JP2000332060A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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Landscapes
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 配線基板として可撓性を有するプリント配線
基板を用いた場合でも不良はんだ付けが発生せず、歩留
まりの良い接続が可能な、フリップチップ実装方法を用
いた半導体装置の製造方法の実現を課題とする。 【解決手段】 半導体チップ6の電極パッド7上にはん
だバンプ8を形成する工程と、配線基板1のランド2上
にフラックス3を塗布する工程と、ボンディングツール
5を用いてはんだバンプ8をランド2に位置合わせする
工程と、はんだバンプ8をランド2に接触させてフラッ
クス3を加熱し活性化する工程と、一旦、はんだバンプ
8とランド2を所定距離Aだけ離す工程と、はんだバン
プ8を加熱し溶融する工程と、溶融したはんだバンプ8
をランドに接触させてはんだ付けを行う工程とを有する
ことを特徴とする。
基板を用いた場合でも不良はんだ付けが発生せず、歩留
まりの良い接続が可能な、フリップチップ実装方法を用
いた半導体装置の製造方法の実現を課題とする。 【解決手段】 半導体チップ6の電極パッド7上にはん
だバンプ8を形成する工程と、配線基板1のランド2上
にフラックス3を塗布する工程と、ボンディングツール
5を用いてはんだバンプ8をランド2に位置合わせする
工程と、はんだバンプ8をランド2に接触させてフラッ
クス3を加熱し活性化する工程と、一旦、はんだバンプ
8とランド2を所定距離Aだけ離す工程と、はんだバン
プ8を加熱し溶融する工程と、溶融したはんだバンプ8
をランドに接触させてはんだ付けを行う工程とを有する
ことを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
その製造方法に関し、さらに詳しくは高速化、多ピン
化、小型化並びに高密度実装化に対応した半導体装置お
よびその製造方法に関する。
その製造方法に関し、さらに詳しくは高速化、多ピン
化、小型化並びに高密度実装化に対応した半導体装置お
よびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電子機器の小型化をより一層進展させる
ためには、部品実装密度をどのようにして向上させるか
が重要なポイントとなっている。こと半導体ICに関し
ても、従来のパッケージ実装の代替として、ベアチップ
実装ことにフリップチップによる高密度実装技術の開発
が盛んに行なわれてきている。ベアチップ実装の一形態
であるフリップチップ実装は、半導体チップの電極パッ
ドに形成されたはんだバンプを用いてベアチップを直接
配線基板上に実装する方法である。この方法によると、
はんだバンプはチップの周辺だけでなく、チップの任意
の平面位置に配置できるため、数百から1万におよぶI
/O数を容易にチップに設けることができる。
ためには、部品実装密度をどのようにして向上させるか
が重要なポイントとなっている。こと半導体ICに関し
ても、従来のパッケージ実装の代替として、ベアチップ
実装ことにフリップチップによる高密度実装技術の開発
が盛んに行なわれてきている。ベアチップ実装の一形態
であるフリップチップ実装は、半導体チップの電極パッ
ドに形成されたはんだバンプを用いてベアチップを直接
配線基板上に実装する方法である。この方法によると、
はんだバンプはチップの周辺だけでなく、チップの任意
の平面位置に配置できるため、数百から1万におよぶI
/O数を容易にチップに設けることができる。
【0003】図5および図6に、従来のフリップチップ
実装の工程を表す説明図を示した。図5および図6にお
いて、符号1は配線基板、符号2は配線基板1上のラン
ド、符号3はフラックス、符号6は半導体チップ、符号
7は電極パッド、符号8ははんだバンプ、符号9ははん
だ付け接合部であり、図6の符号5はボンディングツー
ルである。
実装の工程を表す説明図を示した。図5および図6にお
いて、符号1は配線基板、符号2は配線基板1上のラン
ド、符号3はフラックス、符号6は半導体チップ、符号
7は電極パッド、符号8ははんだバンプ、符号9ははん
だ付け接合部であり、図6の符号5はボンディングツー
ルである。
【0004】図5の方法では、まず配線基板1のランド
2部分にフラックス3を塗布し(図5(a))、ランド
2上にはんだバンプ8を形成する。このはんだバンプ8
が形成された半導体チップ6をアライメントした後にマ
ウントし(図5(b))、リフローによる高温加熱で接
続が行われる(図5(c))。一方、図6の方法では、
配線基板1のランド2部分にフラックス3を塗布し(図
6(a))、ランド2上にはんだバンプ8を形成する。
このはんだバンプ8が形成された半導体チップ6に対し
て、ボンディングツール5によってアライメントを行い
(図6(b))、ボンディングツール5に内蔵された図
示しない加熱ヒーターによってはんだバンプ8のはんだ
を溶融させて、はんだ付け接続を行う(図6(c))。
2部分にフラックス3を塗布し(図5(a))、ランド
2上にはんだバンプ8を形成する。このはんだバンプ8
が形成された半導体チップ6をアライメントした後にマ
ウントし(図5(b))、リフローによる高温加熱で接
続が行われる(図5(c))。一方、図6の方法では、
配線基板1のランド2部分にフラックス3を塗布し(図
6(a))、ランド2上にはんだバンプ8を形成する。
このはんだバンプ8が形成された半導体チップ6に対し
て、ボンディングツール5によってアライメントを行い
(図6(b))、ボンディングツール5に内蔵された図
示しない加熱ヒーターによってはんだバンプ8のはんだ
を溶融させて、はんだ付け接続を行う(図6(c))。
【0005】ところで、上記のような従来のフリップチ
ップ実装方法では、配線基板として可撓性のある配線基
板を用いるような場合には、リフロー接続を行うのは難
しい。リフロー加熱中に可撓性の配線基板に波打ちが生
じ、はんだバンプとランドとの距離がバンプ毎に異なっ
てしまうためである。この様子を図7に示す。図7で、
符号1は可撓性の配線基板、符号2は配線基板1上のラ
ンド、符号6は半導体チップ、符号7は電極パッド、符
号8ははんだバンプ、符号9Aおよび符号9Bは不良は
んだ付け接合部である。
ップ実装方法では、配線基板として可撓性のある配線基
板を用いるような場合には、リフロー接続を行うのは難
しい。リフロー加熱中に可撓性の配線基板に波打ちが生
じ、はんだバンプとランドとの距離がバンプ毎に異なっ
てしまうためである。この様子を図7に示す。図7で、
符号1は可撓性の配線基板、符号2は配線基板1上のラ
ンド、符号6は半導体チップ、符号7は電極パッド、符
号8ははんだバンプ、符号9Aおよび符号9Bは不良は
んだ付け接合部である。
【0006】このように配線基板1に波打ちが発生する
ため、ある部分では、図7の9Aのようにはんだバンプ
8が潰れてランド2間にブリッジが発生した不良はんだ
付け接合部が生まれる。また、ある部分では、図7の9
Bのように配線基板1と半導体チップ6の距離が広がっ
てオープン状態になる不良はんだ付け接合部が発生す
る。一方、フリップチップボンダーのボンディングツー
ルを用いた接続の場合は、このような波打ちの問題は可
撓性基板を真空吸着することによって一応解決すること
ができる。
ため、ある部分では、図7の9Aのようにはんだバンプ
8が潰れてランド2間にブリッジが発生した不良はんだ
付け接合部が生まれる。また、ある部分では、図7の9
Bのように配線基板1と半導体チップ6の距離が広がっ
てオープン状態になる不良はんだ付け接合部が発生す
る。一方、フリップチップボンダーのボンディングツー
ルを用いた接続の場合は、このような波打ちの問題は可
撓性基板を真空吸着することによって一応解決すること
ができる。
【0007】しかし、半導体チップの電極パッドのピッ
チが微細になってくると、はんだバンプ間の空隙が狭く
なるため溶融したはんだバンプ間のショートが発生しや
すくなる。この様子を図8に示す。図8で、符号1は可
撓性の配線基板、符号2は配線基板1上のランド、符号
6は半導体チップ、符号7は電極パッド、符号8ははん
だバンプ、符号9Aはブリッジが発生した不良はんだ付
け接合部である。また、電極パッドに無電解めっきを用
いたバンプ下地金属:UBM(Under Bump Metal)を使
用した場合などでも同様の現象が発生する。この様子を
図9に示す。図9で、符号6は半導体チップ、符号7は
電極パッド、符号8ははんだバンプ、符号13はパッシ
ベーション膜、符号14はバンプ下地金属(UBM)で
ある。
チが微細になってくると、はんだバンプ間の空隙が狭く
なるため溶融したはんだバンプ間のショートが発生しや
すくなる。この様子を図8に示す。図8で、符号1は可
撓性の配線基板、符号2は配線基板1上のランド、符号
6は半導体チップ、符号7は電極パッド、符号8ははん
だバンプ、符号9Aはブリッジが発生した不良はんだ付
け接合部である。また、電極パッドに無電解めっきを用
いたバンプ下地金属:UBM(Under Bump Metal)を使
用した場合などでも同様の現象が発生する。この様子を
図9に示す。図9で、符号6は半導体チップ、符号7は
電極パッド、符号8ははんだバンプ、符号13はパッシ
ベーション膜、符号14はバンプ下地金属(UBM)で
ある。
【0008】無電解めっきは等方的に成長するため電極
パッド7間にも無電解めっきが成長する(図9
(a))。したがって、電極間の空隙が本来の電極パッ
ド7そのものの場合より狭くなり、このUBM14上に
はんだバンプ8を形成した場合には、はんだバンプ8間
の空隙も狭くなってしまう(図9(b))。
パッド7間にも無電解めっきが成長する(図9
(a))。したがって、電極間の空隙が本来の電極パッ
ド7そのものの場合より狭くなり、このUBM14上に
はんだバンプ8を形成した場合には、はんだバンプ8間
の空隙も狭くなってしまう(図9(b))。
【0009】図10に無電解めっきUBMを用いない場
合のはんだバンプ8形成のプロセス図を示す。図10
で、符号6は半導体チップ、符号7は電極パッド、符号
8ははんだバンプ、符号13はパッシベーション膜、符
号14はバンプ下地金属(UBM)、符号15は第二パ
ッシベーション膜である。
合のはんだバンプ8形成のプロセス図を示す。図10
で、符号6は半導体チップ、符号7は電極パッド、符号
8ははんだバンプ、符号13はパッシベーション膜、符
号14はバンプ下地金属(UBM)、符号15は第二パ
ッシベーション膜である。
【0010】図10(a)は、半導体チップ6の電極パ
ッド7部分を示す。電極パッド7のピッチは図9(a)
と同様である。図10(b)は、電極パッド7の開口面
積を絞るために第二パッシベーション膜15が形成され
た状態である。図10(c)は、第2パッシベーション
膜17の開口部にはんだが濡れる金属でUBM14を形
成した状態を示す。図10dは、UMB14上にはんだ
バンプ8を形成した結果を示す。はんだバンプ8の高さ
は図9に示したものとと同等にしてある。はんだバンプ
8間の空隙は図9の方が図10のそれよりも狭く、無電
解めっきによる場合のほうがブリッジが発生しやすいこ
とが分かる。
ッド7部分を示す。電極パッド7のピッチは図9(a)
と同様である。図10(b)は、電極パッド7の開口面
積を絞るために第二パッシベーション膜15が形成され
た状態である。図10(c)は、第2パッシベーション
膜17の開口部にはんだが濡れる金属でUBM14を形
成した状態を示す。図10dは、UMB14上にはんだ
バンプ8を形成した結果を示す。はんだバンプ8の高さ
は図9に示したものとと同等にしてある。はんだバンプ
8間の空隙は図9の方が図10のそれよりも狭く、無電
解めっきによる場合のほうがブリッジが発生しやすいこ
とが分かる。
【0011】また、従来はんだバンプの接続信頼性を向
上する目的で、はんだバンプを溶融後に引き上げるとい
うプロセスが提案されている。このような場合でも、電
極パッドピッチが微細化した場合には、はんだが溶融し
た時点ですでにブリッジが発生してしまうおそれがあっ
た。
上する目的で、はんだバンプを溶融後に引き上げるとい
うプロセスが提案されている。このような場合でも、電
極パッドピッチが微細化した場合には、はんだが溶融し
た時点ですでにブリッジが発生してしまうおそれがあっ
た。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、従来の
方法では、可撓性を有する配線基板が熱で波打つなどの
問題があり、可撓性を有する配線基板に微細な電極パッ
ドピッチでフリップチップはんだ付けを歩留りよく行う
ためには問題が多かった。また、ボンディングツールを
用いた場合は、このような波打ちの問題は解決できる
が、電極パッドに無電解めっきによるバンプ下地金属を
用いた場合は接点間にブリッジが発生しやすいという問
題があった。本発明は、この問題を比較的簡単な方法で
解決して、可撓性を有する配線基板を用いた場合でも不
良はんだ付けが発生せず、歩留まりの接続が可能なフリ
ップチップ実装方法を用いた半導体装置の製造方法の実
現と、このような製造方法によって製造される半導体装
置の実現を課題とする。
方法では、可撓性を有する配線基板が熱で波打つなどの
問題があり、可撓性を有する配線基板に微細な電極パッ
ドピッチでフリップチップはんだ付けを歩留りよく行う
ためには問題が多かった。また、ボンディングツールを
用いた場合は、このような波打ちの問題は解決できる
が、電極パッドに無電解めっきによるバンプ下地金属を
用いた場合は接点間にブリッジが発生しやすいという問
題があった。本発明は、この問題を比較的簡単な方法で
解決して、可撓性を有する配線基板を用いた場合でも不
良はんだ付けが発生せず、歩留まりの接続が可能なフリ
ップチップ実装方法を用いた半導体装置の製造方法の実
現と、このような製造方法によって製造される半導体装
置の実現を課題とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明に係る半導体装置の製造方法は、集積回路を
内蔵した半導体チップの一方の面に設けられた電極パッ
ドに金属ろう材を用いた突起電極を形成し、この突起電
極を用いて前記電極パッドと前記電極パッドに位置合わ
せされた配線基板上のランドとをろう付けする半導体装
置の製造方法において、前記電極パッド上に突起電極を
形成する突起電極形成工程と、前記ランド上にフラック
スを塗布するフラックス塗布工程と、前記突起電極が形
成された半導体チップをフリップチップ接続装置のボン
ディング工具に吸着させ、前記突起電極と前記ランドと
を位置合わせする位置合わせ工程と、前記ボンディング
工具を下降させ、前記突起電極と前記ランド上のフラッ
クスとを接触させる接触工程と、前記ボンディング工具
を加熱して前記フラックスを活性化するフラックス活性
化工程と、前記ボンディング工具を所定距離上昇させ、
接触している前記ランドと前記突起電極とを引き離す分
離工程と、前記ボンディング工具を加熱して、前記突起
電極を溶融する溶融工程と、前記ボンディング工具を下
降させ、溶融した前記突起電極と前記ランドとを接触さ
せてろう付けを行うろう付け工程とを具備することを特
徴とする。
め、本発明に係る半導体装置の製造方法は、集積回路を
内蔵した半導体チップの一方の面に設けられた電極パッ
ドに金属ろう材を用いた突起電極を形成し、この突起電
極を用いて前記電極パッドと前記電極パッドに位置合わ
せされた配線基板上のランドとをろう付けする半導体装
置の製造方法において、前記電極パッド上に突起電極を
形成する突起電極形成工程と、前記ランド上にフラック
スを塗布するフラックス塗布工程と、前記突起電極が形
成された半導体チップをフリップチップ接続装置のボン
ディング工具に吸着させ、前記突起電極と前記ランドと
を位置合わせする位置合わせ工程と、前記ボンディング
工具を下降させ、前記突起電極と前記ランド上のフラッ
クスとを接触させる接触工程と、前記ボンディング工具
を加熱して前記フラックスを活性化するフラックス活性
化工程と、前記ボンディング工具を所定距離上昇させ、
接触している前記ランドと前記突起電極とを引き離す分
離工程と、前記ボンディング工具を加熱して、前記突起
電極を溶融する溶融工程と、前記ボンディング工具を下
降させ、溶融した前記突起電極と前記ランドとを接触さ
せてろう付けを行うろう付け工程とを具備することを特
徴とする。
【0014】また、本発明に係る半導体装置は、集積回
路を内蔵した半導体チップの一方の面に設けられた電極
パッドに金属ろう材を用いた突起電極を形成し、この突
起電極を用いて前記電極パッドと前記電極パッドに位置
合わせされた配線基板上のランドとをろう付けされて形
成された半導体装置において、前記電極パッド上に突起
電極を形成する突起電極形成工程と、前記ランド上にフ
ラックスを塗布するフラックス塗布工程と、前記突起電
極が形成された半導体チップをフリップチップ接続装置
のボンディング工具に吸着させ、前記突起電極と前記ラ
ンドとを位置合わせする位置合わせ工程と、前記ボンデ
ィング工具を下降させ、前記突起電極と前記ランド上の
フラックスとを接触させる接触工程と、前記ボンディン
グ工具を加熱して前記フラックスを活性化するフラック
ス活性化工程と、前記ボンディング工具を所定距離上昇
させ、接触している前記ランドと前記突起電極とを引き
離す分離工程と、前記ボンディング工具を加熱して、前
記突起電極を溶融する溶融工程と、前記ボンディング工
具を下降させ、溶融した前記突起電極と前記ランドとを
接触させてろう付けを行うろう付け工程とを経て形成さ
れることを特徴とする。
路を内蔵した半導体チップの一方の面に設けられた電極
パッドに金属ろう材を用いた突起電極を形成し、この突
起電極を用いて前記電極パッドと前記電極パッドに位置
合わせされた配線基板上のランドとをろう付けされて形
成された半導体装置において、前記電極パッド上に突起
電極を形成する突起電極形成工程と、前記ランド上にフ
ラックスを塗布するフラックス塗布工程と、前記突起電
極が形成された半導体チップをフリップチップ接続装置
のボンディング工具に吸着させ、前記突起電極と前記ラ
ンドとを位置合わせする位置合わせ工程と、前記ボンデ
ィング工具を下降させ、前記突起電極と前記ランド上の
フラックスとを接触させる接触工程と、前記ボンディン
グ工具を加熱して前記フラックスを活性化するフラック
ス活性化工程と、前記ボンディング工具を所定距離上昇
させ、接触している前記ランドと前記突起電極とを引き
離す分離工程と、前記ボンディング工具を加熱して、前
記突起電極を溶融する溶融工程と、前記ボンディング工
具を下降させ、溶融した前記突起電極と前記ランドとを
接触させてろう付けを行うろう付け工程とを経て形成さ
れることを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の製造方法は、可撓性を有
する配線基板にはんだバンプを用いたフリップチップ接
続法で半導体チップを接続する際に好適なものである。
フリップチップボンダーのボンディングツールを加熱し
てフリップチップ接続を行う場合、従来は、半導体チッ
プに形成されたはんだバンプを配線基板のランドに接触
させた状態で半導体チップを加熱し、はんだバンプを溶
融させはんだ接合を行っていた。しかしこの方法では電
極パッドピッチが微細になってくると、はんだバンプが
溶融した際に、近接のはんだバンプとブリッジが起こる
可能性が大きかった。そこで、半導体チップを加熱しは
んだバンプを溶融する作業を、はんだバンプと配線基板
のランドとが接触していない状態で行うようにする。そ
うしてその後、ボンディングツールを押し下げ、溶融し
たはんだと配線基板のランドとを接続するようにする。
これによって、ブリッジも発生しないし、接続がオープ
ンになることも防止でき、良好なはんだ付け接続を行え
るようになる。さらに、ボンデイングツールを機械的に
押し下げるのではなく、ボンディングツールの温度上昇
による熱膨張を利用して、半導体チップを結果的に下降
させることではんだ付けを行うようにすることも可能で
ある。
する配線基板にはんだバンプを用いたフリップチップ接
続法で半導体チップを接続する際に好適なものである。
フリップチップボンダーのボンディングツールを加熱し
てフリップチップ接続を行う場合、従来は、半導体チッ
プに形成されたはんだバンプを配線基板のランドに接触
させた状態で半導体チップを加熱し、はんだバンプを溶
融させはんだ接合を行っていた。しかしこの方法では電
極パッドピッチが微細になってくると、はんだバンプが
溶融した際に、近接のはんだバンプとブリッジが起こる
可能性が大きかった。そこで、半導体チップを加熱しは
んだバンプを溶融する作業を、はんだバンプと配線基板
のランドとが接触していない状態で行うようにする。そ
うしてその後、ボンディングツールを押し下げ、溶融し
たはんだと配線基板のランドとを接続するようにする。
これによって、ブリッジも発生しないし、接続がオープ
ンになることも防止でき、良好なはんだ付け接続を行え
るようになる。さらに、ボンデイングツールを機械的に
押し下げるのではなく、ボンディングツールの温度上昇
による熱膨張を利用して、半導体チップを結果的に下降
させることではんだ付けを行うようにすることも可能で
ある。
【0016】以下、本発明にかかる半導体装置およびそ
の製造方法を添付図面を参照にして詳細に説明する。図
1および図2に、本発明に関わる半導体装置の製造方法
の一実施の形態のプロセスを示す。
の製造方法を添付図面を参照にして詳細に説明する。図
1および図2に、本発明に関わる半導体装置の製造方法
の一実施の形態のプロセスを示す。
【0017】この実施形態に関わる製造方法において
は、まず配線基板1のランド2にフラックス3を塗布す
る。フラックス塗布の方法は例えばメタルスクリーンや
メッシュスクリーン(図示せず)を用いることができる
(図1(a))。また、配線基板1は可撓性を有してい
るので加熱による波打ちを避けるために、配線基板1は
表面が平滑な吸着プレート4に真空吸着されている。
は、まず配線基板1のランド2にフラックス3を塗布す
る。フラックス塗布の方法は例えばメタルスクリーンや
メッシュスクリーン(図示せず)を用いることができる
(図1(a))。また、配線基板1は可撓性を有してい
るので加熱による波打ちを避けるために、配線基板1は
表面が平滑な吸着プレート4に真空吸着されている。
【0018】次に、フリップチップボンダーのボンディ
ングツール5で半導体チップ6を真空吸着し、ランド2
と半導体チップ6の電極パッド7上に形成されたはんだ
バンプ8とを位置合わせする(図1(b))。図示して
いないが、電極パッド7とはんだバンプ8との間にはU
BMが形成されている。次に、ボンディングツール5を
電極パッド7がランド2に接触するまで下降させる(図
1(c))。
ングツール5で半導体チップ6を真空吸着し、ランド2
と半導体チップ6の電極パッド7上に形成されたはんだ
バンプ8とを位置合わせする(図1(b))。図示して
いないが、電極パッド7とはんだバンプ8との間にはU
BMが形成されている。次に、ボンディングツール5を
電極パッド7がランド2に接触するまで下降させる(図
1(c))。
【0019】次に、ボンディングツール5に内蔵された
加熱ヒーター(図示せず)に通電してボンディングツー
ル5の温度を上昇させ、それによって半導体チップ6を
加熱する。この加熱はランド2上に塗布したフラックス
3を活性化させ、後に行うはんだ付け接合が良好に行わ
れるようにするために行うものである。次に、ボンディ
ングツール5を所定量Aだけ上昇させる(図2
(a))。次に、ボンディングツール5を引き上げた状
態で、ボンディングツール5を内蔵の加熱ヒーターによ
ってさらに加熱し、はんだが溶融する温度にまで上昇さ
せる。
加熱ヒーター(図示せず)に通電してボンディングツー
ル5の温度を上昇させ、それによって半導体チップ6を
加熱する。この加熱はランド2上に塗布したフラックス
3を活性化させ、後に行うはんだ付け接合が良好に行わ
れるようにするために行うものである。次に、ボンディ
ングツール5を所定量Aだけ上昇させる(図2
(a))。次に、ボンディングツール5を引き上げた状
態で、ボンディングツール5を内蔵の加熱ヒーターによ
ってさらに加熱し、はんだが溶融する温度にまで上昇さ
せる。
【0020】次に、はんだバンプ8が溶融した状態のま
ま、つまり、ボンディングツール5に内蔵の加熱ヒータ
ーを通電状態したまま、ボンデイングツール5を下降さ
せる。ボンディングツール5を下降させてゆくと、ラン
ド2上のフラックス3に溶融したはんだバンプ8が接触
する(図2(b))。すると、フラックス3は活性化さ
れているので、溶融したはんだバンプ8はすぐにランド
2上に濡れ広がる(図2(c))。引き続きボンディン
グツールの温度を上昇させておき、ランド2とはんだバ
ンプ8とを接触させて十分な接続強度が取れるようにし
て、はんだ付け接合部9を形成する。
ま、つまり、ボンディングツール5に内蔵の加熱ヒータ
ーを通電状態したまま、ボンデイングツール5を下降さ
せる。ボンディングツール5を下降させてゆくと、ラン
ド2上のフラックス3に溶融したはんだバンプ8が接触
する(図2(b))。すると、フラックス3は活性化さ
れているので、溶融したはんだバンプ8はすぐにランド
2上に濡れ広がる(図2(c))。引き続きボンディン
グツールの温度を上昇させておき、ランド2とはんだバ
ンプ8とを接触させて十分な接続強度が取れるようにし
て、はんだ付け接合部9を形成する。
【0021】具体的には、ボンディングツールおよび半
導体チップの温度は、フラックス活性の際は例えば15
0℃とし、はんだボールを溶融する際、およびはんだ付
けの際には例えば230℃とする。また、例えば、配線
基板1のランドのピッチと半導体チップ6の電極パッド
7のピッチを150μm、はんだボール8の材質は例え
ば錫、鉛からなる共晶はんだ、はんだボール8の高さは
70μm、引き上げ量Aは20μmとする。さらに、可
撓性の配線基板1としては、ポリイミドフィルムを用い
たものとする。また、UMB14に無電解めっきを用い
る場合は、無電解Niを5μm、フラッシュAuめっき
を0.05μm形成する。以上の工程を行うことで、可
撓性を有する配線基板に、電極パッドピッチが微細な、
はんだバンプ付き半導体チップを容易にフリップチップ
実装することができるようになる。
導体チップの温度は、フラックス活性の際は例えば15
0℃とし、はんだボールを溶融する際、およびはんだ付
けの際には例えば230℃とする。また、例えば、配線
基板1のランドのピッチと半導体チップ6の電極パッド
7のピッチを150μm、はんだボール8の材質は例え
ば錫、鉛からなる共晶はんだ、はんだボール8の高さは
70μm、引き上げ量Aは20μmとする。さらに、可
撓性の配線基板1としては、ポリイミドフィルムを用い
たものとする。また、UMB14に無電解めっきを用い
る場合は、無電解Niを5μm、フラッシュAuめっき
を0.05μm形成する。以上の工程を行うことで、可
撓性を有する配線基板に、電極パッドピッチが微細な、
はんだバンプ付き半導体チップを容易にフリップチップ
実装することができるようになる。
【0022】本発明の他の実施の形態を説明する。上述
の実施の形態では図2(a)で引き上げ量Aだけボンデ
ィングツール5を引き上げた後、ボンディングツール5
を内蔵の加熱ヒーターで加熱し、その後ボンディングツ
ール5を下降させるというプロセスを採っている。この
実施の形態では、ボンディングツールを機械的に下降さ
せることなく、ボンディングを行うプロセスについて説
明する。
の実施の形態では図2(a)で引き上げ量Aだけボンデ
ィングツール5を引き上げた後、ボンディングツール5
を内蔵の加熱ヒーターで加熱し、その後ボンディングツ
ール5を下降させるというプロセスを採っている。この
実施の形態では、ボンディングツールを機械的に下降さ
せることなく、ボンディングを行うプロセスについて説
明する。
【0023】本実施例で用いるボンディングツールを図
3に示す。このボンデイングツール5の先端部(半導体
チップを吸着する側)には、ボンディングツール5を加
熱するためのヒーターが埋め込まれたボンディングツー
ルヒーター部10と、さらにその先に設けられたボンデ
ィングツール膨張部11とが備えられている。ボンデイ
ングツール5の中央には貫通孔12が備えられており、
この貫通孔12を通して、図示していない真空ポンプを
用いて半導体チップの真空吸着を行うことができる。
3に示す。このボンデイングツール5の先端部(半導体
チップを吸着する側)には、ボンディングツール5を加
熱するためのヒーターが埋め込まれたボンディングツー
ルヒーター部10と、さらにその先に設けられたボンデ
ィングツール膨張部11とが備えられている。ボンデイ
ングツール5の中央には貫通孔12が備えられており、
この貫通孔12を通して、図示していない真空ポンプを
用いて半導体チップの真空吸着を行うことができる。
【0024】ボンディングツールヒーター部10はセラ
ミックスからなり、熱膨張係数が比較的小さい。一方、
ボンデイングツール膨張部11は例えば金属からなって
おり、熱膨張係数が大きい。このため、ボンディングツ
ールヒーター部10を加熱すると、ボンデイングツール
膨張部11も温度が上昇し、ボンディングツール膨張部
11の熱膨張係数の方がボンディングツールヒーター部
10のそれよりも大きいため、ボンディングツール5は
全体として伸びることになる。
ミックスからなり、熱膨張係数が比較的小さい。一方、
ボンデイングツール膨張部11は例えば金属からなって
おり、熱膨張係数が大きい。このため、ボンディングツ
ールヒーター部10を加熱すると、ボンデイングツール
膨張部11も温度が上昇し、ボンディングツール膨張部
11の熱膨張係数の方がボンディングツールヒーター部
10のそれよりも大きいため、ボンディングツール5は
全体として伸びることになる。
【0025】ボンディングツール膨張部11の材質は例
えば金で、その熱膨張係数は約15ppm/℃である。
ボンディングツール膨張部10の厚さを例えば8mm、
フラックスを活性化させる温度を150℃、フリップチ
ップ実装する際の温度を230℃とすると、フラックス
活性の温度からはんだ溶融の温度に上昇させることで、
ボンディングツール膨張部は約10μm膨張することに
なる。したがって、図2(a)でのボンディングツール
5の引き上げ量を10μmとすれば、ボンディングツー
ル5を温度上昇させるだけで半導体チップ6のはんだバ
ンプ8をランド2に接続させることができる。したがっ
て、図2(b)に示したようにボンディングツールを降
下させる必要が無くなり、プロセスの簡略化が図れる。
さらにまた、降下量を装置でコントロールする必要が無
くなるので、プロセスの安定化が図れる。
えば金で、その熱膨張係数は約15ppm/℃である。
ボンディングツール膨張部10の厚さを例えば8mm、
フラックスを活性化させる温度を150℃、フリップチ
ップ実装する際の温度を230℃とすると、フラックス
活性の温度からはんだ溶融の温度に上昇させることで、
ボンディングツール膨張部は約10μm膨張することに
なる。したがって、図2(a)でのボンディングツール
5の引き上げ量を10μmとすれば、ボンディングツー
ル5を温度上昇させるだけで半導体チップ6のはんだバ
ンプ8をランド2に接続させることができる。したがっ
て、図2(b)に示したようにボンディングツールを降
下させる必要が無くなり、プロセスの簡略化が図れる。
さらにまた、降下量を装置でコントロールする必要が無
くなるので、プロセスの安定化が図れる。
【0026】以上の実施の形態では、はんだバンプ8に
錫・鉛の共晶はんだを用いた場合について述べたが、こ
れ以外のはんだも同様に用いることができるのはいうま
でもない。さらに、可撓性を有する配線基板としてポリ
イミドを例にとって説明したが、これ以外の材料を用い
ることももちろん可能である。
錫・鉛の共晶はんだを用いた場合について述べたが、こ
れ以外のはんだも同様に用いることができるのはいうま
でもない。さらに、可撓性を有する配線基板としてポリ
イミドを例にとって説明したが、これ以外の材料を用い
ることももちろん可能である。
【0027】以上、本発明の半導体装置の製造方法につ
いて述べたが、この製造方法を用いて製造された半導体
装置も本発明の対象にするものである。また、以上で、
本発明を可撓性を有する配線基板に対するはんだ付け接
続に関して説明を行ったが、図4に示すように、フリッ
プチップ接続部分を封止樹脂19で樹脂封止し、さらに
配線基板の半導体チップが搭載される面と反対側に外部
電極ランド17を設け、外部電極用はんだボール18を
搭載することで、BGA(Ball Grid Array )状のCS
P(Chip Size Package )16の半導体装置として用い
ることも可能である。
いて述べたが、この製造方法を用いて製造された半導体
装置も本発明の対象にするものである。また、以上で、
本発明を可撓性を有する配線基板に対するはんだ付け接
続に関して説明を行ったが、図4に示すように、フリッ
プチップ接続部分を封止樹脂19で樹脂封止し、さらに
配線基板の半導体チップが搭載される面と反対側に外部
電極ランド17を設け、外部電極用はんだボール18を
搭載することで、BGA(Ball Grid Array )状のCS
P(Chip Size Package )16の半導体装置として用い
ることも可能である。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項1の
発明は、集積回路を内蔵した半導体チップの一方の面に
設けられた電極パッドに金属ろう材を用いた突起電極を
形成し、この突起電極を用いて電極パッドと電極パッド
に位置合わせされた配線基板上のランドとをろう付けす
る半導体装置の製造方法において、電極パッド上に突起
電極を形成する突起電極形成工程と、ランド上にフラッ
クスを塗布するフラックス塗布工程と、突起電極が形成
された半導体チップをフリップチップ接続装置のボンデ
ィング工具に吸着させ、突起電極とランドとを位置合わ
せする位置合わせ工程と、ボンディング工具を下降さ
せ、突起電極とランド上のフラックスとを接触させる接
触工程と、ボンディング工具を加熱してフラックスを活
性化するフラックス活性化工程と、ボンディング工具を
所定距離上昇させ、接触しているランドと突起電極とを
引き離す分離工程と、ボンディング工具を加熱して、突
起電極を溶融する溶融工程と、ボンディング工具を下降
させ、溶融した突起電極とランドとを接触させてろう付
けを行うろう付け工程とを具備することを特徴とする。
これにより、微細な電極パッドピッチを有する半導体チ
ップのはんだバンプを用いたフリップチップはんだ付け
を、ブリッジやオープンなどの不良はんだ付けを発生さ
せず、歩留りよく実施することが可能になる。
発明は、集積回路を内蔵した半導体チップの一方の面に
設けられた電極パッドに金属ろう材を用いた突起電極を
形成し、この突起電極を用いて電極パッドと電極パッド
に位置合わせされた配線基板上のランドとをろう付けす
る半導体装置の製造方法において、電極パッド上に突起
電極を形成する突起電極形成工程と、ランド上にフラッ
クスを塗布するフラックス塗布工程と、突起電極が形成
された半導体チップをフリップチップ接続装置のボンデ
ィング工具に吸着させ、突起電極とランドとを位置合わ
せする位置合わせ工程と、ボンディング工具を下降さ
せ、突起電極とランド上のフラックスとを接触させる接
触工程と、ボンディング工具を加熱してフラックスを活
性化するフラックス活性化工程と、ボンディング工具を
所定距離上昇させ、接触しているランドと突起電極とを
引き離す分離工程と、ボンディング工具を加熱して、突
起電極を溶融する溶融工程と、ボンディング工具を下降
させ、溶融した突起電極とランドとを接触させてろう付
けを行うろう付け工程とを具備することを特徴とする。
これにより、微細な電極パッドピッチを有する半導体チ
ップのはんだバンプを用いたフリップチップはんだ付け
を、ブリッジやオープンなどの不良はんだ付けを発生さ
せず、歩留りよく実施することが可能になる。
【0029】本発明の請求項2の発明は、配線基板とし
て可撓性を有するプリント配線板を用いることを特徴と
する。このように、可撓性を有する配線基板を用いた場
合においても、ブリッジやオープンなどの不良はんだ付
けが発生せず、微細な電極パッドピッチを有する半導体
チップのはんだバンプを用いたフリップチップはんだ付
けを歩留りよく実施することが可能になる。
て可撓性を有するプリント配線板を用いることを特徴と
する。このように、可撓性を有する配線基板を用いた場
合においても、ブリッジやオープンなどの不良はんだ付
けが発生せず、微細な電極パッドピッチを有する半導体
チップのはんだバンプを用いたフリップチップはんだ付
けを歩留りよく実施することが可能になる。
【0030】本発明の請求項3の発明は、突起電極とし
て錫と鉛の共晶はんだで形成したはんだバンプを用いる
ことを特徴とする。これにより、比較的入手可能なろう
材を用いて、比較的低温で、半導体チップのはんだバン
プを用いたフリップチップはんだ付けを歩留りよく実施
することが可能になる。
て錫と鉛の共晶はんだで形成したはんだバンプを用いる
ことを特徴とする。これにより、比較的入手可能なろう
材を用いて、比較的低温で、半導体チップのはんだバン
プを用いたフリップチップはんだ付けを歩留りよく実施
することが可能になる。
【0031】本発明の請求項4の発明は、ろう付け工程
でのボンディング工具の下降をボンディング工具自身の
熱膨張を用いて行うことを特徴とする。これにより、ボ
ンディングツールを降下させる必要が無くなり、また、
降下量を装置でコントロールする必要が無くなるので、
プロセスの簡易化、安定化が図れる。
でのボンディング工具の下降をボンディング工具自身の
熱膨張を用いて行うことを特徴とする。これにより、ボ
ンディングツールを降下させる必要が無くなり、また、
降下量を装置でコントロールする必要が無くなるので、
プロセスの簡易化、安定化が図れる。
【0032】本発明の請求項5の発明は、半導体チップ
の他方の面に外部電極を設け、チップサイズパッケージ
を構成する工程を有することを特徴とする。これによ
り、多機能、高実装密度のチップサイズパッケージの半
導体装置を容易に実現する製造方法が得られる。
の他方の面に外部電極を設け、チップサイズパッケージ
を構成する工程を有することを特徴とする。これによ
り、多機能、高実装密度のチップサイズパッケージの半
導体装置を容易に実現する製造方法が得られる。
【0033】本発明の請求項6の発明は、上記請求項1
に係る半導体装置の製造方法を用いて作製されたことを
特徴とする。これにより、微細な電極パッドピッチを有
する半導体チップのはんだバンプを用いたフリップチッ
プはんだ付けを、ブリッジやオープンなどの不良はんだ
付けを発生させずに、歩留りよく実現し、比較的小さな
パッケージから多数の入出力を得ることが可能な多機
能、高実装密度の半導体装置を容易に実現することが可
能になる。
に係る半導体装置の製造方法を用いて作製されたことを
特徴とする。これにより、微細な電極パッドピッチを有
する半導体チップのはんだバンプを用いたフリップチッ
プはんだ付けを、ブリッジやオープンなどの不良はんだ
付けを発生させずに、歩留りよく実現し、比較的小さな
パッケージから多数の入出力を得ることが可能な多機
能、高実装密度の半導体装置を容易に実現することが可
能になる。
【0034】本発明の請求項7の発明は、配線基板が可
撓性を有するプリント配線板であることを特徴とする。
これにより、可撓性を有する配線基板を用いた場合にお
いても、微細な電極パッドピッチを有する半導体チップ
のはんだバンプを用いたフリップチップはんだ付けを歩
留りよく実現し、比較的小さなパッケージから多数の入
出力を得ることが可能な多機能、高実装密度の半導体装
置を効率良く容易に実現することが可能になる。
撓性を有するプリント配線板であることを特徴とする。
これにより、可撓性を有する配線基板を用いた場合にお
いても、微細な電極パッドピッチを有する半導体チップ
のはんだバンプを用いたフリップチップはんだ付けを歩
留りよく実現し、比較的小さなパッケージから多数の入
出力を得ることが可能な多機能、高実装密度の半導体装
置を効率良く容易に実現することが可能になる。
【0035】本発明の請求項8の発明は、突起電極が錫
と鉛の共晶はんだで形成したはんだバンプであることを
特徴とする。これにより、比較的入手可能なろう材を用
いて、比較的低温で、半導体チップのはんだバンプを用
いたフリップチップはんだ付けを歩留りよく実施し、廉
価に半導体装置を実現することが可能になる。
と鉛の共晶はんだで形成したはんだバンプであることを
特徴とする。これにより、比較的入手可能なろう材を用
いて、比較的低温で、半導体チップのはんだバンプを用
いたフリップチップはんだ付けを歩留りよく実施し、廉
価に半導体装置を実現することが可能になる。
【0036】本発明の請求項9の発明は、ろう付け工程
でのボンディング工具の下降がボンディング工具自身の
熱膨張を用いて行われていることを特徴とする。これに
より、ボンディングツールを降下させる必要が無くな
り、さらに、降下量を装置でコントロールする必要が無
くなるので、プロセスの簡易化、安定化が図れ、工程を
少なくできて、半導体装置をより廉価に効率的に実現す
ることが可能になる。
でのボンディング工具の下降がボンディング工具自身の
熱膨張を用いて行われていることを特徴とする。これに
より、ボンディングツールを降下させる必要が無くな
り、さらに、降下量を装置でコントロールする必要が無
くなるので、プロセスの簡易化、安定化が図れ、工程を
少なくできて、半導体装置をより廉価に効率的に実現す
ることが可能になる。
【0037】本発明の請求項10の発明は、半導体チッ
プがその他方の面に外部電極を有し、チップサイズパッ
ケージを構成することを特徴とする。これにより、多機
能、高実装密度のチップサイズパッケージの半導体装置
を容易に実現することができる。
プがその他方の面に外部電極を有し、チップサイズパッ
ケージを構成することを特徴とする。これにより、多機
能、高実装密度のチップサイズパッケージの半導体装置
を容易に実現することができる。
【図1】本発明の半導体装置の製造方法の一実施の形態
の工程図。
の工程図。
【図2】本発明の半導体装置の製造方法の一実施の形態
の工程図。
の工程図。
【図3】本発明の半導体装置の製造工程で用いるボンデ
ィングツールの断面図。
ィングツールの断面図。
【図4】本発明の他の実施形態のチップサイズパッケー
ジを示す断面図。
ジを示す断面図。
【図5】従来のフリップチップ実装工程を示す図。
【図6】従来のフリップチップ実装工程を示す図。
【図7】可撓性基板ヘリフロー加熱でフリップチップ実
装を行った場合の説明図。
装を行った場合の説明図。
【図8】従来のフリップチップ実装工程による実装不良
を示す図。
を示す図。
【図9】無電解めっき方を用いたはんだバンプ形成工程
を示す図。
を示す図。
【図10】従来の方法によるはんだバンプ形成工程を示
す図。
す図。
1…配線基板、2…ランド、3…フラックス、4…吸着
プレート、5…ボンディングツール、6…半導体チッ
プ、7…電極パッド、8…はんだバンプ、9…はんだ付
け接合部、10…ボンディングツールヒーター部、11
…ボンディングツール膨張部、12…貫通孔、13…パ
ッシベーション膜、14…バンプ下地金属、15…第二
パッシベーション膜、16…チップサイズパッケージ、
17…外部電極、18…外部電極用はんだボール、19
…封止樹脂
プレート、5…ボンディングツール、6…半導体チッ
プ、7…電極パッド、8…はんだバンプ、9…はんだ付
け接合部、10…ボンディングツールヒーター部、11
…ボンディングツール膨張部、12…貫通孔、13…パ
ッシベーション膜、14…バンプ下地金属、15…第二
パッシベーション膜、16…チップサイズパッケージ、
17…外部電極、18…外部電極用はんだボール、19
…封止樹脂
Claims (10)
- 【請求項1】 集積回路を内蔵した半導体チップの一方
の面に設けられた電極パッドに金属ろう材を用いた突起
電極を形成し、この突起電極を用いて前記電極パッドと
前記電極パッドに位置合わせされた配線基板上のランド
とをろう付けする半導体装置の製造方法において、 前記電極パッド上に突起電極を形成する突起電極形成工
程と、 前記ランド上にフラックスを塗布するフラックス塗布工
程と、 前記突起電極が形成された半導体チップをフリップチッ
プ接続装置のボンディング工具に吸着させ、前記突起電
極と前記ランドとを位置合わせする位置合わせ工程と、 前記ボンディング工具を下降させ、前記突起電極と前記
ランド上のフラックスとを接触させる接触工程と、 前記ボンディング工具を加熱して前記フラックスを活性
化するフラックス活性化工程と、 前記ボンディング工具を所定距離上昇させ、接触してい
る前記ランドと前記突起電極とを引き離す分離工程と、 前記ボンディング工具を加熱して、前記突起電極を溶融
する溶融工程と、 前記ボンディング工具を下降させ、溶融した前記突起電
極と前記ランドとを接触させてろう付けを行うろう付け
工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項2】 前記配線基板として可撓性を有するプリ
ント配線板を用いることを特徴とする請求項1に記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記突起電極として錫と鉛の共晶はんだ
で形成したはんだバンプを用いることを特徴とする請求
項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 前記ろう付け工程での前記ボンディング
工具の下降を前記ボンディング工具自身の熱膨張を用い
て行うことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項5】 前記半導体チップの他方の面に外部電極
を設け、チップサイズパッケージを構成する工程を有す
ることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項6】 請求項1記載の半導体装置の製造方法を
用いて作製されたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項7】 前記配線基板が、可撓性を有するプリン
ト配線板であることを特徴とする請求項6に記載の半導
体装置。 - 【請求項8】 前記突起電極が、錫と鉛の共晶はんだで
形成したはんだバンプであることを特徴とする請求項6
に記載の半導体装置。 - 【請求項9】 前記ろう付け工程での前記ボンディング
工具の下降が前記ボンディング工具自身の熱膨張を用い
て行われていることを特徴とする請求項6に記載の半導
体装置。 - 【請求項10】 前記半導体チップがその他方の面に外
部電極を有しており、最終的にチップサイズパッケージ
を構成することを特徴とする請求項6に記載の半導体装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14416999A JP2000332060A (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14416999A JP2000332060A (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000332060A true JP2000332060A (ja) | 2000-11-30 |
Family
ID=15355816
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14416999A Pending JP2000332060A (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000332060A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7299965B2 (en) | 2003-05-29 | 2007-11-27 | Fujitsu Limited | Method and apparatus for mounting and removing an electronic component |
KR101214336B1 (ko) | 2010-07-22 | 2012-12-24 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | 열압착 본딩 |
JP2015228392A (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-17 | 富士通株式会社 | 半導体装置の製造方法及び製造装置、ボンディングツール |
-
1999
- 1999-05-25 JP JP14416999A patent/JP2000332060A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7299965B2 (en) | 2003-05-29 | 2007-11-27 | Fujitsu Limited | Method and apparatus for mounting and removing an electronic component |
KR101214336B1 (ko) | 2010-07-22 | 2012-12-24 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | 열압착 본딩 |
JP2015228392A (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-17 | 富士通株式会社 | 半導体装置の製造方法及び製造装置、ボンディングツール |
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