JPH04144137A

JPH04144137A - 半導体素子のバンプ電極とその基板への実装方法

Info

Publication number: JPH04144137A
Application number: JP2266505A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Iguchi; 泰男井口; Yoshiro Takahashi; 高橋　良郎; Yukio Kasuya; 糟谷　行男; Toshimitsu Yamashita; 山下　俊光
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1990-10-05
Filing date: 1990-10-05
Publication date: 1992-05-18

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】（産業上の利用分野）本発明は、半導体素子のハンプ電極とその基板への実装
方法に関するものである。

（従来の技術）従来、このような分野の技術としては、例えば■「最新
ハイブリッド実装技術」昭和６３年５月１５日発行７編
者　電子材料編集部２発行所　■　工業調査会、　Ｐ　
１７７〜１８１ ■飯沼「液晶パネルへの半導体装技術」第１７回ＩｓＨ
Ｍ　ＪＡＰＡＮ　　技術講演会、　１９８７年２月２０
日、Ｐ１５〜２０ ■「ハイブリッドマイクロエレクトロニクス」１９８５
年９月２５日発行１発行者　境　鶴雄１発行所■　シー
エムソー　Ｐ１９１〜１９２等に記載されるものがある。上記文献■のものは、第４
図に示すように、半導体素子１の電極２に形成したＡｕ
ハンプ電極３を基板４上の基板電極５に押圧して接着樹
脂６で固定し、半導体素子１と基板４の電極間接続を行
うものである。

また、上記文献■のものは、第５図に示すように、半導
体素子ｌｌ上のＣｕ−Ａｕで形成したハンプ電極１２を
基板１３の電極（図示なし）に、導電性接着剤１４を介
して接続し、封止樹脂１５で固定するものである。

上記二つの例で用いられるハンプ電極は、従来上記文献
■に示されるように、電気メッキで形成される。

第６図はかかる従来のバンブ電極の形成工程断面図であ
る。

まず、第６図（ａ）に示すように、半導体素子２１には
、パノシヘーシゴン膜２２で囲まれたＡＮ電極２３が形
成されている。

次に、第６図（ｂ）に示すように、半導体素子２１上に
スパッタ、真空薄着法等により、Ｔｉ　−Ｗ層２４、Ａ
ｕ層２５を形成する。このＴｌ−Ｗ層２４を形成するの
は、密着を確保し、金属拡散を防止するためである。ま
た、Ａｕ層２５を形成するのは後工程で行う電気メッキ
の密着性を向上し、化学的に安定させるためである。

次に、第６図（ｃ）に示すように、／Ｎンプ電極を形成
する箇所にホトリソグラフィーにより、メッキレジスト
のためのホトレジスト２６を形成する。

次に、第６図（ｄ）に示すように、電気メ・ツキにより
、Ａｕハンプ電極２７を形成する。

最後に、第６図（ｅ）に示すように、ホトレジスト２６
を除去し、不要箇所のＡｕ層２５とＴｉ−Ｗ層２４をエ
ツチングにより除去し、Ａｕバンブ電極２７を完成させ
る。

このように、バンブ電極の形状は、ホトレジスト２６の
膜厚をバンブ電極２７の高さより薄くしているため、き
のこ状のバンブ電極となっているが、ホトレジストの膜
厚をバンブ電極の高さよりも厚くすれば、第７図に示す
ように、矩形状のバンブ電極２８となる。

また、これらのバンブ電極の表面は電気メッキによる表
面のヤケを防止するために、ｉｔ流密度を調整して行わ
れ、平坦な状態となる。

（発明が解決しようとする課８）しかしながら、上記した従来のバンブ電極の形成方法で
は、ハンプＮｈ形成の電気メッキ、特に、１０％程度の
メッキ厚バラツキを生し、上記文献■で示した実装方法
を用いると、半導体素子上の総ての電極を確実に基板の
ｔ橿と接続を得ることが困難であり、また、総ての電極
が接続を得られるように過大な圧力で半導体素子を基板
に押圧すると、半導体素子にダメージを与えるという問
題点があった。

また、上記文献■で示した実装方法の場合は、バンプ電
極表面が平坦化しているため、第８図に示すように、バ
ンブｉ！ｉ１２と基板１３を接続する導電性接着剤１５
はバンブ電極１２の表面が平らになっているため、ハン
プ電極１２の周囲にしか存在せず、接着に寄与する導電
性接着剤１５が不足し、接続信転性が得られないという
問題点があった。

また、信転性を得るために、バンプ電極１３周囲に多量
の導電性接着剤１５を塗布した場合には、隣接する基板
電極１６間で電気的に短絡し易くなり、電極ピッチの高
密度化ができないという問題点があった。

本発明は、上記問題点を除去するために、ハンプ電極に
針状析出した金属を用い、この針状析出した金属により
、バンブの高さのバラツキを緩衝する。更に、導電性接
着剤による実装においては、針状金属の隙間に導電性接
着剤を保持して、導電性接着剤の不足を防止し、半導体
素子実装の接続確実性と信転性の向上を図り得る半導体
素子のバンブ電極とその基板への実装方法を提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明は、上記目的を達成するために、半導体素子のバ
ンブ電極において、半導体素子の電極部に針状析出した
金属を設けるようにしたものである。

また、半導体素子のバンブ電極を基板への実装方法にお
いて、半導体素子の電極部に針状析出した金属を押圧し
て基板電極に圧接させ、前記針状析出した金属と基板電
極とを導電性接着剤を用いて接続するようにしたもので
ある。

（作用）本発明によれば、上記したように、半導体素子の電極部
に針状析出した金属を具備する半導体素子のバンブ電極
となし、該針状析出した金属は電気Ｓｎメッキで形成し
、例えば０．６Ａ／ｄｍ”で３０分メンキを施す。

また、前記電気Ｓｎメッキに異種の金属を必要に応して
被着する。

そこで、半導体素子の電極部に針状析出した金属を押圧
して基板電極に圧接させ、前記針状析出した金属と基板
ｔ８ｉとを導電性接着剤を用いて接続する。

従って、接続時に、ハンプ電極は応力による変形が容易
となり、バンブ電極の高さのバラツキを緩衝できるため
、半導体素子を基板上に押圧して、圧接接続をする場合
、小さな圧力でも良好な電極の接続が得られる。

また、導電性接着剤で接続する場合は、針状金属の隙間
に導電性接着剤が保持され、良好な接着性が得られ、接
続信顛性の向上を図ることができる。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図は本発明の実施例を示すバンプ電極成形工程断面
図である。

まず、第１図（ａ）に示すように、半導体素子３１には
パノシベーシゴン１ｌｕ３２で囲まれたＡ　ｆ　［極３
３を形成する。

次に、第１図（ｂ）に示すように、電気メンキ用の給電
膜と密着用金属膜、拡散防止金属膜を形成するが、ここ
では、先にＥＢ謂着で給電膜としてＡｌ膜３４を厚さ１
００００人形成する。また、密着用金属としてＴｉ膜を
厚さ１０００人を形成し、拡散防止膜としてｐｔ膜を厚
さ１５００人のＥＢ蒸着によるＴｉ−ＰＬ層３５をリフ
トオフで形成する。

次に、第１図（ｃ）に示すように、ホトリソにより、メ
ッキレジストのホトレジスト３６を形成する。

次いで、第１図（ｄ）に示すように、アルカノールスル
フォン酸ｆ４（石原薬品製）による電気Ｓｎメッキ３７
を施す。この時の電２ｉｔ密度は、例えば、０．６Ａ／
ｄｍ２で３０分メンキを施したが、この時の針状析出物
の長さは約１０μ工程度であった。また、電流密度を半
分の０．３Ａ／ｄｍ２で行った場合には、殆ど針状析出
は見られなかった。なお、上記電流密度は０．５〜０．
７Ａ／ｄｍ”にしても差支えない。また、通電時間は長
くなるにしたがって、針状析出物の長さを増加させるこ
とができる。

更に、電気Ｓ’ｎメッキ３７で針状析出させた後に、Ａ
ｕメッキ３８を１ｔＩｍ析出する。

次に、第１図（ｅ）に示すように、ホトレジスト３６を
剥離し、不要の給ＮＭのＡ！膜３４をエツチングで除去
し、針状形状のバンブ電極３９を得る。

ここで、形成した電気Ｓｎメッキ３７の硬度は４５Ｈｖ
（ビッカース硬度）程度であり、従来のＡｕ。

Ｃｕ−Ａｕバンプ電極に比べて軟らかい膜質であった。

本発明により得られたバンブ電極を用いて３■角で４０
！極のテスト用チップを作成し、第２図に示すように、
そのテスト用チップ４１を基板４３に押圧し、ハンプ電
極４２と基板電極４４を接続して、測定を行った。

その結果、２００ｇの荷重で全電極の接続を得ることが
できた。この後、接着樹脂４５でテスト用チップ４１を
基板４３に固着して接続を完了した。

上記接続方法では、チップを押圧して、接着剤で固着し
たが、チップの接続は他のスプリング等の外部からの押
圧手段を用いても同様の効果を得ることができる。

また、この接続方法では針状金属には、バンブ電極の高
さバラツキの緩衝作用が必要であり、圧接による接続が
要求されるため、軟らかく、表面が化学的に安定な上述
のＡｕメッキ３８を施したバンブ電極３９を用いた。こ
のＡｕメッキ３８により、接触抵抗を低減することがで
きる。

更に、テスト用チップを電気メンキによる針状析出を行
った後、第３図に示すように、電気Ｎｉメッキ５３をｌ
ｔＩｍ施し、更に、電気Ａｕメッキ５４を０．５μｍ施
じた場合、テスト用チップ５１のハンプ電極５２と基板
５５の基板電極５６の接続をＡｇ入りエポキン樹脂の導
電性接着剤５７を用いて行った結果、テスト用チップ５
１のハンプ電極５２の針状金属の隙間に導電性接着剤５
７が良く充填され、基板５５上の基板電極５６と良好に
接続することができた。

この接続方法では、針状金属で導電性接着剤５７を保持
して接続を得るために、バンブ電極５２は硬いものが望
ましいので、電気Ｎｉメッキ５３で補強するようにして
いる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果）以上、詳細に説明したように、本発明によれば、半導体
素子のハンプ電極を針状析出した金属で形成するように
したので、応力による変形が容易となり、ハンプ電極の
高さバラツキを緩衝できるため、半導体素子を基板上に
押圧して、圧接接続をする場合、小さな圧力でも良好に
電極の接続が得られる。

従って、半導体素子へのダメージの低減を図ることがで
きる。

また、導電性接着剤で接続する場合は、針状金属の隙間
に導電性接着剤が保持され、良好な接着性が得られ、接
続信転性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すバンプＮＮ成形工程断面
図、第２図はそのハンプ電極を用いた基板への実装状態
断面図、第３図は本発明の他の実施例を示すバンブ電極
を用いた基板への実装状態断面図、第４図は従来の第１
の半導体素子の実装状態断面図、第５図は従来の第２の
半導体素子の実装状態断面図、第６図は従来の半導体素
子のバンブ電極形成工程断面図、第７図は従来の他の半
導体素子のバンブ電極の断面図、第８図は従来のハンプ
電極接続部の断面図である。３１・・・半導体素子、３２・・・バノンヘーシゴン膜
、３３・・・Ａｆ電極、３４・・・／ｌ膜、３５・・・
Ｔｉ−ＰＬ層、３６・・ホトレジス］・、３７・・・電
気Ｓｎメッキ、３８・・・Ａｕメッキ、３９・・・針状
形状のハンプ電極、４１．５１・・・テスト用チップ、
４２．５２・・・バンプ電極、４３．５５・・・基板、
４４．５６・・・基板電極、４５・・・接着樹脂、５３
・・・電気Ｎｉメッキ、５４・・・電気Ａｕメッキ、５
７・・・導電性接着剤。特許出願人　沖電気工業株式会社代理人　弁理士　　清　水　　守（外２名）、βＡ１１
才値沫発如ウバレ７ｔジ近沫工ｑ断面Ｚ第１図第３図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】（１）半導体素子の電極部に針状析出した金属を具備し
てなる半導体素子のバンプ電極。（２）（ａ）半導体素子の電極部に針状析出した金属を押圧し
て基板電極に圧接させ、（ｂ）前記針状析出した金属と基板電極とを導電性接着
剤を用いて接続することを特徴とする半導体素子の基板
への実装方法。（３）前記針状析出した金属を電気Ｓｎメッキで形成し
てなる請求項２記載の半導体素子の基板への実装方法。（４）前記針状析出した金属を電気Ｓｎメッキで、０．
６Ａ／ｄｍ＾２で３０分メッキを施すことを特徴とする
請求項２記載の半導体素子の基板への実装方法。（５）前記電気Ｓｎメッキに異種の金属を被着すること
を特徴とする請求項２記載の半導体素子の基板への実装
方法。