JPH07201864A - 突起電極形成方法 - Google Patents

突起電極形成方法

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JPH07201864A
JPH07201864A JP33722193A JP33722193A JPH07201864A JP H07201864 A JPH07201864 A JP H07201864A JP 33722193 A JP33722193 A JP 33722193A JP 33722193 A JP33722193 A JP 33722193A JP H07201864 A JPH07201864 A JP H07201864A
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protruding electrode
forming
layer
conductive layer
electrode
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Tatsuharu Matsuda
達晴 松田
Masae Minamizawa
正栄 南澤
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はフリップチップ実装法或いはTAB
(Tape Automated Bonding)法において用いられる突起
電極の形成方法に関し、半導体素子の外部配線用の突起
電極を短時間でかつ低コストで形成することを目的とす
る。 【構成】 基板1上に、所定位置にコンタクトビア4を
有する層間絶縁部材3を形成する絶縁部材形成工程と、
上記コンタクトビア4内及び層間絶縁部材3の上部に導
電性層5を形成する導電層形成工程と、この導電層5を
加工して、コンタクトビア4内に層間導電層5を形成す
ると同時に突起電極9を構成する突起電極層5aを形成
する突起電極層形成工程とを有しており、上記導電層形
成工程,絶縁部材形成工程,導電層形成工程,突起電極
層形成工程を順次繰り返し実施することにより突起電極
9を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は突起電極形成方法に係
り、特にフリップチップ実装法或いはTAB(Tape Aut
omated Bonding)法において用いられる突起電極の形成
方法に関する。近年、コンピュータシステムの小型化・
高速化・高密度実装化の要求に伴い、ファインピッチで
かつ多ピンの半導体装置の製造技術の確立と、この要求
を満たしつつ低コスト化を図った半導体装置が望まれて
いる。
【0002】このように、多ピン化された半導体装置を
低コストで実装する方法として、フリップチップ実装法
或いはTAB法が知られている。このフリップチップ実
装法及びTAB法は、半導体素子にバンプ等の突起電極
を形成し、この突起電極を用いて半導体素子を実装基板
或いはTABテープに接続する構成とされている。従っ
て、多ピン化された半導体装置を低コストで実装するた
めには、この突起電極も形成効率よくかつ低コストで形
成する必要がある。
【0003】
【従来の技術】従来、フリップチップ実装法及びTAB
法で用いる突起電極の形成方法としては、先ず半導体素
子の回路を形成し、その後に回路形成が行われた半導体
素子に形成された電極パッド部上に突起電極を形成する
ことが行われている。具体的には、半導体素子に形成さ
れた電極パッド部上にリソグラフィ技術を用いて電解メ
ッキ法やスパッタ装置等を用いた蒸着法を用いて突起電
極を形成することが行われている。
【0004】即ち、従来における突起電極の形成方法で
は、半導体素子を形成する一連の半導体素子製造工程が
終了した後に、別個に突起電極形成工程を実施して突起
電極を形成する構成とされていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、従来の突起電
極の形成方法では、半導体素子の回路形成後に新たにリ
ソグラフィ技術等を用いて突起電極を形成するため、リ
ソグラフィ技術等を用いて半導体素子の回路形成した後
に、再びリソグラフィ技術等を用いて突起電極を形成す
る必要がある。よって、半導体素子全体の製造工程をみ
た場合、非常に多くの工程と設備と時間を必要とし、こ
のため製品コストも上昇してしまうという問題点があっ
た。
【0006】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、半導体素子の外部配線用の突起電極を短時間でか
つ低コストで形成することができる突起電極形成方法を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題は下記の手段を
講じることにより解決することができる。請求項1記載
の発明方法では、少なくとも導電層が形成される基板に
突起電極を形成する突起電極形成方法において、上記基
板上に導電層を形成すると同時に突起電極を形成するこ
とを特徴とするものである。
【0008】また、請求項2の発明方法では、基板上
に、所定位置にコンタクトビアを有する層間絶縁部材を
形成する絶縁部材形成工程と、上記コンタクトビア内及
び上記層間絶縁部材の上部に導電性層を形成する導電層
形成工程と、上記導電層を加工して、コンタクトビア内
に層間導電層を形成すると同時に突起電極を構成する突
起電極層を形成する突起電極層形成工程とを有してお
り、上記導電層形成工程,絶縁部材形成工程,導電層形
成工程,突起電極層形成工程を順次繰り返し実施するこ
とにより上記突起電極層を積層し、突起電極を形成する
ことを特徴とするものである。
【0009】また、請求項3の発明方法では、上記突起
電極層形成工程において導電層を加工する方法としてリ
ソグラフィ技術を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明方法では、少なくとも導電層が形
成される基板に突起電極を形成する突起電極形成方法に
おいて、上記基板上に半導体回路及び導電層を形成する
前に突起電極を形成することを特徴とするものである。
【0010】また、請求項5の発明方法では、請求項4
記載の発明方法において、上記基板上に突起電極層を形
成し、続いてこの突起電極層をリソグラフィ技術を用い
て突起電極形成位置を残してエッチングすることにより
突起電極を形成することを特徴とするものである。更
に、請求項6の発明方法では、請求項5記載の発明方法
において、上記エッチングの方法としてウエットエッチ
ング法を用いたことを特徴とするものである。
【0011】
【作用】上記の各手段は下記のように作用する。請求項
1及び2記載の発明方法によれば、突起電極は基板上に
導電層を形成すると同時に形成されるため、突起電極の
形成工程と半導体素子の形成工程の共通化を図ることが
でき、よって工程の簡略化を図ることができ製品コスト
の低減を図ることができる。
【0012】また、請求項3の発明によれば、突起電極
層形成工程において導電層を加工する方法としてリソグ
ラフィ技術を用いることにより、容易にかつ精度の高い
突起電極を形成することができると共に、工程の共通化
を容易に行うことができる。また、請求項4の発明方法
によれば、突起電極は基板上に半導体回路及び導電層を
形成する前に形成されるため、半導体素子の構成要素の
製造工程に拘わらず突起電極の形成方法を選定できるた
め、簡単な形成方法を採用することができ製品コストの
低減を図ることができる。
【0013】また、請求項5及び6の発明によれば、基
板上に突起電極層を形成し、続いてこの突起電極層をリ
ソグラフィ技術を用いて突起電極形成位置を残してエッ
チング、特にウェットエッチング法を採用することによ
り、突起電極を容易に形成することができる。
【0014】
【実施例】次に本発明の実施例について図面と共に説明
する。図1は本発明の第1実施例である突起電極の形成
方法を示している。第1実施例に係る突起電極を形成す
るには、先ず半導体素子の基板となるシリコン(Si)
基板1上の所定位置に、先ずアルミニウム(Al)等の
導電性金属よりなる第1配線層2を形成する。続いて、
第1配線層2が形成されたシリコン基板1の上部に層間
絶縁膜3を形成する。この層間絶縁膜3は、例えば絶縁
性のシリコン系ガラス等が用いられる。そして、この層
間絶縁膜3の上記第1配線層2と対向する位置をリソグ
ラフィ技術等を用いて取り除きコンタクトビア4を形成
する。図1(A)は上記の各処理が実施された状態を示
している。
【0015】続いて、第1配線層2,層間絶縁膜3,コ
ンタクトビア4が形成されたシリコン基板1の上部に
は、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition) 法等に
よりタングステン(W)等の導電金属層5が形成され
る。この導電金属層5の厚さ寸法は例えば5μm〜30
μmであり、これによりコンタクトビア4には導電金属
層5が充填され、また層間絶縁膜3の上部にも導電金属
層5が形成される。これにより、第1配線層2は導電金
属層5と電気的に接続され、このコンタクトビア4に充
填された導電金属層5は、半導体回路の層間接続用の配
線として機能する。図1(B)は導電金属層5が形成さ
れた状態を示している。
【0016】上記のように導電金属層5が形成される
と、続いて図1(C)に示されるように、導電金属層5
の上部には感光材であるホトレジスト6が塗布される。
ホトレジスト6が塗布されると、図1(D)に示される
ように、ホトレジスト6の上部にはホトレジスト用マス
ク7が配設される。ホトレジスト用マスク7には遮光部
7aが形成されており、この遮光部7aの形成位置は突
起電極の形成位置に選定されている。続いて、このホト
レジスト用マスク7の上部より光を照射して遮光部7a
の形状をホトレジスト6に転写する。
【0017】続いて、露光されて感光したホトレジスト
6を現像すると、図1(E)に示すように遮光部7aの
形成位置に対応した位置のみにホトレジスト6aが残留
した状態となる。この状態において、導電金属層5をエ
ッチングして層間絶縁膜3の上部の導電金属層5を除去
する。この際、前記のように突起電極形成位置にはホト
レジスト6aが配設された状態であるため、図1(F)
に示すように、突起電極形成位置においては導電金属層
5aがエッチングされずに残った状態となる。
【0018】尚、突起電極形成位置以外の部位において
は、コンタクトビア4内の導電金属層5の上面部と層間
絶縁膜3との上面が略面一となるよう、導電金属層5の
エッチング制御が行われるよう構成されている。続い
て、突起電極形成位置に形成されているホトレジスト6
aを除去し、次にに図1(G)に示されるように、コン
タクトビア4に配設された導電金属層5の上部にアルミ
ニウム等よりなる第2配線層8を形成すると共に、突起
電極形成位置に形成された導電金属層5aの上部にも第
2配線層8aを形成する。これにより、導電金属層5a
及び第2配線層8とにより構成される突起電極9が形成
される。また、第1の配線層2と第2の配線層8は、層
間配線として機能する導電金属層5により電気的に接続
される。
【0019】一方、上記第2配線層8の形成工程におい
て、突起電極9と第2配線層8は所定位置で電気的に接
続される。図1に示す例においては、左端部に形成され
ている第2配線層8が突起電極9の左下部と電気的に接
続されている。この突起電極9と第2配線層8との電気
的接続は、第2配線層8をリソグラフィ技術で加工する
際、第2配線層8の形成用マスクの形状を適宜設定して
おくことにより、容易に接続することができる。
【0020】続いて、上記のように突起電極9が形成さ
れると、第2配線層8の上部及び層間絶縁膜3の上部に
半導体回路保護用の絶縁膜10を形成することにより、
図3に示す半導体素子11が形成される。尚、本発明は
突起電極の形成方法に特徴を有するため、半導体回路形
成工程に対する説明及び図示は省略している。上記して
きた説明から明らかなように、突起電極9を構成する導
電金属層5a及び第2配線層8aは、共に半導体素子1
1を構成する第2配線層8,導電金属層5はと同一のも
のであり、同一工程において形成されるものである。即
ち、突起電極9は、図1(C)〜(F)で示される導電
金属層5の除去工程において、突起電極形成位置におい
ては導電金属層5を除去することなくそのまま残すこと
により形成されるものである。
【0021】このように本実施例によれば、半導体素子
11を構成する第2線層8及び導電金属層5を形成する
工程と同一工程で突起電極9を形成することができるた
め、突起電極9の形成工程と半導体回路の形成工程の共
通化を図ることができ、よって工程の簡略化を図ること
ができ製品コストの低減を図ることができる。また、第
2線層8及び導電金属層5の形成はリソグラフィ技術を
用いて行うため、突起電極9と半導体素子11の構成要
素との形成工程の共通化が行い易いという特徴も有す
る。
【0022】尚、図1及び図3を用いて説明した突起電
極9の形成方法では、導電金属層5を1層とし、これを
挟んで配線層2,8を形成した構成の半導体素子11を
例に挙げて説明を行ったが、図5に示すように導電金属
層及び配線層を多層積層した構造とされた多層配線層1
2を有した半導体素子13においても本発明を適用でき
ることは勿論である。
【0023】また、上記してきた説明から明らかなよう
に、突起電極9の高さは、導電金属層5の厚さと関係を
有し、多層配線層12を用いた場合には、積層される導
電金属層を選択的に所定層積層することにより突起電極
9の高さを調整することができる。続いて、図2を用い
て本発明の第2実施例である突起電極の形成方法につい
て説明する。
【0024】第2実施例に係る突起電極を形成するに
は、図2(A)に示されるように、半導体回路形成前の
シリコン基板20の上部に、アルミニウム等の半導体回
路形成時に印加される熱に耐えうる(例えば融点が 450
℃〜 500℃以上)の導電金属層21を、例えば5μm〜
50μm程度の均一厚さで形成する。後述する説明から
明らかなように、シリコン基板20の上部に形成される
導電金属層21の厚さ寸法は、以下述べる工程により形
成される突起電極の高さ寸法となる。よって、図2
(A)で示される工程において導電金属層21の厚さを
調整することにより、形成される突起電極の高さ寸法を
制御することができる。
【0025】上記のようにシリコン基板20上に導電金
属層21が形成されると、続いて図2(B)に示される
ように、導電金属層21の上部に感光材であるホトレジ
スト22が塗布されると共に、このホトレジスト22と
対向離間する構成でホトレジスト用マスク23が配設さ
れる。ホトレジスト用マスク23には遮光部23aが形
成されており、この遮光部23aの形成位置は突起電極
の形成位置に選定されている。続いて、このホトレジス
ト用マスク23の上部より光を照射して遮光部23aの
形状をホトレジスト22に転写する。
【0026】続いて、露光されて感光したホトレジスト
22を現像して不要なホトレジストを除去すると、図2
(C)に示すように遮光部23aの形成位置に対応した
位置のみにホトレジスト22aが残留した状態となる。
この状態において、導電金属層21に対してエッチング
処理を実施する。本実施例においては、導電金属層21
のエッチング方法としウェットエッチング法を用いてお
り、上記のように導電金属層21がアルミニウムである
場合には、エッチング液としてはH3PO4-CH3COOH-NH3
を用いることが考えられる。ウェットエッチング法を用
いて導電金属層21のエッチングすることにより、エッ
チング液はホトレジスト22aを回り込んで導電金属層
21をエッチング(オーバーエッチング)するため、エ
ッチング後の導電金属層21の形状は図2(D)に示さ
れるように突起電極の形状として適した形状となる。
【0027】このように、ウェットエッチング法を用い
て導電金属層21のエッチングすることにより、特に成
形工程を設けることなく導電金属層21の形状を突起電
極に適した形状に形成することができる。尚、上記エッ
チング処理を実施することにより、突起電極形成位置以
外の部位はシリコン基板20が露出した状態となる。続
いて、図2(E)に示されるように各導電金属層21の
上部に残っているホトレジスト22aを除去する。続い
て、図2(F)に示されるように突起電極形成位置に夫
々形成された導電金属層21を覆うように実装基板との
接合性を良好とするための金属膜24(例えば金(A
u)等)を被膜形成して突起電極25を形成する。
【0028】上記一連の突起電極25の形成工程が終了
すると、続いて突起電極25が配設されたシリコン基板
20の上部に半導体回路の形成工程が実施され、半導体
回路層26が形成されることにより、図4に示す半導体
素子27が形成される。この半導体回路層26が形成さ
れる際、突起電極25は既にシリコン基板20に形成さ
れているため、一般に積層構造とされた半導体回路層2
6に形成される配線層28を図6に示すように直接突起
電極25に接続するよう形成することが可能となり、配
線層28と突起電極25との接続を容易に行えると共
に、配線層28の引回しの自由度を向上させることがで
きる。尚、図6において29は半導体回路層26を保護
するための絶縁層である。
【0029】上記してきたように、第2実施例に係る突
起電極の形成方法では、突起電極25はシリコン基板2
0上に半導体回路層26を形成する前に形成されるた
め、半導体回路層26の形成工程に拘わらずに突起電極
25の形成方法を選定できる。このため、突起電極25
の形成方法として簡単な形成方法を採用することができ
製品コストの低減を図ることができる。特に本実施例に
おいては、ウェットエッチング法を採用することによ
り、自動的に突起電極25の形状として適した形状(山
型の形状)に形成することができ、またウェットエッチ
ング法は他の微細加工(例えば、露光技術等を用いた微
細加工方法)に対して簡単に加工が行えるため、形成コ
ストの低減を図ることができる。
【0030】尚、ウェットエッチング法ではシリコン基
板20をエッチング液内に浸漬させるために、シリコン
基板20上にエッチング液により食刻される構成物が存
在する場合には適用することはできないが、本実施例の
場合には半導体回路層26の形成前に突起電極25を形
成するため、上記の点が問題となるようなことはなくウ
ェットエッチング法を用いても不都合が生じるようなこ
とはない。
【0031】続いて、上記各実施例により形成された突
起電極9,25を用いて半導体素子11,13,27を
実装基板30に実装する方法について図7乃至図10を
用いて説明する。尚、以下の各説明においては突起電極
25が形成された半導体素子27を実装基板30に実装
する例について説明するが、突起電極9が形成された半
導体素子11,13を実装する場合も同様な構造である
ため、半導体素子11,13の実装構造に対する説明は
省略する。
【0032】図7は、半導体素子27に複数個形成され
た突起電極25を実装基板30に形成された電極部材3
1に圧接することにより突起電極25と電極部材31を
接続する、いわゆるフェースダウンのフリップチップ実
装に本発明方法により製造された突起電極25を適用し
た例を示している。また、図8は複数個の突起電極25
が形成された半導体素子27と電極部材31が形成され
た実装基板30との間に異方性導電性部材32を介装
し、この異方性導電性部材32により突起電極25と電
極部材31を電気的に接続した構造とされている。異方
性導電性部材32は、エポキシ樹脂に銀(Ag)粒子を
フィラーとして混合した構成を有し、突起電極25と電
極部材31との圧接位置においては、突起電極25と電
極部材31との間で銀粒子が挟持されることにより電気
的導通が行われるが、他の部分においては各銀粒子は絶
縁性の樹脂であるエポキシ樹脂により絶縁されており、
図中横方向の電気的導通は行われない。よって、突起電
極25と電極部材31との間では電気的導通が図られる
が、隣接する突起電極間では電気的導通は行われない。
また、エポキシ樹脂は接着剤として機能するため、半導
体素子27と実装基板30との接合を確実に行うことが
できる。
【0033】また、図9は突起電極25と電極部材31
との接合位置に導電性ペースト33を配設したことを特
徴とするものである。導電性ペースト33は突起電極2
5と電極部材31とを良好な状態で電気的に接続する部
材として、また突起電極25と電極部材31とを接着す
る接着剤として機能するため、半導体素子27と実装基
板30との電気的接続及び機械的接合を確実に行うこと
ができる。尚、導電性ペースト33に代えて半田等を用
いることも可能である。
【0034】更に、図10はTAB実装方法に本発明方
法により形成された突起電極25を適用した例を示して
いる。同ずにおいて、34はTABリードであり、銅
(Cu)よりなる基材の表面に錫(Sn)等をメッキし
た構成とされいる。そして、突起電極25に圧接ツール
(図示せず)を用いてTABリード34を加熱しつつ圧
接し、突起電極25の表面に形成されている金(Au)
よりなる金属膜24とTABリード34の表面に形成さ
れている錫とを共晶結合させることにより突起電極25
とTABリード34を接合する構造としたものである。
尚、同図において35は突起電極25を保護するための
パッシベーション膜である。
【0035】上記のように本発明方法により形成される
突起電極9,25は、種々の実装構造に対して適用する
ことができる。
【0036】
【発明の効果】上述の如く本発明によりば、下記のよう
な種々の効果を奏するものである。請求項1及び2記載
の発明方法によれば、突起電極は基板上に導電層を形成
すると同時に形成されるため、突起電極の形成工程と半
導体素子の形成工程の共通化を図ることができ、よって
工程の簡略化を図ることができ製品コストの低減を図る
ことができる。
【0037】また、請求項3の発明によれば、突起電極
層形成工程において導電層を加工する方法としてリソグ
ラフィ技術を用いることにより、容易にかつ精度の高い
突起電極を形成することができると共に、工程の共通化
を容易に行うことができる。また、請求項4の発明方法
によれば、突起電極は基板上に半導体素子及び導電層を
形成する前に形成されるため、半導体素子の構成要素の
製造工程に拘わらず突起電極の形成方法を選定できるた
め、簡単な形成方法を採用することができ製品コストの
低減を図ることができる。
【0038】また、請求項5及び6の発明によれば、基
板上に突起電極層を形成し、続いてこの突起電極層をリ
ソグラフィ技術を用いて突起電極形成位置を残してエッ
チング、特にウェットエッチング法を採用することによ
り、突起電極を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法の第1実施例を説明するための図で
ある。
【図2】本発明方法の第2実施例を説明するための図で
ある。
【図3】本発明方法の第1実施例により形成された突起
電極を拡大して示す図である。
【図4】本発明方法の第2実施例により形成された突起
電極を有する半導体装置を示す図である。
【図5】本発明方法の第1実施例により形成された突起
電極を有する半導体装置を示す図である。
【図6】本発明方法の第2実施例により形成された突起
電極を有する半導体装置を示す図である。
【図7】本発明方法により形成された突起電極を有する
半導体素子を実装基板に実装する方法を説明するための
図である。
【図8】本発明方法により形成された突起電極を有する
半導体素子を実装基板に実装する方法を説明するための
図である。
【図9】本発明方法により形成された突起電極を有する
半導体素子を実装基板に実装する方法を説明するための
図である。
【図10】本発明方法により形成された突起電極を有す
る半導体素子を実装基板に実装する方法を説明するため
の図である。
【符号の説明】
1,20 シリコン基板 2 第1配線層 3 層間絶縁膜 4 コンタクトビア 5,5a,21 導電金属層 6,6a,20,20a ホトレジスト 7,23 ホトレジスト用マスク 8,8a 第2配線層 9,25 突起電極 10 絶縁膜 11,13,27 半導体素子 12 多層配線層 23a 遮光部 24 金属膜 26 半導体回路層 28 配線層 29 絶縁層 30 実装基板 31 電極部材 32 異方性導電性部材 33 導電ペースト 34 TABリード 35 パッシベーション膜
【手続補正書】
【提出日】平成6年1月25日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも導電層(2,8,5)が形成
    される基板(1)に突起電極(9)を形成する突起電極
    形成方法において、 該基板(1)上に該導電層(2,8,5)を形成すると
    同時に該突起電極(9)を形成することを特徴とする突
    起電極形成方法。
  2. 【請求項2】 基板(1)上に、所定位置にコンタクト
    ビア(4)を有する層間絶縁部材(3)を形成する絶縁
    部材形成工程と、 該コンタクトビア(4)内及び該層間絶縁部材(3)の
    上部に導電性層(5)を形成する導電層形成工程と、 該導電層(5)を加工して、該コンタクトビア(4)内
    に層間導電層(5)を形成すると同時に突起電極(9)
    を構成する突起電極層(5a)を形成する突起電極層形
    成工程とを有しており、 上記導電層形成工程,絶縁部材形成工程,導電層形成工
    程,突起電極層形成工程を順次繰り返し実施することに
    より該突起電極層(5a)を積層し、該突起電極(9)
    を形成することを特徴とする突起電極形成方法。
  3. 【請求項3】 該突起電極層形成工程において該導電層
    (5)を加工する方法としてリソグラフィ技術を用いた
    ことを特徴とする請求項2記載の突起電極形成方法。
  4. 【請求項4】 少なくとも導電層(26)が形成される
    基板(20)に突起電極(25)を形成する突起電極形
    成方法において、 該基板(20)上に該半導体回路及び導電層(26)を
    形成する前に該突起電極(25)を形成することを特徴
    とする突起電極形成方法。
  5. 【請求項5】 基板(20)上に突起電極層(21)を
    形成し、続いて該突起電極層(21)をリソグラフィ技
    術を用いて突起電極形成位置を残してエッチングするこ
    とにより突起電極(25)を形成することを特徴とする
    請求項4記載の突起電極形成方法。
  6. 【請求項6】 該エッチングの方法としてウエットエッ
    チング法を用いたことを特徴とする請求項5記載の突起
    電極形成方法。
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