JP2000124243A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JP2000124243A
JP2000124243A JP10290733A JP29073398A JP2000124243A JP 2000124243 A JP2000124243 A JP 2000124243A JP 10290733 A JP10290733 A JP 10290733A JP 29073398 A JP29073398 A JP 29073398A JP 2000124243 A JP2000124243 A JP 2000124243A
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solder
carrier
hole
electrode
semiconductor chip
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JP10290733A
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Kazuto Higuchi
和人 樋口
Atsuko Iida
敦子 飯田
Hiroshi Yamada
浩 山田
Takashi Togasaki
隆 栂嵜
Kazuki Tateyama
和樹 舘山
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a fine solder bump while its high productivity is ensured by a method wherein high-accuracy solder plating is performed selectively into a plurality of fine through holes, solder pieces are moved collectively onto a semiconductor chip and fine solder bumps are formed. SOLUTION: A laminated film is formed of a nickel film and a gold film to use as barrier metals on a pellet H like bare semiconductor chip. Then, a hole is formed in a position corresponding to the electrode of the semiconductor chip on a carrier having a structure in which a conductor layer is sandwiched between resins. A copper foil inside the foil is etched. A hole is made on the copper foil. A through hole is formed. Then, solder plating is performed to the part of the copper foil which is exposed on the wall surface of the through hole in the carrier. A solder piece is formed inside the through hole. Then, the carrier is brought into close contact with the electrode pad. While this state is being kept, this assembly is passed through a reflow furnace, and the solder piece is made to reflow. In addition, the carrier is separated from the semiconductor chip in its reflow operation. As a result, the solder piece is transferred to the electrode pad, and it is possible to obtain a semiconductor element in which a spherical bump electrode 8 is formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に係り、特に回路配線基板上にフリップチップ実装す
る半導体チップのボンディングパッド上に形成するバン
プ電極製造方法に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a bump electrode formed on a bonding pad of a semiconductor chip to be flip-chip mounted on a circuit wiring board.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、情報処理技術の発達、普及により
電子機器の小型化、薄型化、高性能化が進められてお
り、これにともなって半導体チップも小型化、高集積化
の方向にある。
2. Description of the Related Art In recent years, with the development and spread of information processing technology, electronic devices have been reduced in size, thickness, and performance, and semiconductor chips have also been reduced in size and integrated. .

【0003】特に、数百MHzの周波数で動作し演算処
理を行うようなマイクロプロセッサユニット等のLSI
チップは、多入出力、処理速度の高速化、小型化に対応
するべくフリップチップ接続技術によりモジュール基板
に搭載する方法が採用されつつある。
In particular, an LSI such as a microprocessor unit that operates at a frequency of several hundred MHz and performs arithmetic processing
A method of mounting a chip on a module substrate by flip-chip connection technology has been adopted in order to cope with multiple inputs / outputs, an increase in processing speed, and a reduction in size.

【0004】フリップチップ接続技術は、半導体素子の
基板上への搭載面積を半導体装置の大きさと同じにで
き、接続配線長をワイヤボンディング法、TAB法等と
比較して短くできる為、高密度・高速実装に適している
実装技術である。フリップチップ実装は、半導体素子と
回路基板を対向させてバンプ電極により接続する方法の
総称であり、接続方法の違いにより、はんだバンプ接
続、マイクロバンプ接続、異方性導電膜接続、導電性ペ
ースト接続、圧接接続に分類される。
In the flip chip connection technology, the mounting area of the semiconductor element on the substrate can be made the same as the size of the semiconductor device, and the connection wiring length can be shortened as compared with the wire bonding method, the TAB method, etc. This mounting technology is suitable for high-speed mounting. Flip chip mounting is a general term for a method of connecting a semiconductor element and a circuit board to each other with bump electrodes facing each other. Depending on the connection method, solder bump connection, microbump connection, anisotropic conductive film connection, conductive paste connection , And press-fit connections.

【0005】中でも、はんだバンプを用いる方式は、リ
フロー接続時のセルフアライメント効果により実装位置
ずれに対する許容範囲が広く、また、はんだバンプが塑
性変形を起こし接続部に発生する応力が緩和され、高信
頼性化が可能となる等の長所を持っているためフリップ
チップ実装の主流となっている。
[0005] Above all, the method using solder bumps has a wide allowable range for mounting position deviation due to the self-alignment effect at the time of reflow connection, and the solder bumps undergo plastic deformation to reduce stresses generated at the connection parts, thereby achieving high reliability. It has advantages such as being able to be used more easily, and has become the mainstream of flip chip mounting.

【0006】はんだバンプを半導体素子電極上に形成す
る方法としては、物理的被着法やめっき法が広く用いら
れている。物理的被着法は金属膜を蒸着法やスパッタリ
ング法等で被着し、フォトリソグラフィーによりパター
ニングし、電極上にバリアメタルを形成する。
As a method for forming a solder bump on a semiconductor element electrode, a physical deposition method and a plating method are widely used. In the physical deposition method, a metal film is deposited by an evaporation method, a sputtering method, or the like, and is patterned by photolithography to form a barrier metal on an electrode.

【0007】バリアメタルは、アルミ電極と密着性の良
い金属、はんだ中の錫の拡散が比較的遅い金属、はんだ
と濡れ性の良い金属、酸化防止金属から構成されてい
る。更に、バリアメタルは、コスト低減、工程削減の為
に、前述した効果を合わせ持った金属を使用することに
より、2層、もしくは3層で構成されることが一般的で
ある。
The barrier metal is composed of a metal having good adhesion to the aluminum electrode, a metal having a relatively slow diffusion of tin in solder, a metal having good wettability with solder, and an antioxidant metal. Further, the barrier metal is generally composed of two or three layers by using a metal having the above-mentioned effects in order to reduce the cost and the number of steps.

【0008】はんだに対するバリアメタルとしては、チ
タン/銅/金の積層膜やクロム/銅/金の積層膜等が使
用されているが、中でもチタン/ニッケル積層膜上に酸
化防止層として金、白金等を堆積させた構造が最も信頼
性が高い。特に、錫含有量が多い錫鉛共晶はんだを使用
した場合においては、ニッケルと錫の反応が銅と錫の反
応と比較して遅いため、チタン/ニッケル/酸化防止層
の構成は、他のバリアメタル構成と比較して高い信頼性
を有している(S. Honma、 et.al.、"
Effectiveness of thin fil
m barrier metals for eute
ctic solder bumps" 、Procee
dings of ISHM ' 96、 pp.87−
92、1996)。
[0008] As a barrier metal for solder, a laminated film of titanium / copper / gold, a laminated film of chromium / copper / gold, etc. are used. The highest reliability is obtained by a structure on which the layers are deposited. In particular, when a tin-lead eutectic solder having a high tin content is used, the reaction between nickel and tin is slower than the reaction between copper and tin. Higher reliability compared to barrier metal configurations (S. Honma, et. Al., "
Effectiveness of thin file
m barrier metals for eute
cticolder bumps ", Procee
ings of ISHM '96, pp. 87-
92, 1996).

【0009】このバリアメタル上にマスクを乗せ、錫と
鉛を蒸着法で被着する。この場合、錫と鉛の蒸着厚みが
10μm以上と厚いため、入射角の違いからマスクの影
ができ、均一膜厚を得ることが困難である。また、蒸着
装置内の壁面等の余分な場所に被着堆積する金属量が膨
大となるため、ガス吸着による真空度保持が困難とな
る。
A mask is placed on the barrier metal, and tin and lead are deposited by a vapor deposition method. In this case, since the deposited thickness of tin and lead is as thick as 10 μm or more, the shadow of the mask is formed due to the difference in the incident angle, and it is difficult to obtain a uniform film thickness. Further, since the amount of metal deposited on an extra place such as a wall surface in the vapor deposition apparatus becomes enormous, it becomes difficult to maintain the degree of vacuum by gas adsorption.

【0010】めっき法は、バリアメタル部分を予めパタ
ーンニングした後、レジスト膜を形成し、フォトリソグ
ラフィーによりバンプを形成する部分に開口パターンを
形成し、パターンめっき法によりバンプを形成する技術
(特開昭61−141159号公報)、バンプ電極をパ
ターンめっき法により形成した後、バンプをマスクにし
てバリアメタルをエッチング除去する技術(特開平2−
223436号公報)などが提案されている。いずれも
バンプ電極の形成は電気めっきで行うため、厚いはんだ
膜を高速に形成でき、極めて生産性が高い。また、物理
的被着法のような装置内への堆積物による問題も無い。
In the plating method, after a barrier metal portion is patterned in advance, a resist film is formed, an opening pattern is formed in a portion where a bump is to be formed by photolithography, and a bump is formed by a pattern plating method (Japanese Patent Application Laid-Open (JP-A) no. Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-141159) discloses a technique of forming a bump electrode by a pattern plating method, and then etching and removing a barrier metal using the bump as a mask.
223436) and the like. In each case, since the bump electrodes are formed by electroplating, a thick solder film can be formed at a high speed, and the productivity is extremely high. Further, there is no problem due to deposits in the apparatus such as a physical deposition method.

【0011】しかしながら、物理的被着法およびめっき
法はいずれもフォトリソグラフィー技術を用いるため、
半導体チップをペレット状に切り出す前のウェハー段階
での工程が必須である。このため、一般的に入手できる
ワイヤボンディング法やTAB法等で実装することを目
的としたペレット状態のベアチップに対してはんだバン
プ電極を形成することは出来ない。
However, since both the physical deposition method and the plating method use a photolithography technique,
The process at the wafer stage before the semiconductor chips are cut into pellets is essential. For this reason, it is impossible to form a solder bump electrode on a bare chip in a pellet state for mounting by a generally available wire bonding method, TAB method, or the like.

【0012】これら、ペレット状態のベアチップにはん
だバンプ電極を形成する方法としてワイヤボンディング
による方法やはんだボール供給法、スクリーン印刷法等
が開発されている。
As a method of forming solder bump electrodes on the bare chip in a pellet state, a method by wire bonding, a solder ball supply method, a screen printing method, and the like have been developed.

【0013】ワイヤボンディングによる方法は、図17
〜20に示すようにはんだワイヤー20を用いて半導体
素子の電極パッド6上にボールボンディングし、1st
ボンディング後にワイヤーを引き切ってバンプを一つ一
つ形成する(T. Ogashiwa、 et. a
l.、 " Solder bump formatio
n for flip−chip interconn
ection by ball bonding me
thod" 、 Proceedings ofIMC
1990、 pp.228−234、 1990)。ワ
イヤー20を引き切った後、リフローを行いはんだバン
プ8を形成する。はんだ量が少なければ、同じ場所にボ
ンディングを重ね多段バンプとする。例えば、80μm
の高さのはんだボールを得るためには、40μmワイヤ
ーを使用して3、4段重ねる必要がある。すなわち、多
端子の半導体チップに対しては、非常に効率が悪く製造
コストが高くなってしまう問題がある。
The method using wire bonding is shown in FIG.
As shown in FIGS. 20 to 20, ball bonding is performed on the electrode pad 6 of the semiconductor element using the solder wire 20, and 1st
After bonding, the wires are cut off to form bumps one by one (T. Ogashiwa, et.
l. , "Solder bump formatio
n for flip-chip interconn
action by ball bonding me
things ", Proceedings ofIMC
1990, p. 228-234, 1990). After the wires 20 are cut off, reflow is performed to form the solder bumps 8. If the amount of solder is small, bonding is performed at the same location to form a multi-stage bump. For example, 80 μm
In order to obtain a solder ball having a height of 3 mm, it is necessary to use a 40 μm wire and stack three or four steps. That is, for a multi-terminal semiconductor chip, there is a problem that the efficiency is extremely low and the manufacturing cost increases.

【0014】はんだボール供給法はボールが通過する穴
の開いたマスクを用い、はんだボールを半導体チップの
電極上に供給し、そのままリフロー炉に通してバンプを
形成する方法である(K. Inoue、 et. a
l.、 " Development of solde
r ball arraying method fo
r BGA bump formation" 、 Pr
oceedingsof IMC 1996、 pp.
280−284、 1996)。予め、チップ上にフラ
ックスを塗布しておくと、マスクを外してもはんだボー
ルは固定されているため、リフロー作業は容易となる。
しかしながら、BGAやCSP等はんだボール径が大き
い場合は、ボール間の相互付着力は弱いが、100μm
径以下のボールはその重さが半径の3乗に比例するため
相互の付着力が強くなり、マスクの穴内に入らないこと
が多くなってしまう。すなわち、半導体チップ上に微細
なバンプ電極を形成する場合、完全性を求めることが困
難となってしまう。
The solder ball supply method is a method in which a solder ball is supplied onto an electrode of a semiconductor chip using a mask having a hole through which the ball passes, and the bump is formed as it is through a reflow furnace (K. Inoue, et.a
l. , "Development of solde
r ball arraying method fo
r BGA bump formation ", Pr
Oceedingsof IMC 1996, pp.
280-284, 1996). If a flux is applied on the chip in advance, the solder ball is fixed even if the mask is removed, so that the reflow operation becomes easy.
However, when the solder ball diameter is large, such as BGA or CSP, the mutual adhesion between the balls is weak, but 100 μm
Since the weight of a ball having a diameter equal to or smaller than the diameter is proportional to the cube of the radius, the mutual adhesion is increased, and the ball often does not enter the hole of the mask. That is, when forming fine bump electrodes on a semiconductor chip, it is difficult to obtain completeness.

【0015】スクリーン印刷法も同様なマスクを用い、
図21〜24に示すように印刷マスク21の穴内にはん
だペースト23をスキージ22を使用して充填し、半導
体チップ上の電極6にはんだペーストを印刷する方法で
ある。印刷後、マスクを外す前あるいは後にリフローを
行いはんだバンプ電極8を形成する(H. Mishi
ma、 et. al.、 " A new techn
ology of screen printing
method to solder bumpform
ing applications" 、 Procee
dingsof IMC 1996、 pp.231−
236、 1996)。この方法も前述のはんだボール
供給法と同様に、マスク穴径が小さくなると穴内にペー
ストが入りずらくなり、微細なバンプを完全性を確保し
ながら形成することが困難となる問題があった。
The screen printing method uses a similar mask,
As shown in FIGS. 21 to 24, a method of filling a solder paste 23 into a hole of a print mask 21 using a squeegee 22 and printing the solder paste on the electrode 6 on the semiconductor chip is used. After printing, before or after removing the mask, reflow is performed to form solder bump electrodes 8 (H. Mishi).
ma, et. al. , "A new technology
ology of screen printing
method to soldier bumpform
ing applications ", Processe
dingsof IMC 1996, pp. 231-
236, 1996). In this method, similarly to the above-mentioned solder ball supply method, there is a problem that when the mask hole diameter is small, it becomes difficult for the paste to enter the holes, and it is difficult to form fine bumps while ensuring the integrity.

【0016】また、上述したいずれの方法でも、バンプ
電極が形成されたペレット状の半導体チップはその電極
パッドが微細であり、ピッチが細かいため、QFPやT
CP等で用いられているソケット等で電気的接続を得る
ことが困難で、通常行うバーンイン試験が非常に困難と
なる。このため、チップのスクリーニングができず、チ
ップの品質を従来のパッケージに入った半導体チップと
同様に保証することが難しい問題を有していた。
In any of the above-mentioned methods, the pellet-shaped semiconductor chip on which the bump electrodes are formed has fine electrode pads and a fine pitch.
It is difficult to obtain an electrical connection with a socket or the like used in a CP or the like, which makes a normal burn-in test very difficult. For this reason, there is a problem that the screening of the chip cannot be performed, and it is difficult to guarantee the quality of the chip as in the case of the semiconductor chip in the conventional package.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、は
んだバンプを形成する場合、めっき法が生産性に優れ広
く用いられているが、ウェハー段階での工程が必要とな
るため、ペレット状の半導体チップに対してバンプを形
成することができなかった。
As described above, when solder bumps are formed, the plating method is widely used because of its excellent productivity. The bump could not be formed on the semiconductor chip.

【0018】一方、ペレット状態のベアチップにはんだ
バンプ電極を形成する方法としてワイヤボンディングに
よる方法やはんだボール供給法、スクリーン印刷法等が
開発されているが、ワイヤボンディングによる方法では
一括形成ができず、複数回のボンディングが必要となる
ため生産性が低い。また、はんだボール供給法あるいは
スクリーン印刷法では100μm径以下のような微細な
はんだバンプを形成することが困難である。
On the other hand, as a method of forming solder bump electrodes on a bare chip in a pellet state, a method by wire bonding, a solder ball supply method, a screen printing method, and the like have been developed. Low productivity because multiple bondings are required. Further, it is difficult to form a fine solder bump having a diameter of 100 μm or less by the solder ball supply method or the screen printing method.

【0019】したがって、何れの方法を用いても、ペレ
ット状のベア半導体チップ上に高密度ではんだバンプ電
極を高い生産性を確保しながら製造することは困難であ
った。さらに、バンプ電極が形成されたペレット状のベ
ア半導体チップはその電極パッドが微細であり、バーン
イン試験によるチップのスクリーニングができず、チッ
プの品質保証を従来のパッケージに入ったチップと同様
に行うことが難しい問題を有していた。
Accordingly, it has been difficult to produce solder bump electrodes at high density on a pellet-shaped bare semiconductor chip while ensuring high productivity by using any of the methods. In addition, pellet-shaped bare semiconductor chips with bump electrodes formed have fine electrode pads, which cannot be screened by a burn-in test, and chip quality must be assured in the same way as for chips in conventional packages. Had difficult problems.

【0020】本発明は、以上の問題点に鑑みてなされた
もので、特にペレット状のベア半導体チップ上に微細な
はんだバンプを一括して製造する方法と、この半導体チ
ップのバーンイン試験法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and in particular, provides a method for collectively manufacturing fine solder bumps on a pellet-shaped bare semiconductor chip and a method for burn-in test of the semiconductor chip. The purpose is to do.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明(請求項1)は、半導体素子上の電極パッド
上にバンプ電極を製造するに際し、別途、金属層と樹脂
層が積層されたキャリアを用意し、前記キャリアに前記
半導体素子上の電極パッドと同じ配置で金属層を貫く貫
通孔を開口する工程と、前記貫通孔壁面に露出した金属
層にはんだをめっきする工程と、前記貫通孔と電極パッ
ドを位置合わせし、前記キャリアと半導体素子を接触さ
せる工程と、前記キャリアと半導体素子を接触させたま
まリフローを行い、貫通孔内のはんだを溶融させ、半導
体素子上の電極パッド上にはんだを移転する工程を具備
したことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供す
る。
In order to achieve the above object, the present invention (claim 1) provides a method for manufacturing a bump electrode on an electrode pad on a semiconductor element, in which a metal layer and a resin layer are separately laminated. Prepared carrier, a step of opening a through hole through the metal layer in the same arrangement as the electrode pads on the semiconductor element on the carrier, and a step of plating solder on the metal layer exposed on the through hole wall surface, Aligning the through hole and the electrode pad, and contacting the carrier and the semiconductor element; performing reflow while keeping the carrier and the semiconductor element in contact; melting the solder in the through hole; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of transferring solder onto a pad.

【0022】ここで、キャリアとして用いる材質は、リ
フロー時の変形を避ける目的ではんだリフロー温度より
も高いガラス転移点を有する材質とする。さらに好まし
くは、リフロー時に貫通孔内のはんだを完全に半導体素
子上の電極パッドに移転させる目的で、液状のはんだが
濡れにくい材質、すなわち液状のはんだの表面張力より
も臨界表面張力が小さい材質でキャリアを形成すること
が望ましい。また、キャリアに形成された貫通孔内に完
全性を保ちながらはんだめっきを行う目的で、はんだめ
っき液が濡れ易い材質、すなわちはんだめっき液の表面
張力よりも臨界表面張力が大きい材質でキャリアを形成
することが望ましい。
Here, the material used as the carrier is a material having a glass transition point higher than the solder reflow temperature in order to avoid deformation during reflow. More preferably, in order to completely transfer the solder in the through hole to the electrode pad on the semiconductor element at the time of reflow, a material in which liquid solder is hardly wetted, that is, a material having a critical surface tension smaller than the surface tension of liquid solder is used. It is desirable to form a carrier. In addition, in order to perform solder plating while maintaining integrity in the through holes formed in the carrier, the carrier is formed of a material that is easily wetted by the solder plating solution, that is, a material having a critical surface tension greater than the surface tension of the solder plating solution. It is desirable to do.

【0023】また、本発明(請求項2)は、前記金属層
が、半導体素子の電極パッドを1対1に外側へ引き出
し、拡大されたテスト用電極パッドを設けるようにパタ
ーニングされたことを特徴とする請求項1に記載の半導
体装置の製造方法を提供する。
Further, according to the present invention (claim 2), the metal layer is patterned so as to lead out the electrode pads of the semiconductor element one-to-one to provide an enlarged test electrode pad. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 is provided.

【0024】また、もう一つの本発明(請求項2)は、
前記キャリアと半導体素子を接触させたままリフローを
行い、貫通孔内のはんだを溶融させ、半導体素子上の電
極パッド上にはんだを移転する際、キャリア内の金属層
と半導体素子上の電極パッドが電気的に接続された状態
を保持し、前記テスト用電極パッドで半導体素子のテス
トを行う工程と、再度リフローを行い、貫通孔内のはん
だを溶融させ半導体素子上の電極パッド上にはんだを移
転する工程を具備したことを特徴とする請求項2に記載
の半導体装置の製造方法を提供する。
Further, another aspect of the present invention (claim 2) is:
When the reflow is performed while the carrier and the semiconductor element are in contact with each other, the solder in the through hole is melted, and the solder is transferred onto the electrode pad on the semiconductor element. A step of testing the semiconductor device with the test electrode pads while maintaining an electrically connected state, and performing a reflow again to melt the solder in the through hole and transfer the solder to the electrode pads on the semiconductor device 3. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, further comprising the step of:

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.

【0026】本発明者らは、ペレット状のベア半導体チ
ップ上に微細なはんだバンプを一括して製造するため、
また、この半導体チップのバーンイン試験を実施するた
め、はんだバンプの形成方法に着目し、微細な貫通孔内
へのはんだめっきとこのめっき物の溶融による電極パッ
ドへの転写による方法が目的に対し有効に作用すること
を見いだした。
The present inventors have been trying to manufacture fine solder bumps collectively on a bare semiconductor chip in the form of a pellet.
In order to carry out the burn-in test of this semiconductor chip, paying attention to the method of forming solder bumps, a method of solder plating into fine through holes and transferring it to electrode pads by melting this plated material is effective for the purpose. Has been found to act on.

【0027】以下に本発明の実施の形態を示す。本発明
は以下の実施形態に限定されることなく、種々変更して
用いることができる。
An embodiment of the present invention will be described below. The present invention is not limited to the following embodiments, and can be used with various modifications.

【0028】図1〜図6に本発明による半導体素子上へ
のバンプ電極製造方法の第1の実施例を示す。
FIGS. 1 to 6 show a first embodiment of a method of manufacturing a bump electrode on a semiconductor device according to the present invention.

【0029】先ず、図5に示すような半導体素子が形成
されたペレット状のベア半導体チップ5を準備する。半
導体チップはシリコンに限らず、ガリウム砒素、インジ
ュウム燐等の化合物半導体でも良い。半導体素子の能動
素子面の電極パッド6はアルミニウムであり、電極6以
外はパッシベーション膜7で被覆されている。なお、半
導体チップのサイズ、電極数、及び電極ピッチは、任意
とすることができ、適宜選択することができる。
First, a bare semiconductor chip 5 in the form of a pellet on which semiconductor elements as shown in FIG. 5 are formed is prepared. The semiconductor chip is not limited to silicon, but may be a compound semiconductor such as gallium arsenide or indium phosphide. The electrode pads 6 on the active element surface of the semiconductor element are made of aluminum, and the parts other than the electrodes 6 are covered with a passivation film 7. Note that the size of the semiconductor chip, the number of electrodes, and the electrode pitch can be arbitrarily set and can be appropriately selected.

【0030】次に半導体チップ上にバリアメタルとなる
ニッケル膜、金膜の積層膜24を形成する(図6)。こ
こで、最上層の金膜はニッケル膜の酸化防止膜として作
用するもので、0.05μm程度の厚さで十分である。
この厚さであれば、はんだバンプをリフローして金がは
んだ中に拡散してもはんだの特性に影響を及ぼさない。
ニッケル膜ははんだバンプ中の錫の拡散防止バリアとし
て作用する。膜厚は錫の拡散速さを考慮して0.2μm
以上あればよい。
Next, a stacked film 24 of a nickel film and a gold film serving as a barrier metal is formed on the semiconductor chip (FIG. 6). Here, the uppermost gold film functions as an antioxidant film for the nickel film, and a thickness of about 0.05 μm is sufficient.
With this thickness, even if the solder bumps are reflowed and gold diffuses into the solder, the characteristics of the solder are not affected.
The nickel film acts as a diffusion barrier for tin in the solder bumps. The film thickness is 0.2 μm considering the diffusion speed of tin.
I just need more.

【0031】これらの膜は無電解めっき法によりアルミ
ニウム電極上だけに選択的に形成する。アルミニウム電
極上に次亜リン酸を還元剤とした無電解ニッケルめっき
を行う場合、アルミニウム自身は次亜リン酸の酸化反応
に触媒性が無いために、先ず、亜鉛置換処理やニッケル
置換処理を施す。アルミニウムとの置換反応によりアル
ミニウム電極上に触媒核となる亜鉛粒子あるいはニッケ
ル粒子を均一に形成した後、液温60℃、PH8の硫酸
ニッケルと次亜リン酸の混合溶液に所定時間浸漬し、膜
厚約3μmのニッケル膜を形成する。次いで、液温85
℃、PH5.5のシアン化第1金カリウムおよびシアン
化カリウムの混合溶液に所定時間浸漬し、膜厚約0.0
5μmの金膜を形成する。
These films are selectively formed only on aluminum electrodes by electroless plating. When electroless nickel plating using hypophosphorous acid as a reducing agent is performed on an aluminum electrode, aluminum itself is not catalytic for the oxidation reaction of hypophosphorous acid. . After uniformly forming zinc particles or nickel particles serving as catalyst nuclei on an aluminum electrode by a substitution reaction with aluminum, the film is immersed in a mixed solution of nickel sulfate and hypophosphorous acid at PH8 at PH8 for a predetermined time to form a film. A nickel film having a thickness of about 3 μm is formed. Then, the liquid temperature 85
Immersion in a mixed solution of potassium gold cyanide and potassium cyanide at 5.5 ° C. and PH 5.5 for a predetermined time, and a film thickness of about 0.0
A 5 μm gold film is formed.

【0032】次いで、図1に示すようなキャリアを用意
する。キャリアは導電層2を樹脂1と樹脂3で挟んだ構
造となっており、本実施例においては導電層2として9
μm厚の銅箔を用い、樹脂1として200μm厚のポリ
イミドフィルム、樹脂3として30μm厚のポリイミド
を用いた。ポリイミドは溶融はんだの表面張力である約
400mN/mよりも小さく、はんだめっき液の表面張
力である約20mN/mよりも大きい臨界表面張力を有
している。また、このキャリアには直径40μmの貫通
孔9が半導体チップの電極パッド6に対応した位置に形
成されており、キャリア端部は銅箔2が露出した構造と
なっている。図7はこのキャリアを上面から見た図を示
している。
Next, a carrier as shown in FIG. 1 is prepared. The carrier has a structure in which the conductive layer 2 is sandwiched between the resin 1 and the resin 3.
A 200 μm-thick polyimide film was used as the resin 1 and a 30 μm-thick polyimide was used as the resin 3. Polyimide has a critical surface tension that is less than the surface tension of molten solder, about 400 mN / m, and greater than the surface tension of the solder plating solution, about 20 mN / m. Further, a through hole 9 having a diameter of 40 μm is formed in this carrier at a position corresponding to the electrode pad 6 of the semiconductor chip, and the carrier end has a structure in which the copper foil 2 is exposed. FIG. 7 shows the carrier viewed from above.

【0033】このキャリアは例えば以下のようにして形
成することができる。先ず、ベースとなる導箔2が表面
に付いたポリイミドフィルム1にワニス状態のポリイミ
ド前駆体をコーティングする。キュアを行いこのポリイ
ミドを硬化させた後、炭酸ガスレーザーにより半導体チ
ップの電極パッド6に対応した位置に両面から40μm
の穴を開ける。この後、穴内の銅箔2をエッチングし銅
箔に穴を開口させ貫通孔9を形成する。
This carrier can be formed, for example, as follows. First, a polyimide precursor 1 in a varnish state is coated on a polyimide film 1 having a conductive foil 2 serving as a base attached to the surface. After curing and curing the polyimide, the carbon dioxide laser was applied to a position corresponding to the electrode pad 6 of the semiconductor chip by 40 μm from both sides.
Drill holes. Thereafter, the copper foil 2 in the hole is etched to open a hole in the copper foil, and a through hole 9 is formed.

【0034】次に、以上のように形成したキャリアの貫
通孔壁面に露出した銅箔部分にはんだめっきを行う。は
んだめっきは成膜速さが無電解めっきに比べ高速で、め
っき液管理が容易な電気めっき法により形成する。電気
めっき装置には、めっき液中の錫および鉛イオンが貫通
孔内に充分供給できるように図8に示す噴流式めっき装
置を用い、めっき液の噴流11の方向はキャリアの貫通
孔9と平行になるようにする。また、はんだめっき液1
0にはスルホン酸系のめっき液を用い、貫通孔内にめっ
き液が完全に浸透するように、界面活性剤を適量添加し
て、表面張力が20mN/m程度となるように調整す
る。さらに、めっき後の膜中の錫、鉛の組成比が6対4
となる様に錫イオン、鉛イオンの量を調節する。また、
アノード板12には錫、鉛の組成比が6対4のはんだ板
を用いた。
Next, the copper foil portion exposed on the wall surface of the through hole of the carrier formed as described above is subjected to solder plating. Solder plating is formed by an electroplating method in which the film forming speed is higher than that of electroless plating and the plating solution can be easily controlled. As the electroplating apparatus, a jet plating apparatus shown in FIG. 8 is used so that tin and lead ions in the plating solution can be sufficiently supplied into the through holes. The direction of the jet 11 of the plating solution is parallel to the through holes 9 of the carrier. So that In addition, solder plating solution 1
For 0, a sulfonic acid-based plating solution is used, and an appropriate amount of a surfactant is added so that the plating solution completely penetrates into the through holes, and the surface tension is adjusted to about 20 mN / m. Furthermore, the composition ratio of tin and lead in the film after plating is 6: 4.
The amounts of tin ions and lead ions are adjusted so that Also,
As the anode plate 12, a solder plate having a composition ratio of tin to lead of 6: 4 was used.

【0035】電流供給源であるカソード電極14をキャ
リア端部に露出した銅箔2に接触させ、アノード電極1
3をアノード板12に接続した後、めっき液10中で通
電することにより、キャリアの貫通孔内にはんだ4を形
成する(図2)。はんだめっきは析出したはんだ4が貫
通孔を完全に埋めるまで行う。はんだは貫通孔内の銅箔
2端部から等方的に析出するため、この時点で貫通孔内
のはんだ4の高さはほぼ貫通孔径と等しい約40μmと
なる。
The cathode electrode 14 serving as a current supply source is brought into contact with the copper foil 2 exposed at the end of the carrier, and the anode electrode 1
3 is connected to the anode plate 12, and then a current is applied in the plating solution 10 to form the solder 4 in the through hole of the carrier (FIG. 2). Solder plating is performed until the deposited solder 4 completely fills the through hole. Since the solder is isotropically deposited from the end of the copper foil 2 in the through-hole, the height of the solder 4 in the through-hole at this time is about 40 μm, which is almost equal to the diameter of the through-hole.

【0036】めっきの電流密度は1.0〜2.0A/d
2 で行った場合に緻密で組成の分布が少ないめっき膜
が得られるが、はんだの析出に伴いカソード表面積が変
化するため、電流密度を1.0〜2.0A/dm2 の範
囲に保つために面積の変化に併せてめっき電流を制御す
るのが好ましい。このため、数値計算によるシミュレー
ションによりめっき電流の解析を行い、カソード面積の
時間変化を正確に求めた。この結果、カソード面積はめ
っき時間に対して図9中のaに示すように変化するた
め、電流密度を一定に保つためにめっき電流を同図中b
に示すように時間に伴ない変化させた。
The current density of the plating is 1.0 to 2.0 A / d
When performed at m 2 , a dense plated film having a small composition distribution can be obtained, but the current density is maintained in the range of 1.0 to 2.0 A / dm 2 because the cathode surface area changes with the deposition of solder. Therefore, it is preferable to control the plating current in accordance with the change in the area. Therefore, the plating current was analyzed by a simulation based on numerical calculation, and the time change of the cathode area was accurately obtained. As a result, the cathode area changes as shown by a in FIG. 9 with respect to the plating time, so that the plating current is reduced by b in FIG.
As shown in FIG.

【0037】続いて上述のようにして形成したキャリア
を電極パッド6上にニッケルと金の積層膜24を形成し
た半導体チップにキャリアを密着させる。この場合、半
導体チップ5をキャリア下面に置き、樹脂層3を下向き
にした状態でキャリアのはんだが充填された貫通孔とチ
ップの電極パッド6を位置合わせして密着させる。次い
でこの状態を保ちながらリフロー炉に通し、はんだ4を
リフローする。キャリアは溶融したはんだの表面張力よ
りも小さな臨界表面張力を有しているため、リフロー時
にはんだは自重により下部へ移動し、半導体チップの電
極パッド上の積層膜24に接触する。積層膜24の最上
層にははんだと濡れ易い金が形成されているため、接触
したはんだは電極パッド全体を濡らし、完全にはんだと
電極パッドは接続される(図3)。さらに、リフロー炉
中においてキャリアと半導体チップを分離させることに
より、はんだは電極パッド上へ転写され、球状のバンプ
電極8が形成された半導体素子を得ることができる(図
4)。リフロー時にははんだ表面に形成された自然酸化
膜を除去する目的で予めキャリアにフラックスを塗布す
る。また、リフロー温度は例えば240℃に設定した。
Subsequently, the carrier formed as described above is brought into close contact with the semiconductor chip having the nickel and gold laminated film 24 formed on the electrode pads 6. In this case, the semiconductor chip 5 is placed on the lower surface of the carrier, and the through-hole filled with the solder of the carrier and the electrode pad 6 of the chip are aligned and brought into close contact with the resin layer 3 facing downward. Next, the solder 4 is reflowed while maintaining this state through a reflow furnace. Since the carrier has a critical surface tension smaller than the surface tension of the molten solder, the solder moves downward by its own weight during reflow, and comes into contact with the laminated film 24 on the electrode pads of the semiconductor chip. Since the uppermost layer of the laminated film 24 is formed of gold which is easily wetted by the solder, the contacted solder wets the entire electrode pad, and the solder and the electrode pad are completely connected (FIG. 3). Further, by separating the semiconductor chip from the carrier in a reflow furnace, the solder is transferred onto the electrode pads, and a semiconductor element having the spherical bump electrodes 8 formed thereon can be obtained (FIG. 4). At the time of reflow, a flux is previously applied to the carrier in order to remove a natural oxide film formed on the solder surface. The reflow temperature was set to, for example, 240 ° C.

【0038】以上のようにしてペレット状のベア半導体
チップの電極パッド上へはんだバンプを一括して形成す
ることができる。尚、ここで用いたキャリアは、使用後
に再び図2に示す工程によりはんだをめっきし、再使用
することができる。
As described above, the solder bumps can be collectively formed on the electrode pads of the pellet-shaped bare semiconductor chip. Note that the carrier used here can be reused by plating the solder again by the process shown in FIG. 2 after use.

【0039】次に図10〜図13を用いて本発明による
半導体素子上へのバンプ電極製造方法の第2の実施例を
説明する。
Next, a second embodiment of the method for manufacturing a bump electrode on a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0040】先ず、図10に示したようなキャリアを用
意する。図14にはこのキャリアを上方より見た図を示
した。このキャリアは図1に示したキャリアと同様に、
導電層2を樹脂層1と樹脂層3で挟んだ形状を有してい
る。ただし、導電層2はパターニングされており、個々
の貫通孔9に露出した導電層2は、それぞれの貫通孔9
に対応して独立してキャリア端部に引き出されたパター
ンを形成している。この場合、引き出し線18により引
き出された電極17は樹脂層3から露出しており、さら
に電極17のピッチは貫通孔9のピッチよりも大きく拡
大され、通常のTAB等の通電試験に用いるプローバー
でプロービング可能である。
First, a carrier as shown in FIG. 10 is prepared. FIG. 14 shows the carrier as viewed from above. This carrier is similar to the carrier shown in FIG.
It has a shape in which the conductive layer 2 is sandwiched between the resin layer 1 and the resin layer 3. However, the conductive layer 2 is patterned, and the conductive layer 2 exposed in each through hole 9 is
, A pattern drawn independently to the carrier end is formed. In this case, the electrode 17 led out by the lead wire 18 is exposed from the resin layer 3, and the pitch of the electrode 17 is larger than the pitch of the through-hole 9. Probing is possible.

【0041】本実施例においては導電層2として9μm
厚の銅箔を用い、樹脂1として200μm厚のポリイミ
ドフィルム、樹脂3として30μm厚のポリイミドを用
いた。ポリイミドは溶融はんだの表面張力である約40
0mN/mよりも小さく、はんだめっき液の表面張力で
ある約20mN/mよりも大きい臨界表面張力を有して
いる。また、キャリア内の貫通孔9の直径は40μmと
して半導体チップの電極パッドに対応した位置に形成し
た。
In this embodiment, the conductive layer 2 has a thickness of 9 μm.
A thick copper foil was used. A 200 μm thick polyimide film was used as the resin 1, and a 30 μm thick polyimide was used as the resin 3. Polyimide has a surface tension of molten solder of about 40.
It has a critical surface tension of less than 0 mN / m and greater than about 20 mN / m which is the surface tension of the solder plating solution. The diameter of the through hole 9 in the carrier was set to 40 μm and formed at a position corresponding to the electrode pad of the semiconductor chip.

【0042】このキャリアは例えば以下のようにして形
成することができる。先ず、ベースとなる銅箔2が表面
に付いたポリイミドフィルム1を用意する。この銅箔2
上に感光性レジスト膜を形成し、フォトリソグラフィ技
術により引き出し線18の形状にレジスト膜を加工す
る。この後、銅箔2をエッチングし、レジスト膜を除去
することで、銅箔2を引き出し線の形状に加工する。次
に、銅箔2面にワニス状態のポリイミド前駆体をコーテ
ィングする。キュアを行いこのポリイミドを硬化させた
後、炭酸ガスレーザーにより半導体チップの電極パッド
に対応した位置に両面からポリイミド膜に直径40μm
の穴を開ける。この後、穴内の銅箔2をエッチングし銅
箔に穴を開口させ貫通孔9を形成する。
This carrier can be formed, for example, as follows. First, a polyimide film 1 having a copper foil 2 serving as a base on the surface is prepared. This copper foil 2
A photosensitive resist film is formed thereon, and the resist film is processed into a shape of the lead line 18 by a photolithography technique. Thereafter, the copper foil 2 is etched and the resist film is removed, whereby the copper foil 2 is processed into the shape of a lead wire. Next, a polyimide precursor in a varnish state is coated on the copper foil 2 surface. After curing and curing this polyimide, a carbon dioxide laser was applied to the polyimide film from both sides at a position corresponding to the electrode pad of the semiconductor chip to a diameter of 40 μm.
Drill holes. Thereafter, the copper foil 2 in the hole is etched to open a hole in the copper foil, and a through hole 9 is formed.

【0043】次に、以上のようにして形成したキャリア
の貫通孔9の壁面に露出した銅箔2部分にはんだめっき
を行う。めっきは第1の実施例と同様のめっき装置、め
っき液、およびめっき条件を用いて行う。ただし、図8
に示しためっき装置におけるカソード電極14は図14
に示したキャリアの全ての電極17に電気的に接続す
る。このようにしてめっきを行うことにより、貫通孔内
にはんだめっき4が充填される(図11)。
Next, a portion of the copper foil 2 exposed on the wall surface of the through hole 9 of the carrier formed as described above is subjected to solder plating. Plating is performed using the same plating apparatus, plating solution and plating conditions as in the first embodiment. However, FIG.
The cathode electrode 14 in the plating apparatus shown in FIG.
Are electrically connected to all the electrodes 17 of the carrier shown in FIG. By performing plating in this manner, the solder plating 4 is filled in the through holes (FIG. 11).

【0044】続いて、第1の実施例と同様にして形成し
たニッケルと金の積層膜24がパッド電極6上に形成さ
れたペレット状のベア半導体チップ(図6)を用意し、
上述のようにして形成したキャリアをこの半導体チップ
に密着させる。この場合、半導体チップ5をキャリア下
面に置き、樹脂層3を下向きにした状態でキャリアのは
んだが充填された貫通孔とチップの電極パッド6を位置
合わせして密着させる。次いでこの状態を保ちながらリ
フロー炉に通し、はんだ4をリフローする。キャリアは
溶融したはんだの表面張力よりも小さな臨界表面張力を
有しているため、リフロー時にはんだは自重により下部
へ移動し、半導体チップの電極パッド上に形成された積
層膜24に接触する。積層膜24の最上層にははんだと
濡れ易い金が形成されているため、接触したはんだは電
極パッド全体を濡らし、完全にはんだと電極パッドは接
続される(図12)。
Subsequently, a pellet-shaped bare semiconductor chip (FIG. 6) in which a nickel-gold laminated film 24 formed in the same manner as in the first embodiment was formed on the pad electrode 6 was prepared.
The carrier formed as described above is brought into close contact with this semiconductor chip. In this case, the semiconductor chip 5 is placed on the lower surface of the carrier, and the through-hole filled with the solder of the carrier and the electrode pad 6 of the chip are aligned and brought into close contact with the resin layer 3 facing downward. Next, the solder 4 is reflowed while maintaining this state through a reflow furnace. Since the carrier has a critical surface tension smaller than the surface tension of the molten solder, the solder moves downward by its own weight at the time of reflow and contacts the laminated film 24 formed on the electrode pads of the semiconductor chip. Since gold that easily wets the solder is formed on the uppermost layer of the laminated film 24, the contacted solder wets the entire electrode pad, and the solder and the electrode pad are completely connected (FIG. 12).

【0045】この状態で、リフロー炉より取り出すと、
樹脂層3の厚さが30μm、貫通孔内のはんだの高さが
40μmであるため、キャリア内の導電層2と電極パッ
ド6は機械的・電気的に接続されることとなる。この状
態のキャリアを適当なスクリーニングプロセスにかけて
半導体チップのスクリーニングを行う。半導体チップへ
の通電は、通常のTAB等の通電試験に用いるプローバ
ーによりキャリア上の電極パッド17をプロービングし
て行う。スクリーニングプロセスは半導体チップの種
類、材料の違い、使用環境、用途によって異なり、必要
に応じて熱的、機械的、電気的ストレス等を印加し検査
する。本実施例においては、半導体チップとしてベアの
SRAMチップを用い、125℃でキャリアの電極17
に定格最大電圧以上の電圧を1時間印加するバーンイン
スクリーニングを行うことで、酸化膜欠陥等が存在する
不良チップを選別・排除することができた。
In this state, when taken out of the reflow furnace,
Since the thickness of the resin layer 3 is 30 μm and the height of the solder in the through hole is 40 μm, the conductive layer 2 in the carrier and the electrode pad 6 are mechanically and electrically connected. The carrier in this state is subjected to an appropriate screening process to screen the semiconductor chip. The energization of the semiconductor chip is performed by probing the electrode pads 17 on the carrier with a prober used for a normal energization test such as TAB. The screening process differs depending on the type of semiconductor chip, the difference in material, the use environment, and the application, and inspection is performed by applying thermal, mechanical, electrical stress, or the like as necessary. In this embodiment, a bare SRAM chip is used as a semiconductor chip, and a carrier electrode 17 is formed at 125 ° C.
By performing a burn-in screening in which a voltage equal to or higher than the rated maximum voltage is applied for one hour, a defective chip having an oxide film defect or the like can be selected and eliminated.

【0046】スクリーニング終了後、良品と判断された
半導体チップは、再びリフロー炉に通し、リフロー炉中
においてキャリアと半導体チップを分離させる。これに
より、はんだは電極パッド上へ転写され、球状のバンプ
電極8が形成された半導体素子を得ることができる(図
13)。リフロー時にははんだ表面に形成された自然酸
化膜を除去する目的で予めキャリアにフラックスを塗布
する。また、リフロー温度は例えば240℃に設定し
た。
After the screening is completed, the semiconductor chip determined to be non-defective is again passed through a reflow furnace, and the carrier and the semiconductor chip are separated in the reflow furnace. As a result, the solder is transferred onto the electrode pads, and a semiconductor element on which the spherical bump electrodes 8 are formed can be obtained (FIG. 13). At the time of reflow, a flux is previously applied to the carrier in order to remove a natural oxide film formed on the solder surface. The reflow temperature was set to, for example, 240 ° C.

【0047】以上のようにしてペレット状のベア半導体
チップのスクリーニングを行うと同時に電極パッド上へ
はんだバンプを一括して形成することができる。尚、こ
こで用いたキャリアは、使用後に再び図11に示す工程
によりはんだをめっきし、再使用することができる。
As described above, the screening of the pellet-shaped bare semiconductor chip can be performed, and at the same time, the solder bumps can be collectively formed on the electrode pads. It should be noted that the carrier used here can be reused by plating the solder again by the process shown in FIG. 11 after use.

【0048】図15は従来の方法で形成したはんだバン
プと本発明で形成したはんだバンプのバンプピッチに対
する完全性を比較した図である。試料チップとしてはI
/O数100個のLSIを用い、評価数はそれぞれ20
個とした。完全性はバンプ形成後の全バンプの形状観察
および電気的絶縁性により評価した。図中の試料aは本
発明により形成した試料、試料bははんだワイヤボンデ
ィングにより形成した試料、試料cははんだボール供給
法により形成した試料、試料dはスクリーン印刷法によ
り形成した試料をそれぞれ示している。
FIG. 15 is a diagram comparing the completeness of the solder bumps formed by the conventional method and the solder bumps formed by the present invention with respect to the bump pitch. The sample chip is I
The number of evaluations is 20 for each using 100 I / O LSIs.
It was made into pieces. The completeness was evaluated by observing the shape of all the bumps after the bumps were formed and by electrically insulating them. In the drawing, sample a is a sample formed by the present invention, sample b is a sample formed by solder wire bonding, sample c is a sample formed by a solder ball supply method, and sample d is a sample formed by a screen printing method. I have.

【0049】図15に示されるように、試料c、dは2
00μmピッチにおいてもバンプが形成されない抜けが
多く、微細バンプ形成が困難であった。また、試料bは
120μmピッチまで100%の完全性でバンプを形成
することができたが、100μmピッチ以下ではリフロ
ー後にバンプ同士のショートが多く見られた。一方、本
発明による試料aでは40μmピッチにおいても100
%の完全性を保ち、微細バンプの形成に極めて優れた方
法であることが明らかとなった。
As shown in FIG. 15, samples c and d were 2
Even at a pitch of 00 μm, many bumps were not formed, and it was difficult to form fine bumps. In the sample b, bumps could be formed with 100% integrity up to a pitch of 120 μm, but when the pitch was less than 100 μm, many short-circuits between bumps were observed after reflow. On the other hand, in the sample a according to the present invention, even at a pitch of 40 μm, 100
%, And proved to be an extremely excellent method for forming fine bumps.

【0050】図16は、I/O数100個のSRAMに
対し、ワイヤボンディング法ではんだバンプを形成した
試料と、本発明による形成方法によりはんだバンプを形
成した試料の高温動作寿命試験後の単独ビット不良を集
計比較した結果を示している。図中の試料eはワイヤボ
ンディング法ではんだバンプを形成し、スクリーニング
を行わなかった試料、試料fは本発明による形成方法に
よりはんだバンプを形成し、バーンインスクリーニング
を実施した試料をそれぞれ示している。高温動作寿命試
験は電源電圧に定格最大値を印加し、125℃の温度に
おいて行った。この結果、図に示されるように、試料e
では1時間を超えた付近で不良が発生しだすのに対し、
試料fでは1000時間を超えるまで不良は発生しなか
った。
FIG. 16 shows a sample in which a solder bump is formed by a wire bonding method and a sample in which a solder bump is formed by a forming method according to the present invention, after a high-temperature operating life test, for an SRAM having 100 I / Os. The result of totalizing and comparing bit defects is shown. In the figure, sample e shows a sample in which a solder bump was formed by a wire bonding method and screening was not performed, and sample f shows a sample in which a solder bump was formed by a forming method according to the present invention and burn-in screening was performed. The high-temperature operation life test was performed at a temperature of 125 ° C. by applying the rated maximum value to the power supply voltage. As a result, as shown in FIG.
In the meantime, a defect begins around 1 hour,
In sample f, no failure occurred until over 1000 hours.

【0051】また、本発明によるバンプの製造方法によ
れば、一括してめっき、バンプ移転を行うため複数個の
バンプを一括して短時間に形成できる。したがって、半
導体チップのI/Oが多い場合は図17〜20に示すワ
イヤボンディング法に比べ極めて製造効率が高く、製造
コストの削減に大きく貢献し得る。さらに、図8に示す
めっき工程において、めっき槽内に複数個のキャリアを
設置し同時に複数個のキャリアに対してはんだめっきを
行うことでより製造効率を高めることが可能である。
Further, according to the bump manufacturing method of the present invention, a plurality of bumps can be collectively formed in a short time because plating and bump transfer are performed collectively. Therefore, when the I / O of the semiconductor chip is large, the production efficiency is extremely high as compared with the wire bonding method shown in FIGS. 17 to 20, which can greatly contribute to the reduction of the production cost. Further, in the plating step shown in FIG. 8, a plurality of carriers are provided in a plating tank, and the plurality of carriers are subjected to solder plating at the same time, whereby the production efficiency can be further improved.

【0052】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のでなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更して実施し
得る。例えば、キャリア内の貫通孔内へはんだめっきを
行う際に用いるめっき装置として試料を鉛直状態でめっ
きする装置を用いたが、水平状態でめっきする装置を用
いてもよい。さらには、はんだをめっきする際のめっき
液やめっき条件、電極パッド上にバリアメタルを形成す
る際に用いる無電解めっきのめっき液やめっき条件、リ
フロー条件、スクリーニング条件は試料の材質、形状、
機能等により適宜変更することが望ましい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with modifications without departing from the gist thereof. For example, an apparatus for plating a sample in a vertical state is used as a plating apparatus used for performing solder plating on a through hole in a carrier, but an apparatus for plating in a horizontal state may be used. Furthermore, the plating solution and plating conditions for plating the solder, the plating solution and plating conditions for electroless plating used for forming the barrier metal on the electrode pads, the reflow conditions, and the screening conditions depend on the material, shape,
It is desirable to change it appropriately depending on the function and the like.

【0053】また、半導体チップ、バリアメタル、はん
だバンプ、キャリアの樹脂および導電層はその材質、組
成、寸法などに関して種々変更して用いることができ、
さらに、キャリアの製造方法も前記例示に限定されない
ことはむろんである。
The semiconductor chip, the barrier metal, the solder bumps, the resin of the carrier and the conductive layer can be used with various changes in the material, composition, dimensions and the like.
Further, it goes without saying that the method of manufacturing the carrier is not limited to the above-described example.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体チップの電極パッド上にはんだバンプを形成する
場合、フォトリソグラフィ工程を必要としないためにペ
レット状の半導体チップ上にはんだバンプを形成するこ
とができる。
As described above, according to the present invention,
When a solder bump is formed on an electrode pad of a semiconductor chip, a solder bump can be formed on a pellet-shaped semiconductor chip because a photolithography step is not required.

【0055】また、複数の微細貫通孔内へ選択的に高精
度なはんだめっきを行い、これを一括して半導体チップ
上に移転しバンプを形成するため、微細なはんだバンプ
を高い生産性を確保しながら製造することができる。
Also, high precision solder plating is selectively performed in a plurality of fine through holes, and the solder plating is collectively transferred onto a semiconductor chip to form bumps, thereby ensuring high productivity of fine solder bumps. It can be manufactured while.

【0056】さらに、本発明ではキャリアと半導体チッ
プを分離する前段階において、キャリアとして半導体チ
ップの各電極パッドに対応して独立した電極を有するキ
ャリアを用いることで、ペレット状の半導体チップをバ
ーンイン試験しスクリーニングすることができるため、
チップの品質を従来のパッケージに入ったチップと同様
に保証できる。
Further, in the present invention, in the stage before separating the carrier and the semiconductor chip, the carrier having the independent electrodes corresponding to the respective electrode pads of the semiconductor chip is used as the carrier, so that the pellet-shaped semiconductor chip can be burned in. And can be screened,
The quality of the chip can be guaranteed in the same way as a chip in a conventional package.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の半導体装置の第1の製造方法を説明す
る図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図2】本発明の半導体装置の第1の製造方法を説明す
る図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図3】本発明の半導体装置の第1の製造方法を説明す
る図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図4】本発明の半導体装置の第1の製造方法を説明す
る図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図5】本発明の半導体装置の第1の製造方法を説明す
る図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図6】本発明の半導体装置の第1の製造方法を説明す
る図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図7】本発明の半導体装置の第1の製造方法で用いる
バンプ形成用キャリアの概略図である。
FIG. 7 is a schematic view of a bump-forming carrier used in a first method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図8】本発明の半導体装置の製造において用いるはん
だめっき装置の概略図である。
FIG. 8 is a schematic diagram of a solder plating apparatus used in manufacturing the semiconductor device of the present invention.

【図9】本発明の半導体装置の製造において用いるはん
だめっき時のめっき電流の制御方法を説明する図であ
る。
FIG. 9 is a diagram illustrating a method of controlling a plating current during solder plating used in manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図10】本発明の半導体装置の第2の製造方法を説明
する図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a second method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図11】本発明の半導体装置の第2の製造方法を説明
する図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a second method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図12】本発明の半導体装置の第2の製造方法を説明
する図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a second method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図13】本発明の半導体装置の第2の製造方法を説明
する図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a second method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図14】本発明の半導体装置の第2の製造方法で用い
るバンプ形成用キャリアの概略図である。
FIG. 14 is a schematic view of a bump-forming carrier used in a second method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図15】本発明により製造したはんだバンプと従来法
で形成したはんだバンプの完全性を比較した図である。
FIG. 15 is a diagram comparing the integrity of a solder bump manufactured according to the present invention with a solder bump formed by a conventional method.

【図16】本発明により製造したはんだバンプ付き半導
体チップと従来法で形成したはんだバンプ付き半導体チ
ップの信頼性試験結果を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing reliability test results of a semiconductor chip with solder bumps manufactured according to the present invention and a semiconductor chip with solder bumps formed by a conventional method.

【図17】従来の半導体装置の第1の製造方法を説明す
る図である。
FIG. 17 is a diagram illustrating a first method of manufacturing a conventional semiconductor device.

【図18】従来の半導体装置の第1の製造方法を説明す
る図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating a first method of manufacturing a conventional semiconductor device.

【図19】従来の半導体装置の第1の製造方法を説明す
る図である。
FIG. 19 is a diagram illustrating a first method of manufacturing a conventional semiconductor device.

【図20】従来の半導体装置の第1の製造方法を説明す
る図である。
FIG. 20 is a diagram illustrating a first method of manufacturing a conventional semiconductor device.

【図21】従来の半導体装置の第2の製造方法を説明す
る図である。
FIG. 21 is a diagram illustrating a second method of manufacturing a conventional semiconductor device.

【図22】従来の半導体装置の第2の製造方法を説明す
る図である。
FIG. 22 is a diagram illustrating a second method of manufacturing a conventional semiconductor device.

【図23】従来の半導体装置の第2の製造方法を説明す
る図である。
FIG. 23 is a view illustrating a second method of manufacturing a conventional semiconductor device.

【図24】従来の半導体装置の第2の製造方法を説明す
る図である。
FIG. 24 is a view illustrating a second method of manufacturing a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、3・・・樹脂層 2・・・導電層 4・・・はんだ 6・・・電極パッド 7・・・パッシベーション膜 8・・・バンプ電極 9・・・貫通孔 10・・・めっき液 11・・・めっき液流 12・・・アノード板 13・・・アノード電極 14・・・カソード電極 15・・・直流電源 16・・・めっき槽 17・・・引き出し電極 18・・・引き出し線 19・・・キャピラリ 20・・・はんだワイヤー 21・・・印刷マスク 22・・・スキージ 23・・・はんだペースト 24・・・積層膜(バリアメタル) 1, 3, resin layer 2, conductive layer 4, solder 6, electrode pad 7, passivation film 8, bump electrode 9, through hole 10, plating solution 11, ... Plating solution flow 12 ... Anode plate 13 ... Anode electrode 14 ... Cathode electrode 15 ... DC power supply 16 ... Plating tank 17 ... Extraction electrode 18 ... Extraction line 19 ..Capillary 20 ... Solder wire 21 ... Print mask 22 ... Squeegee 23 ... Solder paste 24 ... Laminated film (barrier metal)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 浩 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 栂嵜 隆 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 舘山 和樹 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroshi Yamada 33, Shinisogo-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Toshiba Production Technology Research Institute (72) Inventor Takashi Tsugasaki Shinisogo-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa 33 Toshiba Production Technology Research Institute Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体素子上の電極パッド上にバンプ電
極を製造するに際し、別途、金属層と樹脂層が積層され
たキャリアを用意し、 前記キャリアに前記半導体素子上の電極パッドと同じ配
置で金属層を貫く貫通孔を開口する工程と、 前記貫通孔壁面に露出した金属層にはんだをめっきする
工程と、前記貫通孔と電極パッドを位置合わせし、前記
キャリアと半導体素子を接触させる工程と、 前記キャリアと半導体素子を接触させたままリフローを
行い、貫通孔内のはんだを溶融させ、半導体素子上の電
極パッド上にはんだを移転する工程を具備したことを特
徴とする半導体装置の製造方法。
When a bump electrode is manufactured on an electrode pad on a semiconductor element, a carrier in which a metal layer and a resin layer are laminated is prepared separately, and the carrier is provided in the same arrangement as the electrode pad on the semiconductor element. A step of opening a through hole penetrating the metal layer, a step of plating solder on the metal layer exposed on the wall of the through hole, a step of aligning the through hole and the electrode pad, and contacting the carrier and the semiconductor element. A method of performing reflow while keeping the carrier and the semiconductor element in contact with each other, melting the solder in the through-hole, and transferring the solder onto the electrode pad on the semiconductor element. .
【請求項2】 前記金属層が、半導体素子の電極パッド
を1対1に外側へ引き出し、拡大されたテスト用電極パ
ッドを設けるようにパターニングされたことを特徴とす
る請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
2. The semiconductor according to claim 1, wherein the metal layer is patterned so as to draw out the electrode pads of the semiconductor device one-to-one and provide an enlarged test electrode pad. Device manufacturing method.
【請求項3】 前記キャリアと半導体素子を接触させた
ままリフローを行い、貫通孔内のはんだを溶融させ、半
導体素子上の電極パッド上にはんだを移転する際、キャ
リア内の金属層と半導体素子上の電極パッドが電気的に
接続された状態を保持し、前記テスト用電極パッドで半
導体素子のテストを行う工程と、再度リフローを行い、
貫通孔内のはんだを溶融させ半導体素子上の電極パッド
上にはんだを移転する工程を具備したことを特徴とする
請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
3. A reflow process is performed while keeping the carrier and the semiconductor element in contact with each other to melt the solder in the through hole and transfer the solder onto the electrode pad on the semiconductor element. A step of testing the semiconductor element with the test electrode pads while maintaining the state in which the upper electrode pads are electrically connected, and performing a reflow again;
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, further comprising a step of melting the solder in the through-hole and transferring the solder to an electrode pad on the semiconductor element.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7398658B2 (en) * 2000-07-20 2008-07-15 David Benderly Gemstone marking system and method

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