(57)【要約】【課題】接着剤を用いて半導体チップを基板に実装（例えば、フリップチップ実装）し、該接着剤内部における気泡の発生を低減した、高性能かつ信頼性の高い半導体装置及びその低コストで高効率な製造方法の提供。【解決手段】本発明の半導体装置１０は、複数の電極パッド１２が配置された半導体チップ１１と、前記電極パッド１２の位置に対応した複数の電極端子１５を有する基板１４とを少なくとも有してなり、少なくとも一つの前記電極パッド１２上に、台座部１３Ａと、該台座部１３Ａの径よりも小さい径を有する突出部１３Ｂとからなるバンプ１３が、各バンプ１３における前記台座部１３Ａ同士が互いに接触するように複数個形成され、前記バンプ１３と前記電極端子１５とが電気的に接続された状態にて、前記半導体チップ１１と前記基板１４とが、接着剤１７により固着されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極パッドが配置された半導体チップと、前記電極パッドの位置に対応した複数の電極端子を有する基板とを少なくとも有してなり、
少なくとも一つの前記電極パッド上に、台座部と、該台座部の径よりも小さい径を有する突出部とからなるバンプが、各バンプにおける前記台座部同士が互いに接触するように複数個形成され、
前記バンプと前記電極端子とが電気的に接続された状態にて、前記半導体チップと前記基板とが、接着剤により固着されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
バンプの形成が、金属ワイヤを用いたボールボンディングにより行われる請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
複数のバンプのうち、少なくとも一つの前記バンプにおける台座部の高さが、該バンプに隣接配置されたバンプの台座部の高さとは異なる請求項１から２のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項４】
バンプにおける台座部が、複数段からなる請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
最上段の台座部の径が、該台座部よりも下段に位置する台座部の径よりも小さい請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
電極パッドが列状に配置されてパッド列を形成し、少なくとも前記パッド列の端部に位置する前記電極パッド上に、台座部と、該台座部の径よりも小さい径を有する突出部とからなるバンプが、各バンプにおける前記台座部同士が互いに接触するように複数個形成された請求項１から５のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項７】
複数の電極パッドが配置された半導体チップにおける、少なくとも一つの前記電極パッド上に、台座部と該台座部の径よりも小さい径を有する突出部とからなるバンプを、各バンプにおける前記台座部同士が互いに接触するように複数個形成するバンプ形成工程と、
前記半導体チップにおける前記電極パッドの位置に対応した複数の電極端子を有する基板と、前記半導体チップとを対向配置させ、前記バンプを前記電極端子に当接させて電気的に接続するバンプ接続工程と、
前記半導体チップと前記基板との間に接着剤を供給する接着剤供給工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
接着剤供給工程が、バンプ接続工程の前に行われる請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
バンプ形成工程が、金属ワイヤを用いたボールボンディングにより行われる請求項７から８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
バンプの形成が、電極パッド上に第１のボールボンディングにより台座部を形成した後、ボンディングキャピラリを前記電極パッドに対して略水平方向に移動させ、前記台座部から突出した金属ワイヤを、前記ボンディングキャピラリの先端部で押圧して変形させて突出部を形成し、前記金属ワイヤを破断することにより行われる請求項９に記載の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、接着剤を用いて半導体チップを基板に実装（例えば、フリップチップ実装）し、該接着剤内部における気泡の発生を低減した、高性能かつ信頼性の高い半導体装置及びその低コストで高効率な製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体チップを基板に実装する方法として、製造工程が簡便で、短時間かつ低コストでの実装が実現可能な点で、フリップチップ実装方法が採用されている。該フリップチップ実装方法としては、例えば、前記基板上に予め接着剤を供給しておき、前記半導体チップにおける電極パッド上に金や銅等からなる凸状バンプを形成し、該バンプを前記基板における電極端子と対向させた状態にて、前記半導体チップに荷重を印加することにより、前記バンプを前記電極端子と電気的に接続する。次いで、前記接着剤を硬化させることにより、前記半導体チップを前記基板に接続（実装）する方法が知られている。
このような実装方法を用いると、バンプの形成が簡易であるため、半導体チップの電極パッド数が、数十〜数百程度と比較的少ない半導体チップを用いた半導体装置を安価に製造することができ、しかも、薄型に構成することができるため、携帯電話やディジタルスチルカメラ、フラッシュメモリーカード等のデジタル家電機器の分野で広く実用化されている。
【０００３】
前記フリップチップ実装方法においては、前記凸状バンプは、スタッドバンプと称されており、台座部及び該台座部上に突出する部位からなり、金、銅等からなる金属ワイヤを用い、前記半導体チップにおける前記電極パッド上に、所謂ボールボンディング法により金属ボールが圧接固着又は超音波併用圧接溶着され接続されて形成される。なお、前記台座部上に突出する部位は、必要に応じて平坦化処理が行われ、平坦化されることがある。
また、前記接着剤は、アンダーフィル材と称され、前記半導体チップと前記基板との間隙に充填される。該接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂等からなる絶縁性の接着剤、導電粒子をエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂に含有した異方性導電性の接着剤が用いられる。また、前記接着剤を硬化することにより、前記半導体チップと前記基板とを接着固定することができ、前記半導体チップにおける前記バンプと前記基板における前記電極端子との電気的な接続が保持される。また、前記バンプと前記電極端子との接続部及び前記半導体チップにおける回路素子の形成面を封止することにより、前記接続部及び前記回路素子を保護することができる。なお、前記接着剤の充填は、上述の通り、前記フリップチップ実装を行う際に、前記半導体チップと前記基板との間に予め配置しておいてもよいし、前記フリップチップ実装により、前記バンプと前記電極端子とを電気的に接続した後、前記半導体チップと前記基板との間隙に前記接着剤を注入することにより行ってもよい。
【０００４】
ところで、近年の半導体装置の小型化、高集積化の要求に伴い、半導体チップのサイズを小さくする、あるいは、半導体チップにおける電極パッド数を増加させるために、半導体チップにおける電極パッドの大きさの縮小化、電極パッドのピッチの微細化が進んでいる。このため、前記フリップチップ実装方法により製造された半導体装置においても、電極パッドのサイズ及びピッチが微細化すると、該電極パッド上に形成するバンプも微細となる。
しかし、バンプが微細になると、一つの電気接続部において接続面積が縮小し、半導体チップと基板との熱膨張率の違いにより発生する、前記接続部への応力集中が顕著となる。このため、半導体チップを基板にフリップチップ実装する際、前記接続部で破断が生じたり、実装時には破断が生じない場合でも、前記接続部には残留応力が集中することがあり、完成した半導体装置自体の信頼性が低下するという問題がある。
これに対し、接続部での信頼性を向上させることを目的として、一つの電極パッド上に複数個のスタッドバンプを形成し、フェイスダン実装した半導体装置が提案されている（特許文献１〜３参照）。この場合、一つの接続部に発生する応力を分散させることができるため、接続部の信頼性が向上する。
【０００５】
一方、微細なバンプを形成するためには、径がより細い金属ワイヤを用いることが必要となるが、ワイヤ径が小さくなると、ボールボンディングを行う際のボール径も小さくなり、形成するバンプの高さが低くなる。このため、半導体チップを基板上に実装した場合、前記半導体チップと前記基板との間隙距離が小さくなる。該間隙距離が小さくなると、フリップチップ実装時、あるいは実装後に注入する前記接着剤の流動性が低下し、接着剤が流動する過程で生じた気泡が、半導体チップの周囲に充分排除されず、前記接着剤内部に残存してしまうという問題がある。特にバンプ接続部近傍では、微細な凹凸形状が形成されているため、気泡が巻き込まれ易く、気泡を発生させることなく接着剤を充填することは極めて困難である。例えば、前記特許文献１〜３に記載の半導体装置のように、複数の微細なスタッドバンプを一つの電極パッド上に形成する場合には、これらスタッドバンプ間の空間（特にスタッドバンプの台座部に挟まれる空間）が微小になるため、一層この問題が顕著となる。そして、接着剤内部に気泡を含むと、気泡内の水分に起因して、半導体装置をリフローソルダリングによりマザーボード等に実装する際、水蒸気爆発現象による接着剤部での膨れや剥がれなどを生じ、バンプ接続部の導通不良等を引き起こすことがある。また、バンプ接続部近傍に気泡がある場合、気泡内の水分や不純物イオン等の影響により、隣接バンプ間で電流リークが発生し、半導体装置の特性を劣化させるほか、誤動作をさせることがあり、接着剤内部の気泡の存在は、半導体装置の信頼性に悪影響を及ぼす。
【０００６】
したがって、接着剤を用いて半導体チップを基板に実装（例えば、フリップチップ実装）し、該接着剤内部における気泡の発生を低減した、高性能かつ信頼性の高い半導体装置及びその低コストで高効率な製造方法は未だ提供されていないのが現状であり、特にバンプのサイズ及びピッチが微細になった場合にも、前記接着剤内部における気泡の発生を低減可能な技術の開発が望まれている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２３３４０１号公報
【特許文献２】特開平１１−３０７５８１号公報
【特許文献３】特開２０００−２８６２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、従来における前記問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、接着剤を用いて半導体チップを基板に実装（例えば、フリップチップ実装）し、該接着剤内部における気泡の発生を低減した、高性能かつ信頼性の高い半導体装置及びその低コストで高効率な製造方法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】
【０００９】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
本発明の半導体装置は、複数の電極パッドが配置された半導体チップと、前記電極パッドの位置に対応した複数の電極端子を有する基板とを少なくとも有してなり、少なくとも一つの前記電極パッド上に、台座部と、該台座部の径よりも小さい径を有する突出部とからなるバンプが、各バンプにおける前記台座部同士が互いに接触するように複数個形成され、前記バンプと前記電極端子とが電気的に接続された状態にて、前記半導体チップと前記基板とが、接着剤により固着されていることを特徴とする。
該半導体装置においては、一つの前記電極パッド上に複数の前記バンプが形成されているので、一つのバンプ接続部に発生する応力を分散させることができ、応力集中による接続部での破断の発生を抑制することができる。また、前記バンプは、前記台座部同士が互いに接触するように形成されているので、前記接着剤を用いて前記半導体チップが前記基板に実装（例えば、フリップチップ実装）される際、該接着剤内部における気泡の発生が低減される。このため、接着剤部での膨れや剥がれによるバンプ接続部での導通不良、気泡内の水分や不純物イオン等の影響による隣接バンプ間での電流リークの発生などが防止され、高性能かつ信頼性が高い。
【００１０】
本発明の半導体装置の製造方法は、複数の電極パッドが配置された半導体チップにおける少なくとも一つの前記電極パッド上に、台座部と該台座部の径よりも小さい径を有する突出部とからなるバンプを、各バンプにおける前記台座部同士が互いに接触するように複数個形成するバンプ形成工程と、前記半導体チップにおける前記電極パッドの位置に対応した複数の電極端子を有する基板と、前記半導体チップとを対向配置させ、前記バンプを前記電極端子に当接させて電気的に接続するバンプ接続工程と、前記半導体チップと前記基板との間に接着剤を供給する接着剤供給工程と、を少なくとも含むことを特徴とする。
該半導体装置の製造方法では、前記バンプ形成工程において、前記半導体チップにおける少なくとも一つの電極パッド上に、前記バンプが、各バンプにおける前記台座部同士が互いに接触するように複数個形成される。前記バンプ接続工程において、前記基板と前記半導体チップとが対向配置され、前記バンプが前記電極端子に当接されて電気的に接続される。前記接着剤供給工程において、前記半導体チップと前記基板との間に前記接着剤が供給される。すると、該接着剤により、前記半導体チップと前記基板とが固着される。その結果、一つのバンプ接続部に発生する応力が分散され、応力集中による接続部での破断の発生が抑制され、しかも前記半導体チップを前記基板に実装（例えばフリップチップ実装）する際に、前記基板界面近傍における前記接着剤内部の気泡の発生が抑制され、高性能かつ信頼性の高い半導体装置が高効率に製造される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、従来における問題を解決することができ、接着剤を用いて半導体チップを基板に実装（例えば、フリップチップ実装）し、該接着剤内部における気泡の発生を低減した、高性能かつ信頼性の高い半導体装置及びその低コストで高効率な製造方法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】
【００１２】
以下、本発明の半導体装置及びその製造方法について、実施例をもって詳細に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。
【００１３】
（実施例１）
本発明の半導体装置の第１の実施例を図１に示す。図１は、半導体装置の垂直断面図を示す。
図１に示す半導体装置１０は、ガラスエポキシ、ガラスＢＴ、ポリイミド等の有機材料又はセラミック、ガラスなどからなり、その表面にＣｕ等からなる配線層が形成された基板１４上に、半導体チップ１１が、接着剤１７により固着されて実装されている。
半導体チップ１１においては、複数の電極パッド１２が配置されており、少なくとも一つの電極パッド１２上に、バンプ１３が複数個形成されている。
図１の半導体装置１０で用いるバンプ１３近傍の拡大図を図２Ａに、その上面図を図２Ｂに、それぞれ示す。図２Ａに示すように、シリコン基板等の半導体基板１１Ａ上に形成された電極パッド１２における、表面保護膜１１Ｂの開口部に、２つのバンプ１３が形成されている。なお、図２Ａにおいて、半導体基板１１Ａにおける、他の導電層、絶縁層などの図示は省略する。
電極パッド１２としては、その材料、形状、構造、大きさなどについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記材料としては、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、及びこれらの合金（例えば、Ａｌ９５％−Ｃｕ５％合金等）などが挙げられる。電極パッド１２のピッチとしては、例えば、４０μｍである。電極パッド１２における、表面保護膜１１Ｂの開口部の大きさとしては、例えば、３４×７４μｍである。また、表面保護膜１１Ｂとしては、例えば、ＳｉＮ／ＳｉＯ２の２層構造の絶縁膜などが挙げられる。
【００１４】
バンプ１３は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、台座部１３Ａと、該台座部１３Ａの径よりも小さい径を有する突出部１３Ｂとからなり、２つのバンプ１３のそれぞれにおける台座部１３Ａ同士が互いに接触するように形成されている。
バンプ１３としては、その材料、形状、構造、大きさ、高さ（厚み）などについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記材料としては、例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、及びこれらの合金などが挙げられる。前記大きさとしては、例えば、台座部１３Ａの径が２８〜３４μｍであるのが好ましく、突出部１３Ｂの径が、１８〜２８μｍであるのが好ましい。また、前記高さ（厚み）としては、台座部１３Ａの高さ（厚み）が、例えば、６〜１０μｍが好ましく、突出部１３Ｂの高さ（厚み）が、２０〜７０μｍであるのが好ましい。
バンプ１３の個数としては、２以上（複数個）であれば特に制限はなく、電極パッド１２の大きさなどに応じて適宜選択することができる。
【００１５】
一方、図１に示すように、基板１４の主面（表面）には、半導体チップ１１における電極パッド１２の位置に対応した複数の電極端子１５が形成されており、裏面には、複数の外部接続端子としての半田ボール１６が形成されている。そして、バンプ１３における突出部１３Ｂと、電極端子１５とが電気的に接続された状態にて、半導体チップ１１と基板１４との間が、例えば、エポキシ系樹脂等からなる接着剤１７により固着されている。
接着剤１７としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、異方性導電性接着剤、前記エポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂接着剤などが挙げられる。
【００１６】
実施例１では、バンプ１３が、その台座部１３Ａ同士が互いに接触するように形成されているので、バンプ１３間に空隙が存在せず、接着剤１７を用いて半導体チップ１１が基板１４に実装（例えば、フリップチップ実装）される際、該接着剤１７内部における気泡の発生が低減される。このため、接着剤部での膨れや剥がれによるバンプ接続部での導通不良、気泡内の水分や不純物イオン等の影響による隣接バンプ間での電流リークの発生などが防止され、高性能かつ信頼性が高い。
【００１７】
実施例１の半導体装置１０においては、更に以下に示す様にバンプ１３の態様を変形することができる。即ち、図３Ａに示すように、バンプ１３における突出部１３Ｄは、その頂部を押し潰すことにより、図３Ｂに示すように、突出部１３Ｄの径を、図２Ｂに示すバンプ１３の突出部１３Ｂよりも大きく形成してもよい。また、図４Ａに示すように、バンプ１３の個数を３個とし、図４Ｂに示すように、バンプ１３における台座部１３Ｃ同士が互いに接触するように、バンプ１３を列状に配置してもよい。なお、図３Ａ及び図４Ａは、図１の半導体装置で用いられるバンプ１３の変形例を表す拡大図を示し、図３Ｂ及び図４Ｂは、それぞれ図３Ａ及び図４Ａの上面図を示す。
【００１８】
次に、図２Ａ及び図２Ｂに示すバンプ１３の形成方法（本発明の半導体装置の製造方法における前記バンプ形成工程に相当）の一例について、図面を参照しながら説明する。
バンプ１３の形成は、金属ワイヤを用いたボールボンディングにより行うことができる。即ち、図５Ａに示すように、ボンディングキャピラリ１８Ａより導出された、ワイヤ径１８μｍの金ワイヤ１９の先端を、トーチ電極１８Ｂを用いて高電圧（スパーク）でボール形状に溶融し、ボール部１９Ａを形成する。そして、図５Ｂに示すように、電極パッド１２における表面保護膜１１Ｂの開口部に、ボール部１９Ａを当接させ、ボンディングキャピラリ１８Ａにより、ボール部１９Ａに荷重と超音波を印加した後、図５Ｃに示すように、ボンディングキャピラリ１８Ａを垂直方向に引き上げ、金ワイヤ１９を引きちぎることにより、台座部１３Ａと突出部１３Ｂとからなる、１つ目のバンプ１３を形成する。次いで、同様な方法により、図５Ｄに示すように、再び金ワイヤ１９の先端にボール部１９Ａを形成し、図５Ｅに示すように、電極パッド１２上に形成された１つ目のバンプ１３における、台座部１３Ａの外縁の一部と重なるようにボール部１９Ａを接触配置して、ボンディングキャピラリ１８Ａにより、ボール部１９Ａに荷重と超音波を印加した後、図５Ｆに示すように、ボンディングキャピラリ１８Ａを垂直方向に引き上げ、金ワイヤ１９を引きちぎることにより、台座部１３Ａと突出部１３Ｂとからなる、２つ目のバンプ１３を形成する。すると、図２Ａ及び図２Ｂに示す配置態様で形成された２つのバンプ１３を得ることができる。
なお、金ワイヤ１９のワイヤ径としては、特に制限はなく、形成するバンプの径に応じて適宜選択することができる。
【００１９】
次に、図３Ａ及び図３Ｂに示すバンプ１３の形成方法（本発明の半導体装置の製造方法における前記バンプ形成工程に相当）の一例について、図面を参照しながら説明する。
バンプ１３の形成は、前述の通り、金属ワイヤを用いたボールボンディングにより行うことができる。即ち、図６Ａに示すように、ボンディングキャピラリ１８Ａより導出された、ワイヤ径１８μｍの金ワイヤ１９の先端を、トーチ電極１８Ｂを用いて高電圧（スパーク）でボール形状に溶融し、ボール部１９Ａを形成する。そして、図６Ｂに示すように、電極パッド１２における表面保護膜１１Ｂの開口部に、ボール部１９Ａを当接させ、ボンディングキャピラリ１８Ａにより、ボール部１９Ａに荷重と超音波を印加する。次いで、図６Ｃに示すように、ボンディングキャピラリ１８Ａを垂直方向に引き上げた後、図６Ｄに示すように、半導体基板１１Ａに対して水平方向に移動させる。更に、図６Ｅに示すように、ボンディングキャピラリ１８Ａの先端で、ボール部１９Ａの頂部を押し潰した後、再びボンディングキャピラリ１８Ａを水平方向に移動させる。そして、図６Ｆに示すように、垂直方向に引き上げて金ワイヤ１９を引きちぎることにより、台座部１３Ｃと突出部１３Ｄとからなる、１つ目のバンプ１３を形成する。次いで、同様な方法により、図６Ｇに示すように、再び金ワイヤ１９の先端にボール部１９Ａを形成し、図６Ｈに示すように、電極パッド１２上に形成された１つ目のバンプ１３における、台座部１３Ｃの外縁の一部と重なるようにボール部１９Ａを接触配置して、図６Ｉに示すように、ボンディングキャピラリ１８Ａを垂直方向に引き上げた後、図６Ｊに示すように、半導体基板１１Ａに対して水平方向に移動させる。更に、図６Ｋに示すように、ボンディングキャピラリ１８Ａの先端で、ボール部１９Ａの頂部を押し潰した後、図６Ｌに示すように、垂直方向に引き上げて金ワイヤ１９を引きちぎることにより、台座部１３Ｃと突出部１３Ｄとからなる、２つ目のバンプ１３を形成する。すると、図３Ａ及び図３Ｂに示す配置態様で形成された２つのバンプ１３を得ることができる。このように、突出部１３Ｄの頂部を押し潰すと、隣接してバンプ１３を形成する際、突出部１３Ｄとボンディングキャピラリ１８Ａとの接触を回避することができる。
なお、図４Ａ及び図４Ｂに示すバンプ１３は、図３Ａ及び図３Ｂに示すバンプ１３の形成方法と同様な方法により形成することができる。
また、バンプ１３の形成においては、前述の通り、２つ目のバンプ１３の形成に際して、１つ目のバンプ１３における台座部１３Ａ又は１３Ｃに接触するようにワイヤ１９のボール部１９Ａを配置してもよいし、１つ目のバンプ１３の台座部１３Ａ又は１３Ｃの隣接かつ接触しない位置に、ボール部１９Ａを配置した後、該ボール部１９Ａを押し潰して変形させると共に、１つ目のバンプ１３における台座部１３Ａ又は１３Ｃと２つ目のバンプ１３における台座部１３Ａ又は１３Ｃとを接触させてもよい。
【００２０】
（実施例２）
本発明の半導体装置の第２の実施例を図７に示す。図７は、半導体装置の垂直断面図を示す。
図７に示す半導体装置２０は、図１に示す半導体装置１０において、電極パッド１２上に形成された２つのバンプのうち、一のバンプにおける台座部が、他のバンプにおける台座部の高さと異なる高さに形成されている。
図７の半導体装置２０で用いるバンプ近傍の拡大図を図８Ａに、その上面図を図８Ｂに、それぞれ示す。図８Ａに示すように、シリコン基板等の半導体基板１１Ａ上に形成された電極パッド１２における、表面保護膜１１Ｂの開口部に、２つのバンプ２１及び２２が形成されている。なお、図８Ａにおいて、半導体基板１１Ａにおける、他の導電層、絶縁層などの図示は省略する。
図８Ａ及び図８Ｂに示すように、バンプ２１は、台座部２１Ａと、該台座部２１Ａの径よりも小さい径を有する突出部２１Ｂとからなり、バンプ２２は、台座部２１Ａの径及び高さよりも大きい径及び高さを有する台座部２２Ａと、該台座部２２Ａの径よりも小さい径を有する突出部２２Ｂとからなり、これらのバンプ２１及び２２は、それぞれにおける台座部２１Ａ及び２２Ａが互いに接触するように形成されている。
【００２１】
次に、図８Ａ及び図８Ｂに示すバンプ２１及び２２の形成方法（本発明の半導体装置の製造方法における前記バンプ形成工程に相当）の一例について、図面を参照しながら説明する。
バンプ２１及び２２の形成は、金属ワイヤを用いたボールボンディングにより行うことができる。まず、図９Ａに示すように、ボンディングキャピラリ１８Ａより導出された、ワイヤ径１８μｍの金ワイヤ１９の先端を、トーチ電極１８Ｂを用いて高電圧（スパーク）でボール形状に溶融し、ボール部１９Ａを形成する。そして、図９Ｂに示すように、電極パッド１２における表面保護膜１１Ｂの開口部に、ボール部１９Ａを当接させ、ボンディングキャピラリ１８Ａにより、ボール部１９Ａに荷重と超音波を印加する。次いで、図９Ｃに示すように、ボンディングキャピラリ１８Ａを垂直方向に引き上げた後、図９Ｄに示すように、半導体基板１１Ａに対して水平方向に移動させる。更に、図９Ｅに示すように、ボンディングキャピラリ１８Ａの先端で、ボール部１９Ａの頂部を押し潰した後、再びボンディングキャピラリ１８Ａを水平方向に移動させる。そして、図９Ｆに示すように、垂直方向に引き上げて金ワイヤ１９を引きちぎることにより、台座部２１Ａと突出部２１Ｂとからなる、１つ目のバンプ２１を形成する。次いで、図９Ｇに示すように、より大きい径の金ワイヤ（ワイヤ径２０μｍ）２３を用い、金ワイヤ２３の先端にボール部２３Ａを形成し、図９Ｈに示すように、電極パッド１２上に形成された１つ目のバンプ２１における、台座部２１Ａの外縁の一部と重なるようにボール部２３Ａを接触配置して、図９Ｉに示すように、ボンディングキャピラリ１８Ａを垂直方向に引き上げた後、図９Ｊに示すように、半導体基板１１Ａに対して水平方向に移動させる。更に、図９Ｋに示すように、ボンディングキャピラリ１８Ａの先端で、ボール部２３Ａの頂部を押し潰した後、図９Ｌに示すように、垂直方向に引き上げて金ワイヤ２３を引きちぎることにより、台座部２２Ａと突出部２２Ｂとからなる、２つ目のバンプ２２を形成する。すると、図８Ａ及び図８Ｂに示す配置態様で形成された２つのバンプ２１及び２２を得ることができる。
【００２２】
ここで、図１０に示すように、例えば、電極パッド１２上に、台座部の高さが同一のバンプ２５及び２６を形成する場合、２つ目のバンプ２６を形成する際、ボンディングキャピラリ１８Ａの先端が、先に形成したバンプ２５に干渉し、バンプ２６と電極パッド１２との間で剥離が生じることがある。一方、実施例２では、バンプ２１の台座部２１Ａの高さと、バンプ２２の台座部２２Ａの高さとが異なる（実施例２では台座部２２Ａの高さが台座部２１Ａの高さよりも高い）ので、先に形成したバンプ２１に、ボンディングキャピラリ１８Ａが干渉することなく、バンプ２２を形成することができる。このため、バンプ２１又は２２と電極パッドとの間で生じる剥離を抑制することができ、電極パッド上に確実にバンプを形成することができ、製造歩留りが向上し、しかも得られる半導体装置２０の信頼性も向上する。
なお、２つ目のバンプ２２を形成する際には、上述したように、ワイヤ径の異なるワイヤを用いるのではなく、バンプ２２を形成するボンディング条件をバンプ２１とは異なる条件、例えば荷重又は超音波出力を１つ目のバンプ２１を形成する際の荷重又は超音波出力よりも小さくしてボンディングすることにより、台座部２２Ａの高さを１つ目のバンプ２１の台座部２１Ａの高さよりも高く形成することもできる。
【００２３】
（実施例３）
本発明の半導体装置の第３の実施例を図１１に示す。図１１は、半導体装置の垂直断面図を示す。
図１１に示す半導体装置３０は、図１に示す半導体装置１０において、電極パッド１２上に形成された２つのバンプにおける台座部が、複数段からなる。
図１１の半導体装置３０で用いるバンプ近傍の拡大図を図１２Ａに、その上面図を図１２Ｂに、それぞれ示す。図１２Ａに示すように、シリコン基板等の半導体基板１１Ａ上に形成された電極パッド１２における、表面保護膜１１Ｂの開口部に、２つのバンプ３１が形成されている。なお、図１２Ａにおいて、半導体基板１１Ａにおける、他の導電層、絶縁層などの図示は省略する。
図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、バンプ３１は、台座部３１Ａと、該台座部３１Ａの径よりも小さい径を有する突出部３１Ｂとからなり、台座部３１Ａは、それぞれ２段で構成されている。そして、２つのバンプ３１のそれぞれにおける台座部３１Ａ同士が互いに接触するように形成されている。
なお、実施例３では、台座部３１Ａが２段からなるが、台座部３１Ａの段数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００２４】
実施例３では、バンプ３１における台座部３１Ａが、複数段（実施例３では２段）で構成されているので、バンプ３１全体の高さを高く設けることができ、半導体チップ１１と基板１４との間に所定の距離を確保し、両者の接触を回避することができる。このため、半導体チップ１１と基板１４との間に接着剤１７を充填して半導体チップ１１を基板１４上に実装する際、接着剤１７を半導体チップ１１全面に容易に流動させることができ、接着剤１７の未充填やボイドの発生等の不具合の発生を低減することができ、半導体チップ１１における電極パッド１２のピッチの微細化に容易に対応することができる。
また、バンプ３１と基板１４における電極端子１５との接続に、半田や導電性接着剤等の接着介在部材を用いる場合には、バンプ３１を覆う前記接続介在部材の占有体積を向上させることが可能となり、バンプ接続部に発生する応力集中を、より分散させることができ、接続信頼性の更なる向上を図ることができる。
【００２５】
実施例３の半導体装置３０においては、更に以下に示す様に、バンプ３１の態様を変形することができる。即ち、図１３Ａに示すように、バンプ３１における突出部３１Ｄは、その頂部を押し潰すことにより、図１３Ｂに示すように、突出部３１Ｄの径を、図１２Ｂに示すバンプ３１の突出部３１Ｂよりも大きく形成してもよい。
また、図１４Ａに示すように、バンプ３１における、２段構成の台座部３１Ａは、その２段のうち、上段に位置する台座部３１ｂの直径が、下段に位置する台座部３１ａの直径よりも小さく、かつ２つのバンプ３１における、台座部３１ａ同士、及び台座部３１ｂ同士が互いに接触するように形成するのが好ましい。例えば、図１４Ｃ及び図１４Ｄに示すように、台座部３２Ａと突出部３２Ｂとからなるバンプ３２において、台座部３２Ａを２段構成とし、かつ各段を同一の径で形成する場合、上段に位置する台座部３２ｂの形成位置が、下段に位置する台座部３２ａの形成位置からずれてしまい、隣接する電極パッドに形成したバンプとのショート等の不具合が発生することがある。これに対し、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、上段に位置する台座部３１ｂの直径を、下段に位置する台座部３１ａの直径よりも小さく形成することにより、上段に位置する台座部３１ｂの形成位置ズレのマージンを増加させることができ、製造歩留りを向上させることができる。
【００２６】
バンプ３１の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、上述した、金属ワイヤを用いたボールボンディングにより好適に行うことができるが、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すバンプ３１の形成は、上段に位置する台座部３１ｂを形成する金属ワイヤとして、そのワイヤ径が、下段に位置する台座部３１ａを形成する金属ワイヤのワイヤ径よりも小さいものを使用することにより行うことができる。また、上段に位置する台座部３１ｂを形成する際のボンディング条件を、下段に位置する台座部３１ａを形成する際のボンディング条件よりも低荷重にする、あるいは低超音波出力にすることにより行ってもよい。
【００２７】
（実施例４）
本発明の半導体装置の第４の実施例を図１５Ａ〜図１５Ｄに示す。これらの図は、電極パッドが形成された半導体チップの上面図を示し、バンプが形成された電極パッドが列状に配置されたパッド列の配列態様の一例を示す。
図１５Ａ〜図１５Ｄにおいて、電極パッド１２の配列態様はそれぞれ、図１５Ａ及び図１５Ｂでは、ペリフェラル２辺配置、図１５Ｃでは、ペリフェラル４辺配置、図１５Ｄではセンターパッド１列配置となっている。これらの配置態様において、少なくともパッド列の端部に位置する電極パッド上に、台座部と該台座部の径よりも小さい径を有する突出部とからなるバンプが２つ形成されており、各バンプにおける台座部同士は互いに接触している。
具体的には、図１５Ａに示す、ペリフェラル２辺配置では、複数の電極パッド１２が列状に配置された、２つのパッド列４０が、それぞれ半導体チップ１１上の右辺及び左辺に形成されている。そして、総ての電極パッド１２上にはそれぞれ、実施例１で形成した、台座部１３Ａと突出部１３Ｂとからなるバンプ１３が、台座部１３Ａ同士が互いに接触するように配置されている。また、図１５Ｂに示すペリフェラル２辺配置では、図１５Ａに示す配置同様、複数の電極パッド１２が列状に配置された、２つのパッド列４１が、それぞれ半導体チップ１１上の右辺及び左辺に形成されている。そして、これらのパッド列４１においては、その両端部（半導体チップ１１の外周部に近接した部位）を含み、該両端部からそれぞれ２つ目までに位置する電極パッド１２上に、実施例１で形成した、台座部１３Ａと突出部１３Ｂとからなるバンプ１３が、台座部１３Ａ同士が互いに接触するように２つ配置されている。また、パッド列４１の中央部を含む、残りの電極パッド１２上には、バンプ１３が１つ形成されている。
また、図１５Ｃに示す、ペリフェラル４辺配置では、複数の電極パッド１２が列状に配置された、４つのパッド列４２が、それぞれ半導体チップ１１上の外周（４辺）に形成されている。そして、これらのパッド列４２においては、その両端部（半導体チップ１１の外周部に近接した部位）を含み、該両端部からそれぞれ３つ目までに位置する電極パッド１２上に、実施例１で形成した、台座部１３Ａと突出部１３Ｂとからなるバンプ１３が、台座部１３Ａ同士が互いに接触するように２つ配置されている。また、パッド列４２の中央部を含む、残りの電極パッド１２上には、バンプ１３が１つ形成されている。
また、図１５Ｄに示す、センターパッド１列配置では、複数の電極パッド１２が列状に配置されたパッド列４３が、半導体チップ１１上の中央に、左右にわたって形成されている。そして、パッド列４３においては、その両端部（半導体チップ１１の外周部に近接した部位）を含み、該両端部からそれぞれ４つ目までに位置する電極パッド１２上に、実施例１で形成した、台座部１３Ａと突出部１３Ｂとからなるバンプ１３が、台座部１３Ａ同士が互いに接触するように２つ配置されている。また、パッド列４３の中央部を含む、残りの電極パッド１２上には、バンプ１３が１つ形成されている。
なお、パッド列の配置態様、各電極パッドに形成するバンプの個数及び形状などについては、図１５Ａ〜図１５Ｄに示す態様に限定されるものではなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００２８】
半導体チップと基板との間に接着剤を充填して該半導体チップを該基板上に実装する際、前記接着剤が前記半導体チップの全面に流動して気泡を押し出すが、通常、前記半導体チップの外周部に近い位置に気泡が溜まり易いため、前記半導体チップの外周部により近い位置に配置された電極パッド列の端部に形成されたバンプのバンプ接続部において、残存気泡が生じ易いという問題がある。しかし、実施例４の半導体装置では、このような残存気泡の発生を局所的に抑制することができる。また、総ての電極パッドに複数のバンプを形成することなく、残存気泡の発生を抑制することができ、効率的かつ低コストに信頼性の高い半導体装置を得ることができる。更に、パッド列の端部に位置するバンプのバンプ接続部は、前記パッド列の中央部に位置するバンプのバンプ接続部に比して、より応力が集中し易いが、前記バンプを複数形成することにより、前記応力を分散させることができるため、パッド列の端部に位置するバンプのバンプ接続部の強度を確保することができ、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００２９】
（実施例５）
本発明の半導体装置の製造方法の一例として、図１に示す本発明の前記第１の実施例の半導体装置１０の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
まず、図１６Ａに示すように、半導体チップ１１に形成された電極パッド１２上に、バンプ１３を形成する。ここで、バンプ１３の形成は、実施例１において上述した通り、図５Ａ〜図５Ｆに示すように、金属ワイヤを用いたボールボンディングにより行う。以上が、本発明の前記半導体装置の製造方法における前記バンプ形成工程である。
図１６Ｂに示すように、基板１４上に、予め接着剤１７を塗布により供給する。以上が、本発明の前記半導体装置の製造方法における前記接着剤供給工程である。
次に、図１６Ｂに示すように、基板１４を、例えば、７０℃に加熱した、不図示のボンディングステージに吸着保持させる。そして、半導体チップ１１を、ボンディングツール５０に吸着保持し、基板１４に対して平行となるように水平方向の位置合わせを行い、半導体チップ１１と基板１４との位置を合わせる。このとき、半導体チップ１１は、予め所定温度、例えば、２１５℃に加熱されたボンディングツール５０により加熱される。次に、図１６Ｃに示すように、ボンディングツール５０を降下させ、バンプ１３における突出部１３Ｂを、基板１４上に形成された複数の電極端子１５に、それぞれ当接させる。更にボンディングツール５０を連続的に降下させて荷重を印加する。そして、バンプ１３における突出部１３Ｂを変形させ、所定の荷重、例えば、７８．４６〜１９６．１ｍＮ（８〜２０ｇｆ）を印加した状態にて、所定時間、例えば、５〜１０秒間保持する。このとき、接着剤１７は、半導体チップ１１及び基板１４間の全面に流動し、濡れ拡がると共に、熱硬化する。なお、接着剤１７は、この時間内では完全に硬化しない。以上が、本発明の前記半導体装置の製造方法における前記バンプ接続工程である。
次いで、必要に応じて、図１６Ｄに示すように、半導体チップ１１が載置された基板１４を、恒温槽により、例えば、１５０℃にて３０分間にわたって加熱し、接着剤１７を完全に硬化させるのが好ましい。以上が、本発明の前記半導体装置の製造方法における接着剤硬化工程である。
その後、図１６Ｅに示すように、基板１４の裏面に外部接続端子としての半田ボール１６を形成する。すると、図１に示す半導体装置１０を得ることができる。
【００３０】
なお、本例では、前記接着剤供給工程を、前記バンプ接続工程の前に行ったが、前記接着剤工程は、前記バンプ接続工程の後に行ってもよい。この場合、接着剤１７の供給は、半導体チップ１１と基板１４との間に形成された空隙に、接着剤１７を注入することにより行うことができる。
前記接着剤供給工程を前記バンプ形成工程の前に行う場合、接着剤１７を予め半導体チップ１１と基板１４との間に介在させながら、バンプ１３と電極端子１５とを接続することができ、フリップチップ実装と同時に、接着剤１７の充填を行うことができる。その結果、製造工程の簡略化を図ることができ、半導体装置を安価に製造することができる。また、この場合、前記接着剤供給工程を後に行う場合に比して、隣接する複数のバンプ１３間でのボイドのトラップ（巻き込み）が、より発生し易いため、本発明のボイド低減効果がより顕著に発揮される。
【００３１】
また、フリップチップ実装の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、熱圧着工法、超音波圧着工法、接続介在部材を用いた工法などが挙げられる。
前記熱圧着工法は、本実施例に示した様に、熱と荷重を付与する方法である。前記熱圧着工法は、前記バンプ接続工程の前に前記接着剤供給工程を行い、接着剤１７を介在させた状態でフリップチップ実装する場合、接着剤１７として異方性導電性樹脂接着剤を用い、ＡＣＦ工法、ＡＣＰ工法などにより行うことができる。また、接着剤１７として絶縁性樹脂接着剤を用い、ＮＣＦ工法、ＮＣＰ工法などにより行うこともできる。一方、前記バンプ接続工程の後に前記接着剤供給工程を行う場合には、バンプ１３と基板１４における電極端子１５とを金属接合した後、半導体チップ１１と基板１４との間に、接着剤１７を注入し充填することにより行うことができる。
前記超音波圧着工法は、超音波及び荷重、あるいは超音波、荷重及び熱を付与する方法である。該工法においても、前記接着剤供給工程は、前記バンプ接続工程の前後いずれに行ってもよい。
前記接続介在部材を用いた工法は、半田、導電性接着剤などを、接続介在部材として用いる方法である。該工法においても、前記接着剤供給工程は、前記バンプ接続工程の前後いずれに行ってもよい。
【００３２】
（従来例）
従来の半導体装置におけるバンプの配列態様の一例を図１７Ａ〜図１７Ｃに示す。
図１７Ａは、半導体チップ１１０における電極パッド１２０上に形成されたバンプ１３０の配列態様を示す上面図であり、図１７Ｂは、その側面図であり、図１７Ｃは、半導体チップ１１０が基板１４０に実装された、従来の半導体装置１００の垂直断面図である。
図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、複数の電極パッド１２０には、それぞれ２つのバンプ１３０が形成されているが、１つの電極パッド１２０における２つのバンプ１３０は、互いに離間して配置されており、これらのバンプ１３０の間には微細な空隙が存在している。このため、図１７Ｃに示すように、基板１４０上に形成された電極端子１５０と、バンプ１３０とを当接させた状態で、半導体チップ１１０と基板１４０との間を接着剤１７０により接着固定すると、接着剤１７０中における、２つのバンプ１３０の間に形成された空隙に、ボイド（気泡）１８０が発生する。
【００３３】
（実施例６）
以下、本発明の半導体装置及び従来の配置態様でバンプが形成された半導体装置について、接着剤中のボイド（気泡）の発生率を評価する。
まず、ボイドの発生メカニズムについて、図１８Ａ及び図１８Ｂに示す。
図１８Ａは、本発明の半導体装置（例えば、実施例１の半導体装置）の一部における、バンプの配置態様を示す上面図である。図１８Ａに示すように、半導体チップ１１上に形成された電極パッド１２上には、それぞれ台座部１３Ａと突出部１３Ｂとからなるバンプ１３が、台座部１３Ａ同士が互いに接触するように２つ形成されている。図１８Ｂは、従来のバンプの配置態様の一例を示す上面図である。図１８Ｂに示すように、半導体チップ１１上に形成された電極パッド１２上には、それぞれ２つのバンプ１３が、互いに離間して配置されている。
【００３４】
これらの状態にて、半導体チップ１１を基板１４上にフリップチップ実装すると、接着剤は、半導体チップ１１の中央からエッジ（図１８Ａ及び図１８Ｂ中、左側から右側）に向かって、図中、太矢印方向に、電極パッド１２の間を流動する。このとき、図１８Ｂに示す、従来のバンプの配置態様では、バンプ１３が離間して配置されているので、１つの電極パッド１１上に形成された２つのバンプ１３の間に空隙Ｓが存在する。すると、接着剤が流動する際、離間部（空隙Ｓ）が、チップ中央側に位置するバンプ１３の影となり、図１８Ｂ中、細矢印で示すように、バンプ１３の両側から接着剤が回り込み、離間部（空隙Ｓ）での接着剤の流動速度が遅くなる。このため、離間部（空隙Ｓ）では気泡が停滞し易い状態が生じ、チップエッジ側に、気泡が押し流されることなく、停滞したまま残存し、該残存した気泡がボイドとなる。
一方、図１８Ａに示す、本発明のバンプの配置態様では、１つの電極パッド１２上に形成された２つのバンプ１３における台座部１３Ａ同士が互いに接触配置されているので、離間部（空隙Ｓ）が存在せず、接着剤の流動速度の低下が生じ難い（流動速度の低下が少ない）。このため、図１８Ａ中、細矢印で示すように、チップエッジ側に気泡が押し流され易く、２つのバンプ１３が接触して形成されるくびれ部Ｋには、気泡が残存し難いため、ボイドの発生も抑制される。
【００３５】
次に、接着剤内部における気泡（ボイド）の発生率（総電極パッド数に対するボイド数）を、下記方法により評価した。
即ち、硬化された接着剤における、バンプの台座部を含む断面を平面研磨した後、該研磨面を実体顕微鏡により観察し、バンプ近傍部に発生したボイドの数を測定し、総電極パッド数に対するボイドの総数をボイド発生率として評価した。なお、図１６Ａ〜図１６Ｄに示す、実施例５に記載の半導体装置の製造方法により製造した実施例１の半導体装置と、従来例の配置態様でバンプを形成した半導体装置とについて、それぞれサンプルを５個用意し、これらのサンプルについて２つの条件でそれぞれ測定した。
【００３６】
＜サンプルの部材構成＞
（１）測定１
５０μｍピッチのＣＯＢ（Ｃｈｉｐ  ｏｎ  Ｂｏａｒｄ）実装
チップサイズ：６．２ｍｍ×６．２ｍｍ×２００μｍ
パッドピッチ：５０μｍピッチ
表面保護膜からのパッド開口サイズ：４４μｍ×９４μｍ
電極パッド数：３９２個
基板：ガラスＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）材を用いた両面配線基板
接着剤：ペースト状の熱硬化型の絶縁性エポキシ樹脂
バンプ形成用金ワイヤのワイヤ径：２０μｍ
（２）測定２
４０μｍピッチのＣＯＣ（Ｃｈｉｐ  ｏｎ  Ｃｈｉｐ）実装
チップサイズ：５ｍｍ×３ｍｍ×２００μｍ
パッドピッチ：４０μｍ
表面保護膜からのパッド開口サイズ：３４μｍ×７４μｍ
電極パッド数：３７２個
基板：シリコン基板
接着剤：ペースト状の熱硬化型の絶縁性エポキシ樹脂
バンプ形成用金ワイヤのワイヤ径：１８μｍ
【００３７】
＜サンプルの作製＞
−スタッドバンプの形成−
使用するサンプルは、測定１及び測定２ともに、本発明の半導体装置と従来例の配置態様でバンプが形成された半導体装置（以下、「従来の半導体装置」と称することがある）とを、それぞれ５個ずつ用意した。即ち、全電極パッドに、同じ大きさのスタッドバンプを２つずつ、図５Ａ〜図５Ｃに示す形成方法（プルカット法）を用いて形成した。このとき、本発明の半導体装置では、図２Ａ、図２Ｂ、及び図１８Ａに示すように、２つのバンプ１３の台座部１３Ａ同士が互いに接触するように形成し、従来の半導体装置では、図１８Ｂに示すように、バンプ１３の台座部１３Ａ同士を互いに離間させて形成した。
【００３８】
−バンプ形状−
（１）測定１
本発明の半導体装置及び従来の半導体装置における、バンプ台座部の径（直径）は３６〜４２μｍであり、バンプ台座部の厚みは１４〜１６μｍであり、バンプの高さは３５〜４１μｍである。
また、従来の半導体装置における、バンプ間隙（離間）距離は、１０〜２０μｍである。
（２）測定２
本発明の半導体装置及び従来の半導体装置における、バンプ台座部の径（直径）は３０〜３４μｍであり、バンプ台座部の厚みは、１０〜１２μｍであり、バンプの高さは２８〜３３μｍである。
また、従来の半導体装置における、バンプ間隙（離間）距離は、６〜１４μｍである。
【００３９】
−フリップチップ実装方法−
測定１及び測定２ともに、接着剤介在型の熱圧着工法により行った。具体的には、図１６Ａ〜図１６Ｄに示す工程を用いて形成した。
以上の条件で測定し、次式、ボイド発生率（％）＝ボイド数／電極パッド数により求めたボイドの発生率を表１に示す。
【００４０】
【表１】
2007208210.tif 000003
表１の結果より、本発明の半導体装置では、接着剤内部のバンプの近傍にボイドが殆ど発生していなかったのに対し、従来の配置態様でバンプが形成された半導体装置では、本発明の半導体装置に比して、ボイド発生率が高く、品質に劣ることが判った。
【００４１】
次に、測定１〜２の条件で得られた本発明による半導体装置及び従来の半導体装置を用いて、下記方法に基づいて、吸湿リフロー試験（前処理）を行い、これらの半導体装置の性能を評価した。
【００４２】
＜吸湿リフロー試験（前処理）＞
測定１〜２の条件で得られた本発明による半導体装置及び従来の半導体装置のそれぞれについて、温度３０℃、相対湿度８０％の環境下、７２時間にわたって吸湿した後、赤外リフロー装置を用いてピーク温度２５０℃の加熱処理を行った。この一連の吸湿リフロー処理を２回繰り返して行い、測定１〜２の条件で得られた本発明による半導体装置及び従来の半導体装置について、それぞれ５個のサンプルを作製し、得られたサンプルについて下記方法に基づいて、外観及び内部外観を検査し、導通抵抗調査を行った。
【００４３】
−外観検査−
前記外観検査は、実体顕微鏡を用いて、倍率２０倍にて外観を観察し、異常があるかどうかを確認した。
−内部外観検査−
前記内部外観検査は、超音波探傷計を用いて内部外観検査を行い、半導体装置内部の接着剤と半導体チップ界面との間、及び接着剤と基板界面との間において剥離が生じていないかどうかを確認した。
−導通抵抗調査−
前記導通抵抗調査は、バンプを介してデイジーチェーン接続された半導体チップと基板との接続信頼性について、デイジーチェーンの抵抗値を測定することにより、該抵抗値の変動を調査した。ここで、抵抗値が組立初期の値から１０％上昇した場合に不良であると判断した。
これらの検査及び調査の結果、測定１〜２で得られた本発明による半導体装置及び従来の半導体装置を用いて作製したサンプルのいずれについても、不良発生はなかった。
【００４４】
次いで、前記吸湿リフロー試験（前処理）後のサンプルを、それぞれ５個用いて、信頼性試験を行った。
＜信頼性試験＞
前記信頼性試験として、得られたサンプルについて、下記温度サイクル試験及び恒温恒湿試験を行い、下記外観検査及び導通抵抗調査を行った。
【００４５】
−温度サイクル試験−
前記温度サイクル試験は、低温側として、−５５℃にて２５分間の環境に、高温側として、１２５℃にて２５分間の環境に、それぞれサンプルを連続的に繰り返し置くことにより行った。
−恒温恒湿試験−
前記恒温恒湿試験は、温度１２１℃、相対湿度８５％の環境下に、それぞれサンプルを放置することにより行った。
【００４６】
次いで、前記温度サイクル試験及び前記恒温恒湿試験後のサンプルについて、下記外観検査及び導通抵抗調査を行った。
−外観検査−
前記外観検査は、実体顕微鏡を用いて、倍率２０倍にて外観を観察し、異常があるかどうかを確認した。
−導通抵抗調査−
前記導通抵抗調査は、バンプを介してデイジーチェーン接続された半導体チップと基板との接続信頼性について、デイジーチェーンの抵抗値を測定することにより、該抵抗値の変動を調査した。ここで、抵抗値が組立初期の値から１０％上昇した場合に不良であると判断した。
【００４７】
これらの検査及び調査の結果、温度サイクル試験後のサンプルについては、測定１の本発明による半導体装置では、１，７５０サイクルまで、測定２の本発明による半導体装置では、１，９００サイクルまで、測定１の従来の半導体装置では、１，６００サイクルまで、測定２の従来の半導体装置では、１，７５０サイクルまで、それぞれ不良発生はなかった。
また、前記恒温恒湿試験後のサンプルについては、測定１の本発明による半導体装置では、６７２時間まで、測定２の本発明による半導体装置では、８４０時間まで、測定１の従来の半導体装置では、５０４時間まで、測定２の従来の半導体装置では、６７２時間まで、それぞれ不良発生はなかった。
【００４８】
以上より、ボイドの発生により、従来の半導体装置では、本発明による半導体装置に比して、接着剤部での膨れや剥がれによるバンプ接合部での導通不良や、気泡内の水分や不純物イオン等の影響により隣接バンプ間で電流リークが発生する可能性が高いと認められる。
【００４９】
本発明の好ましい態様を付記すると、以下の通りである。
（付記１）  複数の電極パッドが配置された半導体チップと、前記電極パッドの位置に対応した複数の電極端子を有する基板とを少なくとも有してなり、
少なくとも一つの前記電極パッド上に、台座部と、該台座部の径よりも小さい径を有する突出部とからなるバンプが、各バンプにおける前記台座部同士が互いに接触するように複数個形成され、
前記バンプと前記電極端子とが電気的に接続された状態にて、前記半導体チップと前記基板とが、接着剤により固着されていることを特徴とする半導体装置。
（付記２）  バンプの形成が、金属ワイヤを用いたボールボンディングにより行われる付記１に記載の半導体装置。
（付記３）  複数のバンプのうち、少なくとも一つの前記バンプにおける台座部の高さが、該バンプに隣接配置されたバンプの台座部の高さとは異なる付記１から２のいずれかに記載の半導体装置。
（付記４）  バンプにおける台座部が、複数段からなる付記１から３のいずれかに記載の半導体装置。
（付記５）  台座部の段数が２段である付記４に記載の半導体装置。
（付記６）  最上段の台座部の径が、該台座部よりも下段に位置する台座部の径よりも小さい付記４から５のいずれかに記載の半導体装置。
（付記７）  電極パッドが列状に配置されてパッド列を形成し、少なくとも前記パッド列の端部に位置する前記電極パッド上に、台座部と、該台座部の径よりも小さい径を有する突出部とからなるバンプが、各バンプにおける前記台座部同士が互いに接触するように複数個形成された付記１から６のいずれかに記載の半導体装置。
（付記８）  パッド列の端部が、半導体チップの外周部に近接した付記７に記載の半導体装置。
（付記９）  複数の電極パッドが配置された半導体チップにおける、少なくとも一つの前記電極パッド上に、台座部と該台座部の径よりも小さい径を有する突出部とからなるバンプを、各バンプにおける前記台座部同士が互いに接触するように複数個形成するバンプ形成工程と、
前記半導体チップにおける前記電極パッドの位置に対応した複数の電極端子を有する基板と、前記半導体チップとを対向配置させ、前記バンプを前記電極端子に当接させて電気的に接続するバンプ接続工程と、
前記半導体チップと前記基板との間に接着剤を供給し、前記半導体チップ及び前記基板を固着させる接着剤供給工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記１０）  接着剤供給工程が、バンプ接続工程の前に行われる付記９に記載の半導体装置の製造方法。
（付記１１）  バンプ形成工程が、金属ワイヤを用いたボールボンディングにより行われる付記９から１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
（付記１２）  バンプの形成が、電極パッド上に第１のボールボンディングにより台座部を形成した後、ボンディングキャピラリを前記電極パッドに対して略水平方向に移動させ、前記台座部から突出した金属ワイヤを、前記ボンディングキャピラリの先端部で押圧して変形させて突出部を形成し、前記金属ワイヤを破断することにより行われる付記１１に記載の半導体装置の製造方法。
（付記１３）  接着剤を硬化する接着剤硬化工程を含む付記９から１２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の半導体装置は、接着剤を用いて半導体チップが基板に実装（例えば、フリップチップ実装）される際、該接着剤内部における気泡の発生が低減されるので、接着剤部での膨れや剥がれによるバンプ接続部での導通不良、気泡内の水分や不純物イオン等の影響による隣接バンプ間での電流リークの発生などがなく、高性能かつ信頼性が高い。
本発明の半導体装置の製造方法は、接着剤を用いて半導体チップを基板に実装（例えば、フリップチップ実装）し、該接着剤内部における気泡の発生を低減した、高性能かつ信頼性の高い半導体装置を低コストで高効率に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、本発明の半導体装置の一例であり、第１の実施例（実施例１）を示す垂直断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の第１の実施例（実施例１）の半導体装置における、バンプ近傍を拡大した垂直断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の第１の実施例（実施例１）の半導体装置における、バンプ近傍を拡大した上面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の第１の実施例（実施例１）の半導体装置における、バンプの変形例を示す垂直断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の第１の実施例（実施例１）の半導体装置における、バンプの変形例の示す上面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の第１の実施例（実施例１）の半導体装置における、バンプの更なる変形例を示す垂直断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の第１の実施例（実施例１）の半導体装置における、バンプの更なる変形例を示す上面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の第１の実施例（実施例１）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の一例を説明するための工程断面図（その１）である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の第１の実施例（実施例１）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の一例を説明するための工程断面図（その２）である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の第１の実施例（実施例１）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の一例を説明するための工程断面図（その３）である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、本発明の第１の実施例（実施例１）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の一例を説明するための工程断面図（その４）である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、本発明の第１の実施例（実施例１）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の一例を説明するための工程断面図（その５）である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、本発明の第１の実施例（実施例１）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の一例を説明するための工程断面図（その６）である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の第１の実施例（実施例１）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の他の例を説明するための工程断面図（その１）である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の第１の実施例（実施例１）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の他の例を説明するための工程断面図（その２）である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明の第１の実施例（実施例１）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の他の例を説明するための工程断面図（その３）である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、本発明の第１の実施例（実施例１）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の他の例を説明するための工程断面図（その４）である。
【図６Ｅ】図６Ｅは、本発明の第１の実施例（実施例１）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の他の例を説明するための工程断面図（その５）である。
【図６Ｆ】図６Ｆは、本発明の第１の実施例（実施例１）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の他の例を説明するための工程断面図（その６）である。
【図６Ｇ】図６Ｇは、本発明の第１の実施例（実施例１）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の他の例を説明するための工程断面図（その７）である。
【図６Ｈ】図６Ｈは、本発明の第１の実施例（実施例１）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の他の例を説明するための工程断面図（その８）である。
【図６Ｉ】図６Ｉは、本発明の第１の実施例（実施例１）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の他の例を説明するための工程断面図（その９）である。
【図６Ｊ】図６Ｊは、本発明の第１の実施例（実施例１）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の他の例を説明するための工程断面図（その１０）である。
【図６Ｋ】図６Ｋは、本発明の第１の実施例（実施例１）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の他の例を説明するための工程断面図（その１１）である。
【図６Ｌ】図６Ｌは、本発明の第１の実施例（実施例１）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の他の例を説明するための工程断面図（その１２）である。
【図７】図７は、本発明の半導体装置の一例であり、第２の実施例（実施例２）を示す垂直断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の第２の実施例（実施例２）の半導体装置における、バンプ近傍を拡大した垂直断面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の第２の実施例（実施例２）の半導体装置における、バンプ近傍を拡大した上面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の第２の実施例（実施例２）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の一例を説明するための工程断面図（その１）である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の第２の実施例（実施例２）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の一例を説明するための工程断面図（その２）である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、本発明の第２の実施例（実施例２）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の一例を説明するための工程断面図（その３）である。
【図９Ｄ】図９Ｄは、本発明の第２の実施例（実施例２）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の一例を説明するための工程断面図（その４）である。
【図９Ｅ】図９Ｅは、本発明の第２の実施例（実施例２）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の一例を説明するための工程断面図（その５）である。
【図９Ｆ】図９Ｆは、本発明の第２の実施例（実施例２）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の一例を説明するための工程断面図（その６）である。
【図９Ｇ】図９Ｇは、本発明の第２の実施例（実施例２）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の一例を説明するための工程断面図（その７）である。
【図９Ｈ】図９Ｈは、本発明の第２の実施例（実施例２）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の一例を説明するための工程断面図（その８）である。
【図９Ｉ】図９Ｉは、本発明の第２の実施例（実施例２）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の一例を説明するための工程断面図（その９）である。
【図９Ｊ】図９Ｊは、本発明の第２の実施例（実施例２）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の一例を説明するための工程断面図（その１０）である。
【図９Ｋ】図９Ｋは、本発明の第２の実施例（実施例２）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の一例を説明するための工程断面図（その１１）である。
【図９Ｌ】図９Ｌは、本発明の第２の実施例（実施例２）の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成工程の一例を説明するための工程断面図（その１２）である。
【図１０】図１０は、バンプ形成時に不具合が生じる場合の一例を示す概略説明図である。
【図１１】図１１は、本発明の半導体装置の一例であり、第３の実施例（実施例３）を示す垂直断面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の第３の実施例（実施例３）の半導体装置における、バンプ近傍を拡大した垂直断面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の第３の実施例（実施例３）の半導体装置における、バンプ近傍を拡大した上面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本発明の第３の実施例（実施例３）の半導体装置における、バンプの変形例を示す垂直断面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、本発明の第３の実施例（実施例３）の半導体装置における、バンプの変形例の示す上面図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、本発明の第３の実施例（実施例３）の半導体装置における、バンプの更なる変形例を示す垂直断面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、本発明の第３の実施例（実施例３）の半導体装置における、バンプの更なる変形例を示す上面図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、バンプ形成時に不具合が生じた場合のバンプ近傍を拡大した垂直断面図である。
【図１４Ｄ】図１４Ｄは、バンプ形成時に不具合が生じた場合のバンプ近傍を拡大した上面図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、本発明の半導体装置の第４の実施例（実施例４）における、半導体チップ上に形成された電極パッドの配列態様の一例を示す上面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、本発明の半導体装置の第４の実施例（実施例４）における、半導体チップ上に形成された電極パッドの配列態様の他の例を示す上面図である。
【図１５Ｃ】図１５Ｃは、本発明の半導体装置の第４の実施例（実施例４）における、半導体チップ上に形成された電極パッドの配列態様の他の例を示す上面図である。
【図１５Ｄ】図１５Ｄは、本発明の半導体装置の第４の実施例（実施例４）における、半導体チップ上に形成された電極パッドの配列態様の他の例を示す上面図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明するための工程断面図（その１）である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明するための工程断面図（その２）である。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明するための工程断面図（その３）である。
【図１６Ｄ】図１６Ｄは、本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明するための工程断面図（その４）である。
【図１６Ｅ】図１６Ｅは、本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明するための工程断面図（その５）である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、従来の半導体装置の一例における、バンプ近傍を示す上面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、従来の半導体装置の一例における、バンプ近傍を示す垂直断面図である。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、従来の半導体装置の一例における、不具合を説明するための垂直断面図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、本発明の半導体装置におけるボイドの発生メカニズムを示す概略説明図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、従来の半導体装置におけるボイドの発生メカニズムを示す概略説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０，２０，３０  半導体装置
１１              半導体チップ
１２              電極パッド
１３              バンプ
１３Ａ            台座部
１３Ｂ            突出部
１４              基板
１５              電極端子
１６              半田ボール
１７              接着剤
１８Ａ            ボンディングキャピラリ
１８Ｂ            トーチ電極
１９，２３        金ワイヤ
１９Ａ，２３Ａ    ボール部
２１，２２，２５，２６，３１  バンプ
５０              ボンディングツール
【図１】
2007208210.tif 000004
【図２Ａ】
2007208210.tif 000005
【図２Ｂ】
2007208210.tif 000006
【図３Ａ】
2007208210.tif 000007
【図３Ｂ】
2007208210.tif 000008
【図４Ａ】
2007208210.tif 000009
【図４Ｂ】
2007208210.tif 000010
【図５Ａ】
2007208210.tif 000011
【図５Ｂ】
2007208210.tif 000012
【図５Ｃ】
2007208210.tif 000013
【図５Ｄ】
2007208210.tif 000014
【図５Ｅ】
2007208210.tif 000015
【図５Ｆ】
2007208210.tif 000016
【図６Ａ】
2007208210.tif 000017
【図６Ｂ】
2007208210.tif 000018
【図６Ｃ】
2007208210.tif 000019
【図６Ｄ】
2007208210.tif 000020
【図６Ｅ】
2007208210.tif 000021
【図６Ｆ】
2007208210.tif 000022
【図６Ｇ】
2007208210.tif 000023
【図６Ｈ】
2007208210.tif 000024
【図６Ｉ】
2007208210.tif 000025
【図６Ｊ】
2007208210.tif 000026
【図６Ｋ】
2007208210.tif 000027
【図６Ｌ】
2007208210.tif 000028
【図７】
2007208210.tif 000029
【図８Ａ】
2007208210.tif 000030
【図８Ｂ】
2007208210.tif 000031
【図９Ａ】
2007208210.tif 000032
【図９Ｂ】
2007208210.tif 000033
【図９Ｃ】
2007208210.tif 000034
【図９Ｄ】
2007208210.tif 000035
【図９Ｅ】
2007208210.tif 000036
【図９Ｆ】
2007208210.tif 000037
【図９Ｇ】
2007208210.tif 000038
【図９Ｈ】
2007208210.tif 000039
【図９Ｉ】
2007208210.tif 000040
【図９Ｊ】
2007208210.tif 000041
【図９Ｋ】
2007208210.tif 000042
【図９Ｌ】
2007208210.tif 000043
【図１０】
2007208210.tif 000044
【図１１】
2007208210.tif 000045
【図１２Ａ】
2007208210.tif 000046
【図１２Ｂ】
2007208210.tif 000047
【図１３Ａ】
2007208210.tif 000048
【図１３Ｂ】
2007208210.tif 000049
【図１４Ａ】
2007208210.tif 000050
【図１４Ｂ】
2007208210.tif 000051
【図１４Ｃ】
2007208210.tif 000052
【図１４Ｄ】
2007208210.tif 000053
【図１５Ａ】
2007208210.tif 000054
【図１５Ｂ】
2007208210.tif 000055
【図１５Ｃ】
2007208210.tif 000056
【図１５Ｄ】
2007208210.tif 000057
【図１６Ａ】
2007208210.tif 000058
【図１６Ｂ】
2007208210.tif 000059
【図１６Ｃ】
2007208210.tif 000060
【図１６Ｄ】
2007208210.tif 000061
【図１６Ｅ】
2007208210.tif 000062
【図１７Ａ】
2007208210.tif 000063
【図１７Ｂ】
2007208210.tif 000064
【図１７Ｃ】
2007208210.tif 000065
【図１８Ａ】
2007208210.tif 000066
【図１８Ｂ】
2007208210.tif 000067