本発明の半導体装置は、半導体素子上の第1電極部と基板上の第2電極部とが相互に対向するように電気的に接合された接合部を有している。そして、その接合部は、第1電極部の構成材料及び第2電極部の構成材料の一方又は両方と固溶する接合材料を含む固溶体領域(固溶体層)が存在しているように構成される。The semiconductor device of the present invention has a joint part in which the first electrode part on the semiconductor element and the second electrode part on the substrate are electrically joined so as to face each other. And the joining part is comprised so that the solid solution area | region (solid solution layer) containing the joining material which forms a solid solution with one or both of the constituent material of the 1st electrode part and the constituent material of the 2nd electrode part may exist. .
 これにより、その固溶体領域を介して接合した第1電極部と第2電極部は、規則格子である金属間化合物層を介して接続した場合と異なり、その接合部は接合界面からの濃度が傾斜した傾斜層となる。例えば、固溶体領域は、第1電極部の構成材料と第2電極部の構成材料の一方又は両方の濃度が傾斜した傾斜層である。その結果、接合部に不連続部がなく、機械的強度に優れ、接合信頼性が高い半導体装置を提供できる。また、得られた半導体装置は、拡散反応やエレクトロマイグレーション現象が進行しても不連続な接合界面とはならないので、不良、クラックなどの起点が生じず、接合信頼性の高い構造が得られる。Thus, unlike the case where the first electrode portion and the second electrode portion joined via the solid solution region are connected via the intermetallic compound layer which is a regular lattice, the concentration of the joined portion is inclined from the joining interface. It becomes the graded layer. For example, the solid solution region is an inclined layer in which the concentration of one or both of the constituent material of the first electrode portion and the constituent material of the second electrode portion is inclined. As a result, it is possible to provide a semiconductor device that has no discontinuous portion in the bonding portion, excellent mechanical strength, and high bonding reliability. In addition, since the obtained semiconductor device does not become a discontinuous bonding interface even when a diffusion reaction or an electromigration phenomenon progresses, a starting point such as a defect or a crack does not occur, and a structure with high bonding reliability can be obtained.
 特に、その固溶体領域は、CuとAuとの固溶体層であることが好ましい。例えば、第1電極部の構成材料と第2電極部の構成材料がCuであり、接合材料がAuであり、固溶体領域がCuとAuからなるように構成してもよい。又は、第1電極部の構成材料と第2電極部の構成材料は一方がCuで他方がAuであり、固溶体領域がCuとAuからなるように構成してもよい。In particular, the solid solution region is preferably a solid solution layer of Cu and Au. For example, the constituent material of the first electrode part and the constituent material of the second electrode part may be Cu, the bonding material may be Au, and the solid solution region may be made of Cu and Au. Alternatively, the constituent material of the first electrode portion and the constituent material of the second electrode portion may be configured such that one is Cu and the other is Au, and the solid solution region is made of Cu and Au.
 第1電極部と第2電極部の一方又は両方がCuバンプであり、接合材料がAuであり、固溶体領域がCuバンプとAuからなるように構成してもよい。又は、第1電極部と第2電極部は一方がCuバンプで他方の構成材料がAuであり、固溶体領域がCuとAuからなるように構成してもよい。One or both of the first electrode portion and the second electrode portion may be Cu bumps, the bonding material may be Au, and the solid solution region may be made of Cu bumps and Au. Alternatively, the first electrode portion and the second electrode portion may be configured such that one of them is a Cu bump and the other constituent material is Au, and the solid solution region is made of Cu and Au.
 なお、基板が半導体素子であるように構成してもよい。In addition, you may comprise so that a board | substrate may be a semiconductor element.
 また、本発明の半導体装置によれば、半導体素子と基板に保護膜を形成しない、もしくは隣り合う接合部間で中央部が窪んだ保護膜を形成してもよい。例えば、第1電極部と第2電極部の一方又は両方がバンプ構造からなり、隣接する接合部間にはバンプの高さよりも低く且つ中央が窪んだ保護膜が設けられていてもよい。これにより、アンダーフィル樹脂の封入性を向上させることができ、樹脂内のボイド発生を抑制することができる。Also, according to the semiconductor device of the present invention, a protective film may not be formed on the semiconductor element and the substrate, or a protective film having a depressed central portion between adjacent junctions may be formed. For example, one or both of the first electrode portion and the second electrode portion may have a bump structure, and a protective film that is lower than the height of the bump and has a depressed center may be provided between adjacent joint portions. Thereby, the enclosure property of underfill resin can be improved and the void generation | occurrence | production in resin can be suppressed.
 また、第1電極部と第2電極部の一方又は両方がバンプ構造からなり、接合部は、バンプの接合部側が平坦化した接合面を持つバンプで形成されてなるように構成してもよい。接合材料としてAuの厚さを極薄で形成すれば、FC実装時に短時間で固溶体層を形成することができるので、生産性が向上し、Auの使用量を抑制でき、経済的効果が高い。この効果はバンプを平坦化することでさらに効果を増すことができる。In addition, one or both of the first electrode portion and the second electrode portion may have a bump structure, and the bonding portion may be formed of a bump having a flattened bonding surface on the bonding portion side of the bump. . If the Au material is formed with a very thin thickness as the bonding material, a solid solution layer can be formed in a short time during FC mounting, so that productivity is improved, the amount of Au used can be suppressed, and an economic effect is high. . This effect can be further increased by flattening the bump.
 また、固溶体領域の構成材料が、全率固溶体型の材料からなるように構成してもよい。Further, the constituent material of the solid solution region may be configured to be a solid solution type material.
 他方、上記の半導体装置の製造方法の例としては、まず、第1電極部と第2電極部との接合部が固溶体領域を有するように選択された金属材料からなる第1電極部と第2電極部とを形成し、第1電極部と第2電極部とが相互に対向するよう位置合せする。そして、第1電極部と第2電極部とを加圧接触させ、加圧接触させた状態で加熱し、加熱した状態で保持して接合部に固溶体領域を形成する。On the other hand, as an example of the manufacturing method of the semiconductor device, first, the first electrode portion and the second electrode made of a metal material selected so that the joint portion between the first electrode portion and the second electrode portion has a solid solution region. An electrode part is formed and aligned so that the first electrode part and the second electrode part face each other. And a 1st electrode part and a 2nd electrode part are made to press-contact, and it heats in the state made to press-contact, hold | maintains in the heated state, and forms a solid solution area | region in a junction part.
 本発明の半導体装置の製造方法によれば、半導体素子側から加熱を加えて固溶体層を生成させるが可能なので、1つの基板に複数個の半導体素子を連続して接合する場合においても、基板への加熱による負荷や、電極部の経時変化による組成の変化を抑制することができ、偏析などによる局所的な強度の変化による信頼性低下を防ぐことができる。According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is possible to generate a solid solution layer by applying heat from the semiconductor element side, so even when a plurality of semiconductor elements are continuously bonded to one substrate, It is possible to suppress the load caused by heating and the change in composition due to the aging of the electrode part, and it is possible to prevent a decrease in reliability due to a local change in strength due to segregation or the like.
 また、本発明の半導体素子の製造方法によれば、半導体素子の電極上と基板の電極上にそれぞれCuバンプを形成した場合、そのCuバンプの表面を平坦化加工することにより、高さが均一で表面が平担な電極部とすることができるので、低い実装荷重で各電極部間を当接でき、その結果、半導体素子への損傷がない。According to the method for manufacturing a semiconductor element of the present invention, when Cu bumps are formed on the electrodes of the semiconductor element and the electrodes of the substrate, respectively, the surface of the Cu bumps is flattened to make the height uniform. Thus, the electrode portions having a flat surface can be formed, so that the electrode portions can be brought into contact with each other with a low mounting load. As a result, there is no damage to the semiconductor element.
 上記の電極部の形成の一例としては、半導体素子及び基板の一方又は両方の電極を覆うように密着層と接着層とを積層し、接着層上にレジストを形成し、電極上方のレジストを除去して開口部を形成し、開口部を金属材料で埋めて電極部を形成する。その後、開口部に形成した電極部と開口部以外のレジストとを加工して電極部を平坦化し、電極部上に固溶体領域を形成するための接合材料を供給し、平坦化加工後のレジストを除去し、電極部以外の密着層と接着層を除去する。As an example of the formation of the electrode part, an adhesion layer and an adhesive layer are laminated so as to cover one or both electrodes of the semiconductor element and the substrate, a resist is formed on the adhesive layer, and the resist above the electrode is removed. Thus, an opening is formed, and the electrode is formed by filling the opening with a metal material. After that, the electrode part formed in the opening part and the resist other than the opening part are processed to flatten the electrode part, supply a bonding material for forming a solid solution region on the electrode part, and the resist after the flattening process is applied. The adhesive layer and the adhesive layer other than the electrode portion are removed.
 上記の電極部の形成の他の例としては、半導体素子及び基板の一方又は両方の電極を覆うように密着層と接着層とを積層し、接着層上にレジストを形成し、電極上方のレジストを除去して開口部を形成し、開口部を金属材料で埋めて電極部を形成する。その後、残りのレジストを除去し、電極部以外の密着層と接着層を除去し、電極部を覆うように保護膜を形成し、電極部と保護膜を加工して電極部を平坦化し、電極部上に固溶体領域を形成するための接合材料を供給し、保護膜を均一に所定量除去して電極部を突出させる。As another example of the formation of the electrode part, an adhesive layer and an adhesive layer are laminated so as to cover one or both electrodes of the semiconductor element and the substrate, a resist is formed on the adhesive layer, and the resist above the electrode is formed. Is removed to form an opening, and the opening is filled with a metal material to form an electrode portion. Then, the remaining resist is removed, the adhesion layer and the adhesive layer other than the electrode part are removed, a protective film is formed so as to cover the electrode part, the electrode part and the protective film are processed, the electrode part is flattened, and the electrode A bonding material for forming a solid solution region is supplied on the part, and a predetermined amount of the protective film is uniformly removed to project the electrode part.
 上記の電極部の平坦化では、レジスト又は保護膜のエッチングレートの方が速く、レジスト又は保護膜は接合部間の電極部の高さよりも低く且つ中央が窪むように加工してもよい。In the flattening of the electrode part, the etching rate of the resist or the protective film is faster, and the resist or the protective film may be processed to be lower than the height of the electrode part between the joints and to be depressed in the center.
 また、上記の電極部上への接合材料の供給では、無電解めっき法で行ってもよい。Further, the supply of the bonding material onto the electrode part may be performed by an electroless plating method.
 また、電極部がCuバンプであり、接合材料がAuであるように構成してもよい。Alternatively, the electrode part may be a Cu bump and the bonding material may be Au.
 他方、電極部上への接合材料の供給では、置換Auめっき浴を用いてCuバンプにAuの薄膜を形成し、更に置換と還元の併用型のAuめっき浴を用いて所望の膜厚に形成してもよい。On the other hand, in supplying the bonding material onto the electrode portion, a thin film of Au is formed on the Cu bump using a substitution Au plating bath, and further formed to a desired film thickness using a combination of substitution and reduction type Au plating bath. May be.
 半導体装置の製造方法の他の例としては、その電極部の形成では、第1電極部と第2電極部との接合部が固溶体領域を有するように、第1電極部と第2電極部の一方をCuバンプとし、他方の構成材料をAuとするものがある。As another example of the manufacturing method of the semiconductor device, in the formation of the electrode part, the first electrode part and the second electrode part are formed so that the joint part between the first electrode part and the second electrode part has a solid solution region. Some have Cu bumps and the other is Au.
 Cuバンプからなる電極部の形成の一例としては、半導体素子及び基板の一方又は両方の電極を覆うように密着層と接着層とを積層し、接着層上にレジストを形成し、電極上方のレジストを除去して開口部を形成し、開口部をCuで埋めてCuバンプを形成する。その後、開口部に形成したCuバンプと開口部以外のレジストとを加工して電極部を平坦化し、平坦化加工後のレジストを除去し、Cuバンプ以外の密着層と接着層を除去する。As an example of the formation of an electrode portion made of Cu bumps, an adhesion layer and an adhesion layer are laminated so as to cover one or both electrodes of a semiconductor element and a substrate, a resist is formed on the adhesion layer, and a resist above the electrodes is formed. Are removed to form openings, and the openings are filled with Cu to form Cu bumps. Thereafter, the Cu bump formed in the opening and the resist other than the opening are processed to flatten the electrode part, the resist after the flattening process is removed, and the adhesion layer and the adhesive layer other than the Cu bump are removed.
 Cuバンプからなる電極部の形成の他の例としては、半導体素子及び基板の一方又は両方の電極を覆うように密着層と接着層とを積層し、接着層上にレジストを形成し、電極上方のレジストを除去して開口部を形成し、開口部をCuで埋めてCuバンプを形成する。その後、残りのレジストを除去し、Cuバンプ以外の密着層と接着層を除去し、Cuバンプを覆うように保護膜を形成し、Cuバンプと保護膜を加工してCuバンプを平坦化し、保護膜を均一に所定量除去してCuバンプを突出させる。As another example of the formation of the electrode portion made of Cu bump, an adhesion layer and an adhesion layer are laminated so as to cover one or both electrodes of the semiconductor element and the substrate, a resist is formed on the adhesion layer, and the upper part of the electrode is formed. The resist is removed to form openings, and the openings are filled with Cu to form Cu bumps. Thereafter, the remaining resist is removed, the adhesion layer and the adhesive layer other than the Cu bump are removed, a protective film is formed so as to cover the Cu bump, the Cu bump and the protective film are processed, the Cu bump is flattened, and protection is performed. A predetermined amount of the film is removed uniformly to project the Cu bumps.
 また、電極部の平坦化では、レジスト又は保護膜のエッチングレートの方が速く、レジスト又は保護膜は接合部間の電極部の高さよりも低く且つ中央が窪むように加工してもよい。Further, in the flattening of the electrode part, the etching rate of the resist or the protective film is faster, and the resist or the protective film may be processed so as to be lower than the height of the electrode part between the joints and the center is depressed.
 以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. The scope of the present invention is not limited only to the following embodiments.
 (第1の実施の形態)
 図1は、本発明の第1実施の形態に係る半導体装置を示す断面図である。図1に示す半導体装置は、半導体素子1に設けられた電極3上にCuバンプ8があり、基板2に設けられた電極3上にも同様にCuバンプ8があり、両方のバンプ8,8がCuとAuとからなる固溶体層10を介して接合されている。ここで、固溶体層10は、半導体素子1側と基板2側の両方のCuバンプ8,8の接合部にある領域(固溶体領域)に存在する層であり、この固溶体層10は、Cuの濃度が均一に傾斜した傾斜層となっている。一例として、この固溶体層10の厚さを0.5μmとし、Cuバンプ8の厚さを1μm以上とし、望ましくは3μm以上とすれば、高温保管環境での長期保管信頼性が高くなる。そして、半導体素子1と基板2との間には、アンダーフィル樹脂層11が形成されている。(First embodiment)
 FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. The semiconductor device shown in FIG. 1 has Cu bumps 8 on theelectrodes 3 provided on thesemiconductor element 1, and also has Cu bumps 8 on theelectrodes 3 provided on thesubstrate 2. Are joined via asolid solution layer 10 made of Cu and Au. Here, thesolid solution layer 10 is a layer existing in a region (solid solution region) in a joint portion between the Cu bumps 8 and 8 on both thesemiconductor element 1 side and thesubstrate 2 side. Thesolid solution layer 10 has a Cu concentration. Is an inclined layer that is uniformly inclined. As an example, when the thickness of thesolid solution layer 10 is 0.5 μm and the thickness of theCu bump 8 is 1 μm or more, preferably 3 μm or more, long-term storage reliability in a high-temperature storage environment is improved. Anunderfill resin layer 11 is formed between thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2.
 なお、詳しくは、半導体素子1に設けられた電極3の上、及び基板2に設けられた電極3の上には、密着層6と接着層7とがその順で設けられており、Cuバンプ8はその接着層7上に設けられている。また、半導体素子1上及び基板2上の電極3以外の面には、絶縁膜4が設けられている。Specifically, anadhesion layer 6 and anadhesive layer 7 are provided in this order on theelectrode 3 provided on thesemiconductor element 1 and on theelectrode 3 provided on thesubstrate 2. 8 is provided on theadhesive layer 7. An insulatingfilm 4 is provided on the surface of thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2 other than theelectrode 3.
 本願において、固溶体層10は、固溶体を構成する材料の濃度が均一に傾斜している場合を含むので、Cuバンプ8との間の境界が明瞭でない場合がある。そのため、本願では、例えばCuバンプ8のCuと接合材料であるAuとを含む領域を固溶体領域と呼び、その固溶体領域が接合部に存在するものとしている。また、電極部とは、電極3からCuバンプ8までの部分、主には電極3上に設けられたバンプ8を指し、第1電極部とは一方の側の回路板である半導体素子1における電極部を指し、第2電極部とは他方の側の回路板である基板2における電極部を指している。また、接合部とは、対向するCuバンプ8,8が接合して固溶体層10が形成された部分を指すものとする。In the present application, since thesolid solution layer 10 includes a case where the concentration of the material constituting the solid solution is uniformly inclined, the boundary with theCu bump 8 may not be clear. Therefore, in the present application, for example, a region including Cu of theCu bump 8 and Au as a bonding material is referred to as a solid solution region, and the solid solution region is present in the bonded portion. The electrode portion refers to a portion from theelectrode 3 to theCu bump 8, mainly thebump 8 provided on theelectrode 3, and the first electrode portion in thesemiconductor element 1 which is a circuit board on one side. The electrode part is indicated, and the second electrode part is an electrode part in thesubstrate 2 which is a circuit board on the other side. Moreover, a junction part shall point out the part in whichCu bump 8 and 8 which opposes joined and thesolid solution layer 10 was formed.
 本実施の形態に係る半導体装置では、CuとAuとの固溶体層10を介して半導体素子1と基板2の電極同士を接合しており、この固溶体層10は、半導体素子1側と基板2側のCuバンプ8,8からCuの濃度勾配が均一に傾斜した傾斜層(反応層ともいう)であるので、不連続がなく、機械的強度に優れている。また、この固溶体層10が形成された接続部は、拡散反応やエレクトロマイグレーション現象が進行しても不連続な接合界面とはならないので、不良、クラックなどの起点が生じない。従って、信頼性を向上させることが可能となる。In the semiconductor device according to the present embodiment, the electrodes of thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2 are joined to each other through thesolid solution layer 10 of Cu and Au. Thesolid solution layer 10 is formed on thesemiconductor element 1 side and thesubstrate 2 side. The Cu bumps 8 and 8 are inclined layers (also referred to as reaction layers) in which the Cu concentration gradient is uniformly inclined, so that there is no discontinuity and excellent mechanical strength. In addition, the connection portion in which thesolid solution layer 10 is formed does not become a discontinuous bonding interface even when a diffusion reaction or an electromigration phenomenon proceeds, so that no starting point such as a defect or a crack is generated. Therefore, reliability can be improved.
 次に、この第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described.
 初めに、回路面上に設けられたAl等からなる電極3と、その電極3上の一部に開口部を有した態様で回路面上を覆うSiONやSiO2等からなる絶縁膜4とを有する半導体素子1及び基板2を作製又は準備する。この半導体素子1及び基板2の電極形成面側に、スパッタ法等を用いてTi等からなる密着層6とCu等からなる接着層7を、その電極3と絶縁膜4の全面に形成する。そして、スピンコート等によって感光性のレジスト12を接着層7上に形成し、露光現像することで電極上方のレジスト12のみを除去し、電極3上に所望の大きさで開口部を形成する。更に、このレジスト12の開口部に電解めっき法等でバンプ8となるCuを析出させる〔図2A〕。このとき、Cuバンプ8の高さは各電極3間でバラツキが生じていてもよい。First, anelectrode 3 made of Al or the like provided on the circuit surface and an insulatingfilm 4 made of SiON, SiO2 or the like covering the circuit surface in a form having an opening on a part of theelectrode 3 are provided. Asemiconductor element 1 and asubstrate 2 are prepared or prepared. Anadhesion layer 6 made of Ti or the like and anadhesive layer 7 made of Cu or the like are formed on the entire surface of theelectrode 3 and the insulatingfilm 4 by sputtering or the like on the electrode formation surface side of thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2. Then, a photosensitive resist 12 is formed on theadhesive layer 7 by spin coating or the like, and only the resist 12 above the electrode is removed by exposure and development, and an opening having a desired size is formed on theelectrode 3. Further, Cu that becomes thebumps 8 is deposited in the openings of the resist 12 by an electrolytic plating method or the like [FIG. 2A]. At this time, the height of theCu bump 8 may vary between theelectrodes 3.
 次に、Cuバンプ8の平坦化加工を行う。平坦化加工は、開口部に形成された電極部であるCuバンプ8と、Cuバンプ8以外のレジスト12とを、機械研磨法、化学機械研磨法(CMP)、研削加工等の各種の平坦化加工手段を用いて行う〔図2B〕。Next, theCu bump 8 is flattened. In the flattening process, various kinds of flattening such as a mechanical polishing method, a chemical mechanical polishing method (CMP), and a grinding process are performed on theCu bump 8 that is an electrode portion formed in the opening and the resist 12 other than theCu bump 8. This is performed using a processing means [FIG. 2B].
 次に、無電解めっき法等を用いて、Cuバンプ8上に、最終的にCuと固溶体領域を形成するための接合材料9であるAu薄膜を形成する〔図2C〕。ここで、無電解めっき法で行う場合は、置換Auめっき浴を用いて所望のめっき厚のAuを形成することができる。また、置換Auめっき浴にてAu薄膜を形成した後、置換と還元の併用型のAuめっき浴を用いて所望のめっき厚のAu薄膜を形成してもよい。Au等からなる接合材料9の厚さは特に限定されないが、例えば0.03μmから0.5μmの範囲を例示できるが、それ以外の厚さであってもよい。Next, by using an electroless plating method or the like, an Au thin film that is abonding material 9 for finally forming a solid solution region with Cu is formed on the Cu bump 8 [FIG. 2C]. Here, when the electroless plating method is used, Au having a desired plating thickness can be formed using a substitution Au plating bath. Alternatively, after forming an Au thin film in a substitution Au plating bath, an Au thin film having a desired plating thickness may be formed using a combination of substitution and reduction type Au plating bath. Although the thickness of thebonding material 9 made of Au or the like is not particularly limited, for example, a range of 0.03 μm to 0.5 μm can be exemplified, but other thicknesses may be used.
 その後、残りのレジスト12を除去し、Cuバンプ8の下以外に形成されている密着層6と接着層7とをウェットエッチング法等を用いて除去する。こうして、本実施の形態に係る半導体装置に用いられる半導体素子1及び基板2を得ることができる。これらは、平坦化されたCuバンプ8の接合面上にAuからなる接合材料9が設けられた態様で得られる〔図2D〕。Thereafter, the remaining resist 12 is removed, and theadhesion layer 6 and theadhesion layer 7 formed other than under the Cu bumps 8 are removed using a wet etching method or the like. Thus, thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2 used in the semiconductor device according to the present embodiment can be obtained. These are obtained in a mode in which abonding material 9 made of Au is provided on the bonding surface of the planarized Cu bump 8 [FIG. 2D].
 次に、Cuバンプ8と接合材料9が形成された半導体素子1と基板2を用いて、両方の電極部の位置が一致するように位置合を行う〔図2E〕。このとき、半導体素子1は、ダイシング加工によって所望のサイズに個片化がなされている。また、半導体素子1の裏面を研磨法等にて加工し、所望の薄さに薄型化してもよい。基板2についても同様に個片化や薄型化を行ってもよい。Next, using thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2 on which the Cu bumps 8 and thebonding material 9 are formed, alignment is performed so that the positions of both electrode portions coincide (FIG. 2E). At this time, thesemiconductor element 1 is separated into a desired size by dicing. Further, the back surface of thesemiconductor element 1 may be processed by a polishing method or the like to reduce the thickness to a desired thickness. Similarly, thesubstrate 2 may be singulated or thinned.
 その後、対向する電極部の接合材料9,9面が全て接触する程度に加圧し、両方のCuバンプ8と接合材料9を所定の温度以上に加熱する。ここで、加熱方法は、基板側を常温又はCuとAuとの反応が急速に進行しない程度の予備加熱とし、半導体素子1側よりCuとAuを反応させるための加熱を行ってもよい。Thereafter, pressurization is performed so that the surfaces of thebonding materials 9 and 9 of the opposing electrode portions are all in contact with each other, and both the Cu bumps 8 and thebonding material 9 are heated to a predetermined temperature or more. Here, as the heating method, the substrate side may be preheated to room temperature or to the extent that the reaction between Cu and Au does not proceed rapidly, and heating for reacting Cu and Au from thesemiconductor element 1 side may be performed.
 次に、この加熱状態を保持することによって半導体素子1と基板2の両方の接合材料9であるAuとCuバンプ8との反応が進み、AuとCuとが固溶体化し、両方のCuバンプ8の濃度勾配が均一に傾斜し、厚さが例えば0.5μmの固溶体層10となることで接合される。最後に、半導体素子1と基板2との間に、樹脂を注入することによりアンダーフィル樹脂層11を形成して、本発明の第1の実施の形態からなる半導体装置が得られる〔図2F〕。Next, by maintaining this heating state, the reaction between Au and Cu bumps 8 which are thebonding materials 9 of both thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2 proceeds, and Au and Cu are solid-solutioned. Bonding is achieved by the concentration gradient being uniformly inclined and thesolid solution layer 10 having a thickness of, for example, 0.5 μm. Finally, anunderfill resin layer 11 is formed by injecting a resin between thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2 to obtain the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention [FIG. 2F]. .
 本発明の半導体装置の製造方法では、半導体素子1側から加熱を加えて固溶体層10を生成させることで、1つの基板2に複数個の半導体素子1を連続して接合する場合においても、基板2への加熱による負荷や、電極部の経時変化による組成の変化を抑制することが可能であり、偏析などによる局所的な強度の変化による信頼性低下が発生しない。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, even when a plurality ofsemiconductor elements 1 are continuously bonded to onesubstrate 2 by applying heat from thesemiconductor element 1 side to generate thesolid solution layer 10, the substrate It is possible to suppress a load due to heating to 2 and a change in composition due to a change with time of the electrode part, and reliability deterioration due to a local change in strength due to segregation or the like does not occur.
 また、半導体素子1と基板2の電極3上に形成したCuバンプ8を平坦化することで、各電極部はその高さが均一で且つ表面が平面となる。その結果、低い実装荷重設定で対向する各電極部を当接することができるので、半導体素子1への損傷を抑制することが可能である。Further, by flattening the Cu bumps 8 formed on thesemiconductor element 1 and theelectrode 3 of thesubstrate 2, each electrode portion has a uniform height and a flat surface. As a result, the opposing electrode portions can be brought into contact with each other with a low mounting load setting, so that damage to thesemiconductor element 1 can be suppressed.
 更に、半導体素子1と基板2に保護膜(図9A及び図9Bの符号5を参照)を形成しないことによって、半導体素子1と基板2との間隔を広く保てると共にギャップ差が無いので、アンダーフィル樹脂の封入性を向上させることができ、樹脂内ボイドの発生を抑制が可能であることから、高い信頼性が得られる。Further, since no protective film is formed on thesemiconductor element 1 and the substrate 2 (seereference numeral 5 in FIGS. 9A and 9B), the gap between thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2 can be kept wide and there is no gap difference. Since the resin sealing property can be improved and generation of voids in the resin can be suppressed, high reliability can be obtained.
 また更に、不要箇所の密着層6と接着層7の除去を行う前にAuからなる接合材料9を供給しているため、無電解めっきにて接合材料9を供給する場合に、各電極間における電位差はない。従って、各Cuバンプ間での電位差によるめっき厚のバラツキや未析出を抑制することができ、各Cuバンプ間で安定した接合状態を得ることが可能である。Furthermore, since thebonding material 9 made of Au is supplied before theadhesion layer 6 and theadhesive layer 7 are removed from unnecessary portions, when thebonding material 9 is supplied by electroless plating, between the electrodes. There is no potential difference. Therefore, variations in plating thickness and non-precipitation due to a potential difference between the Cu bumps can be suppressed, and a stable bonding state can be obtained between the Cu bumps.
 また更に、レジスト12を形成した後にCuバンプ8の平坦化加工を行い、その後、Auからなる接合材料9を形成し、その後、レジスト12を除去することによって、Cuの研磨屑等が半導体素子1や基板2の回路面に残存しにくい。従って、半導体装置における絶縁不良等の発生を抑制でき、信頼性を向上させることが可能である。Further, after the resist 12 is formed, the Cu bumps 8 are flattened, and then abonding material 9 made of Au is formed. Thereafter, the resist 12 is removed, so that Cu polishing debris can be removed from thesemiconductor element 1. And hardly remain on the circuit surface of thesubstrate 2. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of insulation failure or the like in the semiconductor device and improve reliability.
 本発明においては、半導体素子1と基板2とを接合した構造を示したが、半導体素子同士1,1を接合した複合回路装置であってもよいし、基板同士2,2を接合した複合回路装置であってもよい。In the present invention, a structure in which thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2 are joined is shown. However, a composite circuit device in which thesemiconductor elements 1 and 1 are joined may be used, or a composite circuit in which thesubstrates 2 and 2 are joined. It may be a device.
 また、Auからなる接合材料9の供給を半導体素子1と基板2の両方に行っているが、何れか一方の電極部側だけであってもよい。また更に、半導体素子1の電極部と基板2の電極部の何れか一方のみを、Cuバンプ8とAuからなる接合材料9で構成し、他方はバンプ構造とせずにCu電極を形成して両者を接合した構造であってもよい。また、半導体素子1の電極部と基板2の電極部の何れか一方のみをCuバンプ8で構成し、他方はバンプ構造とせずにCu電極を形成し、そのCu電極上にAuからなる接合材料9を形成して両者を接合したものであってもよい。Further, thebonding material 9 made of Au is supplied to both thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2, but only one of the electrode portions may be provided. Furthermore, only one of the electrode part of thesemiconductor element 1 and the electrode part of thesubstrate 2 is composed of abonding material 9 made of Cu bumps 8 and Au, and the other is formed with a Cu electrode without a bump structure. It may be a structure in which Further, only one of the electrode portion of thesemiconductor element 1 and the electrode portion of thesubstrate 2 is constituted by theCu bump 8, the other is not formed with a bump structure, a Cu electrode is formed, and a bonding material made of Au on the Cu electrode. 9 may be formed and both may be joined.
 また、この実施の形態ではCuとAuとの固溶体層10を介した接合構造としているが、本発明においては、AuバンプとPtや、AuバンプとPdや、CuバンプとPtや、CuバンプとPdや、CoバンプとPd等のバンプ材と接合材料の組合せであってもよく、それらの組合せにより固溶体層10を形成し、この固溶体層10を介した接合構造としてもよい。こうした固溶体領域の構成材料は全率固溶体型の材料からなるものが好ましい。In this embodiment, the bonding structure is formed through thesolid solution layer 10 of Cu and Au. However, in the present invention, Au bump and Pt, Au bump and Pd, Cu bump and Pt, Cu bump and A combination of a bump material such as Pd or Co bump and Pd and a bonding material may be used, and thesolid solution layer 10 may be formed by a combination thereof, and a bonding structure via thesolid solution layer 10 may be used. The constituent material of such a solid solution region is preferably made of a solid solution type material.
 (第2の実施の形態)
 図3は、本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置を示す断面図である。図3に示すように、本実施の形態が第1の実施の形態と相違する点は、隣接するCuバンプ8,8間に中央が窪んだ円弧状の保護膜5が形成されている点である。(Second Embodiment)
 FIG. 3 is a sectional view showing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the present embodiment is different from the first embodiment in that an arc-shapedprotective film 5 whose center is depressed is formed between adjacent Cu bumps 8 and 8. is there.
 本実施の形態では、そうした保護膜5を形成することで、半導体素子1及び基板2とアンダーフィル樹脂層11との密着性が向上し、また、その保護膜5は、半導体素子1と基板2の線膨張差等によって生じる応力に対して緩和層として機能することから、信頼性を向上させることが可能である。In the present embodiment, by forming such aprotective film 5, the adhesion between thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2 and theunderfill resin layer 11 is improved, and theprotective film 5 includes thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2. Since it functions as a relaxation layer with respect to the stress caused by the difference in linear expansion, it is possible to improve the reliability.
 また、保護膜5の表面が隣接するバンプ8,8間で中央が窪んだ円弧状であることによって、接合後の半導体素子1と基板2との間を広く確保することができる。その結果、アンダーフィル樹脂の封入性を確保でき、樹脂内ボイドの発生を抑制し、高い信頼性を得ることが可能となる。Further, since the surface of theprotective film 5 has an arc shape in which the center is depressed between theadjacent bumps 8 and 8, a wide space can be secured between thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2 after bonding. As a result, it is possible to secure the encapsulating property of the underfill resin, suppress the generation of voids in the resin, and obtain high reliability.
 図4A~図4Hは、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。本実施の形態では、バンプ8となるCuをレジスト12の開口部に析出させる工程まで、第1の実施の形態と同様である〔図4A〕。4A to 4H are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment. In the present embodiment, the process is the same as that of the first embodiment up to the step of depositing Cu to be thebumps 8 in the openings of the resist 12 [FIG. 4A].
 次に、残りのレジスト12を除去し、バンプ8の下以外に形成されている密着層6と接着層7とをウェットエッチング法等を用い除去する〔図4B〕。Next, the remaining resist 12 is removed, and theadhesion layer 6 and theadhesion layer 7 formed except for under thebumps 8 are removed using a wet etching method or the like [FIG. 4B].
 次に、バンプ8を覆うように熱硬化性のポリイミド樹脂等からなる保護膜5をスピンコート法等を用いて供給し硬化させる〔図4C〕。Next, aprotective film 5 made of a thermosetting polyimide resin or the like is supplied and cured using a spin coat method or the like so as to cover the bumps 8 [FIG. 4C].
 そして、保護膜5とバンプ8を機械研磨法、化学機械研磨法(CMP)、研削加工等の各種の平坦化加工手段で加工し、バンプ8の平坦化加工を行う〔図4D〕。このとき、Cuのエッチングレートよりも保護膜5の研磨量又は研削量の方が多くなるようにスラリーや加工条件を調整して研磨又は研削し、保護膜5の表面が隣接するバンプ8,8間で中央が窪んだ円弧状となるように加工する。その窪みの程度は特に限定されないが、後工程で保護膜5を均一に所定量除去した後であっても、下層である絶縁膜4等が保護膜5よりも露出しない程度であればよい。Then, theprotective film 5 and thebumps 8 are processed by various flattening means such as a mechanical polishing method, a chemical mechanical polishing method (CMP), and a grinding process to flatten the bumps 8 [FIG. 4D]. At this time, the polishing or grinding conditions are adjusted so that the polishing amount or the grinding amount of theprotective film 5 is larger than the etching rate of Cu, and polishing or grinding is performed. It is processed so as to form an arc shape with the center recessed. The degree of the depression is not particularly limited, but may be any degree as long as the underlying insulatingfilm 4 or the like is not exposed from theprotective film 5 even after theprotective film 5 is uniformly removed in a subsequent step.
 更に、無電解めっき法等を用いてバンプ8にAuからなる接合材料9を形成する〔図4E〕。ここで、無電解めっき法で行う場合は、置換Auめっき浴を用いて所望のめっき厚のAuを形成することができる。また、置換Auめっき浴にてAu薄膜を形成した後、置換と還元の併用型のAuめっき浴を用いて所望のめっき厚のAu薄膜を形成してもよい。Further, abonding material 9 made of Au is formed on thebumps 8 by using an electroless plating method or the like [FIG. 4E]. Here, when the electroless plating method is used, Au having a desired plating thickness can be formed using a substitution Au plating bath. Alternatively, after forming an Au thin film in a substitution Au plating bath, an Au thin film having a desired plating thickness may be formed using a combination of substitution and reduction type Au plating bath.
 その後、ドライエッチング法等にて保護膜5を均一に所定量除去し、バンプ8の先端側を突出させることで、本発明の実施の形態で用いられる半導体素子1及び基板2の平坦化されたCuバンプ8とAuからなる接合材料9の構造が得られる〔図4F〕。Thereafter, theprotective film 5 is uniformly removed by a dry etching method or the like, and the tip end side of thebump 8 is protruded, so that thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2 used in the embodiment of the present invention are planarized. A structure of thebonding material 9 composed of theCu bump 8 and Au is obtained [FIG. 4F].
 次に、このバンプ8と接合材料9が形成された半導体素子1と基板2とを用いて、両方の電極3,3の位置が一致するように位置合わせを行う〔図4G〕。このとき、半導体素子1は、ダイシング加工によって所望のサイズに個片化がなされている。また、半導体素子1の裏面を研磨法等にて加工し、所望の薄さに薄型化してもよい。基板2についても同様に個片化や薄型化を行ってもよい。Next, using thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2 on which thebumps 8 and thebonding material 9 are formed, alignment is performed so that the positions of both theelectrodes 3 and 3 coincide [FIG. 4G]. At this time, thesemiconductor element 1 is separated into a desired size by dicing. Further, the back surface of thesemiconductor element 1 may be processed by a polishing method or the like to reduce the thickness to a desired thickness. Similarly, thesubstrate 2 may be singulated or thinned.
 その後、第1の実施の形態と同様に加圧、加熱し、半導体素子1と基板2は両方のバンプ8,8の間でCuとAuとの固溶体層10が形成され、固溶体層10を介して接合される。最後に、半導体素子1と基板2との間に、アンダーフィル樹脂層11を形成し、本実施の形態の半導体装置の構造が得られる〔図4H〕。Thereafter, pressurization and heating are performed as in the first embodiment, and asolid solution layer 10 of Cu and Au is formed between thebumps 8 and 8 on thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2, and thesolid solution layer 10 is interposed therebetween. Are joined. Finally, anunderfill resin layer 11 is formed between thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2 to obtain the structure of the semiconductor device of the present embodiment [FIG. 4H].
 本実施の形態では、バンプ8と保護膜5との密着性が得られている状態でバンプ8の平坦化加工を行うので、加工時にバンプ8と保護膜5とが剥がれや研磨ダレや研削ダレ等のバンプ形状不良及びバンプ損失を抑制することが可能である。また、保護膜5を形成することにより、半導体素子1及び基板2の回路面に対する保護性を向上させることができ、製造工程中における損傷を抑制することが可能である。In the present embodiment, since thebump 8 is planarized in a state in which the adhesion between thebump 8 and theprotective film 5 is obtained, thebump 8 and theprotective film 5 are peeled off during processing, polished, or ground. It is possible to suppress bump shape defects such as the above and bump loss. Further, by forming theprotective film 5, it is possible to improve the protection of the circuit surfaces of thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2, and it is possible to suppress damage during the manufacturing process.
 (第3の実施の形態)
 図5は、本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。図5に示すように、本実施の形態は、半導体素子1と基板2の保護膜5より突出したバンプ8側壁にもCuとAuとの固溶体層10が形成されている点において、第1及び第2の実施の形態と相違する。(Third embodiment)
 FIG. 5 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, this embodiment is different from the first embodiment in that asolid solution layer 10 of Cu and Au is also formed on the side wall of thebump 8 protruding from theprotective film 5 of thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2. This is different from the second embodiment.
 図6A~図6Hは、本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。本実施の形態では、バンプ8の平坦化加工まで第2の実施の形態と同様である〔図6A~図6D〕。その後、ドライエッチング法等を用いて保護膜5を均一に所定量除去し、バンプ8の先端側を突出させる〔図6E〕。そして、Auからなる接合材料9をバンプ8の先端に形成する。こうして、本実施の形態における半導体素子1及び基板2のCuバンプ8は、平坦化された先端側の面に接合材料9を形成してなる構造が得られる〔図6F〕。次に、このバンプ8に接合材料9が形成された半導体素子1と基板2とを用いて、対向する両方の電極部の位置が一致するように位置合わせを行う〔図6G〕。このとき、半導体素子1は、ダイシング加工によって所望のサイズに個片化がなされている。また、半導体素子1の裏面を研磨法等にて加工し所望の薄さに薄型化してもよい。基板2についても同様に個片化や薄型化を行ってもよい。その後、第1の実施の形態と同様に加圧、加熱し、半導体素子1と基板2は両方のバンプ8,8の間でCuとAuとの固溶体層10が形成され、その固溶体層10を介して接合される。最後に、半導体素子1と基板2との間に、アンダーフィル樹脂層11を形成し本実施形態の半導体装置が得られる〔図6H〕。6A to 6H are process diagrams showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the process up to flattening of thebumps 8 is the same as in the second embodiment (FIGS. 6A to 6D). Thereafter, theprotective film 5 is uniformly removed by a predetermined amount using a dry etching method or the like, and the tip side of thebump 8 is projected [FIG. 6E]. Then, abonding material 9 made of Au is formed at the tip of thebump 8. Thus, the Cu bumps 8 of thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2 in the present embodiment have a structure in which thebonding material 9 is formed on the flattened tip side surface [FIG. 6F]. Next, alignment is performed using thesemiconductor element 1 having thebonding material 9 formed on thebumps 8 and thesubstrate 2 so that the positions of both opposing electrode portions coincide with each other [FIG. 6G]. At this time, thesemiconductor element 1 is separated into a desired size by dicing. Further, the back surface of thesemiconductor element 1 may be processed by a polishing method or the like to be thinned to a desired thickness. Similarly, thesubstrate 2 may be singulated or thinned. Thereafter, pressurization and heating are performed in the same manner as in the first embodiment, and asolid solution layer 10 of Cu and Au is formed between thebumps 8 and 8 on thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2. Are joined. Finally, anunderfill resin layer 11 is formed between thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2 to obtain the semiconductor device of this embodiment [FIG. 6H].
 本実施の形態では、先に保護膜5を均一に所定量除去しバンプ8を突出させることで、めっきにより接合材料9を形成する領域を先端に連なる先端近傍の側面にも増加させているため、表面積の小さい微細なバンプにおいてもめっき反応の起点ができ易く、Auからなる接合材料9の供給バラツキや未析出を抑制することができる。従って、各バンプ間で安定した接合状態を得ることが可能である。In the present embodiment, theprotective film 5 is first removed uniformly by a predetermined amount and thebumps 8 are projected, so that the region where thebonding material 9 is formed by plating is also increased on the side surface in the vicinity of the tip that continues to the tip. Even in a fine bump having a small surface area, the starting point of the plating reaction can be easily performed, and supply variation and non-deposition of thebonding material 9 made of Au can be suppressed. Therefore, it is possible to obtain a stable bonding state between the bumps.
 また、本実施の形態では、先に保護膜5を均一に所定量除去し、バンプの先端側を突出させた後、Auからなる接合材料9の形成工程を行う。その結果、保護膜5の除去時における接合材料表面への汚染がない。従って、接合材料表面の汚染による接合不良の発生を抑制できるため、信頼性の高い接合構造を得ることが可能である。In the present embodiment, theprotective film 5 is first uniformly removed by a predetermined amount, and the tip end side of the bump is protruded, followed by the step of forming thebonding material 9 made of Au. As a result, there is no contamination on the surface of the bonding material when theprotective film 5 is removed. Therefore, since it is possible to suppress the occurrence of bonding failure due to contamination of the bonding material surface, it is possible to obtain a highly reliable bonding structure.
 (第4の実施の形態)
 図7は、本発明の第4の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。図7に示すように、本実施の形態において、第1、第2、第3の実施の形態と相違する点は、半導体素子1の電極部に対向する、基板2の電極部がAuバンプ13で構成されている点である。半導体素子1のバンプ8と基板2のAuバンプ13とは、CuとAuとの固溶体層10を介して接合されている。ここで、固溶体層10は、半導体素子1のCuバンプ8から基板2のAuバンプ13に向けCuの濃度が均一に傾斜した傾斜層(反応層)である。そして、半導体素子1と基板2との間には、アンダーフィル樹脂層11が形成されている。(Fourth embodiment)
 FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the present embodiment is different from the first, second, and third embodiments in that the electrode portion of thesubstrate 2 facing the electrode portion of thesemiconductor element 1 isAu bump 13. It is the point comprised by. Thebumps 8 of thesemiconductor element 1 and the Au bumps 13 of thesubstrate 2 are joined via asolid solution layer 10 of Cu and Au. Here, thesolid solution layer 10 is an inclined layer (reaction layer) in which the concentration of Cu is uniformly inclined from theCu bump 8 of thesemiconductor element 1 toward theAu bump 13 of thesubstrate 2. Anunderfill resin layer 11 is formed between thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2.
 本実施の形態では、第1から第3の実施の形態と同様に、CuとAuとの固溶体層10を介して半導体素子1と基板2の電極部同士を接合しており、この固溶体層10は、半導体素子1側のバンプ8から基板2側のバンプ13に向けてCuの濃度が少なくなるように傾斜した傾斜層(反応層)である。その結果、その接合部においては、元素の不連続部分がなく、機械的強度に優れている。また、拡散反応やエレクトロマイグレーション現象が進行しても、不連続な接合界面とはならないので、不良、クラックなどの起点が生じない。従って、信頼性を向上させることが可能となる。In the present embodiment, as in the first to third embodiments, the electrode portions of thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2 are joined to each other through thesolid solution layer 10 of Cu and Au. Is an inclined layer (reaction layer) inclined so that the concentration of Cu decreases from thebump 8 on thesemiconductor element 1 side toward thebump 13 on thesubstrate 2 side. As a result, there is no element discontinuity in the joint, and the mechanical strength is excellent. Further, even if a diffusion reaction or an electromigration phenomenon proceeds, a discontinuous bonding interface does not occur, so that no starting point such as a defect or a crack occurs. Therefore, reliability can be improved.
 図8A~図8Eは、本実施の形態で用いられる半導体装置の製造方法を示す工程図である。初めに、回路面上に設けられたAl等からなる電極3と、その電極3上の一部に開口部を有した態様で回路面上を覆うSiONやSiO2等からなる絶縁膜4とを有する基板2を作製又は準備する。この基板2の電極形成側に、スパッタ法等を用いてTi等からなる密着層6とCu等からなる接着層7を、その電極3と絶縁膜4の全面に形成する。そして、スピンコート等によって感光性のレジスト12を接着層7上に供給し、露光現像することで電極上方のレジスト12のみを除去し、電極3上に所望の大きさで開口部を形成する。更に、このレジスト12の開口部に電解めっき法等でバンプ13となるAuを析出させる〔図8A〕。このとき、Auバンプ13の高さは各電極3間でバラツキが生じてもよい。8A to 8E are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device used in the present embodiment. First, anelectrode 3 made of Al or the like provided on the circuit surface and an insulatingfilm 4 made of SiON, SiO2 or the like covering the circuit surface in a form having an opening on a part of theelectrode 3 are provided. Asubstrate 2 is prepared or prepared. Anadhesion layer 6 made of Ti or the like and anadhesive layer 7 made of Cu or the like are formed on the entire surface of theelectrode 3 and the insulatingfilm 4 on the electrode forming side of thesubstrate 2 by sputtering or the like. Then, a photosensitive resist 12 is supplied onto theadhesive layer 7 by spin coating or the like, and only the resist 12 above the electrode is removed by exposure and development, and an opening having a desired size is formed on theelectrode 3. Further, Au serving as thebumps 13 is deposited in the openings of the resist 12 by an electrolytic plating method or the like [FIG. 8A]. At this time, the height of theAu bump 13 may vary between theelectrodes 3.
 次に、Auバンプ13の平坦化加工を行う。平坦化加工は、開口部に形成された電極部であるAuバンプ13と、Auバンプ13以外のレジスト12とを、機械研磨法、化学機械研磨法(CMP)、研削加工等の各種の平坦化加工手段を用いて行う〔図8B〕。Next, theAu bump 13 is flattened. In the flattening process, various kinds of flattening such as a mechanical polishing method, a chemical mechanical polishing method (CMP), and a grinding process are performed on theAu bump 13 which is an electrode portion formed in the opening and the resist 12 other than theAu bump 13. This is done using the processing means [FIG. 8B].
 次に、残りのレジスト12を除去し、Auバンプ13の下以外に形成されている密着層6と接着層7とをウェットエッチング法等を用いて除去する。こうして、本実施の形態で用いられる基板2を得ることができる。この基板2は、平坦化されたAuバンプ13を電極部として備える構造である〔図8C〕。Next, the remaining resist 12 is removed, and theadhesion layer 6 and theadhesion layer 7 formed other than under the Au bumps 13 are removed using a wet etching method or the like. Thus, thesubstrate 2 used in this embodiment can be obtained. Thesubstrate 2 has a structure including a flattenedAu bump 13 as an electrode part [FIG. 8C].
 次に、このAuバンプ13の構造を有する基板2と、第1の実施の形態で示した平坦化されたCuバンプ8とそのCuバンプ8の先端面に形成されたAuからなる接合材料9とを有した半導体素子1とを用いて、両方の電極部の位置が一致するように位置合を行う〔図8D〕。このとき、半導体素子1は、ダイシング加工によって所望のサイズに個片化がなされている。また、半導体素子1の裏面を研磨法等にて加工し所望の薄さに薄型化してもよい。基板2についても同様に個片化や薄型化を行ってもよい。Next, thesubstrate 2 having the structure of theAu bump 13, theplanarized Cu bump 8 shown in the first embodiment, and thebonding material 9 made of Au formed on the front end surface of theCu bump 8; Positioning is performed using thesemiconductor element 1 having a position so that the positions of both electrode portions coincide with each other [FIG. 8D]. At this time, thesemiconductor element 1 is separated into a desired size by dicing. Further, the back surface of thesemiconductor element 1 may be processed by a polishing method or the like to be thinned to a desired thickness. Similarly, thesubstrate 2 may be singulated or thinned.
 その後、Cuバンプ8の接合材料9面と、Auバンプ13の先端面とが全て接触する程度に加圧し、Cuバンプ8、接合材料9及びAuバンプ13を所定の温度以上に加熱する。ここで、加熱方法は、基板側を常温又はCuとAuとの反応が急速に進行しない程度の予備加熱とし、半導体素子1側よりCuとAuを反応させるための加熱を行ってもよい。Thereafter, the pressure is applied so that thebonding material 9 surface of theCu bump 8 and the tip surface of theAu bump 13 are all in contact with each other, and theCu bump 8, thebonding material 9 and theAu bump 13 are heated to a predetermined temperature or higher. Here, as the heating method, the substrate side may be preheated to room temperature or to the extent that the reaction between Cu and Au does not proceed rapidly, and heating for reacting Cu and Au from thesemiconductor element 1 side may be performed.
 次に、この加熱状態を保持することによって基板2のAuバンプ13及び半導体素子1の接合材料9であるAuと、半導体素子1のCuバンプ8との反応が進み、半導体素子1のCuバンプ8と基板2のAuバンプ13との間でCuとAuとが固溶体化し、両側の電極部は固溶体層10を介して接合される。最後に、半導体素子1と基板2との間に、樹脂を注入することによりアンダーフィル樹脂層11を形成して、本発明の第4の実施の形態からなる半導体装置が得られる〔図8E〕。Next, by maintaining this heated state, the reaction between theAu bump 13 of thesubstrate 2 and the Au that is thebonding material 9 of thesemiconductor element 1 and theCu bump 8 of thesemiconductor element 1 proceeds, and theCu bump 8 of thesemiconductor element 1. Cu and Au form a solid solution between the Au bumps 13 of thesubstrate 2 and the electrode portions on both sides are joined via thesolid solution layer 10. Finally, anunderfill resin layer 11 is formed by injecting a resin between thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2 to obtain a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention [FIG. 8E]. .
 本実施の形態では、半導体素子1の電極部と基板2の電極部の何れか一方のバンプをCuよりも変形しやすいAuで構成したので、接合時に、より低い実装荷重設定でバンプ表面同士を接触させることができ、その結果、半導体素子1への損傷を抑制することが可能である。In the present embodiment, since either one of the bumps of the electrode part of thesemiconductor element 1 and the electrode part of thesubstrate 2 is made of Au, which is easier to deform than Cu, the bump surfaces are bonded to each other with a lower mounting load setting at the time of bonding. As a result, damage to thesemiconductor element 1 can be suppressed.
 本実施の形態においても、半導体素子1と基板2とを接合した構造を示したが、半導体素子1,1同士の接合や基板2,2同士の接合であってもよい。また、半導体素子1として、第1の実施の形態で示した平坦化されたCuバンプ8とAuからなる接合材料9の構造を用いたが、第2、第3の実施の形態で示した構造であってもよい。また更に、第1から第3の実施の形態で示した構造を半導体素子1又は基板2に用いる場合、Auからなる接合材料9の供給を行わない構造を採ってもよい。また更に、Auバンプ13には平坦化処理を行わない構造や、Auバンプ13の先端側が尖った構造からなる先鋭形状の構造を取り入れてもよい。Also in the present embodiment, the structure in which thesemiconductor element 1 and thesubstrate 2 are joined is shown. However, thesemiconductor elements 1 and 1 may be joined together or thesubstrates 2 and 2 may be joined together. Further, as thesemiconductor element 1, the structure of theplanarized Cu bump 8 and thebonding material 9 made of Au shown in the first embodiment is used, but the structure shown in the second and third embodiments is used. It may be. Furthermore, when the structures shown in the first to third embodiments are used for thesemiconductor element 1 or thesubstrate 2, a structure in which thebonding material 9 made of Au is not supplied may be adopted. Still further, theAu bump 13 may be structured to have a sharpened structure composed of a structure in which the planarization process is not performed or a structure in which the tip side of theAu bump 13 is pointed.