JPH056918A - テープキヤリア型半導体装置のインナーリードボンデイング方法およびテープキヤリア型半導体装置用キヤリアテープ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 テープキャリア型半導体装置のインナーリー
ドボンディング部において接合性を高める。 【構成】 キャリアテープのインナーリード１における
シリコンチップ３の表面電極と対応する位置に、導電材
からなる突起１１を設ける。この突起１１の突出端にろ
う材層１２を設ける。ろう材層１２を表面電極に対接さ
せてインナーリード１をシリコンチップ３に重ね、イン
ナーリードを加熱してろう材を溶融させる。ろう材は必
要な部分のみに供給され、インナーリード１に加えられ
た熱が効率よく接合に供されるから、接合安定性が大幅
に向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体チップと回路基
板とをＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍｅｔｅｄ Ｂｏｎｄ
ｉｎｇ）方式で接続するテープキャリア型半導体装置の
インナーリードボンディング方法およびテープキャリア
型半導体装置用キャリアテープに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のテープキャリア型半導体装置は、
キャリアテープのインナーリードと半導体チップの表面
電極とがバンプを介して接続されていた。この種の従来
のテープキャリア型半導体装置を図３ないし図６によっ
て説明する。

【０００３】図３は半導体チップにバンプが設けられた
従来のテープキャリア型半導体装置のインナーリードボ
ンディング部を拡大して示す断面図で、同図はインナー
リードボンディング前の状態を示す。図４は半導体チッ
プにバンプが設けられた従来のテープキャリア型半導体
装置のインナーリードボンディング後の状態を示す断面
図で、同図（ａ）は接合不良状態を示し、同図（ｂ）は
接合良好状態を示す。なお、図３および図４（ａ），
（ｂ）では、例えば”月刊Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
Ｗｏｒｌｄ １９８９年６月号”に示されたＴＡＢリ
ードおよび半導体チップ電極の構造を示す。図５はイン
ナーリードにバンプが設けられた従来のテープキャリア
型半導体装置のインナーリードボンディング部を拡大し
て示す断面図で、同図はインナーリードボンディング前
の状態を示す。図６はインナーリードにバンプが設けら
れた従来のテープキャリア型半導体装置のインナーリー
ドボンディング後の状態を示す断面図で、同図（ａ）は
接合不良状態を示し、同図（ｂ）は接合良好状態を示
す。なお、図５および図６（ａ），（ｂ）では、例え
ば”電子材料 １９８９年５月号”に示された転写バン
プ方式のインナーリードボンディング構造を示す。これ
らの図において、１はインナーリードで、このインナー
リード１は銅からなり、キャリアテープ（図示せず）の
表面に形成されている。なお、図３〜図６に示すインナ
ーリード１は、キャリアテープの開口部から突出した部
分を示す。また、インナーリード１の表面には、すず層
２がめっきによって形成されている。このすず層２の厚
みは１μｍ以下とされている。

【０００４】３は半導体チップとしてのシリコンチップ
で、このシリコンチップ３の上面には、表面電極の本体
としてのアルミニウム電極４と、パッシベーション５と
が設けられている。そして、図３および図４（ａ），
（ｂ）に示す半導体装置では、パッシベーション５の開
口部にバリヤ金属６および金層７が順次設けられ、金層
７上に金バンプ８が設けられている。

【０００５】図５および図６（ａ），（ｂ）に示す半導
体装置では、シリコンチップ３上のパッシベーション５
に開口部が形成され、その開口部からアルミニウム電極
４が露出している。そして、この例で使用するインナー
リード１の下面には、不図示のバンプ形成用基板から転
写された金バンプ９（以下、これを上述した金バンプ８
と区別するために転写金バンプ９といい、この転写金バ
ンプ９を使用したボンディング方法を転写バンプ方式と
いう）が設けられている。

【０００６】従来のテープキャリア型半導体装置に使用
するシリコンチップ３は、通常は平面視方形状に形成さ
れ、その上面の４辺に沿って表面電極が多数設けられ
る。そして、その表面電極とキャリアテープのインナー
リード１とは図３および図５に示すように、インナーリ
ード１を表面電極上に位置づけた状態で、加熱されたツ
ール（図示せず）によって表面電極に押し付けて行な
う。この際にはシリコンチップ３上の全ての表面電極が
一度にボンディングされることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】電子機器の小型，高機
能化に伴って半導体チップのリードピッチはより微細化
し、ピン数も増加し続けている。これにともない、半導
体チップとリードの接合（Ｉｎｎｅｒ Ｌｅａｄ Ｂｏ
ｎｄｉｎｇ）部の微細化の要求が高まっている。

【０００８】図３および図４（ａ），（ｂ）に示した従
来のテープキャリア型半導体装置では、シリコンチップ
３の表面電極上にバリア金属６および金層７をメタライ
ズした後、金バンプ８をめっき法で形成する。一方、イ
ンナーリード１の表面には、厚み１μｍ以下のすず層２
がめっきされており、ツールによる加熱，加圧によりす
ず層２が溶融し、すず層２と金バンプ８との間で接合が
達成される。この際、ボンディング用ツールの加圧力や
ツールの加圧面温度にばらつきが生じると、各インナー
リード１を均一な加圧力，入熱量をもって加圧，加熱で
きなくなる関係から、それに伴なって金バンプ８の変形
量およびすず層２の溶融量が均一でなくなり、接合状態
に大幅なばらつきを生じる。すなわち、図４（ｂ）に示
す接合良好状態では、すず層２が溶融・流動し、金バン
プ８との間にフィレット２ａが形成されているが、図４
（ａ）に示す接合不良状態では、その形成がなく接合が
不十分であることがわかる。また、上述したようにシリ
コンチップ３側に金バンプ８を形成したのでは、シリコ
ンチップ製造プロセスにおいて金バンプ形成プロセスが
煩雑であるばかりか、金バンプ８の形状，寸法精度が不
均一になりやすいという欠点があった。

【０００９】また、図５および図６（ａ），（ｂ）に示
す転写バンプ方式では、インナーリード１上に形成され
た転写金バンプ９をシリコンチップ３上のアルミニウム
電極４に熱圧着により固相接合する。この際にも上述し
たようにボンディング用ツールの加圧力やツールの加圧
面温度にばらつきが生じると、図６（ａ），（ｂ）に示
すように、転写金バンプ９の変型量や接合界面の酸化被
膜の破壊のされかたが異なり、接合状態に大幅なばらつ
きを生じる。すなわち、図６（ｂ）に示す接合良好状態
では、接合界面において金とアルミニウムが反応した結
果、ある厚さの合金層１０が形成されるが、接合条件が
不十分な場合には、同図（ａ）に示すように合金層１０
は部分的にしか形成されない。

【００１０】このような傾向（図４，図６）は、リード
ピッチの微細化，ピン数の増加に伴ってますます顕著に
なってきている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係るテープキャ
リア型半導体装置のインナーリードボンディング方法
は、キャリアテープのインナーリードにおける半導体チ
ップの表面電極と対応する位置に導電材からなる突起を
設け、次いで、前記突起の突出端にろう材を設け、この
キャリアテープを、前記ろう材を表面電極に対接させて
半導体チップに重ね、しかる後、前記インナーリードを
加熱し、ろう材を溶融させてインナーリードと半導体チ
ップの表面電極とを接続するものである。本発明に係る
テープキャリア型半導体装置用キャリアテープは、イン
ナーリードにおける半導体チップの表面電極と対応する
部位に導電材からなる突起をチップ側へ突出させて設
け、この突起の突出端にろう材層を設けたものである。

【００１２】

【作用】本発明によれば、インナーリードの突起に設け
られたろう材が溶融してインナーリードボンディングが
行われるから、ろう材は必要な部分のみに供給され、イ
ンナーリードに加えられた熱が効率よく接合に供され
る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１（ａ），
（ｂ）および図２によって詳細に説明する。図１は本発
明に係るインナーリードボンディング方法を説明するた
めの図で、同図（ａ）はインナーリードボンディング前
の状態を示し、同図（ｂ）はインナーリードボンディン
グ後の状態を示す。図２は本発明に係るインナーリード
ボンディング方法と従来の方法での接合性比較データを
示すグラフである。これらの図において前記図３ないし
図６（ａ），（ｂ）で説明したものと同一もしくは同等
部材については、同一符号を付し詳細な説明は省略す
る。図１（ａ），（ｂ）において、１１は本発明に係る
キャリアテープに用いる突起で、この突起１１は本実施
例では金からなり、インナーリード１の先端に局部めっ
き法によって突設されている。なお、この突起１１の形
成位置は、図１（ａ）に示すようにシリコンチップ３の
表面電極と対応する位置に設定されている。

【００１４】１２は前記突起１１の突出端に設けられた
ろう材層で、このろう材層１２は本実施例ではすずから
なり、前記突起１１と同様にして突起１１に局部めっき
法によって形成されている。

【００１５】前記突起１１の厚み（突出寸法）として
は、インナーリード１がシリコンチップ３に接触するの
を防止するために１０〜２０μｍ程度とし、また、ろう
材層１２の厚みは、安定な接合性を確保するために１〜
３μｍとした。

【００１６】なお、前記突起１１の材料としては、上述
した金の他に、銅も用いることができる。また、ろう材
層１２の材料としては、上述したすずの他に、半田も用
いることができる。

【００１７】次に、本発明に係るインナーリードボンデ
ィング方法について説明する。ボンディングを行うに当
たっては、予め、シリコンチップ３のアルミニウム電極
４上にバリヤ金属６を介して金層７をメタライズしてお
く。また、シリコンチップ３に表面電極を形成する一
方、キャリアテープを形成する。

【００１８】キャリアテープのインナーリード１は、シ
リコンチップ３の表面電極と対応する部分に突起１１を
形成し、その後、突起１１にろう材層１２を設けて完成
される。なお、突起１１およびろう材層１２は上述した
ように局部めっき法によって形成される。

【００１９】キャリアテープ形成後、このキャリアテー
プを、前記突起１１を表面電極（シリコンチップ３上の
金層７部分）に対接させてシリコンチップ３上に重ね
る。そして、加熱されたツール（図示せず）をインナー
リード１に押し付け、インナーリード１における突起形
成部分を加熱・加圧する。このようにすると、図１
（ｂ）に示すように、すずからなるろう材層１２が溶融
し、シリコンチップ３側の金層７に突起１１が接合する
ことになる。

【００２０】すなわち、従来のボンディング方法では、
インナーリード１の全面にわたり１μｍ以下の薄いすず
層がめっきされていたため、入熱量のばらつきに伴って
すず層の溶融範囲が大きく異なり、流動して接合部に供
給されるすずの量が大きくばらついていた。これに対し
て本発明に係るインナーリードボンディング方法では、
所定量のろう材を必要な部分に予め供給するため、イン
ナーリードに加えられた熱が効率よく接合に供される関
係から、上述したような不具合が解消される。しかも、
溶融層を利用した接合であるため、固相接合法である転
写バンプ方式に較べると大幅に接合安定性は高い。

【００２１】本発明に係るインナーリードボンディング
方法によって接合されたボンディング部と、従来の方法
によって接合されたボンディング部での接合性の比較デ
ータを図２に示す。なお、この実験に供したサンプル
は、リードピッチが１００μｍ，２４０ピンの半導体装
置で、ツールの角度を可変させて加圧分布を生じさせ、
２４０ピン中接合されたピン数を百分率で示した。同図
から分かるように、従来のインナーリードボンディング
方法ではツールの傾き５μｍ程度から接合率の急激な低
下が見られるのに対し、本発明のインナーリードボンデ
ィング方法で接合されたものはツールの傾きの許容範囲
が大幅に拡大される。

【００２２】なお、本実施例ではツールによって加熱・
加圧してボンディング部を接合する例を示したが、接合
するときには、レーザービーム等の非接触熱源を用いる
こともできる。そのようにしても本実施例と同等の効果
が得られる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るテープ
キャリア型半導体装置のインナーリードボンディング方
法は、キャリアテープのインナーリードにおける半導体
チップの表面電極と対応する位置に導電材からなる突起
を設け、次いで、前記突起の突出端にろう材を設け、こ
のキャリアテープを、前記ろう材を表面電極に対接させ
て半導体チップに重ね、しかる後、前記インナーリード
を加熱し、ろう材を溶融させてインナーリードと半導体
チップの表面電極とを接続するものであり、また、本発
明に係るテープキャリア型半導体装置用キャリアテープ
は、インナーリードにおける半導体チップの表面電極と
対応する部位に導電材からなる突起をチップ側へ突出さ
せて設け、この突起の突出端にろう材層を設けたもので
あるため、インナーリードの突起に設けられたろう材が
溶融してインナーリードボンディングが行われる。この
ため、ろう材は必要な部分のみに供給され、インナーリ
ードに加えられた熱が効率よく接合に供されるから、接
合安定性が大幅に向上する。したがって、本発明によれ
ば、インナーリードボンディング部が確実に接合された
信頼性の高い半導体装置を得ることができる。また、半
導体チップを形成するに当たって、煩雑なバンプ形成プ
ロセスが不要となるから、工程短縮を図ることができ製
造コストを低く抑えることもができるという効果もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインナーリードボンディング方法
を説明するための図で、同図（ａ）はインナーリードボ
ンディング前の状態を示し、同図（ｂ）はインナーリー
ドボンディング後の状態を示す。

【図２】本発明に係るインナーリードボンディング方法
と従来の方法での接合性比較データを示すグラフであ
る。

【図３】半導体チップにバンプが設けられた従来のテー
プキャリア型半導体装置のインナーリードボンディング
部を拡大して示す断面図で、同図はインナーリードボン
ディング前の状態を示す。

【図４】半導体チップにバンプが設けられた従来のテー
プキャリア型半導体装置のインナーリードボンディング
後の状態を示す断面図で、同図（ａ）は接合不良状態を
示し、同図（ｂ）は接合良好状態を示す。

【図５】インナーリードにバンプが設けられた従来のテ
ープキャリア型半導体装置のインナーリードボンディン
グ部を拡大して示す断面図で、同図はインナーリードボ
ンディング前の状態を示す。

【図６】インナーリードにバンプが設けられた従来のテ
ープキャリア型半導体装置のインナーリードボンディン
グ後の状態を示す断面図で、同図（ａ）は接合不良状態
を示し、同図（ｂ）は接合良好状態を示す。

【符号の説明】

１ インナーリード ３ シリコンチップ ４ アルミニウム電極 １１ 突起 １２ ろう材層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャリアテープのインナーリードにおけ
   る半導体チップの表面電極と対応する位置に導電材から
   なる突起を設け、次いで、前記突起の突出端にろう材を
   設け、このキャリアテープを、前記ろう材を表面電極に
   対接させて半導体チップに重ね、しかる後、前記インナ
   ーリードを加熱し、ろう材を溶融させてインナーリード
   と半導体チップの表面電極とを接続することを特徴とす
   るテープキャリア型半導体装置のインナーリードボンデ
   ィング方法。
2. 【請求項２】 半導体チップの表面電極に接続されるイ
   ンナーリードがテープ基材に形成されたテープキャリア
   型半導体装置用キャリアテープにおいて、前記インナー
   リードにおける半導体チップの表面電極と対応する部位
   に導電材からなる突起をチップ側へ突出させて設け、こ
   の突起の突出端にろう材層を設けたことを特徴とするテ
   ープキャリア型半導体装置用キャリアテープ。