(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと回路基板との間に弾性変形可能な導電性接続部を設けて両者を接続した半導体装置の製造方法において、
表面に所定の凹凸を有する加工基板を作製し、前記加工基板の前記表面に前記凹凸に沿って所定形状の導電性接続部を金属膜により形成し、前記加工基板上に絶縁性部材を設けて前記導電性接続部を前記絶縁性部材により被覆し、前記絶縁性部材の一部を研磨して前記導電性接続部の一端を露出させ、露出された前記導電性接続部の一端を半導体チップ、あるいは回路基板のいずれかの電極パッドに接続させ、前記導電性接続部から前記加工基板を除去し、前記導電性接続部の他端を回路基板、あるいは半導体チップのいずれかの電極パッドに接続させ、前記半導体チップと前記回路基板との間に絶縁性樹脂を封入したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
半導体チップと回路基板との間に弾性変形可能な導電性接続部を設けて両者を接続した半導体装置の製造方法において、
表面に所定の凹凸を有する加工基板を作製し、前記加工基板の前記表面に前記凹凸に沿って所定形状の導電性接続部を金属膜により形成し、前記導電性接続部の一端を半導体チップ、あるいは回路基板のいずれかの電極パッド上に接続させ、前記導電性接続部から前記加工基板を除去し、前記半導体チップ、あるいは回路基板上に絶縁性部材を設けて前記導電性接続部を前記絶縁性部材で被覆し、前記絶縁性部材の一部を研磨して導電性接続部の他端を露出させ、露出された前記導電性接続部の他端を回路基板、あるいは半導体チップのいずれかの電極パッドに接続させ、前記半導体チップと前記回路基板との間に絶縁性樹脂を封入したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記加工基板は、金属製であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記加工基板は、切削、研削、研磨の少なくとも１つを用いて形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記加工基板は、レーザー加工、形彫放電加工、ワイヤ放電加工の少なくとも１つを用いたことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記加工基板は、マスター金型から複製された樹脂製基板、セラミックス製基板、あるいは金属製基板であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記加工基板は、少なくとも前記導電性接続部との界面に離型層を有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記加工基板上に設けられた溝、または非貫通穴、または突起の断面形状の曲率半径が、その後形成する導電性接続部の厚さ、または幅の２０％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
加工基板上に形成された導電性接続部の表面にＡｕめっき処理を行い、前記半導体チップ、または前記回路基板の電極パッド上にＡｕスタッドバンプ、無電解Ｎｉ／Ａｕめっきバンプ、電解Ａｕめっきバンプ、Ｎｉ／Ａｕめっきバンプのいずれかを形成し、前記両者をＡｕ／Ａｕの熱圧着により接続させることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記半導体チップ、前記回路基板のいずれか一方、もしくは両方の電極パッド表面を無電解Ａｕめっきにより処理してことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記半導体チップと接続するための前記回路基板、または前記回路基板と接続するための前記半導体チップの電極パッド上にＳｎＰｂ、ＳｎＡｇ、ＳｎＣｕ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＢｉ、ＳｎＺｎ、ＳｎＺｎＢｉ、ＳｎＩｎのいずれかを主成分とする半田を供給し、リフローを行うことにより、前記導電性接続部の前記半導体チップ、または前記回路基板に接続されていない側の端部と、前記回路基板、または前記半導体チップとを接続することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
表面に所定の凹凸を有する加工基板を作製し、該加工基板の前記表面上に前記凹凸に沿って所定の形状の導電性接続部を金属膜により形成し、前記導電性接続部の一端を一方の電極部に接続させ、該導電性接続部から前記加工基板を除去した後、前記導電性接続部の他端を他方の電極部に接続させ、前記一方の電極部と前記他方の電極部とを前記導電性接続部により接続させ、
前記加工基板は、金属製であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
表面に所定の凹凸を有する加工基板を作製し、該加工基板の前記表面上に前記凹凸に沿って所定の形状の導電性接続部を金属膜により形成し、前記導電性接続部の一端を一方の電極部に接続させ、該導電性接続部から前記加工基板を除去した後、前記導電性接続部の他端を他方の電極部に接続させ、前記一方の電極部と前記他方の電極部とを前記導電性接続部により接続させ、
前記加工基板は、切削、研削、研磨の少なくとも１つを用いて形成したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
表面に所定の凹凸を有する加工基板を作製し、該加工基板の前記表面上に前記凹凸に沿って所定の形状の導電性接続部を金属膜により形成し、前記導電性接続部の一端を一方の電極部に接続させ、該導電性接続部から前記加工基板を除去した後、前記導電性接続部の他端を他方の電極部に接続させ、前記一方の電極部と前記他方の電極部とを前記導電性接続部により接続させ、
前記加工基板は、レーザー加工、形彫放電加工、ワイヤ放電加工の少なくとも１つを用いたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
表面に所定の凹凸を有する加工基板を作製し、該加工基板の前記表面上に前記凹凸に沿って所定の形状の導電性接続部を金属膜により形成し、前記導電性接続部の一端を一方の電極部に接続させ、該導電性接続部から前記加工基板を除去した後、前記導電性接続部の他端を他方の電極部に接続させ、前記一方の電極部と前記他方の電極部とを前記導電性接続部により接続させ、
前記加工基板は、マスター金型から複製された樹脂製基板、セラミックス製基板、あるいは金属製基板であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
表面に所定の凹凸を有する加工基板を作製し、該加工基板の前記表面上に前記凹凸に沿って所定の形状の導電性接続部を金属膜により形成し、前記導電性接続部の一端を一方の電極部に接続させ、該導電性接続部から前記加工基板を除去した後、前記導電性接続部の他端を他方の電極部に接続させ、前記一方の電極部と前記他方の電極部とを前記導電性接続部により接続させ、
前記加工基板は、少なくとも前記導電性接続部との界面に離型層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】
表面に所定の凹凸を有する加工基板を作製し、該加工基板の前記表面上に前記凹凸に沿って所定の形状の導電性接続部を金属膜により形成し、前記導電性接続部の一端を一方の電極部に接続させ、該導電性接続部から前記加工基板を除去した後、前記導電性接続部の他端を他方の電極部に接続させ、前記一方の電極部と前記他方の電極部とを前記導電性接続部により接続させ、
前記加工基板上に設けられた溝、または非貫通穴、または突起の断面形状の曲率半径が、その後形成する導電性接続部の厚さ、または幅の２０％以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
表面に所定の凹凸を有する加工基板を作製し、該加工基板の前記表面上に前記凹凸に沿って所定の形状の導電性接続部を金属膜により形成し、前記導電性接続部の一端を一方の電極部に接続させ、該導電性接続部から前記加工基板を除去した後、前記導電性接続部の他端を他方の電極部に接続させ、前記一方の電極部と前記他方の電極部とを前記導電性接続部により接続させ、
加工基板上に形成された導電性接続部の表面にＡｕめっき処理を行い、前記半導体チップ、または前記回路基板の電極パッド上にＡｕスタッドバンプ、無電解Ｎｉ／Ａｕめっきバンプ、電解Ａｕめっきバンプ、Ｎｉ／Ａｕめっきバンプのいずれかを形成し、前記両者をＡｕ／Ａｕの熱圧着により接続させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
表面に所定の凹凸を有する加工基板を作製し、該加工基板の前記表面上に前記凹凸に沿って所定の形状の導電性接続部を金属膜により形成し、前記導電性接続部の一端を一方の電極部に接続させ、該導電性接続部から前記加工基板を除去した後、前記導電性接続部の他端を他方の電極部に接続させ、前記一方の電極部と前記他方の電極部とを前記導電性接続部により接続させ、
前記半導体チップ、前記回路基板のいずれか一方、もしくは両方の電極パッド表面を無電解Ａｕめっきにより処理してことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
表面に所定の凹凸を有する加工基板を作製し、該加工基板の前記表面上に前記凹凸に沿って所定の形状の導電性接続部を金属膜により形成し、前記導電性接続部の一端を一方の電極部に接続させ、該導電性接続部から前記加工基板を除去した後、前記導電性接続部の他端を他方の電極部に接続させ、前記一方の電極部と前記他方の電極部とを前記導電性接続部により接続させ、
前記半導体チップと接続するための前記回路基板、または前記回路基板と接続するための前記半導体チップの電極パッド上にＳｎＰｂ、ＳｎＡｇ、ＳｎＣｕ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＢｉ、ＳｎＺｎ、ＳｎＺｎＢｉ、ＳｎＩｎのいずれかを主成分とする半田を供給し、リフローを行うことにより、前記導電性接続部の前記半導体チップ、または前記回路基板に接続されていない側の端部と、前記回路基板、または前記半導体チップとを接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
半導体チップと回路基板との間に弾性変形可能な導電性接続部を設けて両者を接続した半導体装置の製造方法において、
表面に所定の凹凸を有する加工基板を作製し、前記加工基板の前記表面に前記凹凸に沿って所定形状の導電性接続部を金属膜により形成し、前記導電性接続部の一端を半導体チップ、あるいは回路基板のいずれかの電極パッドに接続させ、前記導電性接続部から前記加工基板を除去し、前記導電性接続部の他端を回路基板、あるいは半導体チップのいずれかの電極パッドに接続させ、前記半導体チップと前記回路基板との間に絶縁性樹脂を封入した半導体装置の製造方法であって、
前記加工基板は、金属製であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
半導体チップと回路基板との間に弾性変形可能な導電性接続部を設けて両者を接続した半導体装置の製造方法において、
表面に所定の凹凸を有する加工基板を作製し、前記加工基板の前記表面に前記凹凸に沿って所定形状の導電性接続部を金属膜により形成し、前記導電性接続部の一端を半導体チップ、あるいは回路基板のいずれかの電極パッドに接続させ、前記導電性接続部から前記加工基板を除去し、前記導電性接続部の他端を回路基板、あるいは半導体チップのいずれかの電極パッドに接続させ、前記半導体チップと前記回路基板との間に絶縁性樹脂を封入した半導体装置の製造方法であって、
前記加工基板は、切削、研削、研磨の少なくとも１つを用いて形成したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
半導体チップと回路基板との間に弾性変形可能な導電性接続部を設けて両者を接続した半導体装置の製造方法において、
表面に所定の凹凸を有する加工基板を作製し、前記加工基板の前記表面に前記凹凸に沿って所定形状の導電性接続部を金属膜により形成し、前記導電性接続部の一端を半導体チップ、あるいは回路基板のいずれかの電極パッドに接続させ、前記導電性接続部から前記加工基板を除去し、前記導電性接続部の他端を回路基板、あるいは半導体チップのいずれかの電極パッドに接続させ、前記半導体チップと前記回路基板との間に絶縁性樹脂を封入した半導体装置の製造方法であって、
前記加工基板は、レーザー加工、形彫放電加工、ワイヤ放電加工の少なくとも１つを用いたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
半導体チップと回路基板との間に弾性変形可能な導電性接続部を設けて両者を接続した半導体装置の製造方法において、
表面に所定の凹凸を有する加工基板を作製し、前記加工基板の前記表面に前記凹凸に沿って所定形状の導電性接続部を金属膜により形成し、前記導電性接続部の一端を半導体チップ、あるいは回路基板のいずれかの電極パッドに接続させ、前記導電性接続部から前記加工基板を除去し、前記導電性接続部の他端を回路基板、あるいは半導体チップのいずれかの電極パッドに接続させ、前記半導体チップと前記回路基板との間に絶縁性樹脂を封入した半導体装置の製造方法であって、
前記加工基板は、マスター金型から複製された樹脂製基板、セラミックス製基板、あるいは金属製基板であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２５】
半導体チップと回路基板との間に弾性変形可能な導電性接続部を設けて両者を接続した半導体装置の製造方法において、
表面に所定の凹凸を有する加工基板を作製し、前記加工基板の前記表面に前記凹凸に沿って所定形状の導電性接続部を金属膜により形成し、前記導電性接続部の一端を半導体チップ、あるいは回路基板のいずれかの電極パッドに接続させ、前記導電性接続部から前記加工基板を除去し、前記導電性接続部の他端を回路基板、あるいは半導体チップのいずれかの電極パッドに接続させ、前記半導体チップと前記回路基板との間に絶縁性樹脂を封入した半導体装置の製造方法であって、
前記加工基板は、少なくとも前記導電性接続部との界面に離型層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２６】
半導体チップと回路基板との間に弾性変形可能な導電性接続部を設けて両者を接続した半導体装置の製造方法において、
表面に所定の凹凸を有する加工基板を作製し、前記加工基板の前記表面に前記凹凸に沿って所定形状の導電性接続部を金属膜により形成し、前記導電性接続部の一端を半導体チップ、あるいは回路基板のいずれかの電極パッドに接続させ、前記導電性接続部から前記加工基板を除去し、前記導電性接続部の他端を回路基板、あるいは半導体チップのいずれかの電極パッドに接続させ、前記半導体チップと前記回路基板との間に絶縁性樹脂を封入した半導体装置の製造方法であって、
前記加工基板上に設けられた溝、または非貫通穴、または突起の断面形状の曲率半径が、その後形成する導電性接続部の厚さ、または幅の２０％以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２７】
半導体チップと回路基板との間に弾性変形可能な導電性接続部を設けて両者を接続した半導体装置の製造方法において、
表面に所定の凹凸を有する加工基板を作製し、前記加工基板の前記表面に前記凹凸に沿って所定形状の導電性接続部を金属膜により形成し、前記導電性接続部の一端を半導体チップ、あるいは回路基板のいずれかの電極パッドに接続させ、前記導電性接続部から前記加工基板を除去し、前記導電性接続部の他端を回路基板、あるいは半導体チップのいずれかの電極パッドに接続させ、前記半導体チップと前記回路基板との間に絶縁性樹脂を封入した半導体装置の製造方法であって、
加工基板上に形成された導電性接続部の表面にＡｕめっき処理を行い、前記半導体チップ、または前記回路基板の電極パッド上にＡｕスタッドバンプ、無電解Ｎｉ／Ａｕめっきバンプ、電解Ａｕめっきバンプ、Ｎｉ／Ａｕめっきバンプのいずれかを形成し、前記両者をＡｕ／Ａｕの熱圧着により接続させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２８】
半導体チップと回路基板との間に弾性変形可能な導電性接続部を設けて両者を接続した半導体装置の製造方法において、
表面に所定の凹凸を有する加工基板を作製し、前記加工基板の前記表面に前記凹凸に沿って所定形状の導電性接続部を金属膜により形成し、前記導電性接続部の一端を半導体チップ、あるいは回路基板のいずれかの電極パッドに接続させ、前記導電性接続部から前記加工基板を除去し、前記導電性接続部の他端を回路基板、あるいは半導体チップのいずれかの電極パッドに接続させ、前記半導体チップと前記回路基板との間に絶縁性樹脂を封入した半導体装置の製造方法であって、
前記半導体チップ、前記回路基板のいずれか一方、もしくは両方の電極パッド表面を無電解Ａｕめっきにより処理してことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２９】
半導体チップと回路基板との間に弾性変形可能な導電性接続部を設けて両者を接続した半導体装置の製造方法において、
表面に所定の凹凸を有する加工基板を作製し、前記加工基板の前記表面に前記凹凸に沿って所定形状の導電性接続部を金属膜により形成し、前記導電性接続部の一端を半導体チップ、あるいは回路基板のいずれかの電極パッドに接続させ、前記導電性接続部から前記加工基板を除去し、前記導電性接続部の他端を回路基板、あるいは半導体チップのいずれかの電極パッドに接続させ、前記半導体チップと前記回路基板との間に絶縁性樹脂を封入した半導体装置の製造方法であって、
前記半導体チップと接続するための前記回路基板、または前記回路基板と接続するための前記半導体チップの電極パッド上にＳｎＰｂ、ＳｎＡｇ、ＳｎＣｕ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＢｉ、ＳｎＺｎ、ＳｎＺｎＢｉ、ＳｎＩｎのいずれかを主成分とする半田を供給し、リフローを行うことにより、前記導電性接続部の前記半導体チップ、または前記回路基板に接続されていない側の端部と、前記回路基板、または前記半導体チップとを接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３０】
半導体チップとそれに対向する回路基板の電極パッド同士が、導電性接続部により接続され、かつ前記半導体チップと前記回路基板の間に絶縁性封止剤が充填されている半導体装置において、
前記導電性接続部は、弾性材料からなり、前記導電性接続部の少なくとも１つが、前記半導体チップの能動面に対して平行な方向から見た場合に、２以上の屈曲部、あるいは湾曲部を含み、かつ前記絶縁性封止剤は導電性接続部の上部、下部、側面を取り囲むようにチップと回路基板との間に設けられ、かつ低弾性の弾性材料からなり、低弾性の弾性材料である前記絶縁性封止剤の弾性率が５００ＭＰａ以下であることを特徴とする半導体装置。
【請求項３１】
半導体チップとそれに対向する回路基板の電極パッド同士が、導電性接続部により接続され、かつ前記半導体チップと前記回路基板の間に絶縁性封止剤が充填されている半導体装置において、
前記導電性接続部は弾性材料から構成され、前記導電性接続部の少なくとも１つが前記半導体チップの能動面に対して平行な方向から見た場合に、４以上の屈曲部、あるいは湾曲部を含み、かつ前記絶縁性封止剤は導電性接続部の上部、下部、側面を取り囲むようにチップと回路基板との間に設けられ、かつ低弾性の弾性材料からなり、低弾性の弾性材料である前記絶縁性封止剤の弾性率が５００ＭＰａ以下であることを特徴とする半導体装置。
【請求項３２】
半導体チップとそれに対向する回路基板の電極パッド同士が、導電性接続部により接続され、かつ前記半導体チップと前記回路基板の間に絶縁性封止剤が充填されている半導体装置において、
前記導電性接続部は弾性材料からなり、前記導電性接続部の少なくとも１つが前記半導体チップの能動面に対して平行な方向から見た場合に２以上、垂直方向からから見た場合に１以上の屈曲部、あるいは湾曲部を含み、かつ前記絶縁性封止剤は導電性接続部の上部、下部、側面を取り囲むようにチップと回路基板との間に設けられ、かつ低弾性の弾性材料であり、低弾性の弾性材料である前記絶縁性封止剤の弾性率が５００ＭＰａ以下であることを特徴とする半導体装置。
【請求項３３】
半導体チップとそれに対向する回路基板の電極パッド同士が、導電性接続部により接続され、かつ前記半導体チップと前記回路基板の間に絶縁性封止剤が充填されている半導体装置において、
前記導電性接続部は、弾性材料からなり、前記導電性接続部の少なくとも１つが、前記半導体チップの能動面に対して平行な方向から見た場合に、２以上の屈曲部、あるいは湾曲部を含み、かつ前記絶縁性封止剤は弾性材料からなり、
前記導電性接続部を半導体チップの能動面に対し垂直な方向から見た場合、前記半導体チップの中心部より離れた位置にある導電性接続部が、半導体チップの中心部に近い位置にある導電性接続部よりも長いことを特徴とする半導体装置。
【請求項３４】
半導体チップとそれに対向する回路基板の電極パッド同士が、導電性接続部により接続され、かつ前記半導体チップと前記回路基板の間に絶縁性封止剤が充填されている半導体装置において、
前記導電性接続部は、弾性材料からなり、前記導電性接続部の少なくとも１つが、前記半導体チップの能動面に対して平行な方向から見た場合に、２以上の屈曲部、あるいは湾曲部を含み、かつ前記絶縁性封止剤は弾性材料からなり、
前記導電性接続部を半導体チップの能動面に対して垂直な方向から見た場合、前記導電性接続部が、半導体チップの全電極パッドを均一な質点とした場合の重心と各電極パッドとを結ぶ直線方向に概ね弾性変形するように配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３５】
半導体チップとそれに対向する回路基板の電極パッド同士が、導電性接続部により接続され、かつ前記半導体チップと前記回路基板の間に絶縁性封止剤が充填されている半導体装置において、
前記導電性接続部は、弾性材料からなり、前記導電性接続部の少なくとも１つが、前記半導体チップの能動面に対して平行な方向から見た場合に、２以上の屈曲部、あるいは湾曲部を含み、かつ前記絶縁性封止剤は弾性材料からなり、
前記導電性接続部を半導体チップの能動面に対して平行な方向から見た場合、前記半導体チップの外周部に配置された電極パッドに接続された導電性接続部と、内側に配置された電極パッドに接続された導電性接続部とがそれぞれ反対方向に伸ばされ、前記回路基板側の電極パッドに接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３６】
半導体チップとそれに対向する回路基板の電極パッド同士が、導電性接続部により接続され、かつ前記半導体チップと前記回路基板の間に絶縁性封止剤が充填されている半導体装置において、
前記導電性接続部は弾性材料から構成され、前記導電性接続部の少なくとも１つが前記半導体チップの能動面に対して平行な方向から見た場合に、４以上の屈曲部、あるいは湾曲部を含み、かつ前記絶縁性封止剤は弾性材料からなり、
前記導電性接続部を半導体チップの能動面に対し垂直な方向から見た場合、前記半導体チップの中心部より離れた位置にある導電性接続部が、半導体チップの中心部に近い位置にある導電性接続部よりも長いことを特徴とする半導体装置。
【請求項３７】
半導体チップとそれに対向する回路基板の電極パッド同士が、導電性接続部により接続され、かつ前記半導体チップと前記回路基板の間に絶縁性封止剤が充填されている半導体装置において、
前記導電性接続部は弾性材料から構成され、前記導電性接続部の少なくとも１つが前記半導体チップの能動面に対して平行な方向から見た場合に、４以上の屈曲部、あるいは湾曲部を含み、かつ前記絶縁性封止剤は弾性材料からなり、
前記導電性接続部を半導体チップの能動面に対して垂直な方向から見た場合、前記導電性接続部が、半導体チップの全電極パッドを均一な質点とした場合の重心と各電極パッドとを結ぶ直線方向に概ね弾性変形するように配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３８】
半導体チップとそれに対向する回路基板の電極パッド同士が、導電性接続部により接続され、かつ前記半導体チップと前記回路基板の間に絶縁性封止剤が充填されている半導体装置において、
前記導電性接続部は弾性材料から構成され、前記導電性接続部の少なくとも１つが前記半導体チップの能動面に対して平行な方向から見た場合に、４以上の屈曲部、あるいは湾曲部を含み、かつ前記絶縁性封止剤は弾性材料からなり、
前記導電性接続部を半導体チップの能動面に対して平行な方向から見た場合、前記半導体チップの外周部に配置された電極パッドに接続された導電性接続部と、内側に配置された電極パッドに接続された導電性接続部とがそれぞれ反対方向に伸ばされ、前記回路基板側の電極パッドに接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３９】
半導体チップとそれに対向する回路基板の電極パッド同士が、導電性接続部により接続され、かつ前記半導体チップと前記回路基板の間に絶縁性封止剤が充填されている半導体装置において、
前記導電性接続部は弾性材料からなり、前記導電性接続部の少なくとも１つが前記半導体チップの能動面に対して平行な方向から見た場合に２以上、垂直方向からから見た場合に１以上の屈曲部、あるいは湾曲部を含み、かつ前記絶縁性封止剤は弾性材料であり、
前記導電性接続部を半導体チップの能動面に対し垂直な方向から見た場合、前記半導体チップの中心部より離れた位置にある導電性接続部が、半導体チップの中心部に近い位置にある導電性接続部よりも長いことを特徴とする半導体装置。
【請求項４０】
半導体チップとそれに対向する回路基板の電極パッド同士が、導電性接続部により接続され、かつ前記半導体チップと前記回路基板の間に絶縁性封止剤が充填されている半導体装置において、
前記導電性接続部は弾性材料からなり、前記導電性接続部の少なくとも１つが前記半導体チップの能動面に対して平行な方向から見た場合に２以上、垂直方向からから見た場合に１以上の屈曲部、あるいは湾曲部を含み、かつ前記絶縁性封止剤は弾性材料であり、
前記導電性接続部を半導体チップの能動面に対して垂直な方向から見た場合、前記導電性接続部が、半導体チップの全電極パッドを均一な質点とした場合の重心と各電極パッドとを結ぶ直線方向に概ね弾性変形するように配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４１】
半導体チップとそれに対向する回路基板の電極パッド同士が、導電性接続部により接続され、かつ前記半導体チップと前記回路基板の間に絶縁性封止剤が充填されている半導体装置において、
前記導電性接続部は弾性材料からなり、前記導電性接続部の少なくとも１つが前記半導体チップの能動面に対して平行な方向から見た場合に２以上、垂直方向からから見た場合に１以上の屈曲部、あるいは湾曲部を含み、かつ前記絶縁性封止剤は弾性材料であり、
前記導電性接続部を半導体チップの能動面に対して平行な方向から見た場合、前記半導体チップの外周部に配置された電極パッドに接続された導電性接続部と、内側に配置された電極パッドに接続された導電性接続部とがそれぞれ反対方向に伸ばされ、前記回路基板側の電極パッドに接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４２】
半導体チップとそれに対向する回路基板の電極パッド同士が導電性接続部により接続される半導体装置において、前記導電性接続部が主として弾性材料から構成され、前記導電性接続部は前記半導体チップの能動面に対して平行な方向から見た場合に２つ以上の屈曲部、あるいは湾曲部を含み、さらに、前記半導体チップ、あるいは前記回路基板の各電極パッドに対する接続部が２点以上であることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に接続された２つの電子素子間に生じる応力や、熱応力を解消したり、緩和させた半導体装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年電子部品の高性能化に伴い半導体装置の高密度化への要求が高まっている。そのため半導体装置のパッケージ構造は、パッケージの周辺部にリード端子を設けたＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）が広く使用されており、また最近では面格子上に半田ボール端子を設けたＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）を採用することで、ＱＦＰに比べて更に多ピン化、高密度実装をすることが可能となっている。
【０００３】
また従来のパッケージは、半導体チップとキャリア基板間の接続をワイヤボンディング（ＷＢ）方式を用いて行ってきたが、素子の高機能化に伴いパッケージの多ピン化や小型化への対応が困難となってきた。これに対して、図１８に示す半導体チップ１０１の能動面を下にして半田バンプ１０３によりキャリア基板１０６に接続するフリップチップ接続（ＦＣＢ）方式が、多ピン化、小型化、高速信号伝送が可能であるため、高機能デバイス用途をはじめ種々のデバイスに使用され始めている。
【０００４】
以上のような半田バンプ接続や多ピン化に伴う狭ピッチ化が進む一方で、半導体装置において回路基板として広く使用されている有機樹脂基板やセラミックス基板等と、半導体素子との熱膨張係数差に起因する熱応力により、半田バンプ１０３、１０８の内部にクラックが発生したり、キャリア基板１０６や実装基板１１０の配線が断線して接続信頼性が低下するという問題があった。
これに対して、通常半田バンプ１０３の周囲に封止樹脂１０４を封入して、特に壊れやすい一次接続側の半田バンプ１０３の破断を防止する方法がある。封止樹脂１０４を封入する方法は、樹脂を封入した個所の接続信頼性の確保には効果があるが、封止樹脂１０４で保護していない他の応力に弱い個所、例えばキャリア基板１０６と実装基板１１０との間の二次接続側の半田バンプ１０８や、キャリア基板１０６、実装基板１１０に応力が加わると、電気配線の断線が起こり結果的に接続信頼性が低下してしまうことがある。
【０００５】
さらに最近ではキャリア基板１０６と実装基板１１０の間の電極パッド１０７、１０９の狭ピッチ化が進むことにより、半田バンプ１０８での接続信頼性の低下が大きな問題となっている。この部分に封止樹脂を封入すれば信頼性は確保されるが、一方でリペアが困難になったり、樹脂封入工程によるコスト増等の問題もあり望ましくない。
【０００６】
以上のような問題点に対して、半導体装置を応力緩和構造とすることにより積極的に応力緩和を行う方法が挙げられ、これまでに幾つかの応力緩和構造を持つ半導体装置やその製造方法が提案されている。
【０００７】
図１９に、特開平１０−２５６３１４号公報に記載されているマイクロエレクトロニクス素子の実装構造を示す。この実装構造は、垂直方向に高さを有するＳ字形状のリード１１４の一端を回路基板等の第１要素１１１に固定し、リード１１４のもう一端の先端部を半導体ウェハー等の第２要素１１７に取り付けている。なお第１要素１１１と第２要素１１７の間に、リード１１４を囲繞する変形容易な絶縁材料を設けることもある。
【０００８】
この装置におけるリード１１４は、次のようにして製造していた。まず図２０（ａ）に示すように第１要素１１１の上の銅層１１８上面に図２１に示すようなダンベル状のパターンのレジスト１１９を塗布する。パターンは、端子側端部の膨出部１１２と、それより幾分小さな円形の先端側端部の膨出部１１３と、それら膨出部を繋ぐような細長く幅の狭い帯状部１２０となっている。
【０００９】
次に図２０（ｂ）に示すように、リード１１４となるパターン部分に、電気めっきによってニッケル層、及び金層を形成し、更に図２０（ｃ）に示すように、リード１１４の先端部の露出した表面に新たにパターン１１９を形成し、図２０（ｄ）に示すように電気めっきで例えば錫のような接合材料１１５を形成する。
【００１０】
図２０（ｅ）に示すようにレジスト１１９を除去し、さらにニッケル／金層のリード１１４をバリアとしてアンダーエッチングを行い、銅層１１８の一部を溶解する。このときの処理時間を適当に選択し、図２１に示すように帯状部１２０の両側の側縁部から進行していったアンダーカット領域が互いにつながり、帯状部１２０を絶縁シートから隔離させ、かつ膨出部１１２、１１３の直径が帯状部１２０の幅よりも大きくしてあるため、銅層１１８のエッチングにより完全に溶解せず、第１要素１１１に弱く繋げておく。
【００１１】
この状態でリード１１４の先端部分１１５と第２要素１１７の接点１１６との間を金属接合によって接続し、そして接合した２つの要素１１１、１１７を相対的に移動させることにより膨出部１１３が第１要素から離れ、図１９に示したようにＳ字形のリード１１４を形成する。
【００１２】
図２２に、特開平１０−５０６２３８号公報に記載された、犠牲基板１２１を用いた相互接続部１２５および先端構造１２４の製造方法を示す。これは、シリコン等の犠牲基板１２１をエッチングし、トレンチ１２６を形成する。続いて硬質の層１２２をトレンチ１２６の内部と犠牲基板１２１の表面に堆積する。さらにその後フォトレジスト１２３等のパターニングを行い選択的な堆積を可能にする。
【００１３】
開口部分にばね合金層１２４をめっき等により形成し、マスキング材料１２３とその下の層１２１を除去する。なお相互接続要素１２５は、予め先端構造１２４に実装しておいてから電子コンポーネントに接続するか、あるいは電子コンポーネント側に予め形成しておいて先端構造１２４とろう接やはんだ付けなどにより片持ち式に接続する。
【００１４】
図２３に、特開２０００−３２３６２８号公報に記載された半導体装置を示す。これは、半導体素子１２７の表面のパッシベーション膜１２８上に１層以上の樹脂層１２９を設け、樹脂層１２９の内部や表面に半導体素子電極部１３０に接続された所望形状の導体層１３１を有している。パッシベーション１２８上の樹脂層１２９の形成には、感光性樹脂を用いたフォトリソグラフィ技術、スクリーン印刷法、レーザー加工などの方法を用いる。
【００１５】
更にこの装置に類似した半導体装置構造としては、特開２００１−２４０２１、特開２０００−３２３６０５、特開２０００−３２３６０４に示されるように、配線導体路の一部にマルテンサイト相変態を起こす合金を介在させたもの、多孔性樹脂を用いたもの、熱応力異方性を示す材料を樹脂層に設けたものなどが知られている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
このように熱応力を緩和するため、応力緩和機能を持った半導体装置やその製造方法が提案されているが、１つの問題として導体接続部の形状の制御性がある。一般的な半導体パッケージにおいて、半導体チップとプラスティック基板の間では熱膨張率差によって相対的な位置が数十μｍ程度ずれる。そのような大きなずれを吸収するためには、導体接続部が変形してそれらのずれを許容することが必要である。
【００１７】
このような点を考慮した場合、導体接続部を平面状に形成してそれをしならせるという方法では、屈曲、湾曲構造をもつものに比べて応力緩和の効果が不十分である。そのため屈曲部、湾曲部を持たない接続方法では、応力緩和の効果を持たせるために別途応力を緩和する要素を作製する必要が出てきてしまう。
【００１８】
また、電極パッドがエリアアレイに狭ピッチで配列した半導体チップと回路基板を接続したり、導体接続部の形成、接続を一括で行うことは、パッケージの高密度化、低コスト化に有利である。そのため、応力緩和構造を設ける上では導体接続部分が狭ピッチで一括形成できることが求められている。
【００１９】
しかしたとえばワイヤコアでばね性を持つ接続部を作製する方法では、接続部の一括形成が困難であるばかりだけでなく、微小なバネを狭ピッチで作製するのは技術的に困難である。
【００２０】
一方、導体接続部を形成してからそれを変形させるという方法では、導電性接続部の形状を正確に制御するのが困難であり、さらには変形させる時にパッドや接続部に余計な負担が加わってしまうことがある。
【００２１】
さらに製造工程においてアンダーエッチングを利用する場合は、エッチング時間について厳密な制御が必要であり、また接続部の形状に制限が加わるなどの問題点が生じる。この他にもエッチングを使用する場合には、接続部の作製時に用いる犠牲層となる材料と、接続部となる材料との間に化学的性質の差を持たせなければならないという制約があり、犠牲層と接続部の材料の組み合わせに制限を加えてしまう。例えば導電性接続部に、複数の機能を持たせようとして多層構造にすることがあるが、エッチングを行う場合はその材料の選択の幅が制限されてしまう。
【００２２】
一方、応力緩和樹脂を形成した上に導体部分を作製する方法では、樹脂形成時におけるテーパー部分の形状制御が一部行われており、例えば、フォトリソグラフィー技術やレーザー加工を用いた場合は導体接続部の形状をある程度規定できる。
【００２３】
しかしこの方法では感光性を持った樹脂や、デスミア処理が必要になってしまう。また、基本的に導電性のない樹脂上に導体層を形成するため、蒸着やスパッタなどの工程が必要になるが、これらの成膜方法は一般に段差部へのステップカバレージに問題があり、特にテーパー角度によっては接続信頼性が低くなる傾向にある。それに加えて導電性接続部を形成する前に応力緩和樹脂を形成する場合は、導電接続層の作製プロセスに整合した樹脂材料を選択しなければならないため、材料が限られてしまうという問題がある。
【００２４】
本発明は、上記課題を解決することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記課題を解決するため、つぎのように半導体装置、およびその製造方法を構成した。
【００２６】
半導体チップとそれに対向する回路基板の電極パッド同士が、導電性接続部により接続され、かつ前記半導体チップと前記回路基板の間に絶縁性封止剤が充填されている半導体装置において、前記導電性接続部は、弾性材料からなり、前記導電性接続部の少なくとも１つが、前記半導体チップの能動面に対して平行な方向から見た場合に、２以上の屈曲部、あるいは湾曲部を含み、かつ前記絶縁性封止剤は弾性材料からなることを特徴とする半導体装置。
表面に所定の凹凸を有する加工基板を作製し、該加工基板の前記表面上に前記凹凸に沿って所定の形状の導電性接続部を金属膜により形成し、前記導電性接続部の一端を一方の電極部に接続させ、該導電性接続部から前記加工基板を除去した後、前記導電性接続部の他端を他方の電極部に接続させ、前記一方の電極部と前記他方の電極部とを前記導電性接続部により接続させたことを特徴とする電極間の接続方法。
このように表面を精密に微細加工された加工基板とパターニング技術により、形状を厳密に制御した微小な導電性接続部の形成が可能であり、エリアアレイに端子が狭ピッチで配列しているようなものにも、変形可能な微小接続部の形成が容易である。なおここでいう形状制御の容易性というのは具体的には、屈曲形状における屈曲角度、湾曲形状における曲率半径など、導電性接続部の三次元的形状を比較的自由に設計可能であることを意味している。特に金属基板を機械加工した場合は、テーパー角度を誤差１度以内、曲率半径を誤差５μｍ以内の範囲で厳密に形状を制御することができる。
【００２７】
なおここで屈曲とは、例えば図２４（ａ）に示すように、ある一本の線がある測定可能な角度α、βを持って折れ曲がった形状になっていることを意味する。一方、湾曲とは図２４（ｂ）に示すようにある一本の線が明確な角度を持たずに、たわんだように曲がった形状になっていることを意味する。このとき湾曲部の曲率半径はＲとなっている。
【００２８】
更に導体接続部の形状としては、複数の屈曲部や、湾曲部を有する形状が望ましい。半導体装置の接続部において、それらの屈曲部が直角やそれ以下の角度で折れ曲がっていると、折れ曲がった部分に力が集中しその部位が破断しやすくなるため、できるだけ直角以下の角度で折れ曲がった部分を持たない形状であることが望ましく、その屈曲角度は９５度〜１７０度程度であることが望ましい。特に導体接続部が１２０度以下の角度で屈曲した形状の場合には、適度な曲率半径を持つような湾曲形状にするなど、応力が角部に集中しないようにする工夫が必要であり、このときの曲率半径は導体接続部の幅、または厚さに対して２０％以上であることが望ましい。
屈曲部の屈曲角度αと湾曲部の曲率半径Ｒは、高密度実装、及び導体接続部に熱応力が加わった際の導体接続部の角部への負担を考慮すると、１２０度≦α≦１５０度、５０％≦Ｒ≦２００％であれば最良である。
【００２９】
このことは応力緩和と高密度実装を実現するという目的の上で、所望の形状の接続部を形成できる点において優れており、特に四箇所以上の屈曲部、湾曲部を有するような複雑な形状の導電性接続部を作製する場合においては従来方法に比べて形状制御がはるかに容易である。また導電性接続部は高さ方向と平面方向の両方に屈曲、湾曲構造を作製することが可能であり、導電性接続部単独で効果的に三次元的な熱応力を吸収することができる。
【００３０】
また本発明においては、屈曲、湾曲した形状の導電性接続部をそのままの形状で接続し使用できるので、半導体素子や回路基板のパッド、あるいは接続部自体に余計な負担がかからない。
【００３１】
更に、通常の方法で屈曲部や湾曲部を有する接続部を作製しようとすると、製造方法が複雑になり工程数が増大してしまうが、本発明の方法では加工基板を用いていることにより、加工基板上に直接屈曲部や湾曲部を有する導電性接続部の作製が可能であり、従来の製造方法と比べても工程数が多くならない。
【００３２】
更にこの製造方法は、導電性接続部をメッキなどで堆積させており、導電性接続部を作製する際にアンダーエッチング工程を含まない。そのため導電性接続部の形状に制約がなく、材料の選択も自由であり多層構造の導電性接続部を容易に作製できる。
【００３３】
また、加工基板は基本的に金属等の導体が使用可能であるので、段差やテーパーがある部分へのめっき膜のつきまわり性も比較的良く、段差やテーパー角度に大きな影響を受けることなく、導体接続部を形成可能である。
【００３４】
また、導体接続部を封止する絶縁性弾性樹脂は導体接続部を形成した後に塗布、充填するので、予め樹脂を供給しておく方法に比べて、樹脂材料の選択の自由度が高い。そのため絶縁性弾性樹脂を選択する上で一般的に市販されている５００ＭＰａ以下の低弾性率樹脂を容易に適用することができる。
【００３５】
更に本発明は、薄膜形成方法により一括してばね構造体を形成することから、端子数の多い半導体装置に対しても一括して形成することが可能である。
【００３６】
以上のように、本発明では微小で変形可能な導電性接続部を多数作製可能であり、高密度実装された半導体装置の接続信頼性を高くすることができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる半導体装置、およびその製造方法の一実施形態について説明する。
【００３８】
（第１の実施形態）
図１（ａ）〜（ｉ）に、半導体チップ上にエリアアレイ状に端子がある半導体装置の製造方法を示す。まず図１（ａ）に示すように、表面に凹凸を有する加工基板１を作製する。加工基板１は、ステンレス等の金属製で、図２に示すように、上面から見た場合に溝３１が一方向に加工されている。また加工基板１には、半導体チップや回路基板の電極パッドに対応した位置に溝や非貫通穴、突起等が形成されている。加工基板１の材質としては、ステンレスのほか、銅、ニッケル、アルミニウム、マグネシウム、鉄、白金、金、及びそれらの合金等や、シリコン、有機樹脂材料、セラミックスなどが挙げられる。中でも金属製基板は一般的に凹凸形状の加工が比較的容易で、かつこの後の導電性接続部を形成する工程において、電解めっきのための給電層が不用であり、給電層の付与工程の短縮、低コスト化が可能であるので望ましい。また導電性を持たない材質の場合は、表面に導電性物質等の形成を行う。
【００３９】
次に図１（ｂ）に示すように、加工基板１上にレジスト２を形成する。レジスト２は、液状フォトレジストのスピンコート、あるいはドライフィルムレジストのラミネートなどの方法で形成する。続いて図１（ｃ）に示すようにレジスト２の露光、現像により導体部分となるパターニングを行う。
レジストパターンは、導電性弾性体３が屈曲部、湾曲部を持つように形成する。このとき屈曲部、湾曲部の数が多い方が熱応力を吸収しやすくなるので、少なくとも２つの屈曲部、湾曲部を持つように加工基板１上にレジストパターンを形成する。また屈曲部、湾曲部が４つ以上であればなお望ましい。図２に、導電性接続部３を示す。
【００４０】
さらに電解めっきにより図１（ｄ）に示すように導電性接続部３となる金属層を形成する。なお導電性接続部３は、電解めっきの他、無電解めっき、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ、イオンプレーティング等により作製可能であるが、厚付けの容易さやコストを考慮すると電解めっきが望ましい。
【００４１】
導電性接続部３は、１層以上の導電性金属の層構成となっている。導電性接続部３となる金属層としては、ニッケル、鉄、コバルト、白金、ロジウム、パラジウム、金、銀、銅、アルミ等やそれらを主成分とする合金が挙げられる。機械的強度や電気的特性、コストを考えると、ＮｉやＣｕを主体とした構成であることが望ましい。更に、導電性接続部３の形成工程で、導電性接続部３の最上面層をＡｕで表面処理しておくと、導電性接続部３を後述する半導体チップ４に接続させる工程でＡｕ／Ａｕ熱圧着や半田接合が容易である。
【００４２】
導電性接続部３を成膜した後、図１（ｅ）に示すようにレジストを有機溶剤等にて除去し、図１（ｆ）に示すようにこの導電性接続部３の一端である接触端子部を半導体チップ４の電極パッド５に接続する。接続は、導電性接続部３をそのままの状態で、いわば転写するように行う。
なお接続する前に予め半導体チップ４の電極パッド５上にＡｕあるいはＳｎＰｂ、ＳｎＡｇ、ＳｎＣｕ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＢｉ、ＳｎＺｎ、ＳｎＺｎＢｉ、ＳｎＩｎ、あるいはそれらを主成分とする合金等の金属バンプ６を作製しておく。導電性接続部３は、金属バンプ６と接続する。金属バンプ６の形成方法としては、スタッドバンプ、あるいは無電解めっき、電解めっき、ボール転写、印刷法等が考えられる。
【００４３】
次に、図１（ｇ）に示すように加工基板１を除去し、導電性接続部３の他端を図１（ｈ）に示すように回路基板７上の電極パッド８と導電性の金属バンブ９で接続する。なお回路基板７上の電極パッド８上には、半田ボールやペーストを供給しておき、リフローにより接続を行うことが簡便な方法であり望ましい。
【００４４】
最後に図１（ｉ）に示すように半導体チップ４と回路基板７間に絶縁性樹脂１０を充填する。充填する絶縁性樹脂１０としては、例えばエポキシ系、アクリル系、ポリイミド系、ウレタン系、ポリエステル系、ビスマルイミド系、スチレン系、ポリ塩化ビニル系、ナイロン系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、酸無水物系などの有機系絶縁性樹脂、あるいはシリコーン樹脂、フッ素シリコーン樹脂系の有機・無機複合絶縁性樹脂等が挙げられる。５００ＭＰａ以下の低弾性率の樹脂が望ましいが、それ以上の材料であってもよい。
【００４５】
これにより、任意の形状の導電性接続部３を形成し、半導体チップ４と回路基板７の間に導電性接続部３を屈曲等のための力を加えることなく確実に設けることができる。
【００４６】
（第２の実施の形態）
図３（ａ）〜（ｉ）は、図４に示すように半導体チップ上にペリフェラル状に導電性接続部３を有する半導体装置の製造方法である。
【００４７】
この導電性接続部３は、形状、配置個所が第１の実施形態と異なるのみで、製造方法はほぼ同一である。このようにして、ペリフェラル状に導電性接続部３を有する半導体装置を製造してもよい。
【００４８】
（第３の実施の形態）
図５（ａ）〜（ｄ）に、半導体装置の第３の製造方法を示す。
【００４９】
図１及び図３の半導体装置の製造方法と異なる点は、図１（ａ）〜（ｅ）及び図３（ａ）〜（ｅ）のようにして導電性接続部３を加工基板１上に作製するまでは同一であるが、その後導電性接続部３を半導体チップ４に接続（転写）するのではなく、図５（ａ）に示すように回路基板７に接続している点が異なっている。なお接続前に予め回路基板７の電極パッド８上にＡｕあるいはＳｎＰｂ、ＳｎＡｇ、ＳｎＣｕ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＢｉ、ＳｎＺｎ、ＳｎＺｎＢｉ、ＳｎＩｎ、あるいはそれらを主成分とする合金等の金属バンプ９を作製しておくことは同じである。
続いて図５（ｂ）に示すように加工基板１を物理的、あるいはエッチング等により除去する。その後図５（ｃ）に示すように、半導体チップ４の電極パッド５と回路基板７に転写された導電性接続部３とを接続する。なお接続前に予め半導体チップ４の電極パッド５上にＡｕあるいはＳｎＰｂ、ＳｎＡｇ、ＳｎＣｕ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＢｉ、ＳｎＺｎ、ＳｎＺｎＢｉ、ＳｎＩｎ、あるいはそれらを主成分とする合金等の金属バンプ６を作製しておく。バンプ形成方法も上記実施形態と同じである。最後に図５（ｄ）に示すように、半導体チップ４と回路基板７間に絶縁性樹脂１０を封入する。
【００５０】
（第４の実施の形態）
図６（ａ）〜（ｅ）に、本発明の半導体装置の別の製造方法を示す。
【００５１】
この製造方法は、まず図１（ａ）〜（ｅ）または図３（ａ）〜（ｅ）のようにして導電性接続部３を加工基板１上に作製した後、図６（ａ）に示すように加工基板１上に絶縁性樹脂を充填して絶縁性封止部１０で導電性接続部３の周囲を被覆し、その表面の研磨して導電性接続部３の最上の表面を露出させる。その後図６（ｂ）に示すように半導体チップ４の電極パッド５上に接続する。なお接続前に予め半導体チップ４の電極パッド５上にＡｕあるいはＳｎＰｂ、ＳｎＡｇ、ＳｎＣｕ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＢｉ、ＳｎＺｎ、ＳｎＺｎＢｉ、ＳｎＩｎ、あるいはそれらを主成分とする合金等の金属バンプ６を作製しておく。バンプは、上記例と同様にして形成する。
【００５２】
続いて図６（ｃ）に示すように加工基板を物理的、あるいはエッチング等により除去し、さらに図６（ｄ）に示すように回路基板７の電極パッド８上に形成されたＡｕあるいはＳｎＰｂ、ＳｎＡｇ、ＳｎＣｕ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＢｉ、ＳｎＺｎ、ＳｎＺｎＢｉ、ＳｎＩｎ、あるいはそれらを主成分とする合金等の金属バンプ９に接続する。最後に図６（ｅ）に示すように隙間に対して絶縁性封止部１０を形成する。
【００５３】
（第５の実施の形態）
図７（ａ）〜（ｅ）に、他の製造方法を示す。この製造方法は、図６に示した製造方法と類似しているが、導電性接続部３の周囲を絶縁性封止部１０で被覆する工程が、導電性接続部３を半導体チップ４に転写した後の工程となっている点が異なっている。
【００５４】
まず図７（ａ）に示すように半導体チップ４に導電性接続部３を転写し、図７（ｂ）に示すように加工基板１を除去する。その後図７（ｃ）に示すように、導電性接続部３の周囲を樹脂で被覆し表面の研磨を行うことにより導電性接続部３の最表面を露出させる。さらに図７（ｄ）に示すように回路基板７の電極パッド８上に形成された金属バンプ９に接続する。最後に図７（ｅ）に示すように隙間に対して絶縁性封止部１０を封入する。
【００５５】
（第６の実施の形態）
図８（ａ）〜（ｆ）に、加工基板の材料に非導電性材料を用いた場合の製造方法について示す。
この例は、加工基板１の材料として、シリコンや有機樹脂基板、セラミックスなど非導電性材料を基板に用いた。非導電性材料としては、導電性の付与のためのスパッタや無電解めっきなど表面処理が可能な材料であればよい。
【００５６】
まず図８（ａ）に示すように加工基板１上にスパッタリング、真空蒸着、無電解めっき、ＣＶＤ、イオンプレーティング等の薄膜形成手段により導電層１１を形成する。次に図８（ｂ）に示すようにこの加工基板１上にレジスト２を形成する。続いて図８（ｃ）に示すようにレジスト２の露光、現像により導体部分のパターニングを行い、さらに電解めっきにより図８（ｄ）に示すように導電性接続部３となる金属層の形成を行う。導電性接続部３として形成する導電性金属は少なくとも１層以上の層構成となっている。
【００５７】
導電性接続部３となる金属層としては、ニッケル、鉄、コバルト、白金、ロジウム、パラジウム、金、銀、銅、アルミ等やそれらを主成分とする合金が挙げられる。機械的強度や電気的特性、コストを考えて、ＮｉやＣｕを主体とした構成であることが望ましい。なお、この後の導電性接続部３を半導体チップに転写する工程でＡｕ／Ａｕ熱圧着や半田接合する場合は、導電性接続部形成工程で導電性接続部３の最上面層をＡｕで表面処理しておくと取り扱いが容易である。
【００５８】
導電性接続部３を成膜した後、図８（ｅ）に示すようにレジストを有機溶剤等にて除去する。レジスト除去後には図８（ｆ）に示すように、不要な導電層１１をエッチングにより除去する。このようにして作製した導電性接続部３は、図１、図３、図５、図６、図７で示したいずれの製造方法にても使用できる。
【００５９】
（第７の実施の形態）
図１、図３、図５、図６、図７の製造方法において、導電性接続部３の形成には電解めっきだけでなく、スパッタリング、真空蒸着、無電解めっき、イオンプレーティング、ＣＶＤ等を用いて作製することも可能である。電解めっきを行う場合には加工基板１が導電性を持っていることが不可欠であるが、電解めっき以外の成膜方法を用いる場合は基板が導電性を持たなくても成膜が可能である。従ってシリコン、有機樹脂材料、セラミックスなどの基板材料も使用することが可能である。なお、スパッタリングのように基板全面に成膜される場合には、リフトオフ法を用いて導電性接続部３を形成する。
【００６０】
（第８の実施の形態）
導電性接続部を作製するための加工基板１の作製方法としては、ドリルや刃による切削加工、砥石による研削、研磨などが考えられる。基板１２の溝加工としては、図９（ａ）に示すように溝形状の制御性、精度を考えると砥石１３による加工が良い。砥石の形状を変えることでテーパー角度を１度以内、角部の曲率半径を  ５μｍ以内の誤差で厳密に制御することが可能である。
【００６１】
このとき作製する加工形状は完成する導電性接続部３の形状となることから、この形状を制御することで所望の導電性接続部の形状を作製できる。この導電性接続部は屈曲部、あるいは湾曲部を含む形状となるが、加工基板上の凹んだ部分は、特にめっき膜厚が薄くなる可能性があることから、図９（ｂ）の溝のテーパー角度αや、図９（ｃ）に示す溝の断面形状の曲率半径Ｒが重要となる。αやＲの値が小さすぎると応力が加わった場合の導電性接続部の破断の原因となりやすいので、応力を考えた場合にαは９５度以上、Ｒはその後形成する導電性接続部の厚さと幅の小さい方の値の２０％以上で、可能な限り大きいことが望ましい。ただしその一方で、αやＲの値が大きすぎると、溝のピッチが大きくなるため、狭ピッチ化が困難で、高密度実装に適さなくなってしまう。そのため最適値は、αが１２０度〜１５０度、Ｒは導電性接続部の厚さと幅のいずれか小さい方の値の５０％〜２００％である。
【００６２】
（第９の実施の形態）
比較的容易に穴加工や溝加工ができる方法としては、エッチング、レーザー加工、形彫放電加工、ワイヤ放電加工が考えられる。図１０（ａ）に示すように加工をしない部分にレジスト１４を被覆し、基板１２に対してハーフエッチングを行うことも考えられる。またシリコンを基板１２として用いる場合は、シリコンの異方性エッチングが精密な加工基板作製方法として利用できる。シリコンの酸化膜上に所望の加工形状のレジストパターンを施し、フッ酸でパターン部分のシリコン酸化膜を除去する。そして図１０（ｂ）に示すようにパターン以外の残ったシリコン酸化膜１５を保護層として、アルカリエッチャントにより基板１２に対し異方性エッチングする。この方法によればエッチング時間により溝や穴の深さを制御することが可能であり、溝形状、穴形状のいずれの形状も作製できる。
【００６３】
（第１０の実施の形態）
図１１（ａ）〜（ｄ）に、半導体チップの能動面に対して平行な方向から見た場合に、導電性接続部３をいろいろな形状で作製した例を示す。
【００６４】
図１１（ａ）は、導電性接続部３を主に湾曲部からなる形状で作製しエリアアレイで配列させた半導体装置である。このときに用いる加工基板１の構造と導電性接続部３のレジストパターンの一例を図１２（ａ）に示す。
【００６５】
図１１（ｂ）は、導電性接続部３の形状を屈曲部、もしくは湾曲部を２つ有するだけの簡単な形状で作製し、エリアアレイで配列させた半導体装置である。このときに用いる加工基板１の構造と導電性接続部３のレジストパターンの一例を図１２（ｂ）、（ｃ）に示す。
【００６６】
図１１（ｃ）は導電性接続部３の形状を螺旋形状で作製し、エリアアレイで配列させた半導体装置である。このとき用いる加工基板１の構造と導電性接続部３のレジストパターンの一例を図１２（ｄ）に示す。
【００６７】
図１１（ｄ）は導電性接続部３の形状を屈曲部、もしくは湾曲部を２つ有するだけの簡単な形状で作成し、ペリフェラルで配列させた半導体装置である。このときに用いる加工基板１の構造と導電性接続部３のレジストパターンの一例を図１２（ｅ）に示す。
【００６８】
加工基板１の加工溝及び加工穴と、導電性接続部３の端子の位置の関係は、基本的には一端が加工基板の最上面にあり、他端が加工基板の最下面に位置している。両者の高さの位置が異なっていれば製造上問題はないが、この配置が最も効率がよい。なお、導電性接続部３の一端は半導体チップの電極パッド位置に対応し、他端は回路基板の電極パッド位置に対応している。両端子をつなぐ配線は、他の配線や端子と接触しないことが条件である。
【００６９】
（第１１の実施の形態）
図１３（ａ）〜（ｇ）は、半導体装置を半導体チップ４の能動面に対して垂直方向から見た場合の図である。導電性接続部３の形状や方向は、レジストパターンにより半導体装置上に任意に作製することが可能である。
【００７０】
図１３（ａ）は導電性接続部３が直線形状になっている半導体装置であり、本発明による導電性接続部３を用いた場合、最も高密度実装に適している。
【００７１】
図１３（ｂ）、（ｃ）は、導電性接続部３がそれぞれＵ字状、Ｚ字状になっている半導体装置を示している。導電性接続部３の形状を１つ以上の屈曲部、湾曲部を有する構造にすることで、直線形状に比べて自由度を大きくすることが可能であり、大きな応力緩和効果を付与することが可能である。これらの形状では半導体チップの能動面に対して平面方向、垂直方向いずれの方向にも導電性接続部が屈曲、あるいは湾曲しており、特に三次元的に発生する応力に対して効果が大きい。
【００７２】
図１３（ｄ）は、半導体チップ４の中心に対して放射線状方向に延びる方向に導電性接続部３を設置した半導体装置であり、半導体チップ４の接続端子５がいずれもエリアアレイに端子が存在している。通常、熱応力は半導体チップ４と回路基板７との熱膨張係数の差により発生するが、その熱膨張率差の影響は半導体チップ４の中心位置に対して離れるほど大きくなり、発生する応力の方向は半導体チップ４の中心とその電極パッド５の位置を結ぶ直線とほぼ一致する。
【００７３】
したがって、図１３（ｄ）に示したように半導体チップ４の中心と各電極パッド５を結ぶ直線方向に変形するように導電性弾性体３を配置する構造が最も望ましい。なおこのとき、この導電性接続部３は半導体チップの中心部よりも離れた位置にある導電性接続部３の方が、半導体チップの中心部に近い位置にある導電性接続部３よりも全長が長い方が、さらに望ましい。またこの場合、導電性接続部３の形状を直線形状から、図１３（ｅ）に示すように屈曲、湾曲している形状にすることで、さらに大きな効果が得られる。なお電極パッドが半導体チップ４上に均一に存在しない場合は、半導体チップ４の全電極パッドを均一な質点とした場合の重心と、各電極パッドを結ぶ直線方向に弾性変形するように導電性接続部３を設置すると望ましいこともある。
【００７４】
一方、半導体チップ４の接続パッド５がペリフェラルに端子が存在している場合、図１３（ｆ）に示すように導電性接続部３が２箇所で屈曲、湾曲した半導体装置、図１３（ｇ）に示すように導電性接続部３が直線形状になっている半導体装置が考えられる。
【００７５】
なお、導電性接続部３を半導体装置の能動面に対して垂直な方向から見た場合も、角部が存在すると機械的な力が加わった場合に破断しやすくなるので、なるべく鋭角となる形状は避け、湾曲形状にすることが望ましい。さらに図１３（ｆ）、図１３（ｇ）における導電性接続部３は、図１３（ｄ）と同様の理由で、放射線状に伸びるように設置することも考えられる。
【００７６】
なお、半導体装置内に存在するこれらの複数の導電性接続部３の形状は、半導体チップ４の能動面に対して垂直方向から見た場合に、マスクパターンを変化させることで、その形状や設置されている方向を互いに一部、あるいは全て異なるようにすることも可能である。
【００７７】
（第１２の実施の形態）
図１４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ半導体装置を半導体チップ１の能動面に対して平面方向から見た場合の図である。図１４（ａ）は、導電性接続部３が半導体チップの中心部から外周方向に伸びている半導体装置を示している。また図１４（ｂ）は導電性接続部３が互い違いの向きで伸びている半導体装置を示している。
【００７８】
このように導電性接続部３の向きを各電極パッドごとに変えることにより、パッドの配置が自由にでき、かつ半導体チップを支える導電性接続部３の全体的なバランスを良好にできる。
【００７９】
なお、半導体装置内の導電性接続部の形状は、半導体チップの能動面に対して平面方向から見た場合に、加工基板１の加工形状やマスクパターン変えることで、その形状や設置されている方向を互いに一部、あるいは全て異なるようにできる。
【００８０】
（第１３の実施の形態）
図１５（ａ）〜（ｃ）に、半導体装置の他の構造を示す。これら図に示すように半導体チップの能動面に対して平行な方向から見た場合、半導体チップ４の電極パッド５上に設置された導電性接続部３が、回路基板７の電極パッド８に対して接続部が２点以上となっている。
【００８１】
図１５（ａ）は、回路基板７の電極パッド８に対する接続部が２点である半導体装置、図１５（ｂ）は回路基板７の電極パッド８に対する接続部が３点である半導体装置を示す。導電性接続部３の足の数を増やすことにより半導体チップ４を支える個々の導電性接続部３への負担を軽くすることが可能である。
【００８２】
一方、図１５（ｃ）は、回路基板７に対する接続部が２点である半導体装置について示している。この半導体装置の場合、導電性接続部３は機械的には回路基板７と２点で接続しているが、半導体チップ４の電極パッド５と回路基板７の電極パッド８が電気的には１本で接続されている。電気的に接続されていないもう一方の導電性接続部３の一端は、接着剤１８により回路基板７に固定されている。この接着剤１８は回路基板７と導電性接続部３を接続できるものであればよい。この半導体装置の構造は、半導体チップ４の電極パッド５と回路基板７の電極パッドが１つの導電性接続部３により接続された状態において、導電性接続部３への機械的負担を軽減する効果がある。
【００８３】
（第１４の実施の形態）
図１６は、導電性接続部３と半田バンプを併用した半導体装置について示す。この構造では、比較的応力の影響が小さい半導体チップ４の中心部は高密度実装が可能な半田バンプを１９を用い、応力が加わりやすい外周部に本発明にかかる導電性接続部３を用いている。この半導体装置では、高密度実装と応力緩和の両方を実現することができる。なお半田バンプ１９の部分はスタッドバンプやめっきバンプなどで代用することも可能である。
【００８４】
（第１５の実施の形態）
図１７（ａ）〜（ｃ）は、導電性接続部３の層構造を示す図である。導電性接続部３は、図１７（ａ）に示すように１種類の金属２０からなる一層構造のほか、図１７（ｂ）、（ｃ）に示すように金属２１と金属２０と金属２１という層構造や、金属２２と金属２０と金属２１という二層以上の構造としてもよい。なおここでいう金属は合金であっても構わない。具体的にはＣｕ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ａｕ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｃｕ／Ｎｉ／Ｃｕなどの層構造が考えられる。
【００８５】
（第１６の実施の形態）
加工基板１と導電性接続部３の剥離性は、両者の材質によって異なる。組み合わせによっては剥離が困難な場合があり、その場合には離型層を使用する。これにより加工基板１と導電性接続部３を剥離することが望ましい。離型層としては、フッ素樹脂、例えばＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）、ＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体樹脂）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂）や、それらの粒子を分散して含んだ無電解Ｎｉめっき膜、あるいは、黒鉛、窒化ホウ素、アルミニウムを主成分としたものがある。その他には、素地金属や導電性弾性体３との剥離が容易な金属や合金も離型層として使用が可能である。
【００８６】
離型層は加工基板１上に予め形成しておくことで導電性接続部３の剥離を容易にする。離型層が金属、黒鉛、あるいは離型剤を分散させた金属膜などの導電性材料の場合は、離型層上に直接導電性接続部３の形成が可能である。一方、フッ素樹脂材料などからなる非導電性の離型剤を離型層に用いた場合は、図８に示した製造方法と同様に、まず基板上の非導電性離型層上にスパッタリングや無電解めっき、蒸着、ＣＶＤ、イオンプレーティング等により給電層を形成してから、導電性接続部３を形成する。このようにして作製した導電性接続部３は図１、図３、図５、図６、図７に示したいずれの製造方法にも使用できる。
【００８７】
【発明の効果】
本発明の半導体装置、およびその製造方法では、半導体チップと回路基板の接続に屈曲部、湾曲部を有する導電性接続部と絶縁性封止部を用いているので、柔軟に熱応力を緩和することができ、バンプへの応力集中による接続信頼性の低下を抑制することができる。
【００８８】
本発明の製造方法によれば加工基板を用いることにより、簡単な工程で三次元的に比較的自由な形状の導電性接続部が形成できる。さらにフォトリソグラフィー等を利用した精密パターニング技術により微小な導電性接続部を狭ピッチで大面積に一括形成出来ることから、高密度実装においても信頼性の高い接続が実現でき、量産性にも優れている。
【００８９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態で用いられている加工基板を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態で用いられている加工基板の断面図を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態の製造方法を示す図である。
【図６】本発明の第４実施形態の製造方法を示す図である。
【図７】本発明の第５実施形態の製造方法を示す図である。
【図８】本発明の第６実施形態の製造方法を示す図である。
【図９】本発明の第８実施形態の基板加工を示す図である。
【図１０】本発明の第９実施形態の基板加工を示す図である。
【図１１】本発明の第１０実施形態にかかる半導体装置を示す図である。
【図１２】本発明の第１０実施形態にかかる半導体装置の製造に用いる加工基板を示す図である。
【図１３】本発明の第１１実施形態にかかる半導体装置を示す図である。
【図１４】本発明の第１２実施形態にかかる半導体装置を示す図である。
【図１５】本発明の第１３実施形態にかかる半導体装置を示す図である。
【図１６】本発明の第１４実施形態にかかる半導体装置を示す図である。
【図１７】本発明の第１５実施形態の導電性接続部の構造を示す図である。
【図１８】従来技術による実施形態を示す図である。
【図１９】従来技術による実施形態を示す図である。
【図２０】従来技術による実施形態を示す図である。
【図２１】従来技術による実施形態を示す図である。
【図２２】従来技術による実施形態を示す図である。
【図２３】従来技術による実施形態を示す図である。
【図２４】屈曲形状、湾曲形状を示す模式図である。
【符号の説明】
１  加工基板
２  レジスト
３  導電性接続部
４  半導体チップ
５  半導体チップ上の電極パッド
６  半導体チップ上の金属バンプ
７  回路基板
８  回路基板上の電極パッド
９  回路基板上の金属バンプ
１０  絶縁性封止部
１１  金属膜
１２  基板
１３  砥石
１４  レジスト
１５  シリコン酸化膜
１６  電極パッド
１７  半田バンプ
１８  接合剤
１９  半田バンプ
２０  金属膜Ａ
２１  金属膜Ｂ
２２  金属膜Ｃ
１０１  半導体素子
１０２  電極パッド
１０３  半田バンプ
１０４  封止樹脂
１０５  電極パッド
１０６  キャリア基板
１０７  電極パッド
１０８  半田バンプ
１０９  電極パッド
１１０  実装基板
１１１  第１要素
１１２  膨出部
１１３  膨出部
１１４  リード
１１５  先端部分
１１６  接点
１１７  第２要素
１１８  金属層
１１９  レジスト
１２０  帯状部
１２１  犠牲基板
１２２  金属層
１２３  レジスト
１２４  先端構造
１２５  相互接続要素
１２６  トレンチ
１２７  半導体素子
１２８  パッシベーション膜
１２９  第１樹脂層
１３０  電極部
１３１  導体層
１３２  バンプ
１３３  第２樹脂層
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
0003788343.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
0003788343.tif 000023
【図２３】
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【図２４】
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