発明の一態様である半導体装置は、表面に複数の接続電極が形成された第１の半導体素子と、表面に複数の接続電極が形成された第２の半導体素子と、前記第１の半導体素子の接続電極と前記第２の半導体素子の接続電極との間に介在され、これらを接続する金属微粒子が凝集し結合した金属層とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の一態様である半導体装置の製造方法は、溶媒に金属微粒子を分散させてインクを形成する工程と、配線基板表面に形成された配線上にインク膜を形成する工程と、前記インク膜上に半導体素子表面に形成された接続電極を載せる工程と、前記インク膜を加熱して溶媒を蒸発させて金属微粒子が凝集し結合した金属層を形成する工程とを備え、前記金属層は、前記配線と前記接続電極との間に介在され、これらを接合することを特徴としている。
また、本発明の一態様である半導体装置の製造方法は、溶媒に金属微粒子を分散させてインクを形成する工程と、第１の半導体素子表面に形成された接続電極上にインク膜を形成する工程と、前記インク膜の上に第２の半導体素子の表面に形成された接続電極を載せる工程と、前記インク膜を加熱して溶媒を蒸発させて金属微粒子が凝集し結合した金属層を形成する工程とを備え、前記金属層は、前記第１の半導体素子の接続電極と前記第２の半導体素子の接続電極との間に介在され、これらを接合することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の一態様である半導体装置の製造方法は、溶媒に金属微粒子を分散させてインクを形成する工程と、配線基板表面に形成された配線上にインク膜を形成する工程と、前記配線基板上に接続電極を有する複数の半導体素子を、前記インク膜上に前記接続電極が配置されるように、搭載する工程と、前記インク膜を加熱して溶媒を蒸発させて金属微粒子が凝集し結合した金属層を形成し、この金属層により前記配線と前記接続電極とを接合する工程と、前記複数の半導体素子をテストしてから、不良品を前記配線基板から除去し、その後この不良品の接続電極と前記配線とを結合していた前記金属層を取り除く工程と、取り除いた部分に、新たにインク膜を形成する工程と、前記配線基板の前記不良品を除去した部分に新しい半導体素子を搭載し、前記部分上に新たに形成した金属微粒子が凝集し結合した金属層により前記配線と前記新しい半導体素子の接続電極とを接合する工程とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
インクジェットに用いる溶液の溶媒を蒸発させ導電機能を取得するようにしているので低温で容易に接続が可能になる。また、本発明による金属層は、下地との密着層を形成し難いので不良品が生じた場合、部品にダメージを与えることなく容易に良品と交換できる。また、半導体チップの電極配置もしくは半導体チップサイズが変更されても、配線基板の配線を変更をすることなく配線基板に半導体チップを接続させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、実施例を参照して発明の実施の形態を説明する。本発明は、半導体チップの突起電極（バンプ）と配線基板の配線もしくは配線につながる電極パッド間を金属微粒子が凝集し結合した金属層により接続するものであって、この金属層は、金属微粒子と溶媒よりなる溶液をインクジェット法により配線基板に吹き付け、その後溶媒を除去することによって形成するものである。
【実施例１】
【００１３】
まず、図１乃至図５を参照して実施例１を説明する。
図１は、配線基板に半導体チップが搭載された半導体装置の概略断面図及び平面図、図２は、図１に搭載される半導体チップの詳細な構造を示す断面図、図３は、金属層を形成する工程を説明する配線基板の断面図、図４は、図１の半導体チップを配線基板に搭載する工程を説明する概略断面図、図５は、図２で示した以外のバンプを用いた半導体チップの断面図である。図１は、半導体チップ（シリコンチップ）を配線基板にフリップチップ接続したこの実施例の半導体装置を示している。図２に示すように、半導体基板１の主面には、シリコン酸化膜などの保護絶縁膜８が施されている。保護絶縁膜８が施された主面には、保護絶縁膜８の開口部から露出し、内部の集積回路に電気的に接続されたＡｌなどの電極パッド４と、この電極パッド４上にこの電極パッド４を越えて前記保護絶縁膜８上に延在しＴｉ／Ｎｉ、Ｔｉ／Ｎｉ／Ｐｄ、Ｃｒ／Ｃｕなどからなるバリアメタル層５と、このバリアメタル層５上に形成されたＰｂ、Ｓｎなどを主成分とするはんだバンプから構成されたバンプ３とが形成されている。
【００１４】
図３に示すように、ガラスエポキシ基板などから構成された配線基板２には主面に配線パターンが形成され、必要に応じて、ソルダーレジストなど保護膜１３（図１（ａ）参照）や電極パッドが形成されている。この配線６上の所定の位置に、インクジェット装置のインクジェットヘッド１１からインクが吹き付けられて、インク膜９が形成される。次に、インクジェット装置１１は、矢印のように移動し、次の位置にある配線６上にインク膜９を形成する。インクは、例えば、ＡｇもしくはＡｕあるいはＡｇ及びＡｕなどからなる微粒子（平均粒子径が５ｎｍ〜１ｍｍ好ましくは５〜１０ｎｍ程度）を水やメタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類などから選ばれた溶媒に分散して形成される。とくに、平均粒子径５〜１０ｎｍのナノ粒子は、それより平均粒子径が大きい金属微粒子よりも凝集・接合力が強い。また、インクに含まれる金属微粒子の含有量は、１０ｗｔ％から７０ｗｔが適当である。インクジェット装置のインクの飛ばし方には連続噴射型とオンデマンド型があり、静電アクチュエータやピエゾなどによりインクが飛ばされる。
【００１５】
次に、図４を参照して、配線基板に半導体チップを搭載する工程を説明する。図４では半導体チップの構造を簡略して示しており、バンプのみ表示し、保護絶縁膜や電極パッドは表示しない。配線６上にインク膜９が形成された配線基板２の主面に半導体チップ１のバンプ３が形成された面を対向して配置させる（図４（ａ））。次に、バンプ３がインク膜９上に当接するように半導体チップ１を配線基板２上に載置する（図４（ｂ））。その後、所定の温度でインク膜を加熱して中に含まれている溶媒を蒸発させて、金属微粒子が凝集し結合した金属層１０を配線６上に形成する。溶媒が水なら１００℃の熱で溶媒を蒸発させることができるので１００℃程度の熱でバンプ３と配線６とは接合される。必要に応じて半導体チップに対するテストが終了した後、図１に示すようにアンダーフィルなどの封止樹脂１２を充填し接合の信頼性を高めることができる。図１（ｂ）は、図１（ａ）を上方からみた平面図であり、封止樹脂の形状を明らかにするために保護膜を表示せず、バンプの位置を明らかにするために部分的に透視状態にしている。
【００１６】
次に、図５を参照して、はんだバンプとは異なるバンプを用いた半導体チップを説明する。本発明において用いられるシリコンなどの半導体チップのバンプには、スタッドバンプ、メッキバンプなどがある。ワイヤボンダー（図示しない）を用いて、半導体チップ１の主面に形成されたＡｌなどの電極パッド４上にＡｕワイヤ先端を引き千切ってＡｕ又はＣｕのスタッドバンプ３′を固着する（図５（ａ））。スパッタ（図示しない）を用いて、半導体チップ１の主面に形成されたＡｌなどの電極パッド４上にまずＴｉ／Ｎｉなどのバリアメタル５を形成し、その上にＡｕ又はＣｕなどのメッキバンプ３″を電解メッキなどにより選択的に形成する（図５（ｂ））。いずれのバンプも図１に示す金属層１０に固く接合する。
以上のように、この実施例では１００℃程度の低温で金属微粒子が凝集し結合した金属層が形成されるので熱膨脹率の違いによりバンプにストレスが働いて半導体チップと配線基板との接合構造を破壊することが少なくなる。
【実施例２】
【００１７】
次に、図６及び図７を参照して実施例２を説明する。
図６は、金属微粒子が凝集し結合した金属層上に半導体チップのバンプが接合された配線基板を有する半導体装置の概略断面図、図７は、図６の金属層を用いた効果を説明する半導体装置の概略平面図である。図６（ａ）及び図７（ａ）に示すように、配線基板２２の主面には配線パターンが形成され、必要に応じて、ソルダーレジストなど保護膜２７が形成されている。配線パターンを構成する複数の配線２６は、例えば、Ｃｕなどからなり、各辺の端から中央に向かって延在している。Ａｇなどの金属微粒子が凝集し結合した金属層２０は、２０〜５０μｍ程度の幅で形成されている。配線２６の端から半導体チップ２１の中央に向かってインクジェットヘッド（図示しない）を動かしつつインクを主面に吹き付けてインク膜をほぼ同じ幅に形成する。そして、このインク膜から溶媒を除くことによって金属層２０が形成される。このインク膜の上に半導体チップ２１の、例えば、はんだバンプ２３（この図ではバンプ構造は簡略化している）が載置され、インク膜から溶媒を除いて金属層２０を形成し、バンプ２３と配線２６を接合する。
【００１８】
必要に応じて半導体チップ２１に対するテストが終了してから、この金属層２０は、アンダーフィルやエポキシ樹脂などの封止樹脂２８により被覆保護される。即ち、図６（ｂ）に示すように、封止樹脂２８は、半導体チップ２１と配線基板２２との間隙に充填され、配線基板２２の主面上の半導体チップ２１が占有していない領域もこの封止樹脂２８で被覆されている。
この実施例では、この金属微粒子が凝集し結合した金属層を用いることにより、本来この配線基板に適したサイズの半導体チップ２１′（図７（ｃ）参照）より小さい半導体チップ２１を搭載することができるので配線基板に対する半導体チップ選択の自由度が増す。つまりこの金属層は、配線と接合体の２つの役を合わせ持っている。
また、図７（ｂ）では、この配線基板２２に適合したサイズの半導体チップ２１″を搭載している。この半導体チップ２１″は、図７（ｃ）に示される半導体チップ２１′と同じサイズであるが、バンプ２３′の位置がチップ中央に配置されている。即ち、この実施例では、半導体チップのバンプ位置が変化してもこの金属粒子を凝集し結合した金属層に配線と接合体の２つの役割を持たすことにより十分対応させることができる。
【実施例３】
【００１９】
次に、図８及び図９を参照して実施例３を説明する。
図８は、配線基板に搭載された半導体チップを良品に取り換える工程を説明する概略平面図、図９は、配線基板から不良品を除去する工程を説明する概略断面図である。図８は、配線基板上の配線パターン、金属層及び保護膜などを省略して記載し、図９は、半導体チップのバンプ構造を簡略して記載している。配線基板３２に半導体チップ（Ａ、Ｂ、Ｃ）３１を搭載する（図８（ａ））。半導体チップ３１のバンプは、金属微粒子が凝集し結合した金属層によって配線基板３２上の配線パターンの所定の配線に接合される。搭載が完了した半導体チップ３１は、夫々テストされる。テストの結果、不良品Ａが発見された。その後、半導体チップ３１のうち不良品Ａを配線基板３２から取り除く工程を行う。
【００２０】
図９に示すように、配線基板３２上に形成されている配線３６に一端が接合され、他端が不良品Ａ搭載位置中央方向に延在している金属微粒子が凝集し結合した金属層３０がインクジェット法により形成されている。配線基板３２の配線３６上には、必要に応じて、ソルダーレジストなど保護膜３７が形成されている。半導体チップ３１のはんだバンプなどからなるバンプ３３はこの金属層３０の他端部分に接合されている。この半導体チップ３１を矢印の方向に引き上げると、バンプ３３は容易に金属層３０から剥がれる（図９（ａ））。更に、不良品Ａを接合していた金属層３０は、アルコールなどの液体中での超音波印加などにより綺麗に除去される（図９（ｂ））。その後不良品Ａのあった領域に配置されている配線３６に上記と同じようにインクジェット法により金属微粒子が凝集し結合した金属層を形成し、この金属層上に半導体チップ（Ｄ）３１を載置してバンプをこれに接合させる（図８（ｂ））。配線基板３２に載せた半導体チップ（Ｄ）３１がテストによって良品と確認されたら配線基板３２の表面を合成樹脂などの絶縁膜で被覆して半導体装置が出来上がる。
【００２１】
従来は、バンプは配線にはんだ接合又はＡＣＦ接続などがされており、接合力が強いので半導体チップを剥がす時に配線基板や配線を破損することがある。あるいは、はんだバンプの一部が配線上に残り、この残存したはんだの量や酸化状態のコントロールは極めて困難であった。ＡＣＦ接続の場合、基板電極パッドに接合時の加圧力によりダメージ残る。したがって、半導体チップに不良品が発生した配線基板は通常廃棄処分にしていた。この場合、配線基板のみならず半導体チップＢ及びＣの多大なコストが無駄にされる。しかし、この実施例では金属層の接合力がはんだ接合より弱く、配線基板等を痛めずに不良品を除去できるので、このように不良品を良品に交換することによって配線基板が再生される。したがって、この発明は、省資源に資するものである。
また、この実施例では実施例２と同じように、配線を兼ねる金属層を用いているので、良品Ｄのサイズを不良品Ａのサイズとは異なっていても対応することができる。
【実施例４】
【００２２】
次に、図１０を参照して実施例４を説明する。
図１０は、ボール状の外部端子を備えた配線基板を有するＣＳＰ(Chip Size Package) 型半導体装置の概略断面図である。図１０は、配線基板上の配線パターンを省略して記載し、半導体チップのバンプ構造を簡略化して記載している。半導体チップ４１の主面には、シリコン酸化膜などの保護絶縁膜（図示しない）が施され、保護絶縁膜の開口部から露出し、内部の集積回路に電気的に接続されたＡｌなどの電極パッド（図示しない）と、この電極パッド上にこの電極パッドを越えて前記保護絶縁膜上に延在しＴｉ／Ｎｉ、Ｔｉ／Ｎｉ／Ｐｄなどからなるバリアメタル層（図示しない）と、このバリアメタル層上に形成されたＰｂ、Ｓｎなどを主成分とするはんだから構成されたバンプ４３とが形成されている。一方、ガラスエポキシ基板から構成された配線基板４２には主面に配線パターン（図示しない）が形成されている。配線基板４２の裏面には主面の配線パターンと電気的に接続されたはんだボールなどの外部端子４４が取り付けられている。
【００２３】
この配線パターン上の位置決めされた所定の位置に、インクジェットヘッドからインクが吹き付けられて、インク膜が形成される。インクは、例えば、ＡｇもしくはＡｕあるいはＡｇ及びＡｕなどからなる微粒子（平均粒子径が５ｎｍ〜１ｍｍ好ましくは５〜１０ｎｍ程度）を水やメタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類などから選ばれた溶媒に分散して形成される。インク膜は、１００℃程度の低温で熱処理されて、溶媒を除去し、金属微粒子が凝集し結合された金属層４０が形成される。金属層４０は、配線基板４２上の配線と半導体チップ４１のバンプ４３とを強固に結合する。半導体チップ４１と配線基板４２とはエポキシ樹脂などの封止樹脂４５により被覆される。外部端子４４の先端部分のみ封止樹脂４５から露出している。
【００２４】
以上のように、この実施例では１００℃程度の低温で金属微粒子が凝集し結合した金属層が形成されるので熱膨脹率の違いによりバンプにストレスが働いて半導体チップと配線基板との接合構造を破壊することが少なくなる。
また、Ｓｉとガラスエポキシ基板の熱膨張率の違いにより生じるＣＳＰ型半導体装置の反りが減少される。この反りは、はんだボール（外部端子）４４のパッケージ内での平坦性を阻害するため、パッケージをマザーボードに実装する際に問題となる。たとえば、JEDEC DESIGN STANDARD 〜JEDEC PUBLICATION95 DESIGN GUIDE4.5 “Fine-pitch,Squar Ball Grid Array Package(FBGA)”に規定されているように、はんだボールのピッチが０．５ｍｍである場合、０．１２ｍｍの平坦度が要求され、年々パッケージのサイズが大きくなり、またボールピッチが縮小傾向にある中で本発明の低温での接続は多大な価値がある。
【００２５】
以上、本発明を実施するための最良の形態を説明したが、次のような構造も本発明に含まれるものである。本発明の半導体装置に用いられる配線基板には複数の半導体素子が搭載されているようにしても良い。前記配線基板には、前記表面に形成された配線と電気的に接続され、外部の回路と電気的に接続する接続端子が形成されているようにしても良い。本発明の半導体装置に用いられる金属層を構成する微粒子は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ及びＰｔの少なくともいずれか１つを含むようにしても良い。前記微粒子の平均粒子径は、５ｎｍ〜１ｍｍであるようにしても良い。前記金属層は、封止樹脂により被覆されているようにしても良い。本発明の半導体装置の製造方法において、インク膜を形成する工程は、配線基板に形成された配線上にインクジェット装置によりインクを吹き付けて形成するか、配線基板表面上に直接接するように延在する部分を有するようにインクジェット装置によりインクを吹き付けて形成するかいずれかの方法を用いることができる。前記の溶媒を蒸発させる方法としては、蒸発をより低温で行わせるために、真空中で行っても良くあるいは真空中で加熱しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、半導体チップに形成した突起電極（バンプ）を配線基板の配線パターンに電気的に接続するタイプの半導体装置に適用され、メモリやロジックやディスクリート半導体又はその組み合わせ回路など種々の用途に対応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施例である実施例１に係る配線基板に半導体チップが搭載された半導体装置の概略断面図及び平面図。
【図２】図１に搭載される半導体チップの詳細な構造を示す断面図。
【図３】本発明の実施例１に係る金属層を形成する工程を説明する配線基板の断面図。
【図４】図１の半導体チップを配線基板に搭載する工程を説明する概略断面図。
【図５】本発明の一実施例である実施例１に係る図２以外のバンプを用いた半導体チップの断面図。
【図６】本発明の一実施例である実施例２に係る金属微粒子が凝集し結合した金属層上に半導体チップのバンプが接合された配線基板を有する半導体装置の概略断面図。
【図７】図６の金属層を用いた効果を説明する半導体装置の概略平面図。
【図８】本発明の一実施例である実施例３に係る配線基板に搭載された半導体チップを良品に取り換える工程を説明する概略平面図。
【図９】本発明の実施例３に係る配線基板から不良品を除去する工程を説明する概略断面。
【図１０】本発明の一実施例である実施例４に係るボール状の外部端子を備えた配線基板を有する半導体装置の概略断面図。
【図１１】従来の半導体チップの配線基板への接続方法を説明する半導体チップ及び配線基板の断面図及び半導体チップを配線基板にフリップチップ接続した従来の半導体装置の断面図。
【符号の説明】
【００２８】
１、２１、２１′、２１″、３１、４１    半導体チップ
２、２２、３２、４２    配線基板
３、２３、２３′、３３、４３    バンプ（突起電極）
３′    Ａｕスタッドバンプ
３″    Ａｕメッキバンプ
４    電極パッド
５    バリアメタル層
６、２６、３６    配線
８    絶縁膜
９    インク膜
１０、２０、３０、４０    金属層
１１    インクジェットヘッド
１２、２８、４５    封止樹脂
１３、２７、３７    保護膜
４４    外部端子
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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