JP2911005B2 - バンプ電極の処理方法 - Google Patents
バンプ電極の処理方法Info
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- JP2911005B2 JP2911005B2 JP2083119A JP8311990A JP2911005B2 JP 2911005 B2 JP2911005 B2 JP 2911005B2 JP 2083119 A JP2083119 A JP 2083119A JP 8311990 A JP8311990 A JP 8311990A JP 2911005 B2 JP2911005 B2 JP 2911005B2
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- JP
- Japan
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- bump
- solder
- coating layer
- oxide film
- solder bump
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
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- Wire Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はバンプ電極の処理方法、詳しくはフリップチ
ップボンディング、テープキャリアボンディングなどワ
イヤレスボンディング法により半導体素子等の電子部品
を接続するため、半導体チップや基板に形成するバンプ
電極のリフロー処理、接合処理などの処理方法に関す
る。
ップボンディング、テープキャリアボンディングなどワ
イヤレスボンディング法により半導体素子等の電子部品
を接続するため、半導体チップや基板に形成するバンプ
電極のリフロー処理、接合処理などの処理方法に関す
る。
（従来技術とその課題） 半導体チップや基板に形成されたバンプ電極は、それ
を球状化するため有機液体（フラックス）を塗布した状
態で加熱溶融させるリフロー処理が施こされ、またその
後、バンプ電極に基板又は半導体チップの配線を接合せ
しめるボンディング工程においても、半田バンプ外周に
生成する酸化物を除去し、かつ接合強度を高めるために
フラックスを塗布し再び加熱溶融させる処理が施され
る。
を球状化するため有機液体（フラックス）を塗布した状
態で加熱溶融させるリフロー処理が施こされ、またその
後、バンプ電極に基板又は半導体チップの配線を接合せ
しめるボンディング工程においても、半田バンプ外周に
生成する酸化物を除去し、かつ接合強度を高めるために
フラックスを塗布し再び加熱溶融させる処理が施され
る。
しかるに上記バンプ電極を球状化するため加熱溶融す
る場合、溶融したバンプの半田が配線上に沿って流れる
半田流れの現象が生じてバンプ電極の高さが減少し、あ
るいは高さにバラ付きが生ずることになる。
る場合、溶融したバンプの半田が配線上に沿って流れる
半田流れの現象が生じてバンプ電極の高さが減少し、あ
るいは高さにバラ付きが生ずることになる。
そのため従来、前記半田流れを防止するため配線上の
バンプ受部まわりに半田ダムを形成することが提案され
ているが（特開昭60−93670号公報）、その方法では製
造工数が増加しコスト高となる不具合がある。
バンプ受部まわりに半田ダムを形成することが提案され
ているが（特開昭60−93670号公報）、その方法では製
造工数が増加しコスト高となる不具合がある。
又、従来バンプ受部と配線部分との間にバンプ受部よ
り狭くくびれた半田流れ止めを配設する方法も提案され
ているが（特開平１−145630号公報）、その方法では狭
くくびれた配線部における電流密度が増大し、また配線
が複雑になる等の不具合がある。
り狭くくびれた半田流れ止めを配設する方法も提案され
ているが（特開平１−145630号公報）、その方法では狭
くくびれた配線部における電流密度が増大し、また配線
が複雑になる等の不具合がある。
本発明は斯る従来不具合を解消すべく、バンプ電極の
製造工数及びボンディング工程を変えることなく、また
配線構造を複雑化することなしに、バンプ電極を球状化
するため加熱溶融する際の半田流れを防止得る処理方法
を提供することを目的とする。
製造工数及びボンディング工程を変えることなく、また
配線構造を複雑化することなしに、バンプ電極を球状化
するため加熱溶融する際の半田流れを防止得る処理方法
を提供することを目的とする。
（課題を達成するための手段） 斯る本発明の処理方法は、金属配線上に、Pb、In、Sn
の何れか１つの元素又はそれを主要元素とした合金から
なる被覆層を形成し、該被覆層上にその被覆材料の酸化
膜層を生成し、Pb、In、Snの何れか１つを主要元素とし
た半田バンプを被覆層上のバンプ受部上に形成し、次い
で前記半田バンプを加熱処理して球状化するバンプ電極
の処理方法において、前記半田バンプを加熱溶融すると
きに、その溶融温度を前記被覆材料の融点より低い温度
に設定し、半田バンプまわりの酸化膜層により半田流れ
を防止することを特徴とする。
の何れか１つの元素又はそれを主要元素とした合金から
なる被覆層を形成し、該被覆層上にその被覆材料の酸化
膜層を生成し、Pb、In、Snの何れか１つを主要元素とし
た半田バンプを被覆層上のバンプ受部上に形成し、次い
で前記半田バンプを加熱処理して球状化するバンプ電極
の処理方法において、前記半田バンプを加熱溶融すると
きに、その溶融温度を前記被覆材料の融点より低い温度
に設定し、半田バンプまわりの酸化膜層により半田流れ
を防止することを特徴とする。
而して上記被覆材料の融点とは、その材料が不可避不
純物を含む高純物のPb、In、Snの場合はそれらの液相線
温度をいい、合金の場合はそれらの固相線温度をいう。
純物を含む高純物のPb、In、Snの場合はそれらの液相線
温度をいい、合金の場合はそれらの固相線温度をいう。
（作用） 上記本発明によれば、リフロー処理やボンディング工
程において、バンプ電極が加熱溶融された場合におい
て、フラックスにより被覆材料の酸化膜層が破壊除去さ
れることなく残り、半田バンプまわりの酸化膜層それ自
体が半田ぬれ性の悪いダムの機能をもって半田流れを防
止する。
程において、バンプ電極が加熱溶融された場合におい
て、フラックスにより被覆材料の酸化膜層が破壊除去さ
れることなく残り、半田バンプまわりの酸化膜層それ自
体が半田ぬれ性の悪いダムの機能をもって半田流れを防
止する。
（実施例） 本発明の実施例を図面により説明すれば、実施例は基
板にバンプ電極を形成する場合を示し、第１図において
（１）は基板、（２）は金属配線、（３）は被覆層、
（４）は酸化膜層、（５）は半田バンプである。
板にバンプ電極を形成する場合を示し、第１図において
（１）は基板、（２）は金属配線、（３）は被覆層、
（４）は酸化膜層、（５）は半田バンプである。
基板（１）はセラミックやガラエポ（ポリイミド樹
脂）などであり、この基板（１）上にCu、Niなどの配線
（２）を所定のパターンに形成してなる。
脂）などであり、この基板（１）上にCu、Niなどの配線
（２）を所定のパターンに形成してなる。
被覆層（３）は不可避不純物を含む高純度のPb、In、
Snの何れか１つの元素又はそれらを主要元素としたPb−
Sn、Pb−In等の合金で形成された層であり、電解メッキ
又は無電解メッキ法、蒸着法などにより前記配線（２）
上に形成される。
Snの何れか１つの元素又はそれらを主要元素としたPb−
Sn、Pb−In等の合金で形成された層であり、電解メッキ
又は無電解メッキ法、蒸着法などにより前記配線（２）
上に形成される。
酸化膜層（４）は前記被覆層（３）を形成することに
より該層の表面が大気に反応して生成された酸化物であ
り、被覆材料がSnの場合はSn酸化膜、Pb−Sn合金の場合
はSn酸化膜、Pb−Sn合金の場合はIn酸化物である。
より該層の表面が大気に反応して生成された酸化物であ
り、被覆材料がSnの場合はSn酸化膜、Pb−Sn合金の場合
はSn酸化膜、Pb−Sn合金の場合はIn酸化物である。
半田バンプ（５）はPb、In、Snの何れか１つを主要元
素とした半田材料であり、好ましくは本出願人が先に提
案した（特開昭63−301535号及び特願平１−340132号）
合金ワイヤーを使用する。
素とした半田材料であり、好ましくは本出願人が先に提
案した（特開昭63−301535号及び特願平１−340132号）
合金ワイヤーを使用する。
すなわち、上記半田材料はPb、In、Snの何れか１つを
主要元素とし、それにBe、Ag、Sn、Cu、Ni、In、Sb等の
添加元素を配合せしめ、かつ急冷凝固法により作製した
細線からなる合金ワイヤーである。
主要元素とし、それにBe、Ag、Sn、Cu、Ni、In、Sb等の
添加元素を配合せしめ、かつ急冷凝固法により作製した
細線からなる合金ワイヤーである。
上記ワイヤーを使用することにより、ワイヤーボンダ
ーを用いた熱圧着法（ボールボンディング）によって半
田バンプ（５）を前記被覆層（３）上の決められたバン
プ受部（3a）上に接着することができる。
ーを用いた熱圧着法（ボールボンディング）によって半
田バンプ（５）を前記被覆層（３）上の決められたバン
プ受部（3a）上に接着することができる。
上記熱圧着法とは、熱圧着単独の手段のみでなく、超
音波をかけながら熱圧着する超音波併用方式をも含み、
この熱圧着により半田バンプ（５）は被覆層（３）のバ
ンプ受部（3a）上の酸化膜層（４）を破壊除去し、図示
の如く被覆層（３）上に直接接合する。
音波をかけながら熱圧着する超音波併用方式をも含み、
この熱圧着により半田バンプ（５）は被覆層（３）のバ
ンプ受部（3a）上の酸化膜層（４）を破壊除去し、図示
の如く被覆層（３）上に直接接合する。
而して基板（１）上には配線（２）に被覆層（３）を
介し電気的に結合されたバンプ電極（5a）が形成され
る。
介し電気的に結合されたバンプ電極（5a）が形成され
る。
次に上記バンプ電極（5a）はその形状を球状化させる
ためリフロー処理が施こされるが、それを第２図に示
す。
ためリフロー処理が施こされるが、それを第２図に示
す。
リフロー処理は前記基盤（１）上にフラックスを塗布
しながら加熱して半田バンプ（５）を加熱溶融させる工
程であり、その際に半田バンプ（５）の溶融温度を前記
被覆層（３）の材料の融点より低い温度に設定、換言す
れば被覆材料の融点より低い融点をもつ半田材料を半田
バンプ（５）として使用する。
しながら加熱して半田バンプ（５）を加熱溶融させる工
程であり、その際に半田バンプ（５）の溶融温度を前記
被覆層（３）の材料の融点より低い温度に設定、換言す
れば被覆材料の融点より低い融点をもつ半田材料を半田
バンプ（５）として使用する。
例えば、半田バンプ（５）にPbSn共晶組成に近い半田
合金を用いる場合、被覆層（３）にSn（融点232℃）を
メッキして形成し、該融点より低い220℃で半田バンプ
（５）を加熱溶融させる。又、Pb−Sn合金の高温半田材
料（融点232℃以上）を半田バンプ（５）として用いる
場合、被覆層（３）にPb−5wt％Sn（融点305℃）又はPB
−10wt％Sn（融点260℃）の被覆材料を用い、該被覆材
料の融点より低い温度にて半田バンプ（５）を加熱溶融
させる。
合金を用いる場合、被覆層（３）にSn（融点232℃）を
メッキして形成し、該融点より低い220℃で半田バンプ
（５）を加熱溶融させる。又、Pb−Sn合金の高温半田材
料（融点232℃以上）を半田バンプ（５）として用いる
場合、被覆層（３）にPb−5wt％Sn（融点305℃）又はPB
−10wt％Sn（融点260℃）の被覆材料を用い、該被覆材
料の融点より低い温度にて半田バンプ（５）を加熱溶融
させる。
さらに、PB−In合金の半田バンプ（５）を用いる場合
は、被覆材料にPb−10wt％In合金（融点300℃）を用い
て蒸着して被覆層（３）を形成し、またSn−In合金の半
田バンプ（５）を用いる場合、被覆材料にSn又はInを用
いる。
は、被覆材料にPb−10wt％In合金（融点300℃）を用い
て蒸着して被覆層（３）を形成し、またSn−In合金の半
田バンプ（５）を用いる場合、被覆材料にSn又はInを用
いる。
上記のバンプ電極（5a）はその後、半導体チップ
（６）を接合するボンディング工程においてその前処理
として再び加熱溶融する処理を施すが（第３図）、この
処理の際にも球状化した半田バンプ（５）の外周に生成
した酸化物（５′）を破壊除去するためにフラックスを
塗布し、前述と同様に被覆層（３）の融点より低い温度
で前記半田バンプ（５）を加熱溶融させる。
（６）を接合するボンディング工程においてその前処理
として再び加熱溶融する処理を施すが（第３図）、この
処理の際にも球状化した半田バンプ（５）の外周に生成
した酸化物（５′）を破壊除去するためにフラックスを
塗布し、前述と同様に被覆層（３）の融点より低い温度
で前記半田バンプ（５）を加熱溶融させる。
上述した本発明の作用を確認するためのテスト結果を
第４図〜第６図に示す。
第４図〜第６図に示す。
テストは配線（２）をCu、被覆層（３）をSn（融点23
2℃）で無電界メッキすることにより形成し半田バンプ
（５）にPb−40wt％Sn−0.4wt％Cu−0.4wt％Ni−5wt％A
g−1wt％Sbを用いて該バンプをボ−ルディング法により
熱圧着し、その後にリフロー処理を施した。第４図はリ
フロー処理前の状態を示す。
2℃）で無電界メッキすることにより形成し半田バンプ
（５）にPb−40wt％Sn−0.4wt％Cu−0.4wt％Ni−5wt％A
g−1wt％Sbを用いて該バンプをボ−ルディング法により
熱圧着し、その後にリフロー処理を施した。第４図はリ
フロー処理前の状態を示す。
上記リフロー処理において、、フラックスに日本アル
ファーメタルズ製のα5003を塗布しながら溶融温度220
℃で30秒間加熱した結果が第５図であり、同一材の半田
バンプを溶融温度250℃で30秒間加熱した結果が第６図
である。第５図においては酸化膜層がフラックスにより
破壊されることがなく残り、半田バンプの半田流れが見
られないことが確認できた。
ファーメタルズ製のα5003を塗布しながら溶融温度220
℃で30秒間加熱した結果が第５図であり、同一材の半田
バンプを溶融温度250℃で30秒間加熱した結果が第６図
である。第５図においては酸化膜層がフラックスにより
破壊されることがなく残り、半田バンプの半田流れが見
られないことが確認できた。
それに対し、被覆材料の融点以上で加熱した第６図に
よれば、酸化膜層が破壊され、そこに半田流れが生じて
いた。
よれば、酸化膜層が破壊され、そこに半田流れが生じて
いた。
尚、上記実施例は基板（１）にバンプ電極を形成した
場合で説明したが、半導体チップ側にバンプ電極を形成
してもよいことは容易に理解されよう。
場合で説明したが、半導体チップ側にバンプ電極を形成
してもよいことは容易に理解されよう。
（効果） 本発明によれば、バンプ電極を球状化するため加熱溶
融する際に、被覆層上の酸化膜層自体が半田流れを防止
するダムの機能を有するから、別途には半田ダム形成す
る工程を必要とせず、また配線部に狭くくびれた部分を
形成する必要もないので、生産性に優れるとともに電流
密度の増大もなく耐久性、信頼性を向上させることがで
きる。
融する際に、被覆層上の酸化膜層自体が半田流れを防止
するダムの機能を有するから、別途には半田ダム形成す
る工程を必要とせず、また配線部に狭くくびれた部分を
形成する必要もないので、生産性に優れるとともに電流
密度の増大もなく耐久性、信頼性を向上させることがで
きる。
第１図は本発明におけるバンプ電柱の形成を説明する部
分拡大断面図、第２図はリフロー処理を説明する部分拡
大断面図、第３図はボンディング工程の前処理を説明す
る部分拡大断図面、第４図〜第６図は本発明の作用を確
認する拡大斜視図であり、第４図はリフロー前の状態、
第５図は本発明方法によるテスト例、第６図は比較例で
ある。 図中 （１）……基板 （２）……配線 （３）……被覆層 （3a）……バンプ受部 （４）……酸化膜層 （５）……半田バンプ
分拡大断面図、第２図はリフロー処理を説明する部分拡
大断面図、第３図はボンディング工程の前処理を説明す
る部分拡大断図面、第４図〜第６図は本発明の作用を確
認する拡大斜視図であり、第４図はリフロー前の状態、
第５図は本発明方法によるテスト例、第６図は比較例で
ある。 図中 （１）……基板 （２）……配線 （３）……被覆層 （3a）……バンプ受部 （４）……酸化膜層 （５）……半田バンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−202830（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−205551（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−37039（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/60
Claims (2)
- 【請求項１】金属配線上に、Pb、In、Snの何れか１つの
元素又はそれを主要元素とした合金からなる被覆層を形
成し、該被覆層上にその被覆材料の酸化膜層を生成し、
Pb、In、Snの何れか１つを主要元素とした半田バンプを
被覆層上のバンプ受部上に形成し、次いで前記半田バン
プを加熱処理して球状化するバンプ電極の処理方法にお
いて、前記半田バンプを加熱溶融するときに、その溶融
温度を前記被覆材料の融点より低い温度に設定し、半田
バンプまわりの酸化膜層により半田流れを防止すること
を特徴とするバンプ電極の処理方法。 - 【請求項２】上記酸化膜層が、金属配線上に被覆層を形
成することにより生成され、前記半田バンプが前記バン
プ受部に熱圧着して接合される請求項第１項のバンプ電
極の処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2083119A JP2911005B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | バンプ電極の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2083119A JP2911005B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | バンプ電極の処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03283538A JPH03283538A (ja) | 1991-12-13 |
| JP2911005B2 true JP2911005B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=13793318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2083119A Expired - Lifetime JP2911005B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | バンプ電極の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2911005B2 (ja) |
-
1990
- 1990-03-30 JP JP2083119A patent/JP2911005B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03283538A (ja) | 1991-12-13 |
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