JPH01160040A - バンプを有する基板素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は集積回路等に好適するバンプを有する基板素子
に関する。

（従来の技術） 集積回路やこれに類似する回路素子は高密度に並べられ
た多数の回路部品、電極等を一枚の基板上に夫々規制し
て配置して作られている。この素子の特徴は小さい基板
で集積度の高い回路が構成されていることであるが、内
部における各回路同志は、写真製版等の手段で効果的に
接続できるけれども他の素子との接続に関しては一般的
にリードフレームと呼称される端子を介して接続される
。

従って上記回路とリードフレームの端子とは第４図に示
すように基板４１に多数形成された電極４２に活性化層
４３を介してバンプ４４が接続されているのが普通であ
る。

ところで、上記リードフレームの端子４５に対するバン
プ４４はリードフレームの端子４５との接合、あるいは
バンプと電極との接合を電気的及び機械的に完全な接合
をしなければならない。

しかしながら、従来においては、しばしば問題が生ずる
場合がある。例えばバンプと電極との接着が不完全のた
めに、この部分の接触不良が発生したシ、あるいはバン
プの形成が出来なかったり（電極４にメツキ等の手段で
バンプを接着形成する）する。一方出来たバンプにリー
ドフレームの端子４５を接続する場合にボンデング技術
を用いることが多いが、このボンディングによる機械的
衝撃が電極４２及び基板４１にまで及ぶ場合があシ、こ
れの発生の主たる原因はバンプの肉の量がボンディング
に対して十分であってしかも規制された形状に形成され
ていないからである。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記従来の欠点を除去するためにバンプと電極
との接着部（面）に工夫をしだものである。

すなわち、電極の一部であるバンプ接合部を対応するバ
ンプ金属材に対するぬれ効果を最大限に発輝出来るよう
に拡散層を形成することによってこの部分に接合する（
メツキ手段）金属の接着を容易にする。この接着の容易
性が向上すると接着金属のバンプ形状が整って来るし、
多数あるバング全体の形状が揃って均一になるという特
徴を巧みに利用したものである。このようにすると夫々
のバンプの量（肉厚、巾）が一定に容易に規制すること
が可能となるのでボンディングに必要な肉厚（量）を能
率よく形成でき、電極や基板への影響をほとんどなくす
ことが可能となった。

〔発明の構成〕

（問題を解決するための手段と作用） 本発明は、上記の様に電極の一部を拡散して作った拡散
活性化層を形成することを特徴とするものである。

この拡散活性化層の厚さは約５０人〜１μｍまでの間で
形成することが出来る。５０Ａ以下ではバンプのぬれが
十分ではなく５〜１０チの不良品が出る、しかし５０先
を越えると不思義と不良品がほとんど皆無となる。しか
し最良範囲は約１００Ｘ〜１０００＾とすることも解明
されている。例えばバンプ材料として比較的高い温度で
浴融する半田を用いる場合は高温のだめ拡散活性化層と
の反応が早いので１μｍと厚くすることが望ましい。

従ってバンプの材料によって拡散活性化層を調整するこ
とが必要である。

また、拡散活性化層を形成する際に、Ｐｄを電極表面に
メツキあるいは蒸着等で被着してから加熱してｐｄとＡ
ｌとを拡散するものであるが、この温度は約２００〜１
０００℃の範囲で調整すればよい。この加熱温度の調整
は電極が形成されている基板の材料によって決定すれば
よい。なお最良温度は３００°Ｃ〜６００℃で行なわれ
る。上記Ｐｄの電極表面へのメツキに関してはＰｄのパ
ッシベーション膜への不所望な付着が生ずる場合にはこ
れの抑制剤を用いて抑制する。このようにすれば正確な
模様の電極の拡散活性化層を形成することが可能である
。

更にｐｄに代えてＺｎで拡散し、拡散活性化層を形成し
てもよい。一方半田材料としてＰｂ−Ｉｎ。

８ｍ−Ｚｎ、Ｂ１−Ｉｎ、Ｐｂ−８ｎ系を用イルとよい
。

この拡散活性化層は極めて便利なものでまずその作用と
しては、バンプ金属との接合を極めて容易にすることを
主とするが、この他に、この電極部表面のみぬれ性が極
めて長幼になってバンプ金属がこの部分に集中して接着
（蒸着、付着）するのでパターン切れが向上するから、
隣接する電極（電極同志）との間隙を狭く出来るので微
細なパターン形成に好適であるという他の効果も兼ね備
えている。

また、従来のようにバンプと電極とを他の金属による特
別な活性層４３を形成することが不要となるのでその分
だけ、材料及び工程が少々くてすみ安価なバンプを有す
る基板素子を提供することが可能である。

（実施例） （１）第１図は本発明のバンプを有する基板素子の要部
を断面して示すもので、表面に絶縁物２を被着しだＳ　
ｉ　Ｏ２製の基板ｌと、この基板ｌの絶縁物２の上には
夫々所定の間隙を持たせたＡｌを主成分とする多数の電
極４と、これ等電極間には窒化シリコンより成るパッシ
ベーション膜３が形成されている。

上記電極４はその大部分がｋｔを主成分とするＡｌ−８
ｉ−Ｃｕ合金で形成されているがその一部である後述す
るバンプとの接着面には、第２図に示すようにＰｄ−、
Ａｌの拡散活性層６が形成されている。この電極４の上
にはＰｂ−Ｓｎ系合金半田より成る厚さ約２５μｍのバ
ンプ５を形成してバンプを有する基板素子１０を構成し
て成る。

（２）基板１の上に絶縁物２を形成し、この上の一部に
Ｚｎ及びＡｌの拡散活性化層６を有する多数の電極４を
形成し、この電極４を隔離するためのパッシベーション
膜３を設ける。上記各電極４の拡散活性化層６の表面に
接着された８　ｎ　−Ｚ　ｎ系半田より成る厚さ約３０
μｍのバンプ５を形成してバンプを有する基板素子１０
を構成して成る。

上記各実施例においては拡散活性化層６の作用により、
バンプとの接合が極めてよく電極上に形成される多数の
バンプは極めて均一な量、すなわちバンプの高さをボン
デング時に好適な２５μｍ〜３０μｍの範囲に完全に納
めることが出来た。

上記ボンデングは各電極と各リードフレーム端子とで行
なわれるがこれが完全となシ、多数の各チップ（１チツ
プは６４個の８０μｍ四方の電極を有するもの）毎の接
続不良は完全になくなり、しかもボンデング時の機械的
衝撃による電極及び基板のクラックもなくなったことが
確認された。

（３）通常のウエノ・プロセスにより形成された電極及
びパッシベーション膜等の形成を行った基板から成るチ
ップの多数を同一板上に形成したシリコンウェハ１１を
用意した。（第３図） 上記電極はスパッタリグ装置により形成された膜厚的１
μｍのＡｌ−２％Ｓ　ｉ−２％Ｃｕからなシ、またパッ
シベーション膜としては窒化シリコン膜が用いられてい
る。□そして、このシリコンウェハ・１１に形成された
各チップには８０μｍ口型の上記電極（コンタクトパッ
ド）がそれぞれ６４個形成されている。（なお、このシ
リコンウェハ１１についてはブレードダイシングを行な
っていない。）このように形成された多数のチップを有
するシリコンウェハ１１を メタけい酸ナトリウム　　　１２　ｙ　／　を三シん酸
ナトリウム　　　　１３９／を炭酸ナトリウム　　　　
　　　６９／を界面活性剤　　　　　　　　　２９／ｌ
より成る脱脂浴剤で脱脂した後水洗いをし、次にＰｄＣ
Ｌｘ−１１１ＳＨＣ１ｌ０ＣＣ，Ｈ２Ｏ９，５４ｔの浴
液に浸漬して上記各電極表面に約２ｏｏｏＡＯＰｄ層を
形成した。

そして更にＰｄ層は電極を約４５０℃の温度に保持した
水素雰囲気中で約２０分間加熱し、表面に接着されてい
るＰｄと電極の主要材であるＡｌとを拡散せしめて約６
ｏｏｆの拡散活性化層を形成した。

このシリコンウェハ１１の電極の拡散活性化層上に、第
３図に示すような超音波半田づけ装置を用いて半田バン
プを形成した。第２図において、半田槽２１内には半田
の還流路２２が形成され、溶融半田２３が収容されてい
る。どの溶融半田２３は図示しないモータにより回転さ
れる撹拌棒２４により還流路２２内を通って液面より上
に噴出して還流する。前記シリコンウェハ・１１は裏面
に高温用の接着テープを貼付し、更に図示しないガラス
板に接着した状態で縦にして、噴出している浴融半田２
３に浸漬（デイツプ）される。そして、シリコンウェハ
１１近傍の溶融半田２３中に超音波振動子２５を挿入し
て溶融半田２３に超音波を印加する。

なお、半田としては４　Ｑ　Ｐ　ｂ　−Ｓ　ｎ　−５Ａ
　ｇ　（Ｄ半田を使用し、半田槽温度を３００℃に維持
した。

また、超音波振動子２５によシ溶融半田２３に周波数２
０ＫＨｚ、出力１５Ｗの超音波を印加し、シリコンウェ
ハ１１のデイツプ時間は１０秒間どした。この半田づけ
操作中、周囲に窒素ガスを１００ｔ／分の流量で流し、
電極の一部に形成されている拡散活性化層のｋｔ−Ｐｄ
と半田を構成するＳｎの酸化を防止した。

このようにして電極の拡散活性層の上には約２５μｍの
均一なバンプ５を形成した。（第１図参照）なお上記で
は半田溶液中に超音波を印加してバンプ形成を行ったが
、上記Ｐｄ−Ａｌの拡散処理後直ちに継続して半田浴液
中に浸漬してバンプ形成を行えば上記シリコンウェー・
をわずかに振動させるのみで超音波のそれと同等の品質
でバンプ形成が可能となり、 次に上記で形成したバンプを有するチップをシリコンウ
ェハから夫々切断し、多数のバンプを有する基板素子（
チップ）を形成した。

これを確認するだめに、上記６４個のバンプに同数の端
子を有するリードフレームを用意し、この端子と上記バ
ンプとの位置合せを行った後に、約１７０℃温度で加熱
浴着（ボンデング）を行ったところ良結果が得られた。

〔発明の効果〕

上記した様に本発明バンプを有する基板素子はバンプと
電極との浴着を極めて容易にし、バンプの形状、高さ等
の規制が極めて良く所定形状のバンプを形成出来ると共
に電極の微細化にも有利となった。また、ワイヤレスボ
ンデングに対シてもその特徴が十分に発輝することが可
能であり、浴着の信頼性が向上できる。

バンプは電極に直接接着出来るのでその製造が容易とな
り、総合的に安価になるという利点がある。

よって量産に好適で産業上の実用的効果が犬である。

【図面の簡単な説明】

は本発明バンプを有する基板素子の製造方法の一部（バ
ンプを形成する際）を説明するだめの説明図である。 ４・・・・・・・・・電極　　６・・・・・・・・拡散
活性化層代理人弁理士　　則　近　憲　佑 同　　松山光之

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板の一部に形成された電極と、この電極を離隔
   するためのパッシベーション膜と、 上記電極に接続されたバンプを具備した基板素子におい
   て、上記電極の一部であって上記バンプとの接続面は拡
   散活性化層が形成されていることを特徴とするバンプを
   有する基板素子。
2. （２）拡散活性層はＡｌ−Ｐｄで形成されている特許請
   求の範囲第１項記載のバンプを有する基板素子。
3. （３）基板の一部に電極を形成し、パッシベーション膜
   を被着し、上記電極上に活性金属を付着せしめた後に加
   熱して電極金属と活性金属とを拡散せしめ、この部分に
   拡散活性化層を形成することを特徴とするバンプを有す
   る基板素子の製造方法。