JPH0745664A - 半導体装置の実装方法 - Google Patents

半導体装置の実装方法

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JPH0745664A
JPH0745664A JP18594493A JP18594493A JPH0745664A JP H0745664 A JPH0745664 A JP H0745664A JP 18594493 A JP18594493 A JP 18594493A JP 18594493 A JP18594493 A JP 18594493A JP H0745664 A JPH0745664 A JP H0745664A
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JP
Japan
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semiconductor device
circuit board
solder
electrodes
metal
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Application number
JP18594493A
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English (en)
Inventor
Yoshihisa Totsuta
義久 土津田
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81Methods 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
    • H01L2224/8119Arrangement of the bump connectors prior to mounting
    • H01L2224/81192Arrangement of the bump connectors prior to mounting wherein the bump connectors are disposed only on another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body

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  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置に突起電極を形成することを不要
とし、個別に分割された半導体装置であっても容易に回
路基板へ実装する。 【構成】 半導体装置に金属膜を堆積し、回路基板には
半田ペーストを印刷し、その上に親半田性金属に覆れた
球を配置した後、半導体装置と回路基板とを対向させて
位置合せし、続いて半田を溶融することにより接続を行
い、その後、不要な金属膜を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の接続技
術、特に半導体装置を回路基板にフェイスダウン接続す
る技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のフェイスダウン接続法について説
明する。
【0003】従来、半導体装置を回路基板上にフェイス
ダウン接続する際には、予め、半導体装置の電極上に突
起電極を形成する必要があった。半導体装置を自社で製
造しているメーカやウェハ状態で入手することが可能な
半導体装置であれば、ウェハ状態でメッキにより突起電
極を形成する方法が知られている。図4(a)に示すよ
うに、まず、逆スパッタにより半導体装置11の電極1
4上の酸化膜からなる絶縁保護膜21を除去し、続いて
半導体装置11上に金属薄膜12をスパッタにより積層
する。次に前記金属薄膜12上にレジスト13を塗布
し、電極14上部の突起電極を形成する部分のみフォト
リソグラフィ法により開口する。次いで、金属薄膜12
を陰極とし、電解メッキ法によりメッキ金属15を形成
する。続いてレジスト13を除去し、不要な金属薄膜1
2をメッキ金属15をマスクとしてエッチング除去する
ことにより、金属薄膜12、メッキ金属15からなる突
起電極を形成することができる(図4(b))。
【0004】この時、金属15が半田の場合は、半田を
溶融することにより、半田の表面張力で図4(c)の如
く、半球状の突起電極を得ることができる。
【0005】また、図5に示すように、逆スパッタによ
り、半導体装置11の電極14上の酸化膜21を除去
し、次にメタルマスク16を用いて電極14上に金属薄
膜12を蒸着し、続いて半田を構成する金属17a,b
を順次蒸着する。最後に金属17a,bを溶融し、図4
(c)のような半球状の突起電極を得る。
【0006】上述のような方法により突起電極を形成し
た後、ダイシングにより半導体装置を個別に分割する。
【0007】一方、他社から納入される、予め個別に分
割された半導体装置11の電極14上には図6に示すよ
うに、金属細線を用いてワイヤボンディング技術を応用
したボールボンディング法により突起電極を形成する方
法が知られている。キャピラリ19で供給、支持される
金属細線18を溶融して金属ボール20を形成し、半導
体装置11の電極14に加圧すると共に、加熱あるいは
超音波を印加、または両者を併用するなどし、半導体装
置11の電極14上の酸化膜を破壊して金属ボール20
を接続し、この後、金属細線を切断して突起電極を形成
する。
【0008】このように突起電極を形成した後、半導体
装置を個別に分割し、予め分割された半導体装置に突起
電極を形成して、ひき続きフェイスダウン接続方法を用
いて回路基板に接続する。
【0009】前記突起電極がAuの場合、突起電極にA
g−Pdを含む導電性ペーストを転写し、回路基板の接
続パッド上に位置合せし押し当て、その後前記導電性ペ
ースト加熱硬化することにより接続を行う方法が知られ
ている。
【0010】また、突起電極が半田の場合、回路基板上
に予めフラックスを塗布して、回路基板の接続パッドと
前記突起電極とを位置合せし、押し当てる。次にこの状
態でリフロー炉を通すなどの方法により半田を溶融して
接続を行う方法が知られている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術には次のような問題点があった。半導体装置をウェ
ハ状態で入手することは、半導体装置の製造メーカが自
社の半導体装置を用いる場合には可能であるが、他社の
半導体装置を購入する場合、通常個別に分割された状態
で納入され、ウェハ状態で入手することは不可能であ
る。個別に分割された半導体装置に電解メッキや蒸着法
により突起電極を形成するのは、コストが大幅に増加
し、効率が悪く現実的ではない。また、たとえ、ウェハ
状態で入手できたとしても、電解メッキ法により突起電
極を形成するプロセスは工程が多く複雑であり、半導体
装置のコストを大幅に増加させてしまう。
【0012】一方、個別に分割された半導体装置にボー
ルボンディング法により突起電極を形成する場合、電極
数が増加するに従い、突起電極の形成時間が大幅に伸
び、歩留りも低下する。また、突起電極の高さのばらつ
きも大きいため、フェイスダウン接続の際に接続不良を
生じ易く、信頼性が劣るなど問題も多い。更に、半導体
装置の電極として多く用いられるAl上には、広く一般
的に用いられるSn/Pb半田をボールボンディング法
で形成することができない。上述のような理由から、個
別に分割されて入手した半導体装置に安価に且つ容易に
突起電極を形成することは困難である。
【0013】以上のようなことから、半導体装置に突起
電極を形成することは、半導体装置をフェイスダウン接
続して構成される回路モジュールのコストアップを招
き、問題となっている。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は上述する課題を
解決するためになされたもので、回路基板上に半導体装
置を実装させる方法において、半導体装置の電極を露出
させる工程と、前記半導体装置の電極露出面側に金属膜
を形成する工程と、回路基板の接続パッド上に半田ペー
ストを供給する工程と、前記回路基板の半田ペースト上
に親半田性の金属に覆われた球を配置する工程と、前記
金属膜を形成した半導体装置と、前記球を配置した回路
基板とを位置合せした後、前記回路基板上の半田ペース
トを溶融加熱させて回路基板の接続パッドと半導体装置
の電極とを電気的に接続させる工程と、前記半導体装置
の金属膜の、半田ペースト非接着領域をエッチング除去
する工程と、からなる半導体装置の実装方法を提供する
ものである。
【0015】
【作用】このように、個別に分割された半導体装置であ
れば、一度に大量の半導体装置上に、また、ウェハ状態
の半導体装置であれば、ウェハ状態のままで、逆スパッ
タを行って電極上の酸化膜を除去し、引き続き、金属膜
を堆積することにより、半導体装置に突起電極を形成す
ることが不要となる。また、工程数を減ずることが可能
となる。
【0016】
【実施例】図1〜図3を用いて本発明の第1の実施例、
及び第2の実施例を説明する。
【0017】(第1の実施例)個別に分割して納入され
た半導体装置1を多数個同時にスパッタ装置のチャンバ
内に入れて、まず逆スパッタを行い、半導体装置1に形
成された絶縁酸化膜21のうち、Al電極2表面に形成
された酸化膜を選択的に除去する。引き続き、Tiから
なる金属膜3、CuNiからなる第2の金属膜4を各々
0.1〜0.3μm程度スパッタする。この時、個別に
分割された半導体装置でなく、ウェハ状態の半導体装置
に同様の方法により、酸化膜の除去、金属膜の形成を行
い、その後、ダイシングにより個別に分割してもよい。
通常、半導体装置1のAl電極2表面には強固な酸化膜
21が形成されており、逆スパッタによる酸化膜の選択
的除去を行わずに金属膜を堆積すると、良好な導通を得
ることができない。また、第1の金属膜3としてTiを
用いたが、これは電極2と第2の金属膜(CuNi)4
との密着力を得るためのもので、この目的を達するもの
ならば、Tiに限られるものではなく、TiWを用いて
もよい。
【0018】一方、半導体装置1を接続する回路基板5
の表面にはCuからなる配線材料7が形成され、半導体
装置接続領域である接続パッド部以外は、ほとんどソル
ダーレジスト8で覆われている。ソルダーレジスト8の
形成方法としては、必要な形状にスクリーン印刷する方
法や、更に精度を向上するには感光性のソルダーレジス
トを用いてホトリソグラフイ法により接続パッド部分の
みを開口させる方法もある。また、接続パッドの最表面
に、Auメッキ或いはNiメッキ+Auメッキを施すこ
とにより、後行程で半田を溶融する際に、半田の濡れ性
を向上することもできる。
【0019】次に、ソルダーレジスト8で覆れた回路基
板5上に、スクリーン印刷によりSn/Pb=60/4
0の共晶半田半田ペースト6を供給する。次いで、印刷
された半田ペースト6上に親半田性の金属9に被覆され
た球10を配置する。球の材質としては、Au,Cu,
Ni,Sn/Pbの高融点半田などの親半田性の金属を
単体で用いたり、金属、セラミック、或いは樹脂などの
表面に親半田金属をコーティングしたものを用いてもよ
い。ここではセラミック球にNiメッキ及びAuメッキ
を施した球を用いた。
【0020】図1に示すように、半導体装置1と回路基
板5を対向させ、半導体装置1の電極2と回路基板5の
接続パッド上に配置された球10とを位置合せし、両者
を押し当てる。この状態で半導体装置1及び/または回
路基板5を半田ペースト6の融点以上に加熱することに
より半田が溶融して、球10の表面、回路基板5の接続
パッド、及び半導体装置1の金属膜4に濡れ広がり、図
2の如く、半導体装置1と回路基板5は電気的、機械的
に接続される。このとき、球10により半導体装置1と
回路基板5は一定の距離を保持され、また、半田の表面
張力により、半田の濡れ広がり量が制限される。
【0021】続いて、半導体装置1が回路基板5に接続
された回路モジュールをCuNiのエッチング液に浸漬
し、CuNiからなる第2の金属膜4を選択的に除去す
る。エッチング液としては、ヤマト屋商会から販売され
ているアルカエッチ液(商品名)を水で5倍程度に薄め
たものや、硝酸を水で薄めたものなどがある。半導体装
置1の表面に形成されたCuNiからなる金属膜4は非
常に薄く、エッチング時間が短いこと、及び、接続部分
に形成されたCuとSnの合金層はこのエッチング液に
は溶解しにくいことから選択的に不要なCuNiのみ除
去することができる。次にTiからなる第1の金属膜3
を、EDTA、過酸化水素水、及びアンモニア水の混合
液により、選択的にエッチング除去する。こうして図3
の如く半導体装置1が実装された回路モジュールが得ら
れる。
【0022】(第2の実施例)個別に分割して納入され
た半導体装置1を多数個同時にスパッタ装置のチャンバ
内に入れて、まず、逆スパッタを行い、半導体装置1に
形成された絶縁酸化膜21のうち、Al電極2表面に形
成された酸化膜を選択的に除去する。引き続き、TiW
からなる第1の金属膜3、Cuからなる第2の金属膜4
を各々0.1〜1μm程度スパッタする。この時第1の
実施例と同様にウェハ状態の半導体装置を用いてもよ
い。
【0023】一方、半導体装置1を接続する回路基板5
の表面にはCuからなる配線材料7が形成され、半導体
装置接続領域である接続パッド部以外は、第1の実施例
と同様にソルダーレジスト8で覆われている。また、接
続パッドの最表面に、Auメッキを施すことにより、後
工程で半田を溶融する際に、半田の濡れ性を向上させる
こともできる。
【0024】次に、ソルダーレジスト8で覆われた回路
基板5上にスクリーン印刷により、Sn/Pb=60/
40の共晶半田からなる半田ペースト6を供給する。次
いで、印刷された半田ペースト6上に親半田性の金属9
に被覆された球10を配置する。ここではNi球の表面
にAuメッキを施したものを用いた。
【0025】図1に示すように半導体装置1と回路基板
5を対向させ、第1の実施例と同様のプロセスにより図
2の如く、半導体装置1と回路基板5とを電気的機械的
に接続する。
【0026】続いて、半導体装置1が回路基板5に接続
された回路モジュールをCuのエッチング液に浸漬し、
Cuからなる第2の金属膜4を選択的に除去する。エッ
チング液としては、ヤマト屋商会から販売されているア
ルカエッチ液(商品名)を水で10倍程度に薄めたもの
や、硝酸を水で薄めたものがある。次にTiWからなる
第1の金属膜3を、EDTA、過酸化水素水、及びアン
モニア水の混合液により、選択的にエッチング除去す
る。こうして図3の如く、半導体装置1が実装された回
路モジュールが得られる。
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明により、半導体装
置が個別に分割されているかウェハ状態であるかに係わ
りなく、半導体装置に突起電極を形成することが不要と
なり、大幅に工程数を減少させたフェイスダウン接続が
可能となるため、信頼性の高い回路モジュールを安価か
つ容易に得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を説明するための要部断面図で
ある。
【図2】本発明の実施例を説明するための要部断面図で
ある。
【図3】本発明の実施例を説明するための要部断面図で
ある。
【図4】従来例を示す断面図である。
【図5】従来例を示す断面図である。
【図6】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 半導体装置 2 Al電極 3 第1の金属膜 4 第2の金属膜 5 回路基板 6 半田ペースト 7 配線 8 ソルダーレジスト 9 親半田性金属 10 球

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回路基板上に半導体装置を実装させる方
    法において、 半導体装置の電極を露出させる工程と、 前記半導体装置の電極露出面側に金属膜を形成する工程
    と、 回路基板の接続パッド上に半田ペーストを供給する工程
    と、 前記回路基板の半田ペースト上に親半田性の金属に覆わ
    れた球を配置する工程と、 前記金属膜を形成した半導体装置と、前記球を配置した
    回路基板とを位置合わせした後、前記回路基板上の半田
    ペーストを溶融加熱させて回路基板の接続パッドと半導
    体装置の電極とを電気的に接続させる工程と、 前記半導体装置の金属膜の、半田ペースト非接着領域を
    エッチング除去する工程と、 からなることを特徴とする半導体装置の実装方法。
JP18594493A 1993-07-28 1993-07-28 半導体装置の実装方法 Pending JPH0745664A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7038144B2 (en) 2000-11-08 2006-05-02 Sharp Kabushiki Kaisha Electronic component and method and structure for mounting semiconductor device
JP2007287712A (ja) * 2006-04-12 2007-11-01 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置、半導体装置の実装構造、及びそれらの製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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