JP4151634B2 - 半導体装置とその製造方法、回路基板、電気光学装置および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は半導体装置とその製造方法、回路基板、電気光学装置および電子機器に関するものである。

表示体装置の基板上に駆動用ＩＣを実装する接続方法としては、例えばＣＯＧ（Chip On Glass）接続が知られている。このＣＯＧ接続では、例えばＡｕメッキバンプを駆動用ＩＣに形成し、異方性導電膜（ＡＣＦ）や異方性導電ペースト（ＡＣＰ）を用いて駆動用ＩＣを実装するといった方法が採られている。このような方法において、Ａｕメッキバンプの形成については、半導体素子上にＴｉＷ／Ａｕなどのシード層をスパッタし、レジストをパターニングした後に、高さ２０μｍ程度の電解Ａｕメッキを施すことで行っている。
ところが、近年では前記駆動用ＩＣの電極が狭ギャップ化（狭ピッチ化）するのに伴い、高アスペクトのレジスト形成、あるいはシード層のエッチングなど、安定したバンプ形成が困難になってきている。また、電極ギャップ寸法が異方性導電膜（ＡＣＦ）中の導電性微粒子の寸法に近くなり、したがってこの導電性微粒子によってショートが起こる可能性も生じている。

このような背景のもとで、特許文献１には、電極と離れた位置に樹脂製の突起部を設け、突起部の表面を覆って電極に接続する接続パターンを導電層とし、突起電極を形成する技術が開示されている。この技術によれば、Ａｕメッキバンプに比べて薄い金属膜のパターニングを行えばよく、したがってエッチング用のレジストについてはアスペクト比を低くすることができることから、狭ギャップ化（狭ピッチ化）が可能になる。
また、導電性微粒子によるショートの危険性についても、導電性微粒子が存在しない熱硬化性封止樹脂などを用いることで対応が可能になる。
特開平２−２７２７３７号公報

ところで、特許文献１記載の突起電極を有する半導体装置をガラス基板等に封止樹脂を介して接合する際には、樹脂製の突起部を変形させ、弾性変形による反発力を発生させる必要がある。そして、この突起部の変形状態をガラス基板表面から確認するために、突起部の形状は半球状あるいは半円柱状とすることが望ましい。

図１７(ａ)は半球状のバンプ電極８を有する半導体装置の要部を拡大した断面図である。符号１は半導体素子（図示せず）を形成した基板（半導体装置としての半導体基板）、符号２は基板１上に電気信号の入出力を行うために設けられた電極、符号３は基板１の能動面を保護するために設けられた保護膜（パッシベーション膜）、符号４は樹脂で形成された突起体からなるコア、符号５は電極２から引き出されてコア４の頂部を覆うようにパターン形成された配線部である。
このような半導体装置をガラス基板１１に接合するために、バンプ電極８を押圧すると、図１７（ｂ）に示したように、コア４の頂部のみならず底部が大きく屈曲する。特に、コア４の底部においては、コア４の外表面と基板１との成す角度θがコア４の変形によって鋭角になるので、コア４の底部を被覆するように形成された配線部５に大きな歪が生じて破断や剥離が起きる心配がある。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、異方性導電膜を用いることなく、狭ギャップ化（狭ピッチ化）が可能で接続信頼性の高い半導体装置とその製造方法、および回路基板、電気光学装置、電子機器を提供することを目的としている。

前記の目的を達成するために本発明の半導体装置は、半導体素子が形成された基板と、基板上に形成された電極と、この電極よりも突出した樹脂製突起からなるコアと、前記電極に電気的に接続され、かつコアの頂部に至る配線部とからなるバンプ電極と、を少なくとも有する半導体装置であって、コアの頂部側の弾性率が底部側の弾性率よりも小さいことを特徴とする。

本発明の半導体装置にあっては、バンプ電極を実装すべき基板に押圧して樹脂製のコアを弾性変形させることにより、基板とバンプ電極とを面接触させて電気的接続を行うものであるので、異方性導電膜や異方性導電接着剤などが不要となる。よって、隣接電極間あるいは隣接端子間での短絡のない信頼性の高い接続を行うことができる。また、異方性導電膜や異方性導電接着剤などの材料は高価であるので、これらの材料を不要とすることにより、製造コストの低減に寄与することができる。

実装の際にバンプ電極は弾性変形状態となるが、本発明の半導体装置にあっては、コアの頂部側の弾性率が底部側のそれよりも小さいので、コアの頂部側だけが選択的に変形することとなる。これに対してコアの底部側では変形の度合いが少なく、元の形状を保持している。特にコアの底部において、コアの外表面と基板とのなす角度が鋭角になることがなくなり、コアの底部に配設された配線部に応力がかかり難くなる。よって配線部の破断や剥離などの接続不良の心配がなくなるので、より一層信頼性の高い接続を行うことができる。

本発明の半導体装置にあっては、基板には、半導体素子が形成され、コアは略半球状とすることが好ましい。
このようにすれば、コアを例えばガラス基板上の端子に接合させた際に、無荷重のときの配線部の接触部分がほぼ点になり、したがって接続時の加圧による接触面積の変化が大きくなり、その測定が容易になり、実装を確実かつ安易に行うことができる。
またコアを略半球状とすると、コアの底部でのコア外表面と基板との成す角度θ を鈍角にすることができ、コアが変形してもθ は鋭角になり難くなり、配線部の破断および剥れの可能性を極力低減することができる。

本発明の半導体装置にあっては、前記電極を複数設け、前記コアを略半円柱状とし、前記電極に接続する複数の配線部を前記コアの頂部に設けることが好ましい。このようにすれば、コアを略半球状とした場合と全く同様に、無荷重の時と接続の際の加圧時とで配線部の接触面積が大きく異なるので、その測定が容易となり、実装を確実かつ安易に行うことができるうえに、コアの外表面と基板との成す角度を鈍角とすることができ、好適である。

本発明の半導体装置にあっては、コアは樹脂にフィラーが分散されてなり、このフィラーの分散密度は頂部側より底部側が高いことを特徴とする。
樹脂にフィラーを分散させるとその弾性率を所望に変化させることができるので、コア中のフィラーの分散密度を異ならしめることにより、各コアの部位において所定の弾性率にすることができる。フィラーの分散密度を頂部側に比べて底部側で高くすれば、底部側の弾性率が大きくなるので、頂部のみが選択的に弾性変形しやすくなる。よって、バンプ電極の底部での変形がなくなり、そこに配設された配線部の破断および剥離の可能性を低減できる。

本発明の半導体装置にあっては、前記コアは第１のコア上に第２のコアを積層してなり、第１のコアの弾性率は第２のコアの弾性率よりも大きいことを特徴とする。
弾性率の大きな第１のコア上に弾性率の小さな第２のコアを積層すれば、バンプ電極の頂部側のみを選択的に弾性変形させることができる。よって、バンプ電極の底部での変形がなくなり、そこに配設された配線部の破断および剥離の可能性を低減できる。

本発明の半導体装置にあっては、前記バンプ電極の底部の外周縁を被覆する凸部からなる保護部を設けることを特徴とする。
実装時にコアが弾性変形した際に、配線部で最も屈曲の度合いが大きくて破断の起こりやすい部位であるバンプ電極の底部の外周縁に凸部を設けて保護部とし、この保護部で配線部を被覆する。コアが弾性変形する方向であるコアの外周縁に保護部を設けることにより、この方向へのコアの変形を阻害して、配線部が大きく屈曲するのを防止する。さらに配線部は保護部によって被覆されて半導体基板上に強力に接着される。よってコアの底部における配線部の破断および剥離の可能性を低減できる。

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体素子が形成された基板と、基板上に形成された電極と、この電極よりも突出した樹脂製突起からなるコアと、電極に電気的に接続され、かつコアの頂部に至る配線部とからなるバンプ電極と、を少なくとも有する半導体装置の製造方法であって、感光性絶縁樹脂にフィラーを分散させてなる樹脂液を基板上に塗布する工程と、該樹脂液が塗布された基板を静置して、樹脂液中で前記フィラーを沈降させる工程と、フィラーが沈降した樹脂液層に露光処理、現像処理を施してパターニングするとともに、露光処理の際の露光条件を調整することにより、樹脂液層を上面が凸形状の曲面となるパターンのコアに形成する工程と、電極上から前記コアの頂部にまで延びるパターンを有する配線部を形成する工程とを有することを特徴とする。

本発明の回路基板は、前記の半導体装置が実装されたことを特徴としている。
この回路基板によれば、前述したように狭ギャップ化（狭ピッチ化）が可能な半導体装置を実装しているので、高密度実装が可能になる。また、接続信頼性が高いものとなり、さらにコストの低減化が図られたものとなる。

本発明の電気光学装置は、前記の半導体装置、または前記の回路基板が実装されたことを特徴としている。
この電気光学装置によれば、前述したように高密度実装が可能となり、また接続信頼性が高く、かつコストの低減化が図られたものとなる。

本発明の電子機器は、前記の回路基板、または前記の電気光学装置を備えたことを特徴としている。
この電子機器によれば、前述したように高密度実装が可能になり、また接続信頼性が高いものとなり、さらにコストの低減化が図られたものとなる。

以下、本発明を詳しく説明する。
図１（ａ）は、本発明の半導体装置の第１の実施形態としての、半導体素子を形成した基板（半導体基板）の部分平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）におけるＢ−Ｂ線矢視断面図である。なお、本実施形態における基板としては、多数の半導体チップを形成した状態のシリコンウエハ等の半導体基板であってもよく、また、個々の半導体チップからなるものであってもよい。また、半導体チップの場合には、一般的には直方体（立方体を含む）であるが、その形状は限定されず、球状であってもよい。

図１（ａ）〜（ｃ）中、符号１は半導体素子（図示せず）を形成した基板（半導体装置としての半導体基板）、符号２は基板１上に電気信号の入出力を行うために設けられた電極、符号３は基板１の能動面を保護するために設けられた保護膜（パッシベーション膜）、符号４は感光性絶縁樹脂で形成され電極２とほぼ同一ピッチに配置された突起体としてのコア、符号５は電極２及びコア４の表面（頂部面）を覆うように形成された配線部である。

電極２は、例えばスパッタリングによって成膜され、さらにレジスト等を用いて所定の形状（例えば、矩形形状）にパターニングされたものである。このような電極２は、基板１の端縁近傍に所定のピッチで複数形成されている。なお、この電極２は、本実施形態ではＡｌで形成されているものとするが、Ａｌ以外にも、例えばＴｉ（チタン）層、ＴｉＮ（窒化チタン）層、ＡｌＣｕ（アルミニウム／銅）層、及びＴｉＮ層（キャップ層）を順に積層した構造であってもよい。さらに、電極２は、前記の構成に限られず、必要とされる電気的特性、物理的特性、及び化学的特性に応じて適宜変更してもよい。

保護膜３は、電極２の周辺部を覆い、その開口内に電極２を露出させたもので、ＳｉＯ２（酸化珪素）、ＳｉＮ（窒化珪素）、ポリイミド樹脂等によって形成されたものであり、厚みが例えば１μｍ程度に形成されたものである。ここで、電極２を露出させる開口については、従来の半導体装置における開口より十分小さくしてもよく、具体的には１辺を５〜１０μｍ程度とする正方形（または矩形）とすることができる。このように開口を小さくすることにより、通常の電極形成部分の面積に後述する突起電極８を十分な大きさで形成することができるようになる。なお、その場合に電極２の大きさについては、従来通りの大きさにしておいてもよく、また保護膜３の開口に合わせて小さくしてもよい。

コア４は、基板１の能動面側に、電極２より例えば１０〜２０μｍ程度突出する高さに形成された突起体であって、本実施の形態においては、図１（ａ）に示すように平面視したときの直径が２０〜５０μｍ程度の半球状のものである。このようなコア４は、電極２と同じ方向に複数配列されて形成されたもので、電極２とほぼ同一ピッチに配置されたものである。
コア４にはフィラー１３が分散されており、その分散密度はコア４の頂部側に比べて底部側（基板１の能動面側）で高い。コア４内でのフィラー１３の分散密度を異ならせることによって、コア４の頂部側の弾性率と底部側の弾性率とを異ならせることができる。すなわちフィラー１３が高密度で分散されたコア４の底部側では、フィラー１３が低密度で分散された頂部側に比較して、高い弾性率を有するようになる。つまり、コア４の底部側はその頂部側に比べて弾性変形し難い硬い突起体となるわけである。

コア４は感光性絶縁樹脂によって形成されたもので、具体的にはアクリル樹脂やフェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などからなる。
フィラー１３は絶縁性樹脂からなり、上記コア４を形成する感光性絶縁樹脂よりも高弾性率で高比重の材料からなる。具体的には、シリカ、アルミナ等を例示することができる。フィラー１３の形状は球状、繊維状など、特に限定されるものではないが、直径０．１〜５μｍの球状フィラーが好適である。また、コア４を構成する樹脂全体に対するフィラー１３の分散濃度は添加するフィラーの種類と粒径によって適宜選択することができるが、硬化前の塗布液の状態で５〜７０重量％とすることが好ましい。フィラーの添加量が多すぎたり、あるいは少なすぎるとコア４の弾性率を頂部側と底部側との間で有意義な差を生じさせることができないためである。

なお、コア４を構成する感光性絶縁樹脂の中では、特に露光条件によって形状制御が可能であるアクリル樹脂が、露光条件の調整によって所望形状へのパターニングが容易になることから好適とされ、したがって本実施形態では、感光性絶縁樹脂として特に露光条件によって形状制御が可能であるアクリル樹脂を用いている。加えてフィラー１３としては、コア４をなすアクリル樹脂液中に容易に分散できるうえに、樹脂液層を硬化前に静置してフィラー１３を沈降させることでその分散密度を異ならしめる工程において、フィラー１３の沈降条件を制御しやすいという観点から、直径３μｍのシリカ製のビーズを用いている。

配線部５は、本実施形態では図１（ｃ）に示すように第１の導電層６と第２の導電層７とから形成されている。第１の導電層６は、後述するように電解メッキによって形成される第２の導電層７の下地（シード層）となるもので、例えばＴｉＷとこれの上に形成するＡｕとの積層構造、あるいはＣｒとこれの上に形成するＡｕとの積層構造が好適とされている。ただし、このような構造以外にも、例えばＡｕ、ＴｉＷ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、ＮｉＶ、鉛フリーはんだ等の金属を単独で用いた構造、または、これらの金属のいくつかを積層した構造を採用することができる。

第２の導電層７は、第１の導電層６上に電解メッキによって選択的に形成されたもので、電極２よりも耐腐食性の高い材料、例えばＡｕによって厚さ０．５μｍ〜１０μｍ程度、好ましくは２μｍ程度に形成されたものである。このような構成により、第２の導電層７は電極２の腐食を防止し、電気的不良の発生を防止する機能をも備えたものとなっている。
そして、これら第１の導電層６と第２の導電層７とからなる積層パターンにより、電極２に接続し、かつコア４の頂部にまで延びる本発明の配線部５が形成され、特にコア４とこれの上に形成された配線部５とにより、バンプ電極８が形成されている。

図２は図１に示したバンプ電極８をガラス等の基板１１に端子電極１２を介して実装した状態を示した要部拡大図であって、図１（ｃ）に対応した断面図、すなわち図１（ａ）におけるＢ−Ｂ線矢視断面図に対応する断面図である。バンプ電極８は基板１１に実装されるにあたって、ガラス基板１１上に設けられた端子電極１２に対して押圧されて、弾性変形した状態で図示しない封止樹脂によって固定されている。本発明の半導体装置にあっては、コア４の底部側にはフィラー１３が高密度で分散されているので、その頂部側に比べて弾性率が高くなり、弾性変形しにくい。配線部５が端子電極１２と充分に接続可能な程度にバンプ電極８の頂部側のみが選択的に弾性変形する。すなわち、実装すべき基板１１との確実な接続を行う目的でバンプ電極８の頂部付近を大きく変形させても、底部側での大きな弾性変形が起こらない。さらにコア４の底部の外表面と基板１とのなす角θが実装時に鋭角になることがないので、そこに配設された配線部５には歪が発生することがなく、破断や剥離などの心配がなくなる。よって信頼性の高い接続が可能となる。

また本発明の半導体装置にあっては、バンプ電極８の形状を略半球状としているために、実装すべき基板１１へバンプ電極８を押圧する前後で大きく接触面積が異なるために、基板１１の裏面からバンプ電極８と端子電極１２との接触面積を視認しやすく、実装時の接続状態の検査が容易である。加えて実装時の応力をバンプ電極８の頂部側により一層、集中することができ、コア４の底部側での変形をより低減することができて好適である。

次に、本発明の半導体装置の製造方法について、特に前記構成の基板１にバンプ電極８を形成する工程を中心にして、図３〜図１０を参照して説明する。なお、図３〜図１０は、図１（ｃ）に対応した断面図、すなわち図１（ａ）におけるＢ−Ｂ線矢視断面図に対応する断面図である。

まず、図３に示すように、基板１の能動面上の所定位置に複数の電極２を配列した状態に形成し、さらにこれら電極２を露出させた状態に保護膜３を形成する。この保護膜３の形成については、まず、ＳｉＯ_２（酸化珪素）やＳｉＮ（窒化珪素）等による成膜を行い、続いてこれの上にスピンコート法、ディッピング法、スプレーコート法等によってレジスト層を形成し、さらに所定のパターンが形成されたマスクを用いてレジスト層に露光処理及び現像処理を施し、所定形状のレジストパターン（図示せず）を形成する。その後、このレジストパターンをマスクにして前記膜のエッチングを行い、電極２を露出させる開口を形成し、保護膜３を得る。ここで、エッチングにはドライエッチングを用いるのが好ましく、ドライエッチングとしては反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）が好適に用いられる。ただし、エッチングとしてウェットエッチングを用いることもできる。なお、このようにして開口を形成した後には、剥離液等を用いてレジストパターンを除去する。

次に、図４に示すように保護膜３上にコア４を構成する既述の樹脂にフィラー１３を分散させた樹脂液を塗布して樹脂液層４ａを形成する。例えば、フィラー１３として粒径３μｍのシリカを、ポジ型レジストとなるアクリル樹脂中に３０重量％の含有量で分散させた樹脂液を１０〜２０μｍ程度に塗布して樹脂液層４ａを形成する。この樹脂液層４ａ中では、フィラー１３は満遍なく分散されているので、これを室温で１０分間静置すると、樹脂よりも比重の大きなフィラー１３は基板１へ向かって沈降して、樹脂液層４ａの下側に溜まる。よって、樹脂液層４ａの上層と下層とでフィラー１３の分散密度を変えることができる。ついで、樹脂液層４ａをプリベークして、図５に示したように、樹脂液層４ａ中のフィラー１３の沈降を固定する。

次に、図５に示したように、この樹脂液層４ａ上にマスク９を所定位置に位置決めして、これを配置する。マスク９としては、例えばＣｒ等の遮光膜を形成したガラス板からなるもので、形成する半球状の突起体となるコア４の、平面形状に対応した円形の開口９ａを有したものが用いられる。なお、マスク９の位置決めについては、その開口９ａが前記コア４の形成箇所に位置するように行う。

次いで、このマスク９上に紫外光を照射し、開口９ａ内に露出する前記樹脂液層４ａを露光する。ただし、この露光に際しては、その露光条件を調整することにより、現像後に得られる樹脂液層４ａからなるパターンを、その上面が凸形状の曲面となるパターンにする。
具体的には、樹脂液層４ａの材質や厚さに対して、標準的な露光量より十分に少ない量で露光する、いわゆるアンダー露光を行う。なお、実際に行う露光（アンダー露光）としては、例えば標準的な露光量の半分程度で行う。

このようにして露光を行うと、マスク９の開口９ａ内に露出する樹脂液層４ａでは、開口９ａの中心から周辺部に行くに連れて漸次露光量が少なくなる。したがって、このようにして露光処理を行った後、現像処理を行うと、開口９ａ内に露出した樹脂液層４ａにおいても、露光量が少なくなったことで生じた未露光部分が現像され、除去される。すなわち、樹脂液層４ａは開口９ａの中心から周辺部に行くに連れてその表層側の露光の度合いが漸次少なくなることから、この露光の度合いが少なくなって未露光部分となった樹脂が現像・除去される。その結果、樹脂液層４ａは図６に示すように上面が凸形状の曲面となるパターン、つまり半球状の突起体のコア４となるのである。

このようにしてフィラー１３が分散されたコア４を形成し、他の部分の樹脂液層４ａを除去したら、図７に示すように、電極２及びコア４の上面を含む基板１の表面全面に、スパッタリング（スパッタ法）によってＣｒ、Ａｕをこの順に積層し、第１の導電層６を形成する。この第１の導電層６の厚さとしては、例えばＣｒが３０ｎｍ程度、Ａｕが２００ｎｍ程度とされる。

次いで、第１の導電層６上の全面にレジストをスピンコート法、ディッピング法、スプレーコート法等によって塗布し、レジスト層を形成する。そして、第２の導電層７の平面形状（平面パターン）に対応したマスクを用いてレジスト層に露光処理及び現像処理を施し、これを所定形状にパターニングすることにより、図８に示すように形成する第２の導電層７のパターン、すなわち配線部５のパターン形状に対応する開口形状を有したレジストパターン１０を形成する。

次いで、前記第１の導電層６のレジストパターン１０に覆われない部分、すなわち露出した第１の導電層６をシード層として、電解メッキ処理を施し、図９に示すようにこのメッキ層によって所望パターン、すなわち電極２上からコア４の頂部にまで延びる配線部５のパターンの第２の導電層６を形成する。ここで、電解メッキ処理としては、第１の導電層６より厚いＡｕメッキ層を形成する処理、例えば厚さ２μｍ程度の厚さのＡｕメッキ層を形成する処理が採用される。続いて、図１０に示すように第１の導電層６上に残留したレジストパターン７を除去する。

その後、前記第２の導電層７に覆われていない部分、すなわち非配線部となる部分の第１の導電層６をエッチングによって除去し、図１（ｃ）に示したように第１の導電層６と第２の導電層７とからなる積層パターンを形成する。そして、これによって電極２上からコア４の頂部にまで延びて形成された、積層パターンからなる配線部５を形成するとともに、特にコア４とこれの上に形成された配線部５とからバンプ電極８を形成する。
その後、必要に応じてダイシングによって個片化することにより、本発明の半導体装置を得る。

なお、第１の導電層６のエッチングについては、第２の導電層７をマスクにしてこれに覆われない部分の第１の導電層６を選択的にエッチングするのが望ましく、その場合のエッチングとしては、ドライエッチング、ウェットエッチングのいずれも採用可能である。
また、レジストパターンによるマスクを形成し、これを用いてエッチングを行うようにしてもよい。

このようにして得られた半導体装置にあっては、例えばこれを表示体装置のガラス基板上に実装する場合、その接続方法としてＣＯＧ（Chip On Glass）接続が好適に用いられる。その際、本発明に係る半導体装置では、端子間の接続信頼性を評価する検査方法として、以下のような方法を採用することができる。
まずコア４と配線部５とからなるバンプ電極８上に、前記ガラス基板１１をその透明な端子電極１２がバンプ電極８上に当接するようにして載せる。すると、この状態では、バンプ電極８に対してほとんど荷重がかからないほぼ無荷重の状態となるので、端子電極１２に接触するバンプ電極８の接触部分はほとんど点となり、その接触面積が十分に小となる。

次いで、この状態から熱硬化性封止樹脂を用いて基板１とガラス基板１１との間に熱硬化性封止樹脂を充填して接続のための加熱加圧を行う。すると、バンプ電極８は弾性変形可能なコア４によって形成されていることから、この加熱加圧によってバンプ電極８のその接触部分が潰れるようにして広がり、面となって接触面積が大きくなる。この際に、コア４にはフィラー１３が分散されており、その分散密度が頂部側に比べて底部側で高くなるようにされているので、バンプ電極８の頂部の接触部分のみが選択的に弾性変形を起こして潰れ、底部側での変形はほとんど発生しない。

したがって、例えば光学顕微鏡を用いて透明基板１２側からバンプ電極８の頂部の接触部分をそれぞれ観察し、その接触面積の変化を測定することにより、端子間、すなわち端子電極１２とバンプ電極８との間の接続状態が分かるようになる。よって、このように接続信頼性の検査を容易に行うことができることから、この検査工程を経て得られた端子間接続構造は、高い接続信頼性を有するものとなる。加えて、バンプ電極８の底部での弾性変形が少ないので、そこに配設された配線部５がコア４から剥離したり、変形によって破断する心配がなくなり、より一層と高い接続信頼性を有するものとなる。

加えて、このような半導体装置の製造方法にあっては、コア４を形成してこれの上に配線部５を設け、バンプ電極８を形成しているので、配線部５として薄い金属膜のパターニングを行えばよいことなどから、狭ギャップ化（狭ピッチ化）を可能にすることができる。
またコア４を、その上面が凸形状の曲面となる半球状に形成するので、前述したような端子間の接続信頼性を評価する検査方法を好適に採用することができ、したがってこの検査工程を経て得られた端子間接続構造の接続信頼性を高めることができる。
さらに、従来のような導電性微粒子の変形を測定する必要なく、前記検査を行うことができることから、端子間の接続に異方性導電膜や異方性導電ペーストを用いる必要がなくなり、したがって端子間接続のためのコストを低減することができる。

さらにコア４の頂部側と底部側との弾性率を異ならしめる目的でフィラー１３の分散密度を異ならしめる方法として、フィラー１３が自然に沈降するのを利用するので、特別な設備や工程を必要とせず、従来の製造プロセスの若干の変更のみで高い接続信頼性を有する半導体装置を製造可能とすることができる。

本発明の半導体装置の製造方法にあっては、互いに異なる成膜法によって第１の導電性６と第２の導電層７とを積層して配線部５を形成するのみならず、単一の成膜法によってもよい。すなわちコア４を形成した後に、例えばスパッタ法で基板１の全面にＣｒ、Ａｕをこの順に成膜・積層して配線部５となる導電層１３を形成してもよい。このようにして製造された半導体装置にあっては、コア４を単一の配線部５が被覆するものとなる。
このような半導体装置にあっても、前記第１の実施形態と同様に、狭ギャップ化（狭ピッチ化）を可能にし、端子間接続構造の接続信頼性を高めることができ、さらに端子間接続のためのコストを低減することができる。

なお、本発明においては、第１の導電層６、第２の導電層７、導電層１３の形成材料として、前記の金属材料、すなわちＡｕ、ＴｉＷ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、ＮｉＶ、鉛フリーはんだ等に限定されることなく、導電性樹脂を用いることもできる。その場合に、この導電性樹脂からなる導電層のパターニング法としては、前記のフォトリソグラフィー法に加え、印刷法等を採用することができる。

次に、本発明の半導体装置の第２の実施形態について説明する。
この第２の実施形態が上述の第１の実施形態と異なるところは、コア４の底部側での弾性率を頂部側での弾性率に比べて大きくする目的で、図１１（ａ）に示したように、高弾性率の材料からなる大容積の第１のコア４１の上に、この第１のコア４１より低弾性率の材料からなる小容積の第２のコア４２を載積したところである。
このようにすると、図１１（ｂ）に示したように、半導体装置を実装する際にバンプ電極８を実装すべき基板１１の端子電極１２に押圧した際に、第２のコア４２が第１のコア４１に比べて弾性変形し易くなるので、バンプ電極８の頂部のみが選択的に弾性変形し、その底部では歪の荷重がかかりにくくなる。よって、配線部５が破断したり、剥離することがなくなり、接続信頼性の高いものとなる。

なお、本実施の形態にあっては、第１のコア４１と第２のコア４２との境界面で大きな変形が起きて、この部位の配線部５の破断が心配されるが、第１のコア４１と第２のコアの接合部が成す角度θ４が鈍角になるように第２のコア４２を積層すれば、コア４が大きく弾性変形した際にも、角度θ４が鋭角になることがない。よって、この部位の配線部５に大きな屈曲が起きることがなく、破断や剥離の心配がないので、接続信頼性の高いものとすることができる。

第２のコア４２は第１のコア４１よりも小容積となるようにすることが好ましい。バンプ電極８の全体形状を頂部側に向かって小さくなるようにすれば、実装の際の押圧時に先端部分の頂部側で応力の集中が起きるので、保護すべき底部側に歪の応力が加わり難くなり、配線部５の破断や剥離を防止できるためである。

第１のコア４１を構成する樹脂としては、感光性の絶縁樹脂の中でも比較的弾性率の高いアクリル樹脂やフェノール樹脂などを例示することができ、第２のコア４２としては、上記第１のコア４１よりも弾性率の小さな感光性絶縁樹脂であれば特に限定されないが、たとえばウレタン樹脂などを例示することができる。また、第１のコア４１と第２のコア４２を構成する樹脂を同素材とし、第１のコア４１にフィラーを添加してその弾性率を高くしてもよい。
このようなコア４は、上記第１の実施の形態のコア４と全く同様にして、第１のコア４１をフォトリソグラフィーで形成した後に、第２のコア４２を同様にフォトリソグラフィーによって形成することができる。

次に、本発明の半導体装置の第３の実施形態について図１２を参照して説明する。本実施形態が上述の第１および第２の実施形態と異なるところは、バンプ電極８の底部に保護部４３を配設したところである。この保護部４３は配線部５が屈曲する部位を覆うようにバンプ電極８の底部の外周縁上に配設された凸部からなる。
保護部４３の構成材料は絶縁性の樹脂であれば特に限定されるものではなく、コア４と同材料であっても異材料であってもよい。また、その弾性率はコア４より大きいことが好ましいが、等しくてもよい。また保護部４３は少なくとも配線部５を被覆するように配設されていれば充分であるが、バンプ電極８の底部外周縁の全体を覆うように配設されていてもよい。

このような保護部４３を設けることにより、バンプ電極８の底部に歪の応力が働いても、隣接する保護部４３によって、その部位のコア４の弾性変形が阻止されることとなるので、配線部５が鋭角に屈曲することがなくなる。よってこの部位での配線部５の破断を防止でき、接続信頼性の高い半導体装置とすることができる。
さらに配線部５はこの保護部４３で被覆されているので基板１に対して高強度で接着されることになり、配線部５の剥離を防止する。

本発明の半導体装置にあっては、上述のいずれの実施形態においても、コア４の形状を半球状でなく半円柱状としてもよい。
この半円柱状のコア４は、その長さ方向が電極２の配列方向に平行となるようにして形成する。そして配線部５については、複数の電極２に対して接続する複数の配線部５が、それぞれコア４の頂部に載るように配設される。

このような半円柱状の突起体１５を形成するには、特に感光性絶縁樹脂からなる層を露光する際、マスクとして、その開口が長方形のものを用意する。ここで、この長方形の開口の長辺と短辺と比は、３：１以上、すなわち短辺の長さを１とすると、長辺の長さが３以上の長さとなるような開口とする。
そして、第１の実施形態と同様にして、樹脂層上にマスクをする。なお、マスクの位置決めについて、その開口が突起体の形成箇所に位置するようにして行うのは、前記実施形態と同様である。

次いで、このマスク上に紫外光を照射し、開口内に露出する前記樹脂層を露光する。この露光に際しても、第１の実施形態と同様に、その露光条件を調整することにより、現像後に得られる樹脂層からなるパターンを、その上面が凸形状の曲面となるパターンにする。具体的には、前述したようなアンダー露光を行う。
このようにして露光を行うと、マスクの開口内に露出する樹脂層では、特に開口が細長い長方形となっているため、長辺と平行となる中心線から長辺側に行くに連れて漸次露光量が少なくなる。したがって、このようにして露光処理を行った後、現像処理を行うと、開口内に露出した樹脂層においても、露光量が少なくなったことで生じた未露光部分が現像され、除去される。すなわち、樹脂層は開口の中心線から長辺側に行くに連れてその表層側の露光の度合いが漸次少なくなることから、この露光の度合いが少なくなって未露光部分となった樹脂が現像・除去される。その結果、樹脂層は上面が凸形状の曲面となるパターン、つまり細長い半円柱状のコア４となるのである。

このようにしてコア４を形成したら、以下、第１の実施形態と同様にして配線部５を形成し、これによってコア４とこれの上に形成された配線部５とからなるバンプ電極８を形成する。なお、配線部５の形成については、前記各実施形態で行った方法の他、前述した導電性樹脂を用いた方法を採用してもよい。
その後、必要に応じてダイシングによって個片化することにより、本発明の半導体装置を得る。

このような半導体装置にあっても、前記各実施形態と全く同様に、狭ギャップ化（狭ピッチ化）を可能にし、端子間接続構造の接続信頼性を高めることができ、さらに端子間接続のためのコストを低減することができる。
また、特にコア４を半円柱状とし、電極２に接続する複数の配線部５をコア４の頂部に形成しているので、前述した端子間の接続信頼性を評価する検査時において、このコア４を例えばガラス基板上の端子に接合させた際に、無荷重のときの配線部５の接触部分がほぼ線になる。したがって、コアを半球状にした第１の実施形態と同様に、接続時の加熱加圧による接触面積の変化を大きくすることができ、これによりその測定を容易にすることができる。

図１３は、本発明の回路基板及び電気光学装置の一実施形態としての、液晶表示装置の概略構成を示す斜視図である。図１３に示す液晶表示装置は、電気光学パネルとしてのカラーの液晶パネル５１と、この液晶パネル５１に接続されたＣＯＦ（Chip On Film）式の回路基板１００とを備えて構成されたものであり、回路基板１００は、本発明の半導体装置１０１を備えて構成されたものである。このような構成のもとに、回路基板１００は本発明の回路基板の一実施形態となっており、また液晶表示装置は本発明の電気光学装置の一実施形態となっている。なお、前記液晶表示装置においては、バックライト等の照明装置やその他の付帯機器が、必要に応じて液晶パネル５１に付設されるようになっている。また、回路基板１００としては、ＣＯＦ式のものに限定されることなく、ＣＯＢ（Chip On Board）のものを用いることもできる。

また、本発明は、前記ＣＯＦ式のものやＣＯＢ式のもの以外にも、表示体パネル（液晶パネル）上に直接ドライバーＩＣ等を実装するＣＯＧ（Chip On Glass）式の電気光学装置にも適用可能である。図１４に、ＣＯＧ式液晶表示装置の一例を示す。
この図において、電気光学装置としての液晶表示装置５０は、金属板から成る枠状のシールドケース６８と、電気光学パネルとしての液晶パネル５２と、液晶駆動用ＬＳＩ５８と、液晶パネル５２と液晶駆動用ＬＳＩ５８の能動面に形成されたバンプとをＣＯＧ実装方式によって互いに電気的に接続するための図示しないＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film ：異方性導電膜）と、全体の強度を保つための保持部材１７２とを有して構成されている。

この液晶パネル５２は、一方の面に第１透明電極層を設けた０．７ｍｍ厚のソーダガラスからなる第１基板５３と、一方の面に第２の透明電極層を設けた０．７ｍｍ厚のソーダガラスからなる第２基板５４とが、第１透明電極層と第２透明電極層とが相対向するようにして貼り合わされ、さらに、これらの基板間に液晶組成物が封入されたことにより、形成されている。そして、ＣＯＧ用ＡＣＦによって液晶駆動用ＬＳＩ５８が一方の基板５４上に直接、電気的に接続されており、このようにして、ＣＯＧ型の液晶パネル５２が形成されている。ここで、前記液晶駆動用ＬＳＩ５８は、前記半導体装置の製造方法によって製造されている。

なお、電気光学装置としては、液晶表示装置以外にも例えば有機ＥＬ表示装置に用いることができる。図１５は、本発明による電気光学装置としての有機ＥＬ表示装置に設けられる有機ＥＬパネルの断面図である。有機ＥＬパネル（電気光学パネル）３０は、基板３１上にマトリクス状にＴＦＴ（Thin Film Transistor）３２を形成し、さらにその上に複数の積層体３３を形成して概略構成されたものである。ＴＦＴ３２は、ソース電極、ゲート電極、及びドレイン電極を有したもので、ゲート電極及びソース電極は、例えば図１に示した突起電極８の何れかと電気的に接続されている。前記積層体３３は、陽極層３４、正孔注入層３５、発光層３６、及び陰極層３７を含んで構成されたものである。前記陽極層３４は、ＴＦＴ３２のドレイン電極と接続されており、ＴＦＴ３２がオン状態にあるときに電流が、ＴＦＴ３２のソース電極及びドレイン電極を介して陽極層３４に供給されるようになっている。

以上の構成の有機ＥＬパネル３０において、陽極層３４から正孔注入層３５を介して発光層３６に注入された正孔（ホール）と、陰極層３７から発光層３６に注入された電子とが発光層３６内において再結合して生ずる光は、基板３１側から射出される。

次に、本実施形態の電気光学装置が搭載される電子機器について説明する。以上に説明した電気光学装置としての液晶表示装置、ＣＰＵ（中央処理装置）等を備えたマザーボード、キーボード、ハードディスク等の電子部品を筐体内に組み込むことで、例えば図１６に示すノート型のパーソナルコンピュータ６０（電子機器）が製造される。

図１６は、本発明の一実施形態による電子機器としてのノート型コンピュータを示す外観図である。図１６において６１は筐体であり、６２は液晶表示装置（電気光学装置）であり、６３はキーボードである。なお、図１６においては、液晶表示装置を備えるノート形コンピュータを示しているが、液晶表示装置に代えて有機ＥＬ表示装置を備えていても良い。

また、前記実施形態では、電子機器としてノート型コンピュータを例に挙げて説明したが、これらに限らず、携帯電話、液晶プロジェクタ、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）及びエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等の電子機器に適用することが可能である。

以上、本発明の実施形態による半導体装置及びその製造方法、電気光学装置、並びに電子機器について説明したが、本発明は前記実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。
例えば前述した実施の形態の「半導体チップ」や「半導体素子」を「電子素子」に置き換えて、電子部品を製造することもできる。このような電子素子を使用して製造される電子部品として、例えば、光素子、抵抗器、コンデンサ、コイル、発振器、フィルタ、温度センサ、サーミスタ、バリスタ、ボリューム又はヒューズなどがある。

（ａ）〜（ｃ）は本発明の半導体装置の概略構成図である。 図１に示した半導体装置の要部断面図である。 図１に示した半導体装置の製造工程図である。 図１に示した半導体装置の製造工程図である。 図１に示した半導体装置の製造工程図である。 図１に示した半導体装置の製造工程図である。 図１に示した半導体装置の製造工程図である。 図１に示した半導体装置の製造工程図である。 図１に示した半導体装置の製造工程図である。 図１に示した半導体装置の製造工程図である。 （ａ）、（ｂ）はいずれも第２の実施形態の概略断面図である。 （ａ）、（ｂ）はいずれも第３の実施形態の概略断面図である。 本発明に係る液晶表示装置の概略構成を示す斜視図である。 ＣＯＧ式液晶表示装置の一例を示す分解斜視図である。 本発明に係る有機ＥＬパネルの断面図である。 本発明の電子機器を示す外観図である。 （ａ）、（ｂ）はいずれも従来の半導体装置の概略断面図である。

符号の説明

２…電極、４…コア、４１…第１のコア、４２…第２のコア、５…配線部、８…バンプ電極、１３…フィラー、１００…回路基板、１０１…半導体装置、６０…電子機器。

Claims (10)

1. 半導体素子が形成された基板と、前記基板上に形成された電極と、この電極よりも突出した樹脂製突起からなるコアと、前記電極に電気的に接続され、かつ前記コアの頂部に至る配線部とからなるバンプ電極と、を少なくとも有する半導体装置であって、
   前記コアの頂部側の弾性率が底部側の弾性率よりも小さいことを特徴とする半導体装置。
   
2. 前記基板には、半導体素子が形成され、
   前記コアが略半球状とされていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
   
3. 前記電極が複数設けられ、前記コアが略半円柱状とされ、前記電極に接続する複数の配線部が前記コアの頂部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
   
4. 前記コアは樹脂にフィラーが分散されてなり、該フィラーの分散密度は頂部側より底部側が高いことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の半導体装置。
   
5. 前記コアは第１のコア上に第２のコアを積層してなり、第１のコアの弾性率は第２のコアの弾性率よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の半導体装置。
   
6. 前記バンプ電極の底部の外周縁を被覆する凸部からなる保護部を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の半導体装置。
   
7. 半導体素子が形成された基板と、前記基板上に形成された電極と、この電極よりも突出した樹脂製突起からなるコアと、前記電極に電気的に接続され、かつ前記コアの頂部に至る配線部とからなるバンプ電極と、を少なくとも有する半導体装置の製造方法であって、
   感光性絶縁樹脂にフィラーを分散させてなる樹脂液を前記基板上に塗布する工程と、
   該樹脂液が塗布された前記基板を静置して、前記樹脂液中で前記フィラーを沈降させる工程と、
   前記フィラーが沈降した樹脂液層に露光処理、現像処理を施してパターニングするとともに、露光処理の際の露光条件を調整することにより、前記樹脂液層を上面が凸形状の曲面となるパターンのコアに形成する工程と、
   前記電極上から前記コアの頂部にまで延びるパターンを有する配線部を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
   
8. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の半導体装置が実装されたことを特徴とする回路基板。
   
9. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の半導体装置、または請求項８記載の回路基板が実装されたことを特徴とする電気光学装置。
   
10. 請求項８記載の回路基板、または請求項９記載の電気光学装置を有することを特徴とする電子機器。

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