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JP2003229451A - フリップチップ実装構造 - Google Patents

フリップチップ実装構造

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Publication number
JP2003229451A
JP2003229451A JP2002025737A JP2002025737A JP2003229451A JP 2003229451 A JP2003229451 A JP 2003229451A JP 2002025737 A JP2002025737 A JP 2002025737A JP 2002025737 A JP2002025737 A JP 2002025737A JP 2003229451 A JP2003229451 A JP 2003229451A
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JP
Japan
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bump
metal bump
metal
wiring board
electrode pad
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Application number
JP2002025737A
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English (en)
Inventor
Ryoichi Kajiwara
良一 梶原
Masahiro Koizumi
正博 小泉
Satoshi Konishi
聡 小西
Masayoshi Shinoda
政佳 篠田
Seiichi Ichihara
誠一 市原
Kazutoshi Ito
和利 伊藤
Toshiaki Morita
俊章 守田
Kazuya Takahashi
和弥 高橋
Akihiko Narisawa
明彦 成沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】小型で、且つ半導体デバイスの接合ダメージを
大幅に低減できるフリップチップ実装構造を提供する。 【解決手段】基板1上に形成した接続用電極パッド3及
び該電極パッド部を残して前記基板表面を被覆したパッ
シベーション膜4を備えたシリコンまたは化合物半導体
からなる半導体基板1と、比較的大寸法の第1の金属バ
ンプ6と該第1の金属バンプ上に形成した比較的小寸法
の第2の金属バンプ7からなり、前記第1の金属バンプ
を前記電極パッド3に接続した接続用電極と、前記第2
の金属バンプ7と接続するメタライズ端子面を備えた配
線基板8と、前記半導体基板と前記配線基板の間隙に充
填した樹脂層10を備え、前記第1及び第2の金属バン
プにより接合ダメージを低減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はフリップチップ実装
構造に係り、特にバンプ接合によるダメージを低減した
フリップチップ実装構造に関する。
【0002】
【従来の技術】Auバンプを用いた金属接合方式のフリ
ッチップ実装構造として、Auスタッドバンプ及びAu
めっきバンプを用いた実装構造が知られている。Auス
タッドバンプは、通常チップのAlパッド上にボールボ
ンデイング法によって形成され、その寸法はパッシベー
ションの開口面より小さく設定されている。また、その
実装方法としては、有機基板上のAuメタライズ端子面
に超音波を併用して行うAu/Auの熱庄着法が知られ
ており、その接合温度は100〜250℃である。ま
た、Auめっきバンプは、チップのAlパッドとその周
辺のパッシベーション膜を含む領域の上にバリアメタル
を形成し、その上にAuのストレートバンプを形成して
構成する。
【0003】実装に際しては、テープ基板のSnめっき
端子に280℃のAu−Sn共晶反応を利用して金属接
合する方法が採用され、例えば液晶ドライバーの実装に
採用されている。このときの接合温度は300℃以上で
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】Auスタッドバンプを
用いた超音波併用熱圧着によるAu/Auのフリップチ
ップ接合は、低い接合温度で接合できるため多層有機基
板への実装が可能である。また、ワイヤボンディングと
同じ仕様のチップを従来のNi/Auめっき仕様の配線
基板に搭載できることから低コスト化が可能で、生産性
に優れている。
【0005】しかし、スタッドバンプ形成時の超音波振
動及びフリップチップ接合時の超音波振動による機械的
な衝撃力が接合部に加わるため、半導体デバイスが脆弱
なSi基板や化合物半導体基板で構成されている場合に
はバンプ下の多層絶縁膜やベース基板にクラック等のダ
メージを発生し易い。多層絶膜の強度はデバイスの配線
ルールが微細になるほど低下する傾向にあり、特に高性
能のデバイスほどダメージ発生が顕著となり、Au/A
uフリップチップ実装上の大きな問題となっている。
【0006】このダメージを回避するには、接合荷重や
超音波出力を下げて接合部に加わる機械的応力を下げる
ことが必要である。発明者らは接合前に表面に清浄化処
理を施すことにより接合に必な荷重や超音波出力低下を
図った。しかしながら、脆弱な多層絶縁膜を持つデバイ
スではダメージを完全に無くすことが難しい。
【0007】一方、Auめっきバンプを使ったAu−S
n共晶の熱圧着はプロセス温度が300℃以上と高い温
度を必要とする。従って、加熱による配線基板の熱損
傷、膨張に伴う位置ずれ、あるいは前記配線基板のSn
めっきは特殊仕様であるため高コストとなること等の問
題があり、積層型有機配線基板への適用は適用は難し
い。
【0008】また、発明者らは、積層型有機配線基板に
低温プロセスの金属接合を用いて半導体デバイスをフリ
ップチップ実装することを目的に超音波併用のAu/A
u熱圧着を試みた。この場合は、Auめっきバンプを用
いても、接合前に表面清浄化処を施せばスタッドバンプ
の場合と同様に200℃以下の低温条件でA/Au接合
可能なことを確認した。更に、Alパッド下の多層縁膜
のクラックは、めっきバンプの底面の面積が大きいため
スタッドバンプに比べて発生し難いことが分かった。
【0009】しかし、前記めっきバンプはAlパッドと
パッシベーションの上に形成され、しかも応力が集中し
易いバンプ端面が脆いパッシベーションの上に形成され
ていることから、パッシベーション膜にクラックが発生
し易いことが分かった。また、バンプの形状はストレー
トであるためバンプの変形が生じ難く、接合後からアン
ダーフィル樹脂を充填して固めるまでの間の加熱冷却に
よる熱応力が半導体デバイスの特性変化をもたらすこと
も分かった。
【0010】また、AuスタッドバンプやAuめっきバ
ンプのいずれを採用する場合も、バンプ下ダメージやデ
バイスの特性変動現象抑制のため、応力に敏感なデバイ
スのアクティブエリア上に接続用電極を形成すること避
け、アクティブェリアやI/Oゲートの外周に接続用電
極のためだけのエリアを設けてデバイスを設計するのが
通常である。しかしながら、この構造はチップ寸法縮小
の大きな障害になっており、コストや実装寸法を低減す
る上での大きな問題となっている。
【0011】本発明はこれらの問題点に鑑みてなされた
もので、小型で、且つ半導体デバイスの接合ダメージを
大幅に低減できるフリップチップ実装構造を提供する。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために次のような手段を採用した。
【0013】基板上に形成した接続用電極パッド及び該
電極パッド部を残して前記基板表面を被覆したパッシベ
ーション膜を備えたシリコンまたは化合物半導体からな
る半導体基板と、比較的大寸法の第1の金属バンプと該
第1の金属バンプ上に形成した比較的小寸法の第2の金
属バンプからなり、前記第1の金属バンプを前記電極パ
ッドに接続した接続用電極と、前記第2の金属バンプ7
と接続するメタライズ端子面を備えた配線基板と、前記
半導体基板と前記配線基板の間隙に充填した樹脂層を備
え、前記第1及び第2の金属バンプにより接合ダメージ
を低減する。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。図1は、本発明による2段形状バンプを
Au/Auフリップチップ実装構造に適用した例を示す
図であり、図1(a)は断面図、図1(b)は平面図で
ある。
【0015】図において、Si基板1の中央部に電子回
路で構成されるアクティブエリア2が形成され、その外
周部に接続用電極のAlパッド3が形成されいる。電子
回路形成面側には、Alパッドの中央開口部分を除いた
全面に無機材で絶縁性のパッシべ−ション膜4が段差部
4’を有して形成されている。開口されたAlパッド部
とその周囲のパッシベーションにかかるように所定サイ
ズのバリアメタル5が形成され、その上にバンプを成す
る第1段のAuめっき製の台座6が形成されている。台
座の上にはパッシベーションの開口寸法より小さい寸法
の第2段のAuっき製の頭部7が形成されている。バリ
アメタルは、Alパッド及びSi−N−O系のパッシベ
ーション膜と密着力の良いTiと、Auとの密着安定性
に優れるPdの2層膜で構成されている。バンプ台座部
の寸法は50μm□で、Au厚さは5μm、頭部の寸法
は30μm□で、Au厚さは10μmである。配線基板
8上の接続端子9は、Cu配線の上に電解または無電解
のNi/Auめっきが施された構造で、接続端子幅は3
0μmである。デバイスと配線基板の空隙には、シリカ
の粒子を混入した熱硬化性の樹脂10を接合後に充填
し、加熱硬化させている。
【0016】本実施例によれば、強度的に脆弱な半導体
基板にAuバンプを形成したデバイスの超音波フリップ
チップ接合であっても、デバイスの接続用電極であるA
lパッド部に緩衝的役割を果たす台座部を設け、その上
に接合に直接関与する小サイズのAuバンプを設けたこ
とにより、Alパッド下に発生する機械的応力を台座部
の効果によって大幅に低減できる。このため、Au/A
uフリップチップ接合において半導体デバイスの接合ダ
メージを大幅に低減できるという効果がある。また、台
座部の寸法をパッド開口部寸法よりも大きく設定するこ
とにより、Alパッド3の露出を防止することができ
る。これにより高温高湿度下における耐食性に乏しいA
lパッドの腐食を防止することができる。
【0017】また、2段目のバンプがパッシベーション
膜に掛からない構造としたことにより、機械的に弱いA
lパッド上のパッシベーション膜を破壊することが無く
なり、アンダーフィル樹脂の品質にかかわらず耐湿信頼
性が向上できるという効果がある。また、接合後のチッ
プと基板間の熱歪によって生じる応力を、寸法の小さい
第2のAuバンプの変形によって吸収できるため、デバ
イス側に発生する応力を小さくでき、デバイスの特性変
動や損傷を低減できるという効果もある。
【0018】以上の結果、低温かつ短時間プロセスでし
かも半導体デバイスに接合ダメージを与えることのない
Au/Au金属接合によるフリップチップ実装が可能と
なり、有機積層基板へのAu/Au金属接合によるフリ
ップチップ実装が可能となり、高信頼の実装構造を提供
できる。また、強度的に特に脆弱な化合物半導体へのA
u/Auフリップチップ実装が可能となる。
【0019】図2は、本発明による2段形状バンプの形
成プロセスの例を示す図である。図において、電子回路
を形成したウェーハ基板11の接続電極周辺には、基板
表面の絶縁膜19の上に密着性を確保するTiN膜12
が形成され、その上に接続電極のAlパッド13が形成
され、Alパッド中央の開口部を除いてウェーハ全面に
パッシべ−ション膜14が形成されている。
【0020】バンプ形成程においては、ウェーハ全面
にTi/Pdバリアメタル15をドライプロセスで形成
し、その上にフォトレジスト工法でめっきレジスト膜1
6を形成する。その後、バリアメタル層を電流供給ライ
ンにしてレジスト開口部にAuめっき膜17を電気めっ
きで成長させる。めっき膜がレジスト膜厚近くに形成で
きたら、バンプ形成工程に移り、2段目のめっきレジ
スト膜18を工程と同様の方法で形成する。このと
き、レジスト膜の開口寸法をパッシベレション膜の開口
寸法より小さい寸法にし、レジスト膜厚を5μm厚以上
にする。
【0021】次いで、開口部のAuめっき膜面の洗浄を
確実に行い、工程と同様の電気めっき方法でAuバン
プを形成する。その後、工程において、まずめっきレ
ジスト膜を溶剤で溶かして除去し、次にAuバンプやA
uめっき膜をマスクにしてウェーハ全面のバリアメタル
を除去する。バリアメタルの除去は、化学エッチングで
行ったが、ドライエッチング法で行うことも可能であ
る。ドライエッチング法の方が、バリアメタリ層のサイ
ドエッチングが生じない点で、2段形状のAuバンプ剥
離強度が高くなるという利点がある。
【0022】本実施例によれば、フォトレジスト工程と
電気めっき工程が2回となるものの、ドライプロセスの
バリアメタル形成工程やレジスト除去、エッチング工程
が1度ですむため、2段バンプの形成コストを低く抑え
られ、デバイスダメージ低減に効果的なフリップチップ
接合用デバイスを低コストで製造できるという効果があ
る。また、本実施例の方法で作製した半導体デバイスに
よって、図1の実装構造を低コストで実現することが可
能となる。
【0023】図3は、本発明による2段形状Auバンプ
をAl配線プロセスのLSIチップに適用した例を示す
図である。図において、Si基板21の裏面はグライン
ディングにより薄く研削された面である。Si基板の表
側の接続用電極の下には、電子回路形成工程の層間絶縁
膜が多段に積層された絶縁多層膜22が形成され、その
上にTiN膜23を介してAl電極パッド24が形さ
れ、Alパッド上の外周部にはTiN膜25が形成され
ている。パッシベーション膜26は、Alパッド開口部
以外の全面に形成され、Alパッドの投影面内で、Al
パッド開口部とパッシベーション膜に一部かかるように
Ti/Pdの二層膜からなるバリアメタル層27が形成
され、その上に第1段Auバンプ28が形成され、さら
にその上に開口部より小寸法の第2段Auバンプ29が
形成されている。なお、第1段のAuバンプは、Niめ
っきバンプに置き換えてもよい。
【0024】本実施例によれば、絶縁多層膜の密着力が
弱い微細配線ルールで作られた高速・高集積LSIチッ
プであっても、2段Auバンプ形状のバンプによる応力
緩衝効果によって絶縁多層膜部にクラックや剥離等のダ
メージが発生することがなく、最先端のLSIチップを
高信頼のAu/Au金属接合によって多層配線基板にフ
リップチップ実装可能となり、高信頼で高性能の半導体
装置を構成することが可能となる。
【0025】図4は、本発明による2段形状Auバンプ
をCu配線プロセスのLSIチップに適用した例を示す
図である。図において、Si基板101の裏面はグライ
ンディングにより薄く研削された面で、絶縁多層膜10
2の最表層膜中にCuの接続用電極104が絶縁膜10
3を介して埋設されている。そのデバイスの表側はCu
電極の開口部を除いてTiN膜105とパッシベーショ
ン膜106で覆われている。Cu電極上の開口部とパッ
シベーション膜の一部にかかるようにTi/Pdのバリ
ア層107が形成され、その上に同一サイズの第1段の
Auバンプ108、その上に小サイズの第2段のAuバ
ンプ109が形成されている。第1段のAuバンプはN
iめっきバンプに置き換えてもよい。
【0026】本実施例によれば、接続用電極下に低誘電
率で強度の低い層間絶縁膜が積層された構造を持つCu
配線LSIチップであっても、2段Auバンプ形状の応
力緩衝効果によって低誘電率の層間絶縁膜にクラック等
のダメージが発生することがなく、最先端のLSIチッ
プを高信頼のAu/Au金属接合によって多層配線基板
にフリップチップ実装可能となり、高信頼で高性能の半
導体装置を構成することが可能となる。
【0027】図5は、本発明による2段形状バンプを適
用したAu/Auフリップチップ接合を用いることによ
り、アクティブエリア上に微細ピッチ電極を配置した半
導体デバイスをビルドアップ配線基板に搭載する例を示
す図である。
【0028】図において、半導体デバイスの基板31上
にアクティブ素子層32、絶縁層中に導体が埋設された
構造の配線層33が形成されている。配線層の上には接
続用電極34が形成され、その上に開口部を形成した絶
縁保護膜35が形成され、その上に接続用電極を覆う寸
法でバリアメタル層36および第1のAuバンプ37が
形成され、さらにその上に小寸法の第2のAuバンプ3
8が形成されている。ビルドアップ基板は、両面配線4
1,42及び貫通電極40を形成したコア基板43と、
その両サイドに形成したビルドアップ層50,55から
構成されている。ビルドアップ層は、Cu/Ni/Au
構造の接続端子48とビア電極49と絶縁層44からな
る表側と、外部接続用電極52とビア電極54と絶縁層
51からなる裏側の両面に形成されており、裏側には半
田レジスト57が形成され外部接続用電極には、鉛フリ
ー半田ボール58がリフローにより搭載されている。鉛
フリー半田は、外部接続用電極を構成するCuランド上
のNiめっきと接合している。半導体デバイスとビルド
アップ基板間には硬化処理した低熱膨張の樹脂56が充
填されている。
【0029】本実施例によれば、2段形状Auバンプの
デバイス側への衝撃応力緩衝効果やデバイス側に残る静
的残留応力低減効果によってバンプ下への機械的影響を
大幅に低減でき、アクティブエリアの上に接続電極を形
成してもAu/Au接合によるフリップチップ搭載が可
能になるという効果がある。このことによって、デバイ
ス面の接続電極専用エリアを無くすことが可能となり、
半導体デバイスの寸法を大幅に縮小でき、ウェーハから
取得するデバイスの数を増加することができるめ、半導
体デバイスのコストを大幅に低減できる。
【0030】図6は、本発明による2段形状Auバンプ
を半導体デバイスの中央に配置したフリップチップ実装
構造の例を示す図である。
【0031】図に示すように、半導体デバイス111の
周辺に接続電極形成専用エリアは設けられず、電子回路
を形成したアクティブェリア112はデバイス面外周部
のわずかな領域を除いてデバイス面の全面に形成されて
いる。2段形状のAuバンプ114はデバイス中央部の
アクティブエリア上に形成され、ビルドアップ配線基板
のAuメタライズされた内部接続端子にAu/Au接合
によりフリップチップ搭載されている。ビルドアップ配
線基板は、コア絶縁板116の両面に配線層118,1
19が形成され、両者がスルーホール電極120で結線
されたコア基板と、コア基板の上下面に塗布して形成さ
れた絶縁層115,117とその上に形成された配線層
121,123とビア電極122,124で構成される
ビルドアップ層からなる。配線基板の裏面にはレジスト
膜126が形成され、外部接続端子部には鉛フリー半田
ボール127がリフロープロセスによって搭載されてい
る。また、半導体デバイスとビルドアップ配線基板間に
は、樹脂125が充填されて硬化されている。
【0032】本実施例によれば、デバイスと配線基板の
接続エリアがデバイス寸法に比べて小さくできるため、
デバイスと配線基板の熱膨張差によって発生する熱歪
(熱応力)を小さくできる。このため、デバイス寸法が
大きくなった場合でも組立て時の熱応力による断線不良
発生や温度サイクル負荷における断線不良の発生を低減
できる。従って、組み立て歩留まりや長期信頼性に優れ
た半導体パッケージや半導体モジュールを提供すること
ができる。
【0033】図7は、本発明による2段形状バンプ構造
をGaAsデバイスへ適用した例を示す図であり、図7
(a)は断面図、図7(b)は平面図を表す。図におい
て、第1のバンプ67は無電解Ni/Auめっきで構成
され、その上の第2のバンプ68は、ボールボンディン
グ法で形成されたAuスタッドバンプである。スタッド
バンプの寸法は、パッシベーション膜65の開口部より
一回り小さいサイズに形成されている。
【0034】本実施例によれば、無電解めっきで第1の
バンプ67を形成するため、チップ上に電気を供給する
ための導電膜の形成が不要となり、バンプ製造が容易と
なる。また、2段目のAuバンプ68をスタッドバンプ
としているため、バンプ高さを数十〜100μmとする
ことが容易で、低コストで腰の高い2段形状バンプを形
成できる。また、特に脆弱なGaAs化合物半導体であ
っても、デバイスに損傷を与えない低温でAu/Au接
合によるフリップチップ実装を行うことができる。
【0035】図8は、本発明によるめっきバンプとスタ
ッドバンプからなる2段形状バンプ構造をAu/Au接
合のフリップチップ実装構造に適用した例を示す図であ
る。図において、半導体デバイス71にはめっきバンプ
75とスタッドバンプ76からなる2段形状バンプが形
成されている。配線基板の内部接続端子86は、Cu配
線85にNiめっき84とAuめっき83が形成された
構造である。外部接続端子はCuランド90とNiめっ
き91からなり、その上に鉛フリー半田バンプ96がリ
フロー搭載されている。デバイスと配線基板間には、無
機フィラーを含むアンダーフィル樹脂94が充填され、
硬化されている。
【0036】本実施例によれば、腰高の2段形状バンプ
構造をAu/Au接合を介して配線基板にフリップチッ
プ実装した構造を得ることができるため、デバイスと配
線基板の熱膨張差によって発生する接合部の熱歪を低減
することができ、組み立て製造時の熱応力による損傷や
温度サイクル環境における損傷を低減することができ、
更に製造歩留まり及び長期信頼性を大幅に向上すること
ができる。
【0037】以上説明したように、本発明の各実施例に
よれば2段構造のバンプを用いて超音波接合することが
可能となり、低温かつ短時間プロセスでAu/Au金属
接合によるフリップチップ実装が可能で、かつ半導体デ
バイスの接合ダメージを大幅に低減することができる。
これにより、組立工程における熱応力で発生する接合部
周辺の歪や損傷を大幅に低減できるフリップチップ用半
導体デバイス構造を提供することができる。
【0038】また、脆弱な基材や内部構造で構成された
高性能な半導体デバイスであっても高信頼度で実装する
ことのできるフリップチップ実装構造を提供することが
できる。また、低温かつ短時間のプロセスを用いて、高
い歩留まりで配線基板にフリップチップ実装できるため
デバイス寸法を大幅に縮小できる半導体デバイス構造お
よび実装構造を提供することができる。
【0039】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
小型で、且つ半導体デバイスの接合ダメージを大幅に低
減できるフリップチップ実装構造を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による2段形状バンプをAu/Auフリ
ップチップ実装構造に適用した例を示す図である。
【図2】2段形状バンプの形成プロセスの例を示す図で
ある。
【図3】2段形状AuバンプをLSIチップに適用した
例を示す図である。
【図4】2段形状AuバンプをLSIチップに適用した
例を示す図である。
【図5】2段形状バンプを適用したフリップチップ接合
をビルドアップ配線基板に搭載する例を示す図である。
【図6】2段形状Auバンプを半導体デバイスの中央に
配置した例を示す図である。
【図7】2段形状バンプ構造をGaAsデバイスへ適用
した例を示す図である。
【図8】めっきバンプとスタッドバンプからなる2段形
状バンプ構造をフリップチップ実装構造に適用した例を
示す図である。
【符号の説明】
1:Si基板、2:アクティブエリア、3:Alパッ
ド、4:パッシベーション膜、5:バリアメタル、6:
バンプ台座、7:バンプ頭部、8:配線基板、9:接続
端子、10:樹脂、11:ウェーハ基板、12:TiN
膜、13:Alパッド、14:パッシベーション膜、1
5:バリアメタル、16:めっきレジスト膜、17:A
uめっき膜、18:めっきレジスト膜、19:絶縁膜、
21:Si基板、22:絶縁多層膜、23:TiN膜、
24:接続用電極、25:TiN膜、26:パッシベー
ション膜、27:バリアメタル層、28:第1段Auバ
ンプ、29:第2段Auバンプ、31:デバイス基板、
32:アクティブ素子層、33:配線層、34:接続用
電極、35:絶縁保護膜、36:バリアメタル層、3
7:第1のAuバンプ、38:第2のAuバンプ、3
9:絶縁板、40:貫通電極、41:配線、42:配
線、43:コア基板、44:絶縁層、45:Auめっ
き、46:Niめっき、47:Cuパターン、48:接
続端子、49:ビア電極、50:ビルドアップ層、5
1:絶縁層、52:外部接続用電極、53:Niめっ
き、54:ビア電極、55:ビルドアップ層、56:樹
脂、57:半田レジスト、58:鉛フリー半田ボール、
61:GAs基板、62:絶縁多層膜、63:TiN
膜、64:接続用電極、65:パッシベーション膜、6
6:バリアメタル層、67:第1のバンプ、68:第2
のバンプ、71:半導体デバイス、72:接続用電極、
73:パッシベーション膜、74:バリアメタル層、7
5:第1のバンプ、76:第2のバンプ、77:絶縁
版、78:配線層、79:配線層、80:貫通電極、8
1:コア基板、82:絶縁層、83:Auめっき、8
4:Niめっき、85:Cu配線、86:内部接続端
子、87:ビア電極、88:ビルドアップ層、89:絶
縁層、90:Cuランド、91:Niめっき、92:ビ
ア電極、93:ビルドアップ層、94:樹脂、95:レ
ジスト膜、96:半田ボール、101:Si基板、10
2:絶縁多層膜、103:TiN膜、104:接続用電
極、105:TiN膜、106:パッシベーション膜、
107:バリア層、108:第1段のAuバンプ、10
9:第2段のAuバンプ、111:半導体デバイス、1
12:アクティブエリア、113:第1段Auバンプ、
114:第2段Auバンプ、115:絶縁層、116:
絶縁板、117:絶縁層、118:配線層、120:配
線層、121:配線層、122:ビア電極、123:配
線層、124:ビア電極、125:樹脂、126:レジ
スト膜、127:鉛フリー半田ボール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小西 聡 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 篠田 政佳 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 市原 誠一 東京都小平市上水本町五丁目22番1号 株 式会社日立超エル・エス・アイ・システム ズ内 (72)発明者 伊藤 和利 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 守田 俊章 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 高橋 和弥 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 成沢 明彦 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 Fターム(参考) 5F044 KK02 LL00 QQ02 QQ03 QQ04 RR18

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に形成した接続用電極パッド及び
    該電極パッド部を残して前記基板表面を被覆したパッシ
    ベーション膜を備えたシリコンまたは化合物半導体から
    なる半導体基板と、 比較的大寸法の第1の金属バンプと該第1の金属バンプ
    上に形成した比較的小寸法の第2の金属バンプからな
    り、前記第1の金属バンプを前記電極パッドに接続した
    接続用電極と、 前記第2の金属バンプと接続するメタライズ端子面を備
    えた配線基板と、 前記半導体基板と前記配線基板の間隙に充填した樹脂層
    からなることを特徴とするフリップチップ実装構造。
  2. 【請求項2】 請求項1の記載において、 前記第1の金属バンプの外形寸法は前記パッシベーショ
    ン膜の開口寸法よりも大きく、前記第2の金属バンプの
    外形寸法は前記パッシベーション膜の開口寸法よりも小
    さいことを特徴とするフリップチップ実装構造。
  3. 【請求項3】 請求項1ないし請求項2の何れか1の記
    載において、 前記第1の金属バンプは厚さが2μm以上のAuまたは
    Niめっきからなり、第2の金属バンプは厚さが5μm
    以上のAuめっきからなることを特徴とするフリップチ
    ップ実装構造。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし請求項2の何れか1の記
    載において、 前記第1の金属バンプは厚さが2μm以上のAuまたは
    Ni/Auめっきからなり、第2の金属バンプはAuボ
    ールボンディングで形成したことを特徴とするフリップ
    チップ実装構造。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし請求項2の何れか1の記
    載において、 前記接続用電極パッドは前記半導体基板に形成したデバ
    イスのアクティブ回路面上に配置したことを特徴とする
    フリップチップ実装構造。
  6. 【請求項6】 シリコンまたは化合物半導体からなる半
    導体デバイスにおいて、接続用電極が金属膜の電極パッ
    ド上に形成した突起状の金属バンプで構成され、該金属
    バンプが大寸法の台部とAuからなる小寸法の頭部から
    なる2段形状を有し、前記頭部先端のAu面と配線基板
    のAuメタライズ端子面が直接に金属接されて接続さ
    れ、且つチップと配線基板間に樹脂が充填されているこ
    とを特徴とするフリップチップ実装構造。
  7. 【請求項7】 シリコンまたは化合物半導体からなる半
    導体デバイスにおいて、接続用電極が金属膜の電極パッ
    ド上に2段階で形成した大寸法の台座部と小寸法の頭部
    からなる突起状の金属バンプからなり、前記台座部が電
    極パッド上のパッシベーション開口寸法より大きく、A
    uで構成された頭部が電極パッドの前記開口寸法より小
    さく、且つ前記頭部先端のAu面と配線基板のAuメタ
    ライズ端子面が直接に金属接合され、さらにチップと配
    線基板間に樹脂が充填されていることを特徴とするフリ
    ップチップ実装構造。
  8. 【請求項8】 シリコンまたは化合物半導体からなる半
    導体デバイスにおいて、デバイスの中央部に配置した接
    続用電極が金属膜の電極パッド上に形成した突起状の金
    属バンプで構成され、該金属バンプが大寸法の台部とA
    uからなる小寸法の頭部からなる2段形状を有し、前記
    頭部先端のAu面と配線基板のAuメタライズ端子面が
    直接に金属接合されて接続され、且つチップと配線基板
    間に樹脂が充填されていることを特徴とするフリップチ
    ップ実装構造。
  9. 【請求項9】 シリコンまたは化合物半導体からなる半
    導体デバイスにおいて、接続用電極が金属膜の電極パッ
    ド上に2段階で形成した大寸法の台座部と小寸法の頭部
    からなる突起状の金属バンプからなり、前記台座部が電
    極パッド上のパッシベーション開口寸法より大きく、A
    uで構成された頭部が電極パッドの前記開口寸法より小
    さく、且つ前記頭部先端のAu面と配線基板のAuメタ
    ライズ端子面が直接に金属接合され、さらにチップと配
    線基板間に樹脂が充填され、配線基板の外部接続端子に
    Pbフリーはんだボールバンプを形成したことを特徴と
    するフリップチップ実装構造。
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