JP3407275B2 - バンプ及びその形成方法 - Google Patents

バンプ及びその形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はバンプ及びその形成
方法に関し、より詳しくは半導体ベア・チップを実装基
板上の配線にダイレクトに接続する接続構造及び接続方
法に伴うバンプの構造とバンプの形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体ベア・チップを実装基
板上の電極にダイレクトに接続する方法は種々提案さ
れ、また実施されてきた。それらのなかで、本出願人は
先に、図２５に示すように、ウエハー状態で金などから
なる上層３ａをメッキ方法にて形成した後、さらに共晶
組成を有するハンダなどからなる下層３ｂをメッキ法に
より積み上げることにより、凸型電極を形成することを
開示した（特開平９ー９７７９１号）。
【０００３】そして、この方法により、電極を形成した
後、実装工程で使用できるように、個々の半導体チップ
に分割し、良品のみ次工程に進め、不良品はスクラップ
としていた。また、実装工程では凸型電極が形成された
半導体チップを用い、所定の実装基板４上の電極５に半
導体チップ６の凸型電極が一致するように位置決めし、
フラックスを塗布した後、リフロー炉にて加熱すること
により、半導体チップ６と実装基板４の電極５との接続
を行っていた。
【０００４】ところが、この方法では、ウエハー状態で
メッキを行う必要があるため、良品数の少ないウエハー
の場合は半導体チップあたりの製造単価の高騰が生じて
しまい、実用的ではなかった。また、メッキ方法で凸型
電極を形成する過程でトラブルが生じた場合には、修理
する手段がないため、ウエハーを破棄せざるを得なかっ
た。凸型電極を形成した後工程で、ウエハーを分割し半
導体チップとするため、工程上の不良が発生した場合も
同様に破棄していた。さらに、メッキ方法で電極を形成
する過程において、メッキ浴槽の中には様々な金属イオ
ンが混入することが多い。このため、必要とする下層及
び上層の金属中に不純物が析出し、接続不良を生じてい
た。
【０００５】その他、関連する技術として、特公平４−
６５５３４号公報が開示する技術を挙げることができ
る。この技術は、Pb, Sn, Inの何れか１つを主要元素と
して、それに添加元素を配合した合金を急冷凝固法によ
り細いワイヤーを作成することにより、そのワイヤーを
加熱してボールを形成し、そのボールを電極に接着させ
た状態でワイヤーを引っ張ることにより、ボールの根本
部からワイヤーが切断されてバンプ電極が形成される。
そこで、そのバンプ電極を介して、半導体材料を接続し
ようとするものである。
【０００６】この半導体材料の接続方法は、従来、バン
プの形成後にワイヤーを切断するのにトーチを必要と
し、また、ワイヤーの途中で切断してしまうなどの課題
があることに着目してなされたものであり、所定の合金
ワイヤーを使用することによって、ボールの接着後に、
ワイヤーを引っ張ることにより、ワイヤーをボールの根
本部から切断できるようにしたものである。しかしなが
ら、ワイヤーを引っ張るとき、ワイヤーが根本部から切
断する前に、その下の電極・配線をボールと共に引き剥
がしてしまう恐れがあった。
【０００７】また、他の関連技術として、特開昭６３−
１２２１３３号公報を挙げることができる。この公報
は、ボールを形成する工程と、そのボールを電極に押圧
して接合する工程と、ワイヤーを切断して突起電極を形
成する工程と、突起電極が形成された半導体チップを異
方導電性を有する部材を介して基板の電極に圧着して電
気的接続を得る工程からなる半導体チップの接続方法を
開示している。
【０００８】このようにして得られた半導体装置におい
ては、半導体チップと基板との間の電気的接続を、異方
導電性を有する部材を介して行っているため、リーク電
流が生ずる恐れがある、などの問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記本出願人
の発明を改善するものであり、本発明の第１の目的は、
半導体チップ単体で複数の金属バンプを形成することを
可能とし、その製造単価はチップバンプの個数に依存す
るのみで、不良品の割合には依存させないようにするこ
とにある。
【００１０】次に、本発明の第２の目的は、金属ボール
を半導体チップ上の電極形成部に形成したとき、たとえ
バンプ不良が生じたとしても、バンプ毎に物理的に金属
ボールの除去を可能とし、バンプ毎に修正が可能とする
ことにある。
【００１１】さらに、本発明の第３の目的は、バンプ形
成工程において、金属バンプの中に不純物を混入させな
いようにすることにある。
【００１２】そこで、本発明者らはこれらの目的を達成
するために鋭意研究を重ねた結果、本発明に係るバンプ
及びその形成方法を想到するに至ったのである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係るバンプの要
旨とするところは、半導体チップや実装基板などの半導
体材料の電極上に、少なくとも２個の異なる種類の金属
ボールが積み重ねられていることにあり、たとえば同種
類の金属ボールを積み重ねた上に異なる種類の金属ボー
ルを積み重ねてバンプを形成しても良い。異なる種類の
金属ボールは、復層構造の金属ワイヤーを溶融させて形
成した合金組成である。金属ボールは半導体材料の電極
上に直接積み重ねられ凸型電極（バンプ）が形成される
ため、その形成が容易であるだけでなく、バンプに不良
が生じたとき、熱的にあるいは物理的に除去しまたは補
修することが可能となり、歩留まりが向上する。
【００１４】このような本発明に係るバンプの形成方法
は、半導体材料の電極上に、金属ワイヤーを使用して金
属ボールを形成した後、その金属ボールの上に、他の種
類の金属ワイヤーを使用して金属ボールを積み重ねて形
成することにより行われる。この金属ボールの積み重ね
は必要に応じて３回以上であってもよく、半導体チップ
と実装基板との間隔を確保する観点から、あるいは接合
するのに必要とするハンダの量を確保する観点から、金
属ボールの積み重ねが行われる。このとき、使用する金
属が酸化させられ易いときは、還元ガスあるいは不活性
ガス又はこれらの混合ガスが吹き付けられて、金属ボー
ルの表面が酸化させられないようにするのが好ましい。
また、金属ボールが合金によって構成される場合、用い
られる金属ワイヤーはそれを組成する金属単体がそれぞ
れ層をなすように被覆して形成されたものが好ましい。
この場合、金属ワイヤーを溶融させて金属ボールを形成
したとき、各層の金属が混ざり合って、一定の必要とす
る組成になるように、各層の単位体積が設定される。ま
た、組成物を構成する金属の中で，最も耐磨耗性を有す
る金属が最外層となるように、金属ワイヤーが形成され
るのが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、本発明に係るバンプ及びそ
の形成方法の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明す
る。
【００１６】まず、金ワイヤーを用いたバンプ形成の工
程を説明する。図１に示すように、バンプ形成装置１０
は、金ワイヤー１２などのワイヤーを通すための細穴を
軸心に有するキャピラリー１４と、キャピラリー１４の
軸心に通された金ワイヤー１２をクランプするクランパ
ー１６と、金ワイヤー１２を溶融させるためのトーチ１
８と、及び半導体チップ２０を加熱することができるプ
レート２２を備えて構成されている。
【００１７】この装置１０において、まず図２に示すよ
うに、金ボール２４を形成するためにキャピラリー１４
の先端部から金ワイヤー１２を約０．０１〜２．５mm程
度の所定の長さだけ突き出す。所定の長さだけ突き出さ
れた金ワイヤー１２は図のようにクランパー１６を閉じ
ることによって固定される。その金ワイヤー１２の先端
部に放電を行うためにトーチ１８と呼んでいる電極が接
近して、約１，０００〜４，０００ボルトの放電を行う
ことにより瞬時に金ワイヤー１２を溶融させて、金ボー
ル２４を形成する。金ボール２４の大きさは金ワイヤー
１２の径及び放電を行う電圧・時間・トーチ１８と金ワ
イヤー１２の間隔などにより調整される。
【００１８】金ボール２４が形成された後、図３に示す
ように、クランパー１６を開き、半導体チップ２０上の
電極にキャピラリー１４毎移動させて、キャピラリー１
４の先端に形成された金ボール２４をそのキャピラリー
１４の先端で加圧・超音波振動・加熱を併用しながら半
導体チップ２０の電極部と接合させる。このとき、プレ
ート２２により半導体チップ２０を加熱しておき、金ボ
ール２４が半導体チップに被着形成されやすいようにす
るのが好ましい。
【００１９】次に、金ボール２４を金ワイヤー１２から
切断するには、図４に示すように、キャピラリー１４を
上昇させるが、この時点ではいまだ金ワイヤー１２と金
ボール２４は一体となっているので、金ワイヤー１２の
み繰り出されることになる。繰り出し量が約０．０１〜
２．５mmになった時点で、図５に示すように、キャピラ
リー１４上部のクランパー１６を閉じて金ワイヤー１２
を固定し、その状態でさらにキャピラリー１４を上昇さ
せると共に超音波振動させる。これにより、図６に示す
ように、金ボール２４と金ワイヤー１２の接点２６で切
断され、金バンプ２８の形成が完了する。
【００２０】同様に、次の金バンプ２８を半導体チップ
２０の上に形成するには、すでに述べた放電によるボー
ル２４の形成から繰り返すことで連続して金バンプ２８
の形成を行うことができる。
【００２１】以上の方法で得られた金バンプ２８は、そ
のままでは図７（ａ）に示すように、金バンプ２８上の
金ワイヤー１２の接続部跡に突起３０が生じており、次
工程でインジュウムなどのバンプを積み重ねることが困
難となる場合が生じる。そこで、同図（ｂ）に示すよう
に、この突起３０を金属片３２で加熱と同時に加圧する
ことで、同図（ｃ）に示すように、その上面の一部３４
を平坦化させ、２段目のボールを積み重ねることが簡単
にできるようにするのが好ましい。
【００２２】次に、２段目のインジュウムバンプの形成
工程を説明する。基本的な工程は金バンプ２８の形成方
法と同様であるが、インジュウムボールを放電により形
成する場合は、インジュウムの固化時に表面酸化が生じ
る。この酸化膜は、次工程の半導体チップ２０の電極上
の金バンプ２８にボールを接合させる際に、バリヤーと
して作用することから、接合強度の不足が生じる場合が
ある。
【００２３】このため、図８に示すように、水素ガス、
一酸化炭素ガスなどの還元ガス、あるいはアルゴンガ
ス、窒素ガスおよび二酸化炭素ガスなどの不活性ガス、
又は還元ガスと不活性ガスの混合ガス、あるいはこれら
のガスを加熱した加熱ガスなどのガス４４をトーチ１８
の周囲のノズル４６から噴出させることで、放電エリア
の酸素を除去し、インジュウムワイヤー４８を溶融させ
て形成したボール５０が酸化するのを低減することがで
きる。また、還元ガスなどの加熱ガスを用いることによ
り、インジュウムワイヤー４８を溶融させる熱源の補助
とすると共に形成されたボール５０が酸化しないように
することもできる。
【００２４】そこで、この手法を使用して、次に、キャ
ピラリー１４の先端に形成されたインジュウムボール５
０を半導体チップ２０の電極上に既に形成されている金
バンプ２８の上に接合する手順を説明する。
【００２５】まず図９に示すように、キャピラリー１４
の先端からインジュウムワイヤー４８を所定長さだけ突
出させた後、ノズル４６から還元ガス、不活性ガス又は
これらの混合ガス、あるいはこれらの加熱ガスを噴出さ
せながら、トーチ１８によりインジュウムワイヤー４８
を酸化させないように加熱する。そして、図１０に示す
ように、その先端にインジュウムボール５０を形成す
る。そして、図１１に示すように、インジュウムボール
５０をその状態のまま半導体チップ２０の金バンプ２８
に移動させ、キャピラリー１４で加圧し、接合させる。
このインジュウムボール５０の形成から接合までの間、
インジュウムボール５０は溶融状体にあり酸化されやす
い状態にあるため、半導体チップ２０の金バンプ２８に
接合させた後、冷却するまで、ノズル４６からガスを噴
出させておくのが好ましい。
【００２６】次に、インジュウムボール５０をワイヤー
４８から切断するには、図１２に示すように、キャピラ
リー１４を上昇させるが、この時点ではいまだインジュ
ウムワイヤー４８とそのボール５０は一体となっている
ので、インジュウムワイヤー４８のみが繰り出されるこ
とになる。繰り出し量が０．０１〜２．５mmになった時
点で、図１３に示すように、キャピラリー１４上部のク
ランパー１６を閉じてインジュウムワイヤー４８を固定
し、その状態でノズル４６からガス４４を噴出させなが
ら、さらにキャピラリー１４を上昇させると共に超音波
振動させる。これにより、図１４に示すように、インジ
ュウムボール５０とワイヤー４８の接点５２で切断さ
れ、金バンプ２８の上にインジュウムボール５０の接合
が完了する。
【００２７】また同様に、次の金バンプ２８の上にイン
ジュウムボール５０を形成するには、すでに述べた放電
によるボール５０の形成から繰り返すことで連続して金
バンプ２８の上にボール５０の接合を行うことができ
る。
【００２８】ここで、インジュウム金属は磨耗しやす
く、連続してボール５０を形成し、また加圧すること
で、図１５に示すように、キャピラリー１４の先端部５
４の穴にインジュウムワイヤー４８とキャピラリー１４
の内面が擦れて生じるインジュウム金属小片５６が溜ま
り、目詰まりを起こすことがある。これを解消するた
め、図１６に示すように、インジュウムワイヤー４８を
金などの磨耗や酸化に強い金属５８で囲って、２層若し
くは複数層からなる構造とすることにより、目詰まり及
びインジュウムワイヤー４８の酸化を防ぎ、安定したボ
ール５０の形成ができる。
【００２９】ここで、上記で説明したバンプ２８を構成
する金属は、第１段には金、銀、パラジウム、白金など
の金属及びそれらの合金が好ましく、また第２段目には
インジュウム、スズ、鉛、アンチモン、ビスマスなどの
金属及びそれらの合金が好ましい。バンプ２８を構成す
る第１段目の金属は、第２段目の金属の融点よりも高い
融点を有するものが選定される。たとえば、第２段目の
ボール５０をハンダとして使用するとき、第１段目のボ
ール２４（２８）が溶融しない金属が選定される。
【００３０】一方、第２段目のボール５０は、単一の金
属であってもよいが、合金がより好ましい。たとえば、
２元系の共晶組成のハンダや、３元系の共晶組成のハン
ダが挙げられる。合金の場合、ボール５０を形成するワ
イヤーは、合金を構成する成分金属が層をなして形成さ
れ、具体的には、ほぼ同心円状に２層又は複数層に積層
された構造であるのが好ましい。２層又は複数層からな
る構造である場合、最外層の金属は用いられる金属のな
かで最も磨耗や酸化に強い金属が選ばれる。また、層を
なして形成されたワイヤーはボール５０を形成するため
に溶融させられたとき、一定の組成からなる合金に混ぜ
合わされる。
【００３１】以上の方法により形成された２段重ねのバ
ンプ２８を備えた半導体チップ２０は、常法により、実
装基板にリフローによって接続される。このとき、第２
段目のボール５０は溶融させられるが、第１段目のボー
ル２４であるバンプ２８は溶融させられることはなく、
ハンダ付け後の半導体チップ２０と実装基板との間隔は
確保されることになる。
【００３２】以上、説明したところから明らかなよう
に、半導体チップ単体で複数の金属バンプを形成させる
ことが可能となるため、製造単価はチップバンプの個数
に依存するのみで、不良品の割合には依存しないことに
なる。また、たとえ不良品が生じたとしても、金属ボー
ルを形成した後、そのボールを半導体チップ上の電極形
成部に圧着方法にて形成しているため、物理的に金属ボ
ールの除去が可能であり、バンプ不良が生じた場合は、
バンプ１個から修正が可能となる。更に、金属バンプを
形成するには、金属ワイヤーを電気放電により瞬時に溶
融させて金属ボールを形成することから、バンプ形成工
程における不純物の発生は無視できるなどの効果を奏す
る。
【００３３】以上、本発明に係るバンプ及びその形成方
法の１実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態
に限定されるものではない。
【００３４】たとえば前述の実施形態では、半導体チッ
プ２０の電極部に形成されたバンプ２８の上面には、ワ
イヤー１２の切断跡に突起３０が形成されてしまうた
め、金属片３２により、その突起３０を加圧・押圧して
ほぼ平坦にしていた。しかし、平坦にすることにより、
却ってバンプ２８と金属（インジュウム）ボール５０と
の接合性が悪くなる場合がある。そこで図１７（ａ）に
示すように、金属片３２に凹部３６を適宜位置に加工す
ることにより設けて、その金属片３２を金バンプ２８の
上面に押し当て、金バンプ２８の上面に凸部４２を形成
するようにしてもよい。また、同図（ｂ）に示すよう
に、金属片３２に凸部３８を適宜位置に加工することに
より設け、金バンプ２８の上面に凹部４２を形成するよ
うにしてもよい。いずれも、２段目のボールを積み重ね
る際により強固な接合面が得ることができる。これら凹
部３６や凸部３８の形状は特に限定されず、可能であれ
ば凹凸形状であってもよい。なお、ワイヤー１２の切断
跡にできる突起３０の大きさなどが問題にならないもの
であれば、金属片３２による整形は必ずしも必要とする
ものではない。
【００３５】次に、酸化させられ易い金属ボールを形成
するための装置は上述の装置に限定されず、たとえば図
１８に示すように、ワイヤー４８を通すための細穴を軸
心に有するキャピラリー１４と、キャピラリー１４の軸
心に通されたワイヤー４８をクランプするクランパー１
６と、ワイヤー４８を溶融させるためのトーチ１８と、
そのトーチ１８とは別に設けられたノズル５４と、及び
半導体チップ２０を加熱することができるプレート２２
とを備えて構成することもできる。この装置５６におい
ては、還元ガスなどのガス４４を噴出させるノズル５４
の向きが任意に調整し得るように構成される。
【００３６】この装置５６によれば、まず同図１８に示
すように、キャピラリー１４からワイヤー４８を所定寸
法だけ突出させた後、図１９に示すように、ノズル５４
からガス４４を少なくともキャピラリー１４の先端部に
向けて噴出させながら、トーチ１８によりワイヤー４８
を加熱して溶融させ、ボール５８を形成する。次いで直
ちに、図２０に示すように、クランパー１６を開いてワ
イヤー４８の固定を解除して、キャピラリー１４ととも
にボール５８を半導体チップ２０上のバンプ２８へ押し
下げる。そして、図２１に示すように、ボール５８をバ
ンプ２８の上に積み重ねるように接合し、ボール５８を
冷却する。その後、図２２に示すように、ボール５８に
ワイヤー４８が接続されたまま、キャピラリー１４を引
き上げた後、ワイヤー４８をクランパー１６を閉じて固
定する。次に、図２３に示すように、クランパー１６で
ワイヤー４８を引き上げながらトーチ１８により加熱し
て切断するのである。この間、ノズル５４からガス４４
を噴出させて、ボール５８をガス４４で覆い、ボール５
８が酸化させられないようにされている。
【００３７】この形成装置５６によれば、金属ワイヤー
４８を溶融させて金属ボール５８を形成した後、その金
属ボール５８はバンプ２８の上に接合されるまで、還元
ガスなどのガス４４により覆われているので酸化させら
れることはなく、したがって酸化被膜が形成されないの
でバンプ２８に対して強固に接合される。
【００３８】更に、図２４に示すように、半導体チップ
２０の上に形成されるバンプの構成は特に限定されるも
のではなく、たとえば同図（ａ）に示すように、バンプ
２８の上に金属ボール６０，６２を３段積み上げた構成
であってもよい。この場合、金属ボール６０，６２はバ
ンプ２８の一部となる。バンプ２８と金属ボール６０，
６２はほぼ同じ大きさであってもよいが、徐々に小さく
なる構成であってもよい。また、同図（ｂ）に示すよう
に、バンプ２８の上に、その大きさよりも大きい金属ボ
ール６４を接合させてもよい。この場合、金属ボール６
４はハンダとして機能させられるときに好ましい。
【００３９】すなわち、半導体チップの電極上に積み重
ねられた最下層金属ボールはハンダ付けの際に溶融しな
い金属からなり、最上層金属ボールはハンダ付けの際に
溶融して他の半導体材料の電極と電気的に接続する金属
からなることが好ましい。少なくとも最下層金属ボール
と最上層金属ボールとが所定の構成であれば、その中間
層として形成される金属ボールの構成は特に限定されな
い。
【００４０】以上、本発明の実施形態を図面を参照しつ
つ説明したが、本発明は図示した形態に限定されるもの
ではない。
【００４１】たとえば、本発明に係るバンプが形成され
る半導体材料としては半導体チップが好ましいが、半導
体チップの形式によれば、実装基板の電極部にバンプを
形成するのが好ましい場合もあり、半導体チップに限定
されるものではない。
【００４２】また、金属ボールの形成工程において、還
元ガスや不活性ガス、あるいはこれらの混合ガスを噴出
させて、金属ボールの表面に酸化皮膜を形成させないよ
うにすることができればよく、ガスの噴出方法などは特
に限定されない。たとえば、金属ボールの形成工程では
不活性ガスを噴出させた後、金属ボールを電極又はバン
プの上に接合させる工程では還元ガスを吹き付けるよう
にしてもよい。また、金属ボールの形成工程ではガスを
噴出させずに、金属ボールを電極又はバンプの上に接合
させる工程では還元ガスを吹き付け、金属ボールの表面
に形成された酸化皮膜を還元して除去するようにしても
よい。その他、いずれにおいても、電極又はバンプの上
に接合された金属ボールは酸化されていないようにすれ
ばよく、再酸化を防ぐことが望ましい。
【００４３】さらに、これらのガスをノズルを通して金
属ボールなど、局部的に噴出させて対象物をガスで覆う
ようにするのが好ましいが、バンプ形成装置全体をチャ
ンバーなどの中に入れて、その中の雰囲気を還元ガスや
不活性ガス、あるいはこれらの混合ガスで充満させるこ
とも可能である。あるいは、バンプ形成装置における金
属ボールの形成部分のみを簡易なシートなどで覆ってチ
ャンバーとし、その部分のみに上記ガスを充満させても
よい。
【００４４】また、半導体材料に形成されたバンプを整
形するための加熱・加圧可能な押圧手段は上述した単純
な金属片であってもよいが、加熱手段を内蔵した装置で
あってもよいなど、限定されない。
【００４５】その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範
囲内で、当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変
形を加えた態様で実施し得るものである。
【００４６】
【発明の効果】本発明に係るバンプは、半導体材料の電
極上に金属ボールを積み重ねてバンプを形成しているた
め、たとえば半導体チップ単体で複数の金属バンプを形
成することが可能となる。このため、製造単価はバンプ
の個数に依存するのみで、不良品の割合には依存しな
い。
【００４７】次に、まず金属ワイヤーを加熱・溶融させ
て金属ボールを形成した後、その金属ボールを半導体材
料の電極形成部に圧着させて、バンプを形成するもので
あるため、逆にバンプの物理的な除去が可能であり、バ
ンプに不良が生じた場合は、バンプ１個から修正が可能
となり、製品の不良率が大幅に減少する。
【００４８】また、金属バンプを形成するには、金属ワ
イヤーを電気放電により瞬時に溶融させて金属ボールを
形成することから、バンプ形成工程における不純物の発
生は無視できるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るバンプの製造装置を示す概念説明
図である。
【図２】本発明に係るバンプの形成方法における金属ボ
ールの形成工程を示す概念説明図である。
【図３】本発明に係るバンプの形成方法における金属ボ
ールを接合させる工程を示す概念説明図である。
【図４】本発明に係るバンプの形成方法における接合さ
せた金属ボールからワイヤーを引き延ばす工程を示す概
念説明図である。
【図５】本発明に係るバンプの形成方法における接合さ
せた金属ボールから延び出るワイヤーをクランパーで引
っ張り振動を与える工程を示す概念説明図である。
【図６】本発明に係るバンプの形成方法における接合さ
せた金属ボールから延び出るワイヤーを切断する工程を
示す概念説明図である。
【図７】本発明に係るバンプの形成方法における形成さ
れたバンプの突起を整形する工程を示す概念説明図であ
り、図（ａ）ないし（ｃ）は各工程を示す図である。
【図８】本発明に係るバンプの他の形成方法を示す慨念
説明図である。
【図９】本発明に係るバンプの形成方法において、形成
されたバンプの上に金属ボールを積み重ねて形成するた
めの製造装置を示す概念説明図である。
【図１０】本発明に係るバンプの形成方法において、形
成されたバンプの上に積み重ねる金属ボールを形成する
工程を示す概念説明図である。
【図１１】本発明に係るバンプの形成方法において、形
成されたバンプの上に金属ボール積み重ねる工程を示す
概念説明図である。
【図１２】本発明に係るバンプの形成方法において、形
成されたバンプの上に積み重ねた金属ボールからワイヤ
ーを引き延ばす工程を示す概念説明図である。
【図１３】本発明に係るバンプの形成方法において、形
成されたバンプの上に積み重ねた金属ボールから延びだ
すワイヤーをクランパーで引っ張り、振動を与える工程
を示す概念説明図である。
【図１４】本発明に係るバンプの形成方法において、形
成されたバンプの上に積み重ねた金属ボールから延びだ
すワイヤーを切断する工程を示す概念説明図である。
【図１５】バンプの製造装置のキャピラリーにおいて、
発生することがある不具合を示す説明図であり、図
（ａ）は拡大断面図、図（ｂ）は要部拡大断面図であ
る。
【図１６】本発明に係る金属ワイヤーとキャピラリーの
要部を示す要部拡大断面図である。
【図１７】図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明に係る
バンプの整形工程を示す説明図である。
【図１８】本発明に係るバンプの形成方法において、形
成されたバンプの上に金属ボールを積み重ねて形成する
ための他の製造装置を示す概念説明図である。
【図１９】本発明に係るバンプの他の形成方法におい
て、形成されたバンプの上に積み重ねる金属ボールを形
成する工程を示す概念説明図である。
【図２０】本発明に係るバンプの他の形成方法におい
て、形成されたバンプの上に金属ボール積み重ねる工程
を示す概念説明図である。
【図２１】本発明に係るバンプの他の形成方法におい
て、形成されたバンプの上に積み重ねた金属ボールから
ワイヤーを引き延ばす工程を示す概念説明図である。
【図２２】本発明に係るバンプの他の形成方法におい
て、形成されたバンプの上に積み重ねた金属ボールから
延びだすワイヤーをクランパーで引っ張り、振動を与え
る工程を示す概念説明図である。
【図２３】本発明に係るバンプの他の形成方法におい
て、形成されたバンプの上に積み重ねた金属ボールから
延びだすワイヤーを切断する工程を示す概念説明図であ
る。
【図２４】図（ａ）及び（ｂ）は本発明に係るバンプの
構成において、それぞれ他の実施形態を示す正面説明図
である。
【図２５】従来のバンプの形成方法の１例を示す説明図
である。
【符号の説明】 １０：バンプ形成装置 １２：金ワイヤー １４：キャピラリー １６：クランパー １８：トーチ ２０：半導体チップ ２２：プレート ２４：金ボール ２８：金バンプ ３０：突起 ３２：金属片 ４４：ガス ４６：ノズル ４８：インジュウムワイヤー ５０，５８，６０，６２，６４：金属ボール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 櫻井 敬三 滋賀県野洲郡野洲町大字市三宅800番地 日本アイ・ビー・エム株式会社 野洲 事業所内 (56)参考文献 特開 平４−326534（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−334035（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−218046（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−122562（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−264540（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−27501（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−169918（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−168031（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体材料の電極上に、少なくとも２個
    の異なる種類の金属ボールが積み重ねられており、積み
    重ねられた最上層金属ボールが、２層以上の複層構造の
    金属ワイヤーを溶融させて形成した合金組成からなるボ
    ールであり、前記半導体材料の電極上に積み重ねられた
    最下層金属ボールの融点は最上層金属ボールの融点より
    も高いことを特徴とするバンプ。
  2. 【請求項２】 半導体材料の電極上に、少なくとも２個
    の異なる種類の金属ボールが積み重ねられており、積み
    重ねられた最上層金属ボールが、２層以上の複層構造の
    金属ワイヤーを溶融させて形成した合金組成からなるボ
    ールであり、前記半導体材料の電極上に積み重ねられた
    最下層金属ボールはハンダ付けの際に溶融しない金属か
    らなり、最上層金属ボールはハンダ付けの際に溶融して
    他の半導体材料の電極と電気的に接続する金属からなる
    ことを特徴とするバンプ。
  3. 【請求項３】 前記最上層を除く金属ボールの上面は、
    平坦又は一定の形状に整形されていることを特徴とする
    請求項１または請求項２のいずれかに記載するバンプ。
  4. 【請求項４】 前記複層構造の金属ワイヤーは、インジ
    ュウム、スズ、鉛、アンチモン、ビスマス、またはそれ
    らの合金を金で囲った構造である請求項１乃至３のいず
    れかに記載するバンプ。
  5. 【請求項５】 前記最下層の金属ボールが金ボールであ
    る請求項１乃至４のいずれかに記載するバンプ。
  6. 【請求項６】 半導体材料の電極上にバンプを形成する
    方法であって、金属ワイヤーを使用し、半導体材料の電
    極上に金属ボールを形成する工程と、前記金属ボールの
    上に、２層以上の複層構造の金属ワイヤーを溶融させて
    形成した合金組成からなる異種の金属ボールを積み重ね
    て形成する工程とを含むことを特徴とするバンプの形成
    方法。
  7. 【請求項７】 前記金属ボールを形成する工程におい
    て、還元ガス又は不活性ガス又はこれらの混合ガスの雰
    囲気下でバンプとなる金属ボールを形成することを特徴
    とする請求項６に記載するバンプの形成方法。
  8. 【請求項８】 前記金属ボールを形成する工程と、異種
    の金属ボールを形成する工程との間に、下層となる金属
    ボールの上面を整形する工程を含むことを特徴とする請
    求項６又は請求項７に記載するバンプの形成方法。
  9. 【請求項９】 前記上面を整形する工程が、下層となる
    金属ボールの上面を平坦にする工程を含む請求項８に記
    載のバンプ形成方法。
  10. 【請求項１０】 前記上面を整形する工程が、下層とな
    る金属ボールの上面に凸部または凹部を形成する工程を
    含む請求項８に記載するバンプの形成方法。
  11. 【請求項１１】 前記金属ボールを形成する工程が、金
    属ワイヤーに放電を行って金属ワイヤーを溶融させる工
    程を含む請求項６乃至１０に記載するバンプの形成方
    法。
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