JPH0897217A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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- H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/13147—Copper [Cu] as principal constituent
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- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
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- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
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- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
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- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
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- H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
- H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
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- H01L2224/485—Material
- H01L2224/48505—Material at the bonding interface
- H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
- H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/48617—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950 °C
- H01L2224/48624—Aluminium (Al) as principal constituent
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 パッケージ自体のサイズの増大を抑制し、放
熱性等を改善した半導体装置及びその製造方法を提供す
ることを目的としている。 【構成】 複数の電極パッドを持つ半導体チップ上に、
所望のパターンで電極パッドに接続した金属配線が形成
され、さらに、該金属配線上全面に、微細導電粒子を含
んでなる異方性導電膜が積層されており、前記金属配線
上の所望の部分の異方性導電膜に凹部が形成され、該凹
部に外部電極が密着されて前記金属配線と外部電極とが
異方性導電膜中の微細導電粒子を介して接続されて構成
される半導体装置。
熱性等を改善した半導体装置及びその製造方法を提供す
ることを目的としている。 【構成】 複数の電極パッドを持つ半導体チップ上に、
所望のパターンで電極パッドに接続した金属配線が形成
され、さらに、該金属配線上全面に、微細導電粒子を含
んでなる異方性導電膜が積層されており、前記金属配線
上の所望の部分の異方性導電膜に凹部が形成され、該凹
部に外部電極が密着されて前記金属配線と外部電極とが
異方性導電膜中の微細導電粒子を介して接続されて構成
される半導体装置。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に関し、より詳細には半導体装置におけるパッケ
ージ及びその製造方法に関する。
造方法に関し、より詳細には半導体装置におけるパッケ
ージ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より利用されている表面実装型パッ
ケージであるSMD(Serface Mount Device)を、図面に
基づいて説明する。図14に示した半導体装置は、定形
型のモールドパッケージであるQFP(Quad Flat Packa
ge) であり、パッケージ側面からでた外部端子であるア
ウターリードを、実装基板などへハンダによって実装す
るものである。つまり、このようなQFPにおいては、
半導体チップ21が、アウターリード24と同一金属フ
レーム上に作製されたアイランド20に、ダイボンディ
ング用のエポキシ導電ペーストを用いて固定されてい
る。固定された半導体チップ21表面の電極パッド23
は、Auなどで代表される金属ワイヤー22を用いてア
ウターリード24につながるインナーリード24aと接
続され、さらに、これら半導体チップ21、インナーリ
ード24a及び金属ワイヤー22は、樹脂25により封
止されて構成されている。また、図15に示した半導体
装置は、BGA(Ball Grid Alley) である。これは、ア
ウターリードピッチが0.3〜0.5mmと微細なピッ
チである多ピンQFPのアウターリードピッチを広く拡
大することを可能にするパッケージであり、外部端子と
して、パッケージ底面全体にハンダボールを配置してい
る。つまり、BGAパッケージにおいては、樹脂基板3
4上に、半導体チップ31を、ダイボンディング用のエ
ポキシ導電ペーストを用いて固定する。この樹脂基板3
4は、その表面及び裏面に配線層38及び39がそれぞ
れ形成されており、この表面配線層38と裏面配線層3
9とは、スルホール電極36によって接続されている。
また、半導体チップ31表面には、電極パッド33が形
成されており、この電極パッド33は、金属ワイヤー3
2を用いて、樹脂基板34上の表面配線層38と接続さ
れている。裏面配線層39には、所望の位置に外部電極
としてハンダボール37が形成されており、これら半導
体チップ31は、モールド又はポッティングなどによっ
て樹脂35で封止されている。これによって、半導体チ
ップ31表面の電極パッド33は、金属ワイヤー32、
表面配線層38、スルホール電極36、裏面配線層39
を介して外部電極と接続されることとなる。
ケージであるSMD(Serface Mount Device)を、図面に
基づいて説明する。図14に示した半導体装置は、定形
型のモールドパッケージであるQFP(Quad Flat Packa
ge) であり、パッケージ側面からでた外部端子であるア
ウターリードを、実装基板などへハンダによって実装す
るものである。つまり、このようなQFPにおいては、
半導体チップ21が、アウターリード24と同一金属フ
レーム上に作製されたアイランド20に、ダイボンディ
ング用のエポキシ導電ペーストを用いて固定されてい
る。固定された半導体チップ21表面の電極パッド23
は、Auなどで代表される金属ワイヤー22を用いてア
ウターリード24につながるインナーリード24aと接
続され、さらに、これら半導体チップ21、インナーリ
ード24a及び金属ワイヤー22は、樹脂25により封
止されて構成されている。また、図15に示した半導体
装置は、BGA(Ball Grid Alley) である。これは、ア
ウターリードピッチが0.3〜0.5mmと微細なピッ
チである多ピンQFPのアウターリードピッチを広く拡
大することを可能にするパッケージであり、外部端子と
して、パッケージ底面全体にハンダボールを配置してい
る。つまり、BGAパッケージにおいては、樹脂基板3
4上に、半導体チップ31を、ダイボンディング用のエ
ポキシ導電ペーストを用いて固定する。この樹脂基板3
4は、その表面及び裏面に配線層38及び39がそれぞ
れ形成されており、この表面配線層38と裏面配線層3
9とは、スルホール電極36によって接続されている。
また、半導体チップ31表面には、電極パッド33が形
成されており、この電極パッド33は、金属ワイヤー3
2を用いて、樹脂基板34上の表面配線層38と接続さ
れている。裏面配線層39には、所望の位置に外部電極
としてハンダボール37が形成されており、これら半導
体チップ31は、モールド又はポッティングなどによっ
て樹脂35で封止されている。これによって、半導体チ
ップ31表面の電極パッド33は、金属ワイヤー32、
表面配線層38、スルホール電極36、裏面配線層39
を介して外部電極と接続されることとなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記QFPやBGAな
どのパッケージでは、半導体チップの電極から外部への
出力をワイヤーボンドで行うために、例えば、半導体チ
ップに形成された電極パッドとアウターリードとの間隔
を確保する必要があるため、パッケージのサイズが半導
体チップよりも大きくなる。また、半導体チップの周辺
部に電極パッドを形成する必要があるため、半導体チッ
プ自体のサイズも大きくならざるを得ないという課題が
あった。また、BGAパッケージにおいては、樹脂基板
を用いることでモールド樹脂のみによる封止に比べても
放熱性に劣るとともに、半導体チップを搭載している樹
脂基板面のみを樹脂で封止するため、樹脂基板が反ると
いう課題があった。本発明は上記課題に鑑みなされたも
のであり、パッケージ自体のサイズの増大を抑制し、放
熱性等を改善した半導体装置及びその製造方法を提供す
ることを目的としている。
どのパッケージでは、半導体チップの電極から外部への
出力をワイヤーボンドで行うために、例えば、半導体チ
ップに形成された電極パッドとアウターリードとの間隔
を確保する必要があるため、パッケージのサイズが半導
体チップよりも大きくなる。また、半導体チップの周辺
部に電極パッドを形成する必要があるため、半導体チッ
プ自体のサイズも大きくならざるを得ないという課題が
あった。また、BGAパッケージにおいては、樹脂基板
を用いることでモールド樹脂のみによる封止に比べても
放熱性に劣るとともに、半導体チップを搭載している樹
脂基板面のみを樹脂で封止するため、樹脂基板が反ると
いう課題があった。本発明は上記課題に鑑みなされたも
のであり、パッケージ自体のサイズの増大を抑制し、放
熱性等を改善した半導体装置及びその製造方法を提供す
ることを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
電極パッドを有する半導体チップ上に、所望のパターン
で電極パッドと接続する金属配線が形成され、さらに、
該金属配線上全面に、微細導電粒子を含んでなる異方性
導電膜が積層されており、前記金属配線上の所望の部分
の異方性導電膜に凹部が形成され、該凹部に外部電極が
密着されて前記金属配線と外部電極とが異方性導電膜中
の微細導電粒子を介して接続されて構成される半導体装
置が提供される。
電極パッドを有する半導体チップ上に、所望のパターン
で電極パッドと接続する金属配線が形成され、さらに、
該金属配線上全面に、微細導電粒子を含んでなる異方性
導電膜が積層されており、前記金属配線上の所望の部分
の異方性導電膜に凹部が形成され、該凹部に外部電極が
密着されて前記金属配線と外部電極とが異方性導電膜中
の微細導電粒子を介して接続されて構成される半導体装
置が提供される。
【0005】また、(i) 半導体基板上に電極パッドと接
続し、所望のパターンを有する金属配線を形成し、(ii)
さらに、前記金属配線上全面に、微細導電粒子を含んで
なる異方性導電膜を積層させ、(iii) 前記異方性導電膜
の金属配線上の所望の部分を押圧して、該異方性導電膜
に凹部を形成し、(iv)前記凹部に外部電極を密着させ
て、該外部電極と前記金属配線とを、異方性導電膜中の
微細導電粒子を介して接続させることからなる半導体装
置の製造方法が提供される。
続し、所望のパターンを有する金属配線を形成し、(ii)
さらに、前記金属配線上全面に、微細導電粒子を含んで
なる異方性導電膜を積層させ、(iii) 前記異方性導電膜
の金属配線上の所望の部分を押圧して、該異方性導電膜
に凹部を形成し、(iv)前記凹部に外部電極を密着させ
て、該外部電極と前記金属配線とを、異方性導電膜中の
微細導電粒子を介して接続させることからなる半導体装
置の製造方法が提供される。
【0006】本発明において用いる半導体チップは、半
導体ウェハ、例えばシリコンウェハ上に、トランジスタ
やキャパシタ等の所望の半導体素子、及び層間絶縁膜等
が形成されたものであり、このように半導体素子が形成
されたウェハを切断してチップ状としたものも含む。
導体ウェハ、例えばシリコンウェハ上に、トランジスタ
やキャパシタ等の所望の半導体素子、及び層間絶縁膜等
が形成されたものであり、このように半導体素子が形成
されたウェハを切断してチップ状としたものも含む。
【0007】半導体チップ上に形成された電極パッド
は、アルミニウム等が代表的で、その膜厚は、1000
0Å〜20000Å程度が好ましく、形状及び大きさ
は、形成する半導体装置の大きさ等により適宜調節する
ことができる。このような電極パッドは、公知の方法、
例えばフォトリソグラフィ及びエッチング技術により、
所望の形状にパターニングすることができる。
は、アルミニウム等が代表的で、その膜厚は、1000
0Å〜20000Å程度が好ましく、形状及び大きさ
は、形成する半導体装置の大きさ等により適宜調節する
ことができる。このような電極パッドは、公知の方法、
例えばフォトリソグラフィ及びエッチング技術により、
所望の形状にパターニングすることができる。
【0008】また、本発明においては、電極パッド上に
開口を有するパッシベーション膜を半導体チップ上に形
成してもよい。パッシベーション膜は、SiO2 、Si
N、PSG及びこれらの積層膜により、公知の方法、例
えばCVD法等により形成することができる。この際の
膜厚は、特に限定されるものではない。
開口を有するパッシベーション膜を半導体チップ上に形
成してもよい。パッシベーション膜は、SiO2 、Si
N、PSG及びこれらの積層膜により、公知の方法、例
えばCVD法等により形成することができる。この際の
膜厚は、特に限定されるものではない。
【0009】さらに、金属配線としては、バリアメタル
とその上に形成するメッキ金属との密着用金属膜、さら
にメッキ金属の積層膜で形成されるのが好ましいが、電
極パッドと密着性がよい膜であればメッキ金属の単層膜
でもよい。バリアメタルとしては、TiW、TiN、T
i等を形成したのち、メッキ金属との密着用金属膜とし
てAu、Pt等を形成する。この上に、メッキ配線を積
層する場合には、公知のメッキ方法、例えば、所望の電
極材料を含有するメッキ液を用いることにより形成する
ことができる。このような金属配線は、公知の方法、例
えば、適当なエッテャントを選択することにより所望の
形状にパターニングすることができる。具体例として
は、Auを用いた場合にはI2 +KI、TiWを用いた
場合にはH 2 O2 を用いてエッチングすることができ
る。金属配線は、異方性導電膜に凹部を形成する際の押
圧に対して金属配線下へのダメージを緩和することが可
能となる。そのためには低弾性の金属を使用するが、A
uを10μm以上で形成することが好ましい。
とその上に形成するメッキ金属との密着用金属膜、さら
にメッキ金属の積層膜で形成されるのが好ましいが、電
極パッドと密着性がよい膜であればメッキ金属の単層膜
でもよい。バリアメタルとしては、TiW、TiN、T
i等を形成したのち、メッキ金属との密着用金属膜とし
てAu、Pt等を形成する。この上に、メッキ配線を積
層する場合には、公知のメッキ方法、例えば、所望の電
極材料を含有するメッキ液を用いることにより形成する
ことができる。このような金属配線は、公知の方法、例
えば、適当なエッテャントを選択することにより所望の
形状にパターニングすることができる。具体例として
は、Auを用いた場合にはI2 +KI、TiWを用いた
場合にはH 2 O2 を用いてエッチングすることができ
る。金属配線は、異方性導電膜に凹部を形成する際の押
圧に対して金属配線下へのダメージを緩和することが可
能となる。そのためには低弾性の金属を使用するが、A
uを10μm以上で形成することが好ましい。
【0010】なお、上記膜を半導体チップを形成した半
導体ウェハ上に形成したのち、金属配線を構成する膜の
膜応力を緩和するため及びパッシベーション膜と金属膜
との密着性を向上する目的で、熱処理を行ってもよい。
この際の熱処理は、約300℃、30〜60分間程度、
窒素雰囲気中又は大気中で行うことが好ましい。
導体ウェハ上に形成したのち、金属配線を構成する膜の
膜応力を緩和するため及びパッシベーション膜と金属膜
との密着性を向上する目的で、熱処理を行ってもよい。
この際の熱処理は、約300℃、30〜60分間程度、
窒素雰囲気中又は大気中で行うことが好ましい。
【0011】また、本発明における金属配線上全面に積
層する異方性導電膜として、熱硬化性樹脂に微細導電粒
子(直径2〜15μm程度)を混在させたものを使用す
ることができる。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポ
キシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、
ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等を挙げることがで
きるが、なかでも、エポキシ樹脂を用いることが好まし
い。また、微細導電粒子としては、例えば、プラスチッ
クボールにAu/Niメッキしたもの、Ni粒子、Pb
/Sn粒子等を使用することができる。このような異方
性導電膜は、シート状のものを用いることが好ましく、
例えば、半導体素子及び各種膜が形成された半導体チッ
プ上に、シート状の異方性導電膜を張りつけ、ボンディ
ングツールを使用することにより半導体チップ上に、隙
間なく密着させることができる。ボンディングツールを
用いる場合には、例えば、80〜100℃、5〜10秒
間程度、8〜12Kg/cm2 の圧力で密着させること
が好ましい。
層する異方性導電膜として、熱硬化性樹脂に微細導電粒
子(直径2〜15μm程度)を混在させたものを使用す
ることができる。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポ
キシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、
ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等を挙げることがで
きるが、なかでも、エポキシ樹脂を用いることが好まし
い。また、微細導電粒子としては、例えば、プラスチッ
クボールにAu/Niメッキしたもの、Ni粒子、Pb
/Sn粒子等を使用することができる。このような異方
性導電膜は、シート状のものを用いることが好ましく、
例えば、半導体素子及び各種膜が形成された半導体チッ
プ上に、シート状の異方性導電膜を張りつけ、ボンディ
ングツールを使用することにより半導体チップ上に、隙
間なく密着させることができる。ボンディングツールを
用いる場合には、例えば、80〜100℃、5〜10秒
間程度、8〜12Kg/cm2 の圧力で密着させること
が好ましい。
【0012】上記異方性導電膜は、公知の外部電極形成
ツールで押圧されることにより、所望の形状の凹部をそ
の表面に形成することができる。この際の押圧は、用い
る外部電極形成ツールの大きさ、異方性導電膜の厚さ、
異方性導電膜を構成する樹脂の種類等により適宜調節す
ることができるが、例えば、180〜200℃、20〜
30秒間程度、1つの凹部あたり50〜80gで行うこ
とが好ましい。
ツールで押圧されることにより、所望の形状の凹部をそ
の表面に形成することができる。この際の押圧は、用い
る外部電極形成ツールの大きさ、異方性導電膜の厚さ、
異方性導電膜を構成する樹脂の種類等により適宜調節す
ることができるが、例えば、180〜200℃、20〜
30秒間程度、1つの凹部あたり50〜80gで行うこ
とが好ましい。
【0013】さらに、本発明においては上記凹部に、外
部電極が密着されている。外部電極としては、ハンダボ
ール、又はプラスチックボールにCuメッキした上にハ
ンダを施したボール等を用いることが好ましい。このハ
ンダボールは、略球状で、その大きさは特に限定される
ものではなく、形成した凹部の大きさにより適宜選択す
ることができ、例えば、0.01〜1mm程度の大きさ
のものが使用される。この外部電極を凹部に密着させる
方法としては、凹部よりもやや大きめの直径を有する外
部電極を選び、その外部電極を凹部に載置し、200〜
220℃、2〜5分間程度、N2 雰囲気中で加熱するこ
とにより、外部電極の一部が溶解し、凹部の底部に密着
することとなる。このように、外部電極が凹部の底部に
密着した場合には、外部電極が、凹部の底面に位置する
微細導電粒子と直接接触し、さらに、微細導電粒子が下
層の金属配線と接続されることとなり、結果として、外
部電極と金属配線とが微細導電粒子を介して接続される
こととなる。
部電極が密着されている。外部電極としては、ハンダボ
ール、又はプラスチックボールにCuメッキした上にハ
ンダを施したボール等を用いることが好ましい。このハ
ンダボールは、略球状で、その大きさは特に限定される
ものではなく、形成した凹部の大きさにより適宜選択す
ることができ、例えば、0.01〜1mm程度の大きさ
のものが使用される。この外部電極を凹部に密着させる
方法としては、凹部よりもやや大きめの直径を有する外
部電極を選び、その外部電極を凹部に載置し、200〜
220℃、2〜5分間程度、N2 雰囲気中で加熱するこ
とにより、外部電極の一部が溶解し、凹部の底部に密着
することとなる。このように、外部電極が凹部の底部に
密着した場合には、外部電極が、凹部の底面に位置する
微細導電粒子と直接接触し、さらに、微細導電粒子が下
層の金属配線と接続されることとなり、結果として、外
部電極と金属配線とが微細導電粒子を介して接続される
こととなる。
【作用】本発明の半導体装置によれば、複数の電極パッ
ドを有する半導体チップ上に、所望のパターンで電極パ
ッドに接続した金属配線が形成され、さらに、該金属配
線上全面に、微細導電粒子を含んでなる異方性導電膜が
積層されており、前記金属配線上の所望の部分の異方性
導電膜に凹部が形成され、該凹部に外部電極が密着され
て前記金属配線と外部電極とが異方性導電膜中の微細導
電粒子を介して接続されて構成されるので、ワイヤボン
ディングを行うことが不要となる。また、外部電極が任
意の位置に形成されているため、電極パッドは半導体チ
ップ周辺部に限定されることなく、任意の位置に形成さ
れることとなる。さらに、半導体チップの表面層のみ
が、異方性導電膜により被覆されるので、放熱性が良好
となるとともに、パッケージ自体が、半導体チップの大
きさと同程度であるため、小型化が図られることとな
る。
ドを有する半導体チップ上に、所望のパターンで電極パ
ッドに接続した金属配線が形成され、さらに、該金属配
線上全面に、微細導電粒子を含んでなる異方性導電膜が
積層されており、前記金属配線上の所望の部分の異方性
導電膜に凹部が形成され、該凹部に外部電極が密着され
て前記金属配線と外部電極とが異方性導電膜中の微細導
電粒子を介して接続されて構成されるので、ワイヤボン
ディングを行うことが不要となる。また、外部電極が任
意の位置に形成されているため、電極パッドは半導体チ
ップ周辺部に限定されることなく、任意の位置に形成さ
れることとなる。さらに、半導体チップの表面層のみ
が、異方性導電膜により被覆されるので、放熱性が良好
となるとともに、パッケージ自体が、半導体チップの大
きさと同程度であるため、小型化が図られることとな
る。
【0014】また、本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、(i) 半導体素子が形成された半導体ウェハ上に所
望のパターンを有する金属配線を形成し、(ii)さらに、
前記金属配線上全面に、微細導電粒子を含んでなる異方
性導電膜を積層させ、(iii)前記異方性導電膜の金属配
線上の所望の部分を押圧して、該異方性導電膜に凹部を
形成し、(iv)前記凹部に外部電極を密着させて、該外部
電極と前記金属配線とを、異方性導電膜中の微細導電粒
子を介して接続させることからなるので、外部電極が任
意の位置に形成されることとなり、これに併せて、電極
パッドも半導体チップの周辺部に形成する必要がなくな
る。また、半導体チップのサイズが、パッケージのサイ
ズと同等に形成することができるため、従来のQFP等
のパッケージに封止される半導体チップに比較して、半
導体チップのサイズを大きくすることができ、最先端の
微細化プロセスを使用することなしに形成することがで
きる。
れば、(i) 半導体素子が形成された半導体ウェハ上に所
望のパターンを有する金属配線を形成し、(ii)さらに、
前記金属配線上全面に、微細導電粒子を含んでなる異方
性導電膜を積層させ、(iii)前記異方性導電膜の金属配
線上の所望の部分を押圧して、該異方性導電膜に凹部を
形成し、(iv)前記凹部に外部電極を密着させて、該外部
電極と前記金属配線とを、異方性導電膜中の微細導電粒
子を介して接続させることからなるので、外部電極が任
意の位置に形成されることとなり、これに併せて、電極
パッドも半導体チップの周辺部に形成する必要がなくな
る。また、半導体チップのサイズが、パッケージのサイ
ズと同等に形成することができるため、従来のQFP等
のパッケージに封止される半導体チップに比較して、半
導体チップのサイズを大きくすることができ、最先端の
微細化プロセスを使用することなしに形成することがで
きる。
【0015】
【実施例】本発明の半導体装置及びその製造方法の実施
例を、以下に説明する。本発明の半導体装置において
は、一般的な半導体素子を形成したウェハ作製工程を完
了したウェハを用いて製造する。
例を、以下に説明する。本発明の半導体装置において
は、一般的な半導体素子を形成したウェハ作製工程を完
了したウェハを用いて製造する。
【0016】実施例1 まず、図1に示したように、半導体素子が形成されたウ
ェハ1上に、TCP(Tape Carrier Package)やフリッ
プチップ等に使用されるバンプ(突出電極)形成技術を
用いて金属配線を形成する。
ェハ1上に、TCP(Tape Carrier Package)やフリッ
プチップ等に使用されるバンプ(突出電極)形成技術を
用いて金属配線を形成する。
【0017】次いで、図2に示したように、Al電極2
及びパッシベーション膜3を含むウェハ1上全面にスパ
ッタにより、金属膜4を蒸着する。金属膜4は拡散防止
用のバリアメタルとしてTi−W(2500Å)、メッ
キ金属との密着用金属膜としてAu(1000Å)であ
る。この金属膜4上に、フォトレジストを塗布し、配線
に使用するメッキ部分のフォトレジストをフォトリソグ
ラフィ技術により開口して、所望のレジストパターン1
8を得る。この際、フォレジストとして、15μm程度
の厚さを塗布可能なポジレジストを用いる。
及びパッシベーション膜3を含むウェハ1上全面にスパ
ッタにより、金属膜4を蒸着する。金属膜4は拡散防止
用のバリアメタルとしてTi−W(2500Å)、メッ
キ金属との密着用金属膜としてAu(1000Å)であ
る。この金属膜4上に、フォトレジストを塗布し、配線
に使用するメッキ部分のフォトレジストをフォトリソグ
ラフィ技術により開口して、所望のレジストパターン1
8を得る。この際、フォレジストとして、15μm程度
の厚さを塗布可能なポジレジストを用いる。
【0018】続いて、フォトレジスト開口部に電解メッ
キを施して、15μm程度のメッキ配線5を形成し、金
属膜4とメッキ配線5からなる金属配線を形成する。こ
の際用いるメッキ液は、ノンシアン系のAuメッキ液で
ある。その後、図3に示したように、レジストパターン
18を除去し、メッキ配線5をマスクとして、Au及び
Ti−Wの金属膜4をエッチングにてパターニングす
る。この際のエッチャントとしては、AuにI2+K
I、Ti−WにH2O2を使用する。さらに、メッキ配線
5の膜応力の緩和及びパッシベーション膜3との密着性
向上を目的として、N2雰囲気中、300℃、30〜6
0分間、熱処理を行う。また、メッキ配線5は、後の工
程の押圧時において、外部電極下部の素子への衝撃をや
わらげる緩衝にもなる。
キを施して、15μm程度のメッキ配線5を形成し、金
属膜4とメッキ配線5からなる金属配線を形成する。こ
の際用いるメッキ液は、ノンシアン系のAuメッキ液で
ある。その後、図3に示したように、レジストパターン
18を除去し、メッキ配線5をマスクとして、Au及び
Ti−Wの金属膜4をエッチングにてパターニングす
る。この際のエッチャントとしては、AuにI2+K
I、Ti−WにH2O2を使用する。さらに、メッキ配線
5の膜応力の緩和及びパッシベーション膜3との密着性
向上を目的として、N2雰囲気中、300℃、30〜6
0分間、熱処理を行う。また、メッキ配線5は、後の工
程の押圧時において、外部電極下部の素子への衝撃をや
わらげる緩衝にもなる。
【0019】次いで、図4に示したように、Al電極2
から必要とする外部電極までの配線を施したウェハ1を
ダイシングし、個々の半導体チップ1aに分割する。そ
の後、分割したチップ1a上に異方性導電膜6を張り付
ける。この異方性導電膜6は、絶縁性の樹脂中に金属や
金属メッキを施した導電性の粒子7を分散させたもので
ある。この異方性導電膜6において用いる樹脂は、熱硬
化性タイプのものであり、半導体素子を保護する封止樹
脂として用いるので、熱により硬化するエポキシ系の樹
脂が好ましい。
から必要とする外部電極までの配線を施したウェハ1を
ダイシングし、個々の半導体チップ1aに分割する。そ
の後、分割したチップ1a上に異方性導電膜6を張り付
ける。この異方性導電膜6は、絶縁性の樹脂中に金属や
金属メッキを施した導電性の粒子7を分散させたもので
ある。この異方性導電膜6において用いる樹脂は、熱硬
化性タイプのものであり、半導体素子を保護する封止樹
脂として用いるので、熱により硬化するエポキシ系の樹
脂が好ましい。
【0020】そして、図5に示したように、半導体チッ
プ1aと同じ大きさのボンディングツール16を用い
て、異方性導電膜6を押圧し、図6に示したように、半
導体チップ1a表面に接着させる。この際の押圧条件
は、100℃、5秒間、10Kg/cm2にて行う。
プ1aと同じ大きさのボンディングツール16を用い
て、異方性導電膜6を押圧し、図6に示したように、半
導体チップ1a表面に接着させる。この際の押圧条件
は、100℃、5秒間、10Kg/cm2にて行う。
【0021】次に、外部電極を形成するため、メッキ配
線5と導通の必要な箇所の異方性導電膜6に、図7に示
すような外部電極形成ツール17を用いて、1箇所ずつ
押圧する。この際の押圧条件は、180℃、20秒間、
50〜80g/外部電極にて行う。押圧した外部電極形
成部分は、図8に示したように、すり鉢型の凹みにな
り、下層のメッキ配線5と異方性導電膜6に含まれる導
電粒7により導通される。一方、押圧されていない部分
は絶縁状態のままである。
線5と導通の必要な箇所の異方性導電膜6に、図7に示
すような外部電極形成ツール17を用いて、1箇所ずつ
押圧する。この際の押圧条件は、180℃、20秒間、
50〜80g/外部電極にて行う。押圧した外部電極形
成部分は、図8に示したように、すり鉢型の凹みにな
り、下層のメッキ配線5と異方性導電膜6に含まれる導
電粒7により導通される。一方、押圧されていない部分
は絶縁状態のままである。
【0022】その後、凹型にへこんだ箇所に、外部電極
としてハンダボール8を設置する。ハンダボール8は、
ハンダのみ、又はプラスチックボールにCuメッキした
上にハンダを施したものを使用する。ハンダボール8を
設置した後、図10に示したように、半導体チップ1a
を、200℃、2〜5分間加熱する。これにより、異方
性導電膜6と接触しているハンダボール8の下層部分が
溶け、ハンダボール8が、異方性導電膜6の導電粒7と
接合することにより、下層のメッキ配線5と接続するこ
ととなる。
としてハンダボール8を設置する。ハンダボール8は、
ハンダのみ、又はプラスチックボールにCuメッキした
上にハンダを施したものを使用する。ハンダボール8を
設置した後、図10に示したように、半導体チップ1a
を、200℃、2〜5分間加熱する。これにより、異方
性導電膜6と接触しているハンダボール8の下層部分が
溶け、ハンダボール8が、異方性導電膜6の導電粒7と
接合することにより、下層のメッキ配線5と接続するこ
ととなる。
【0023】このようにして作製した半導体装置は、
1.0mmピッチ、直径0.7mmのハンダボールを1
0行10列で100個のマトリックスとして、100ピ
ンパッケージで形成した場合、パッケージの外形サイズ
を11mm□程度に収めることが可能となる。例えば、
図11に示したように、ハンダボール8の数に応じて、
ハンダボール8間に数本の金属膜4及びメッキ配線5の
配線層を形成することにより、効率的に配線することが
できる。
1.0mmピッチ、直径0.7mmのハンダボールを1
0行10列で100個のマトリックスとして、100ピ
ンパッケージで形成した場合、パッケージの外形サイズ
を11mm□程度に収めることが可能となる。例えば、
図11に示したように、ハンダボール8の数に応じて、
ハンダボール8間に数本の金属膜4及びメッキ配線5の
配線層を形成することにより、効率的に配線することが
できる。
【0024】一方、従来から使用されているQFPにお
いては、同様の半導体チップを用い、同様に100ピン
パッケージとし、アウターリードを0.5mmピッチと
した場合でも、樹脂封止部の外形サイズが14mm□、
アウターリードを含めた外形サイズでは16mm□とな
る。また、BGAにおいては、1.0mmピッチ、直径
0.7mmのハンダボールを10行10列で100個の
マトリックスで形成した場合でも、外形サイズは13m
m□程度になる。
いては、同様の半導体チップを用い、同様に100ピン
パッケージとし、アウターリードを0.5mmピッチと
した場合でも、樹脂封止部の外形サイズが14mm□、
アウターリードを含めた外形サイズでは16mm□とな
る。また、BGAにおいては、1.0mmピッチ、直径
0.7mmのハンダボールを10行10列で100個の
マトリックスで形成した場合でも、外形サイズは13m
m□程度になる。
【0025】従って、他のパッケージよりもピンピッチ
を大きく取ることができるとともに、パッケージの外形
サイズを小型に収めることが可能となる。
を大きく取ることができるとともに、パッケージの外形
サイズを小型に収めることが可能となる。
【0026】実施例2 実施例1において、電極パッドであるAl電極を、半導
体チップの周辺にレイアウトする代わりに、半導体チッ
プの設計段階で、外部電極であるハンダボールを設置す
る部分にレイアウトして形成する以外、同様の方法によ
り形成した。このように作製された半導体装置において
は、図12及び図13に示したように、金属膜4a及び
メッキ配線5a等の配線が不要となり、さらに、パッケ
ージサイズの小型化を図ることができる。
体チップの周辺にレイアウトする代わりに、半導体チッ
プの設計段階で、外部電極であるハンダボールを設置す
る部分にレイアウトして形成する以外、同様の方法によ
り形成した。このように作製された半導体装置において
は、図12及び図13に示したように、金属膜4a及び
メッキ配線5a等の配線が不要となり、さらに、パッケ
ージサイズの小型化を図ることができる。
【0027】
【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、ワイヤボ
ンディングを行うことが不要となり、パッケージサイズ
を半導体チップサイズを同等に形成することができる。
また、外部電極が任意の位置に形成されているため、電
極パッドは半導体チップ周辺部に限定されることなく、
任意の位置に形成することができ、半導体装置の設計に
おける制約を縮小することができる。さらに、半導体チ
ップの表面層のみが、異方性導電膜により被覆されてる
ので、放熱性を良好とすることができるとともに、パケ
ージ自体の小型化を実現することができる。
ンディングを行うことが不要となり、パッケージサイズ
を半導体チップサイズを同等に形成することができる。
また、外部電極が任意の位置に形成されているため、電
極パッドは半導体チップ周辺部に限定されることなく、
任意の位置に形成することができ、半導体装置の設計に
おける制約を縮小することができる。さらに、半導体チ
ップの表面層のみが、異方性導電膜により被覆されてる
ので、放熱性を良好とすることができるとともに、パケ
ージ自体の小型化を実現することができる。
【0028】また、本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、外部電極を、任意の位置に形成することができる
こととなり、電極パッドも半導体チップの周辺部に形成
する必要がなくなる。さらに、半導体チップのサイズ
を、パッケージのサイズと同等に形成することができる
ため、従来のQFP等のパッケージに封止される半導体
チップに比較して、半導体チップのサイズを大きく形成
することができる。従って、微細でない粗いウェハプロ
セスで半導体チップを製造することができ、ウェハプロ
セスのコストを抑制することができる。
れば、外部電極を、任意の位置に形成することができる
こととなり、電極パッドも半導体チップの周辺部に形成
する必要がなくなる。さらに、半導体チップのサイズ
を、パッケージのサイズと同等に形成することができる
ため、従来のQFP等のパッケージに封止される半導体
チップに比較して、半導体チップのサイズを大きく形成
することができる。従って、微細でない粗いウェハプロ
セスで半導体チップを製造することができ、ウェハプロ
セスのコストを抑制することができる。
【0029】
【図1】本発明の半導体装置の第1の製造工程を示す要
部の概略断面図である。
部の概略断面図である。
【図2】本発明の半導体装置の第2の製造工程を示す要
部の概略断面図である。
部の概略断面図である。
【図3】本発明の半導体装置の第3の製造工程を示す要
部の概略断面図である。
部の概略断面図である。
【図4】本発明の半導体装置の第4の製造工程を示す要
部の概略断面図である。
部の概略断面図である。
【図5】本発明の半導体装置の第5の製造工程を示す要
部の概略断面図である。
部の概略断面図である。
【図6】本発明の半導体装置の第6の製造工程を示す要
部の概略断面図である。
部の概略断面図である。
【図7】本発明の半導体装置の第7の製造工程を示す要
部の概略断面図である。
部の概略断面図である。
【図8】本発明の半導体装置の第8の製造工程を示す要
部の概略断面図である。
部の概略断面図である。
【図9】本発明の半導体装置の第9の製造工程を示す要
部の概略断面図である。
部の概略断面図である。
【図10】本発明の半導体装置の第10の製造工程を示
す要部の概略断面図である。
す要部の概略断面図である。
【図11】本発明の半導体装置の要部の概略平面図であ
る。
る。
【図12】本発明の半導体装置の別の実施例を示す要部
の概略平面図である。
の概略平面図である。
【図13】図12におけるA−A′線断面図である。
【図14】従来のQFPを示す概略断面図である。
【図15】従来のBAGのパッケージを示す概略断面図
である。
である。
1 半導体ウェハ 1a 半導体チップ 2 電極パッド(A1電極) 3 パッシベーション膜 4 金属膜 5 メッキ配線 6 異方性導電膜 7 微細導電粒子 8 外部電極(ハンダボール) 16 ボンディングツール 17 外部電極形成ツール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/822 9169−4M H01L 21/92 604 A 27/04 E
Claims (2)
- 【請求項1】 複数の電極パッドを有する半導体チップ
上に、所望のパターンで電極パッドと接続する金属配線
が形成され、さらに、該金属配線上全面に、微細導電粒
子を含んでなる異方性導電膜が積層されており、前記金
属配線上の所望の部分の異方性導電膜に凹部が形成さ
れ、該凹部に外部電極が密着されて前記金属配線と外部
電極とが異方性導電膜中の微細導電粒子を介して接続さ
れて構成されることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 (i) 半導体基板上に電極パッドと接続
し、所望のパターンを有する金属配線を形成し、(ii)さ
らに、前記金属配線上全面に、微細導電粒子を含んでな
る異方性導電膜を積層させ、(iii) 前記異方性導電膜の
金属配線上の所望の部分を押圧して、該異方性導電膜に
凹部を形成し、(iv)前記凹部に外部電極を密着させて、
該外部電極と前記金属配線とを、異方性導電膜中の微細
導電粒子を介して接続させることからなる半導体装置の
製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06226807A JP3142723B2 (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 半導体装置及びその製造方法 |
US08/452,691 US5604379A (en) | 1994-09-21 | 1995-05-30 | Semiconductor device having external electrodes formed in concave portions of an anisotropic conductive film |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06226807A JP3142723B2 (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0897217A true JPH0897217A (ja) | 1996-04-12 |
JP3142723B2 JP3142723B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=16850919
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06226807A Expired - Fee Related JP3142723B2 (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5604379A (ja) |
JP (1) | JP3142723B2 (ja) |
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US7470979B2 (en) | 1996-12-04 | 2008-12-30 | Seiko Epson Corporation | Electronic component and semiconductor device, method of making the same and method of mounting the same, circuit board, and electronic instrument |
US7521796B2 (en) | 1996-12-04 | 2009-04-21 | Seiko Epson Corporation | Method of making the semiconductor device, circuit board, and electronic instrument |
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JPH08316364A (ja) * | 1995-05-16 | 1996-11-29 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
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