JPH0574777A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH0574777A
JPH0574777A JP3236063A JP23606391A JPH0574777A JP H0574777 A JPH0574777 A JP H0574777A JP 3236063 A JP3236063 A JP 3236063A JP 23606391 A JP23606391 A JP 23606391A JP H0574777 A JPH0574777 A JP H0574777A
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JP
Japan
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electrode
thick film
semiconductor
semiconductor device
image sensor
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JP3236063A
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English (en)
Inventor
Yoshitaka Aoki
芳孝 青木
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W74/00Encapsulations, e.g. protective coatings
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    • H10W74/15Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their shape or disposition on active surfaces of flip-chip devices, e.g. underfills
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 厚膜導電性電極を形成した透光性基板1上の
所定の位置に、光硬化型絶縁樹脂を介して半導体素子を
配置した後、荷重を加えながら光照射して固定し、電気
的導通をとる実装方法にて作成した半導体装置の品質を
高める。 【構成】 厚膜Au電極2は、スクリーン印刷法にて電
極材料の主成分の粒径が半導体チップ8面に形成した電
極13の膜厚と同一の専用ペーストを塗布し、レベリン
グ、乾燥した後、高温中で焼成して形成することにより
電極2表面に凹凸を設けた構成とする。厚膜Au電極2
上に凹凸を形成することにより、実装時に半導体チップ
8に過大な荷重をかけなくてもよく、半導体チップ8の
損傷や電気的接続の不良を低減した高品質な半導体装置
とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体実装に関するもの
で、光学画像を電気信号に変換するイメージセンサなど
の半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、高密度の多端子、狭ピッチの半導
体装置の実装を目的として、光あるいは熱硬化型の絶縁
樹脂により導体配線を有する回路基板の電極と半導体素
子上のバンプ電極とを接触させ固定する実装方法が特開
平2−44742号公報などにより提案されている。ま
た最近では、半導体素子のバンプ電極をAuなどのメッ
キにより形成するため高価であることからバンプを用い
ない実装方法も提案されている。
【0003】以下図面を参照しながら、上記した従来の
バンプを用いない構造の半導体装置の一例について説明
する。
【0004】図4は従来の実装方法により製造されたイ
メージセンサの斜視図であり、図5にその要部断面図を
示す。また、図6に透光性回路基板の製造工程図を示
す。図4、図5において、21は透光性を有するガラス
基板、22は通常のスクリーン印刷プロセスで形成した
厚膜Au電極、23はこの厚膜Au電極22に接続する
回路導体層である。この回路導体層23は、厚膜Au電
極22に接続された厚膜下部Ag導体層24、厚膜絶縁
層25、外部回路への入出力端子部へ接続された厚膜上
部Ag導体層26と、この厚膜上部Ag導体層26を保
護する厚膜保護層27で構成されている。28は半導体
イメージセンサチップであり、半導体イメージセンサチ
ップ28は、半導体プロセスを用いて形成した能動素子
や受光素子の素子29、絶縁層30、各素子29を電気
的に接続するAl配線31、保護層32、保護層32表
面に形成されるとともにAl配線31に接続したAl電
極33より成っている。34は半導体イメージセンサを
固定し、電気的導通を取るための光硬化型絶縁樹脂であ
る。
【0005】以上にように構成されたイメージセンサの
製造方法を、以下に説明する。まず、半導体プロセスを
用いて能動素子や受動素子の素子29やAl配線31を
形成した半導体素子面に、保護層32と更にAl電極3
3を形成して半導体イメージセンサチップ28とする。
次に、予め透光性のガラス基板21上に、スクリーン印
刷法によりAuペーストを塗布し、これを室温で放置し
てレベリングを行う。その後、120〜150℃で10
分程度乾燥し、次に約500℃の温度で焼成を行い厚膜
Au電極22を形成する。同様のプロセスを繰り返すこ
とで、順次、厚膜下部Ag導体層24、厚膜絶縁層2
5、厚膜上部Ag導体層26、厚膜保護層27を形成し
て回路導体層23を構成する。最後に、これらの回路導
体層23形成後にスクライブして、個片状態とした透光
性回路基板を作成しておく。図7に形成された厚膜Au
電極22の形状概略図を示す。そして、図5に於て、こ
の作成した透光性回路基板上に透光性紫外線硬化型樹脂
24を必要量塗布し、その上に半導体イメージセンサチ
ップ28をAl電極23と厚膜Au電極22が当接する
ように押し当てる。この時、厚膜Au電極22上の樹脂
34は押し退けられ、厚膜Au電極22とAl電極33
は電気的に接続される。その後、半導体チップ28の素
子29面の反対側より圧力を加え、厚膜Au電極22と
Al電極33を圧着し、透光性回路基板の裏面より紫外
線を照射して紫外線硬化型樹脂34の硬化を行う。この
ようにして、半導体イメージセンサチップ28を透光性
回路基板上に実装する。この際、確実な電気的接続とす
るために加圧する荷重は、Al電極33の表面に自然発
生的に形成される絶縁性の酸化膜を、当接する厚膜Au
電極22で物理的に破壊するのに十分なだけ必要であ
る。(特開平2−272764号公報)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の方
法では、厚膜Au電極22に蓄積された内部ストレスに
よって経時変化による電気的接続の外れの発生や、半導
体素子28の裏面への過大な荷重による半導体イメージ
センサチップ28の損傷という問題点を有していた。
【0007】これは、通常のスクリーン印刷法にて形成
した厚膜Au電極22は、図8(A)に示すように高さ
のバラツキがあるため、図8(B)に示すように全ての
電極を当接する際、最も低い厚膜Au電極22−aの高
さに合わす必要があることから他の厚膜Au電極22−
bの変形量が大きくなる。このことからこれに起因する
内部ストレスが非常に大きいなることと、この変形に要
する半導体イメージセンサチップ28の裏面からの荷重
が過大となることによる。また、図7に示すように通常
のスクリーン印刷法にて形成した厚膜Au電極22は、
表面が凹凸の少ない形状をしているためにAl電極33
との接触面積が広く、酸化膜を破壊する際にも半導体イ
メージセンサチップ28には過大な荷重が必要となるか
らである。
【0008】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、半導体素子及び電気的接続に関する不良を低
減することができ、工法を簡略化することができる半導
体装置及び半導体装置の製造方法を提供するものであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の半導体装置は、透光性の基板上に厚膜導電
性電極とこれに接続する回路導体層を形成した透光性回
路基板と、この透光性回路基板上の所定の位置に光硬化
型絶縁樹脂を介して半導体素子を配置し、半導体素子の
素子面の反対側より加圧して、所定の透光性回路基板の
厚膜導電性電極と半導体素子の素子面に形成した電極を
当接させた状態で透光性回路基板の裏面より光照射を行
い、光硬化型絶縁樹脂を硬化して半導体素子を固定し、
且つ電気的に接続する半導体装置において、この厚膜導
電性電極の電極材料の主成分の粒経が半導体素子に形成
した電極の膜厚となるようにしたものである。
【0010】
【作用】本発明は上記した方法とすることにより、厚膜
導電性電極の表面に凹凸ができ、この凹凸によって突起
部のみが半導体素子の素子面に形成された電極に当接す
る。従って、接触面積が微小であるため、酸化膜を破壊
する際に要する圧力に必要な半導体素子への荷重は従来
より少なくてよい。更に、厚膜導電性電極の高さを揃え
る際も、突起部のみを変形させるだけなので変形量は少
なく、蓄積される内部ストレスも少なくなり、且つ半導
体素子に加圧される荷重も少なくなる。このため、厚膜
導電性電極に蓄積された内部ストレスによって経時変化
による電気的接続の外れの発生や、半導体素子の裏面へ
の過大な荷重による半導体素子の損傷という従来の問題
点を解決できるものである。
【0011】
【実施例】以下図面を参照しながら、上記した本発明の
一実施例の半導体装置について説明する。また、従来と
同一工程については図6も参照にして説明する。
【0012】図1は本発明の実施例におけるイメージセ
ンサの斜視図を、図2はその要部断面図を示すものであ
る。図1、図2において、1は透光性を有するガラス基
板で、2は通常のスクリーン印刷にて専用のAuペース
トを塗布し、乾燥した後、焼成を行い表面に凹凸を形成
した厚膜Au電極であり、3は厚膜Au電極2に接続さ
れた回路導体層である。この回路導体層3は、凹凸を有
する厚膜Au電極2に接続された厚膜下部Ag導体層
4、厚膜絶縁層5、外部回路への入出力端子部へ接続さ
れた厚膜上部Ag導体層6と、この厚膜上部Ag導体層
6を保護する厚膜保護層7から構成されている。8は半
導体イメージセンサチップで、半導体プロセスを用いて
作成された能動素子や受光素子の素子9、絶縁層10、
各素子9を電気的に接続するAl配線11、保護層1
2、保護層12表面に形成されるとともにAl配線11
に接続したAl電極13より成っている。14は光硬化
型絶縁樹である。
【0013】以上のように構成されたイメージセンサ製
造方法を、以下に説明する。まず、半導体プロセスを用
いて単結晶シリコン基板(ウエハ)上に、フォトトラン
ジスタまたはフォトダイオードなどの受光素子、CCD
やMOS、バイポーラICなどのアクセス回路などの素
子9を設けたものを製造する。Al配線11、保護層1
2、Al電極13は二層Al配線のプロセスを用い、A
l電極13は、スパッタリング法により1μm程度の膜
厚を形成する。その後、このウエハを高精度ダイシング
技術により切断し、半導体イメージセンサをチップ8を
製造する。また、予め透光性回路基板を製造しておく。
図6に示すようにスクリーン印刷法により、コーニング
社7059の透光性基板をガラス基板1とし、このガラ
ス基板1上に主成分のAu粒系が1μm程度の専用Au
ペーストを塗布し、これを室温で放置してレベリングを
行う。その後、120〜150℃で10分程度乾燥した
後、約500℃の温度で焼成を行い厚膜Au電極2を形
成する。この時、形成されたAu厚膜電極2の形状概略
図を図3に示す。これは、主成分のAuの粒系が揃って
いるため形成された厚膜Au電極2の表面に凹凸が生じ
るためである。その後は、従来と同じように順次、厚膜
下部Ag導体層4、厚膜絶縁層5、厚膜上部Ag導体層
6、厚膜保護層7を形成していき、回路導体層3を形成
する。最後にスクライブして個片状態とした透光性回路
基板とする。次に、従来と同様にして簡易な実装方法に
よりこの透光性回路基板上の所定の位置に、アクリケー
ト系の透光性紫外線硬化型樹脂14をスタンピング法や
スクリーン印刷法などにより所定量塗布する。その上に
半導体イメージセンサチップ8をAl電極13と厚膜A
u電極2が当接するように押し当てる。その後、半導体
イメージセンサチップ8の素子9面の反対側より圧力を
加え、厚膜Au電極2とAl電極13を圧着し、ガラス
基板1の裏面より紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂1
4の硬化を行う。この際、厚膜Au電極2上の凹凸の突
起部しか、Al電極3に当接して電気的接続に関与しな
い。従って、厚膜Au電極2の変形量は小さくなり、半
導体イメージセンサチップ8への荷重の十分小さくな
る。このような理由から、荷重により半導体イメージセ
ンサチップ8を損なうことや、厚膜Au電極2の変形に
起因する内部ストレスによる電気的接続の外れの発生も
なくなる。しかし、主成分のAuの粒径が大きくなると
厚膜Au電極2の凹凸も大きくなり、Al電極13の膜
厚より大きくなるとAl電極13を突き抜けて素子9に
損傷を発生させる確率が増加する。また、粒系が不揃い
の場合や小さくては、、厚膜Au電極2の凹凸が不揃い
や小さくなってしまう。このようにして、半導体イメー
ジセンサチップ8を透光性回路基板上に実装する。
【0014】上記のようにして、イメージセンサを製造
する。このイメージセンサについては、ガラス基板1及
び透光性紫外線硬化型樹脂14を通して光情報を受光素
子9が検知し、これを電気信号に変換するようになって
いる。
【0015】以上のように本実施例によれば、簡易な実
装方法にて製造することができる半導体装置において、
透光性回路基板上への通常のスクリーン印刷法による厚
膜Au電極形成プロセスで電極材料の主成分の粒径を半
導体素子のAl電極の膜厚とすることにより、厚膜Au
電極の表面に凹凸を形成するという簡単な工程を加える
だけで、上記した理由により、半導体素子や電気的な接
続の不良の少ない高品質な半導体装置とすることができ
る。
【0016】
【発明の効果】以上のように本発明の半導体装置は、透
光性基板上に厚膜導電性電極とこれに接続する回路導体
層を形成した透光性回路基板と、この透光性回路基板上
の所定の位置に光硬化型絶縁樹脂を介して半導体素子を
配置し、半導体素子の素子面の反対側より加圧して、所
定の透光性回路基板の厚膜導電性電極と半導体素子の素
子面に形成した電極を当接させた状態で透光性回路基板
の裏面より光照射を行い、光硬化型絶縁樹脂を硬化して
半導体素子を固定し、且つ電気的に接続する半導体装置
において、この厚膜導電性電極の電極材料の主成分の粒
経が半導体素子に形成した電極の膜厚となるようにする
ことにより、簡易な工法により、半導体チップの損傷や
電気的接続の不良を低減した高品質な半導体装置とする
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例におけるイメージセンサの斜視
【図2】同実施例におけるイメージセンサの要部断面図
【図3】同実施例におけるイメージセンサの透光性回路
基板の厚膜Au電極の形状概略図
【図4】従来のイメージセンサの斜視図
【図5】従来のイメージセンサの要部断面図
【図6】従来のイメージセンサの透光性回路基板の製造
工程図
【図7】従来のイメージセンサの透光性回路基板の厚膜
Au電極の形状概略図
【図8】従来のイメージセンサの不良発生要因説明図
【符号の説明】
1、21 透光性ガラス基板 2、厚膜Au電極 3、23 回路導体層 4、24 厚膜下部Ag導体層 5、25 厚膜絶縁層 6、26 厚膜上部Ag導体層 7、27 厚膜保護層 8、28 半導体イメージセンサチップ 9、29 素子 10、30 絶縁層 11、31 Al配線 12、32 保護層 13、33 Al電極 14、34 透光性紫外線硬化型絶縁樹脂 22 厚膜Au電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 1/028 9070−5C 8223−4M H01L 27/14 D

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】上面に回路導体層と前記回路導体層に接続
    する厚膜導電性電極を有する透光性回路基板と、前記透
    光性回路基板の上面に光硬化型絶縁樹脂を介した半導体
    素子から成り、前記半導体素子の素子面の反対側より加
    圧して、前記透光性回路基板の所定の位置に前記厚膜導
    電性電極と前記半導体素子の素子面に形成した電極を当
    接させた状態で紫外線を照射して光硬化型絶縁樹脂を硬
    化して半導体素子を固定し、且つ電気的に接続する半導
    体装置において、前記厚膜導電性電極の電極材料の主成
    分の粒径が前記半導体素子面に形成した電極の膜厚とな
    るようにしたことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】前記厚膜導電性電極の電極材料をAuとし
    たことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】前記半導体素子がイメージセンサであるこ
    とを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013138043A (ja) * 2011-12-28 2013-07-11 Nichia Chem Ind Ltd 発光素子の実装方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013138043A (ja) * 2011-12-28 2013-07-11 Nichia Chem Ind Ltd 発光素子の実装方法

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