JP2000150556A - Method for forming bump electrode - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波エネルギを
付与することにより半導体基板上などに配設された電極
パッドの上に導電性ボールを接合してバンプ電極を形成
する方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a bump electrode by applying a conductive ball to an electrode pad provided on a semiconductor substrate or the like by applying ultrasonic energy. .
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体素子などを回路基板に接続する場
合にフェイスダウン接続と呼ばれる方法がしばしば用い
られる。この方法では、半導体素子の表面にバンプ電極
を配列しておき、回路基板に半導体素子の表面を対向さ
せ、回路基板上のランドに上記バンプ電極を位置あわせ
した状態で半導体素子を回路基板に載置して、半導体素
子が接続される。2. Description of the Related Art When a semiconductor element or the like is connected to a circuit board, a method called face-down connection is often used. In this method, bump electrodes are arranged on the surface of the semiconductor element, the surface of the semiconductor element is opposed to the circuit board, and the semiconductor element is mounted on the circuit board with the bump electrodes aligned with the lands on the circuit board. And the semiconductor element is connected.
【0003】このフェイスダウン接続を行うためには、
まず半導体素子などの表面にバンプ電極を形成する必要
があり、これには、従来、Au(金)ワイヤの先端部を
溶融させ球状にして、半導体素子の表面に形成された電
極パッドに加圧し、その上で超音波を付与して電極に接
合するという方法が用いられていた。In order to make this face-down connection,
First, it is necessary to form a bump electrode on the surface of a semiconductor element or the like, which is conventionally performed by melting the tip of an Au (gold) wire into a spherical shape and pressing the electrode pad formed on the surface of the semiconductor element. Then, a method has been used in which ultrasonic waves are applied thereto and bonded to the electrodes.
【0004】また、特開平10−27803号公報に
は、バンプ電極の他の形成方法が開示されている。図5
の(A)および(B)はこの従来のバンプ電極の形成方
法を示す工程図である。この方法ではまず、図5の
(A)に示したように、半導体チップ等の電子部品11
の表面に形成された電極12上に金属粒子13を配列さ
せ、その後、ロート状の凹部14bが形成された加圧板
14を電子部品11上に降下させる。そして、凹部14
bのテーパーにより金属粒子13の位置を補正して図5
の(B)の状態とし、加圧板14に上方より力Fを加え
て押圧する。そのとき超音波振動を加えると、そのエネ
ルギーによって、金属粒子13および電極12の表面の
酸化膜が破壊され、新生面同士の接触により合金化が起
こり、電極12に金属粒子13が接合されて、バンプ電
極を形成できるとされている。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-27803 discloses another method for forming a bump electrode. FIG.
(A) and (B) are process diagrams showing a conventional method for forming a bump electrode. In this method, first, as shown in FIG. 5A, an electronic component 11 such as a semiconductor chip is used.
The metal particles 13 are arranged on the electrode 12 formed on the surface of the electronic component 11, and then the pressing plate 14 having the funnel-shaped concave portion 14b is lowered onto the electronic component 11. And the recess 14
The position of the metal particles 13 is corrected by the taper of FIG.
(B), a force F is applied to the pressure plate 14 from above to press it. When ultrasonic vibration is applied at that time, the energy destroys the oxide film on the surfaces of the metal particles 13 and the electrodes 12, and the new surfaces come into contact with each other to cause alloying. It is said that electrodes can be formed.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したAu
ワイヤーを用いたボールバンプ形成方法では、1つのバ
ンプ電極ごとにAuワイヤの先端部の球状化、電極への
加圧、超音波の供給という作業を行わなければならない
ために時間がかかり、バンプ電極の数が多い場合には作
業時間はきわめて長くなってしまう。また、電極パッド
のピッチが狭くなると、バンプ電極を精度良く等間隔に
配列形成することも難しい。これに対して、特開平10
−27803号公報に開示された技術では、複数のバン
プ電極を一括して形成できるので、この点では有利であ
るが、あらかじめ半導体素子などの電子部品11の電極
12上に金属粒子13を配列させておくための作業が必
要であり、特に電極ピッチが狭い場合には、この作業は
きわめて困難なものとなる。そして、金属粒子13と電
極12の接合そのものは超音波エネルギーにより行える
ので、通常のはんだ接合に必要なフラックスは不要であ
るが、金属粒子13を電極12上に仮固定しなければな
らず、そのためにフラックスなどの仮固定剤が必要とな
る。従って、結局バンプ電極形成後に洗浄工程を経るこ
とになり、工程が複雑で製造コストが高くなるという問
題がある。However, the above-mentioned Au
In the method of forming a ball bump using a wire, it is necessary to perform operations such as spheroidization of the tip of the Au wire, pressurization of the electrode, and supply of ultrasonic waves for each bump electrode. When the number is large, the working time becomes extremely long. In addition, when the pitch of the electrode pads is narrow, it is difficult to form bump electrodes with high precision at equal intervals. In contrast, Japanese Patent Application Laid-Open
The technique disclosed in Japanese Patent No. 27803 is advantageous in that a plurality of bump electrodes can be formed collectively, but the metal particles 13 are arranged in advance on the electrode 12 of the electronic component 11 such as a semiconductor element. This operation is extremely difficult, especially when the electrode pitch is narrow. Since the bonding of the metal particles 13 and the electrode 12 itself can be performed by ultrasonic energy, the flux necessary for ordinary solder bonding is unnecessary, but the metal particles 13 must be temporarily fixed on the electrode 12, and therefore, Requires a temporary fixing agent such as a flux. Accordingly, a cleaning step is required after the formation of the bump electrodes, which leads to a problem that the steps are complicated and the manufacturing cost is increased.
【0006】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、その目的は、バンプ電極を効率よく、
かつ高精度に、そして低コストで形成できるバンプ電極
形成方法を提供することにある。The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to efficiently provide a bump electrode.
Another object of the present invention is to provide a bump electrode forming method which can be formed with high precision and at low cost.
【0007】[0007]
【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、超音波エネルギを供給することにより基体
上に配設された電極パッドの上に導電性ボールを接合し
てバンプ電極を形成する方法において、前記基体上の前
記電極パッドの位置に対応して、前記導電性ボールが埋
没することなく嵌合可能な凹部が表面に形成されたテン
プレートを用意し、前記テンプレートの前記凹部に前記
導電性ボールを嵌合させ、前記テンプレートと前記基体
とを対向させて前記導電性ボールと前記電極パッドとを
当接させ、前記テンプレートおよび前記基体の少なくと
も一方を通じ超音波エネルギを供給して前記導電性ボー
ルと前記電極パッドとの当接箇所において前記導電性ボ
ールを前記電極パッドに接合することを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a method of forming a bump electrode by supplying a conductive ball to an electrode pad provided on a substrate by supplying ultrasonic energy. In the forming method, a template having a concave portion formed on the surface thereof corresponding to the position of the electrode pad on the base without the conductive ball being buried is prepared, and the concave portion of the template is formed in the concave portion of the template. The conductive ball is fitted, the template and the base face each other, the conductive ball and the electrode pad are brought into contact with each other, and ultrasonic energy is supplied through at least one of the template and the base. The conductive ball is joined to the electrode pad at a contact point between the conductive ball and the electrode pad.
【0008】本発明のバンプ電極形成方法では、各凹部
に導電性ボールを嵌合させ、複数の導電性ボールを一括
して基体上の電極パッドに接合することでバンプ電極を
形成するので、バンプ電極の数が多くなってもきわめて
効率よくバンプ電極を形成できる。また、導電性ボール
の配列間隔は凹部の配列間隔により決定されるので、形
成するバンプ電極の間隔が狭い場合でも高い位置精度で
バンプ電極を形成できる。さらに、凹部に導電性ボール
を嵌合させるのみで導電性ボールの配列は完了するの
で、導電性ボールを簡単に配置することができる。そし
て、フラックスなどにより導電性ボールを仮固定する必
要がないので、仮固定剤を塗布したり、バンプ電極形成
後に仮固定剤を洗浄により除去する必要がなく、したが
って工程が簡素になる。また、導電性ボールを簡単に配
置でき、さらに仮固定剤が不要で工程が簡素になること
から製造コストを削減できる。In the method of forming a bump electrode according to the present invention, a bump electrode is formed by fitting a conductive ball into each concave portion and joining a plurality of conductive balls to an electrode pad on the base at a time. Even if the number of electrodes increases, bump electrodes can be formed very efficiently. Further, since the arrangement interval of the conductive balls is determined by the arrangement interval of the concave portions, the bump electrodes can be formed with high positional accuracy even when the interval between the bump electrodes to be formed is narrow. Furthermore, since the arrangement of the conductive balls is completed only by fitting the conductive balls into the recesses, the conductive balls can be easily arranged. Further, since it is not necessary to temporarily fix the conductive balls with a flux or the like, there is no need to apply a temporary fixing agent or to remove the temporary fixing agent by washing after the formation of the bump electrodes, thereby simplifying the process. In addition, since the conductive balls can be easily arranged, and a temporary fixing agent is not required and the process is simplified, the manufacturing cost can be reduced.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態例につい
て図面を参照して説明する。図1の(A)ないし(C)
は本発明によるバンプ電極形成方法の一例によりバンプ
電極を形成する半導体素子やテンプレートの周辺を各工
程ごとに示す断面側面図である。まず、図1の(A)に
示したシリコン製のテンプレート1を用意する。このテ
ンプレート1には、基体としての半導体素子4上の電極
パッド5の位置に対応して、導電性ボール3が埋没する
ことなく嵌合可能な凹部2が表面に形成されている。本
実施の形態例ではこの凹部2は四角錐状に形成され奥部
ほど狭くなっている。このような凹部2は例えば異方性
エッチング法により形成することができる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (A) to (C) of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional side view showing the periphery of a semiconductor element or a template on which a bump electrode is formed by an example of the bump electrode forming method according to the present invention in each step. First, a silicon template 1 shown in FIG. 1A is prepared. In the template 1, a concave portion 2 is formed on the surface corresponding to the position of the electrode pad 5 on the semiconductor element 4 as a base, in which the conductive ball 3 can be fitted without being buried. In this embodiment, the concave portion 2 is formed in a quadrangular pyramid shape, and becomes narrower as it goes deeper. Such a concave portion 2 can be formed by, for example, an anisotropic etching method.
【0010】そして、テンプレート1を、凹部2側を上
にして配置し、各凹部2に導電性ボール3を振り込み、
嵌合させてテンプレート1上に配列させる。次に、テン
プレート1に半導体素子4を対向させ、半導体素子4の
表面に形成された電極パッド5をそれぞれテンプレート
1上の導電性ボール3に当接させる。この状態で、図1
の(B)に示したように、まず、半導体素子4およびテ
ンプレート1のいずれか一方または両方を通じて導電性
ボール3に加圧して、導電性ボール3をやや押しつぶし
た状態に変形させる。その結果、導電性ボール3と電極
パッド5との接触面積が大きくなり、その上で、半導体
素子4を矢印Aで示した方向に超音波振動させて導電性
ボール3と電極パッド5との当接箇所に超音波エネルギ
を供給し、導電性ボール3と電極パッド5との当接箇所
において導電性ボール3と電極パッド5とを接合する。[0010] Then, the template 1 is placed with the concave portion 2 side facing up, and conductive balls 3 are transferred into each concave portion 2.
It is fitted and arranged on the template 1. Next, the semiconductor element 4 is made to face the template 1, and the electrode pads 5 formed on the surface of the semiconductor element 4 are respectively brought into contact with the conductive balls 3 on the template 1. In this state, FIG.
As shown in (B), first, the conductive ball 3 is pressed through one or both of the semiconductor element 4 and the template 1 to deform the conductive ball 3 into a slightly crushed state. As a result, the contact area between the conductive ball 3 and the electrode pad 5 is increased, and then the semiconductor element 4 is ultrasonically vibrated in the direction indicated by the arrow A to make contact between the conductive ball 3 and the electrode pad 5. Ultrasonic energy is supplied to the contact point, and the conductive ball 3 and the electrode pad 5 are joined at the contact point between the conductive ball 3 and the electrode pad 5.
【0011】ここで、仮に導電性ボール3の表面に酸化
膜が形成されていたとしても、この酸化膜は超音波振動
によって破壊されるので、導電性ボール3と電極パッド
5との接合が妨げられることはない。その後、図1の
(C)に示したように、テンプレート1を排除すると、
各電極パッド5上にバンプ電極6が形成された半導体素
子4が完成する。なお、図1の(C)では半導体素子4
は上下を逆にして配置した状態が示されている。Here, even if an oxide film is formed on the surface of the conductive ball 3, this oxide film is destroyed by the ultrasonic vibration, so that the bonding between the conductive ball 3 and the electrode pad 5 is hindered. It will not be done. Thereafter, as shown in FIG. 1C, when the template 1 is excluded,
The semiconductor element 4 having the bump electrode 6 formed on each electrode pad 5 is completed. In FIG. 1C, the semiconductor element 4
Indicates a state in which they are arranged upside down.
【0012】このように、本実施の形態例のバンプ電極
形成方法では、各凹部2に導電性ボール3を嵌合させ、
複数の導電性ボール3を一括して基体上の電極パッド5
に接合することでバンプ電極6を形成するので、バンプ
電極6の数が多くなってもきわめて効率よくバンプ電極
6を形成できる。また、導電性ボール3の配列間隔は凹
部2の配列間隔により決定されるので、形成するバンプ
電極6の間隔が狭い場合でも高い位置精度でバンプ電極
6を形成できる。さらに、凹部2に導電性ボール3を嵌
合させるのみで導電性ボール3の配列は完了するので、
導電性ボール3を簡単に配置することができる。そし
て、フラックスなどにより導電性ボール3を仮固定する
必要がないので、仮固定剤を塗布したり、バンプ電極形
成後に仮固定剤を洗浄により除去する必要がなく、した
がって工程が簡素になる。また、導電性ボール3を簡単
に配置でき、さらに仮固定剤が不要で工程が簡素になる
ことから製造コストを削減できる。As described above, according to the bump electrode forming method of the present embodiment, the conductive balls 3 are fitted into the respective recesses 2 and
A plurality of conductive balls 3 are collectively placed on an electrode pad 5 on a substrate.
Since the bump electrodes 6 are formed by joining the bump electrodes 6, the bump electrodes 6 can be formed very efficiently even if the number of the bump electrodes 6 increases. Further, since the arrangement interval of the conductive balls 3 is determined by the arrangement interval of the concave portions 2, even when the interval between the bump electrodes 6 to be formed is narrow, the bump electrodes 6 can be formed with high positional accuracy. Furthermore, since the arrangement of the conductive balls 3 is completed only by fitting the conductive balls 3 into the concave portions 2,
The conductive balls 3 can be easily arranged. Since it is not necessary to temporarily fix the conductive balls 3 with a flux or the like, there is no need to apply a temporary fixing agent or to remove the temporary fixing agent by washing after forming the bump electrodes, thereby simplifying the process. In addition, the conductive balls 3 can be easily arranged, and a temporary fixing agent is not required and the process is simplified, so that the manufacturing cost can be reduced.
【0013】なお、図1ではテンプレート1に2つの凹
部2のみが形成され、テンプレート1を用いて形成され
たバンプ電極6も2つのみとなっているが、これはあく
までも説明のためであり、実際には多くの場合、半導体
素子4などには多数のバンプ電極6が形成され、したが
ってテンプレート1にも多数の凹部2が形成されてい
る。そして、上記実施の形態例では半導体素子4を超音
波振動させるとしたが、テンプレート1を超音波振動さ
せたり、あるいは半導体素子4およびテンプレート1の
両方を超音波振動させても、同様に電極パッド5と導電
性ボール3とを接合することができる。また、図1の
(B)に示した工程で、半導体素子4を超音波振動させ
る際に、同時に導電性ボール3の融点より低い温度で全
体を加熱し、導電性ボール3が変形し易くなるようにし
てもよく、このような加熱により、超音波振動を加える
時間を短くしたり、導電性ボール3と電極パッド5との
接合をより確実なものとすることができる。In FIG. 1, only two concave portions 2 are formed in the template 1 and only two bump electrodes 6 are formed using the template 1. However, this is for the purpose of explanation only. Actually, in many cases, a large number of bump electrodes 6 are formed on the semiconductor element 4 and the like. In the above embodiment, the semiconductor element 4 is ultrasonically vibrated. However, even if the template 1 is ultrasonically vibrated, or both the semiconductor element 4 and the template 1 are ultrasonically vibrated, the 5 and the conductive ball 3 can be joined. In addition, in the process shown in FIG. 1B, when the semiconductor element 4 is ultrasonically vibrated, the entirety is simultaneously heated at a temperature lower than the melting point of the conductive ball 3, so that the conductive ball 3 is easily deformed. Such heating may shorten the time for applying the ultrasonic vibration or make the bonding between the conductive ball 3 and the electrode pad 5 more reliable.
【0014】さらに、凹部2は四角錐状で奥部ほど狭く
なるように形成するとしたが、凹部2は奥部では頂点が
形成されず平坦となってもよく、導電性ボール3を凹部
2に嵌合させる上で特に問題とならない。また、本実施
の形態例では、半導体素子4の電極パッド5上にバンプ
電極6を形成したが、回路基板上の電極パッドに対して
も同様の手順によりバンプ電極を形成することができ
る。次に、本発明の第2の実施の形態例について説明す
る。図2の(A)ないし(C)は第2の実施の形態例の
バンプ電極形成方法により形成するバンプ電極や関連要
素の周辺を各工程ごとに示す断面側面図である。図中、
図1と同一の要素には同一の符号が付されている。第2
の実施の形態例が上記実施の形態例と異なるのは、テン
プレート1に、四角錐状ではなく半球状の凹部7が形成
されている点である。それ以外の点では、第2の実施の
形態例は上記実施の形態例と全く同じであり、したがっ
て、図1の(A)ないし(C)にそれぞれ対応する図2
の(A)ないし(C)に示したように、半球状の凹部7
に導電性ボール3をそれぞれ嵌合させ、同一の工程を経
て半導体素子4上にバンプ電極6を形成することができ
る。Further, although the concave portion 2 is formed in the shape of a quadrangular pyramid so as to be narrower toward the inner portion, the concave portion 2 may be flat without forming an apex at the inner portion. There is no particular problem in fitting. Further, in the present embodiment, the bump electrode 6 is formed on the electrode pad 5 of the semiconductor element 4, but the bump electrode can be formed on the electrode pad on the circuit board by the same procedure. Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIGS. 2A to 2C are cross-sectional side views showing the periphery of bump electrodes and related elements formed by the bump electrode forming method of the second embodiment for each step. In the figure,
The same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Second
This embodiment is different from the above-described embodiment in that the template 1 is formed with a hemispherical concave portion 7 instead of a quadrangular pyramid. In other respects, the second embodiment is exactly the same as the above embodiment, and therefore corresponds to FIGS. 2A to 2C corresponding to FIGS.
As shown in (A) to (C) of FIG.
The bump electrodes 6 can be formed on the semiconductor element 4 through the same process.
【0015】したがって、第2の実施の形態例では、上
記実施の形態例と同様の効果が得られることに加えて、
凹部7の形状が半球状となっているため、導電性ボール
3をより確実に凹部2内に仮固定することができ、その
結果、導電性ボール3と電極パッド5との当接箇所に超
音波エネルギーを効率良く伝達して、より確実に、かつ
効率的にバンプ電極6を形成することができる。Therefore, in the second embodiment, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.
Since the shape of the concave portion 7 is hemispherical, the conductive ball 3 can be temporarily fixed more reliably in the concave portion 2, and as a result, the contact between the conductive ball 3 and the electrode pad 5 can be superimposed. The sound wave energy is transmitted efficiently, and the bump electrode 6 can be formed more reliably and efficiently.
【0016】次に、本発明の第3の実施の形態例につい
て説明する。図3は第3の実施の形態例のバンプ電極形
成方法により導電性ボールを半導体素子に接合する際の
半導体素子周辺を示す断面側面図である。図中、図1と
同一の要素には同一の符号が付されている。第3の実施
の形態例のバンプ電極形成方法が上記実施の形態例と異
なるのは、テンプレート1の構造と、テンプレート1に
おいて真空吸引を行う点である。すなわち、図3に示し
たように、テンプレート1に形成された凹部2には、エ
ッチング法などにより、その奥部からテンプレート1の
裏面側に至る貫通孔8が形成されている。そして、各凹
部2に導電性ボール3を嵌合させる際には、テンプレー
ト1の裏面側から各貫通孔8を通じて、矢印Bで示した
ように、真空吸引を行い、その状態で導電性ボール3を
凹部2内に嵌合させる。そして、半導体素子4をテンプ
レート1に対向させ半導体素子4上の電極パッド5と導
電性ボール3との位置合わせを行い、以降は上記最初の
実施の形態例の場合と同様の工程を経て半導体素子4の
各電極パッド5上にバンプ電極を形成する。Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a cross-sectional side view showing the periphery of a semiconductor element when a conductive ball is bonded to the semiconductor element by the bump electrode forming method according to the third embodiment. In the figure, the same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The bump electrode forming method according to the third embodiment differs from the above-described embodiment in the structure of the template 1 and vacuum suction performed in the template 1. That is, as shown in FIG. 3, in the concave portion 2 formed in the template 1, a through-hole 8 is formed from the deep portion to the back surface of the template 1 by an etching method or the like. When fitting the conductive balls 3 into the recesses 2, vacuum suction is performed from the back side of the template 1 through the through holes 8 as shown by the arrow B, and in that state, the conductive balls 3 Is fitted into the recess 2. Then, the semiconductor element 4 is opposed to the template 1 and the electrode pads 5 on the semiconductor element 4 and the conductive balls 3 are aligned. Thereafter, the semiconductor element 4 is subjected to the same steps as in the first embodiment. A bump electrode is formed on each electrode pad 5 of FIG.
【0017】この第3の実施の形態例では、最初の実施
の形態例と同様の効果が得られることに加えて、貫通孔
8を通じて真空吸引を行うので、導電性ボール3をさら
に確実に凹部2に仮固定することができる。その結果、
超音波エネルギーをさらに効率良く伝えることができ、
より確実で、かつ効率的にバンプ電極を形成することが
可能となる。In the third embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and in addition, since the vacuum suction is performed through the through hole 8, the conductive balls 3 can be more securely recessed. 2 can be temporarily fixed. as a result,
Ultrasonic energy can be transmitted more efficiently,
It is possible to form the bump electrode more reliably and efficiently.
【0018】次に本発明の第4の実施の形態例について
説明する。図4は、第4の実施の形態例のバンプ電極形
成方法により導電性ボールを半導体素子に接合する際の
半導体素子周辺を示す断面側面図である。図中、図1と
同一の要素には同一の符号が付されている。第4の実施
の形態例が上記最初の実施の形態例と異なるのは、凹部
2の内側も含めてテンプレート1の表面全体に、導電性
ボール3と反応を起こさない金属またはセラミックスか
ら成るバリア層9が形成されている点である。それ以外
の点では第4の実施の形態例は最初の実施の形態例と同
じであり、最初の実施の形態例と同様の工程を経て半導
体素子4上にバンプ電極6を形成する。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a cross-sectional side view showing the periphery of a semiconductor element when a conductive ball is joined to the semiconductor element by the bump electrode forming method according to the fourth embodiment. In the figure, the same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The fourth embodiment is different from the first embodiment in that a barrier layer made of metal or ceramic that does not react with the conductive balls 3 is formed on the entire surface of the template 1 including the inside of the recess 2. 9 is formed. Otherwise, the fourth embodiment is the same as the first embodiment, and the bump electrode 6 is formed on the semiconductor element 4 through the same steps as those of the first embodiment.
【0019】そして、第4の実施の形態例では、最初の
実施の形態例と同様の効果が得られることに加えて、導
電性ボール3が接触する部分にバリア層9が形成されて
いるので、導電性ボール3がシリコンと反応する材料に
より形成されていても、バリア層9により導電性ボール
3がテンプレート1と反応することがなく、正しくバン
プ電極を形成することができる。In the fourth embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and in addition, the barrier layer 9 is formed at the portion where the conductive ball 3 contacts. Even if the conductive ball 3 is formed of a material that reacts with silicon, the conductive ball 3 does not react with the template 1 due to the barrier layer 9 and a bump electrode can be formed correctly.
【0020】なお、バリア層9は、凹部2の箇所のみに
形成したり、さらには導電性ボール3が接触する箇所に
のみ形成しても、導電性ボール3とテンプレート1との
反応を回避でき、同様の効果が得られる。また、凹部2
の形状は四角錐状である以外にも、上記第2の実施の形
態例のように半球状であっても、さらには、第3の実施
の形態例のように貫通孔8が形成されていても、バリア
層9を形成して同様の効果を得ることができる。そし
て、上記4つの実施の形態例では、凹部2の形状は四角
錐状または半球状であるとしたが、円錐状に凹部2を形
成しても同様の効果が得られる。Incidentally, even if the barrier layer 9 is formed only at the location of the concave portion 2 or further only at the location where the conductive ball 3 contacts, the reaction between the conductive ball 3 and the template 1 can be avoided. The same effect can be obtained. In addition, recess 2
Is not only a quadrangular pyramid, but also a hemisphere as in the second embodiment, and further, a through hole 8 is formed as in the third embodiment. Also, the same effect can be obtained by forming the barrier layer 9. In the above four embodiments, the shape of the recess 2 is a quadrangular pyramid or a hemisphere, but the same effect can be obtained by forming the recess 2 in a conical shape.
【0021】[0021]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、超音波エ
ネルギを供給することにより基体上に配設された電極パ
ッドの上に導電性ボールを接合してバンプ電極を形成す
る方法において、前記基体上の前記電極パッドの位置に
対応して、前記導電性ボールが埋没することなく嵌合可
能な凹部が表面に形成されたテンプレートを用意し、前
記テンプレートの前記凹部に前記導電性ボールを嵌合さ
せ、前記テンプレートと前記基体とを対向させて前記導
電性ボールと前記電極パッドとを当接させ、前記テンプ
レートおよび前記基体の少なくとも一方を通じ超音波エ
ネルギを供給して前記導電性ボールと前記電極パッドと
の当接箇所において前記導電性ボールを前記電極パッド
に接合することを特徴とする。As described above, the present invention relates to a method for forming a bump electrode by applying a conductive ball to an electrode pad provided on a substrate by supplying ultrasonic energy. A template having a concave portion formed on the surface thereof corresponding to the position of the electrode pad on the substrate without the conductive ball being buried is prepared, and the conductive ball is fitted into the concave portion of the template. The conductive ball and the electrode pad are brought into contact with the template and the base facing each other, and ultrasonic energy is supplied through at least one of the template and the base to supply the conductive ball and the electrode. The conductive ball is joined to the electrode pad at a contact point with the pad.
【0022】したがって、本発明のバンプ電極形成方法
では、各凹部に導電性ボールを嵌合させ、複数の導電性
ボールを一括して基体上の電極パッドに接合することで
バンプ電極を形成するので、バンプ電極の数が多くなっ
てもきわめて効率よくバンプ電極を形成できる。また、
導電性ボールの配列間隔は凹部の配列間隔により決定さ
れるので、形成するバンプ電極の間隔が狭い場合でも高
い位置精度でバンプ電極を形成できる。さらに、凹部に
導電性ボールを嵌合させるのみで導電性ボールの配列は
完了するので、導電性ボールを簡単に配置することがで
きる。そして、フラックスなどにより導電性ボールを仮
固定する必要がないので、仮固定剤を塗布したり、バン
プ電極形成後に仮固定剤を洗浄により除去する必要がな
く、したがって工程が簡素になる。また、導電性ボール
を簡単に配置でき、さらに仮固定剤が不要で工程が簡素
になることから製造コストを削減できる。Therefore, in the bump electrode forming method of the present invention, the bump electrodes are formed by fitting the conductive balls into the respective concave portions and joining the plurality of conductive balls to the electrode pads on the base at a time. Even if the number of bump electrodes increases, the bump electrodes can be formed very efficiently. Also,
Since the arrangement interval of the conductive balls is determined by the arrangement interval of the concave portions, the bump electrodes can be formed with high positional accuracy even when the interval between the bump electrodes to be formed is narrow. Furthermore, since the arrangement of the conductive balls is completed only by fitting the conductive balls into the recesses, the conductive balls can be easily arranged. Further, since it is not necessary to temporarily fix the conductive balls with a flux or the like, there is no need to apply a temporary fixing agent or to remove the temporary fixing agent by washing after the formation of the bump electrodes, thereby simplifying the process. In addition, since the conductive balls can be easily arranged, and a temporary fixing agent is not required and the process is simplified, the manufacturing cost can be reduced.
【図1】(A)ないし(C)は本発明によるバンプ電極
形成方法の一例によりバンプ電極を形成する半導体素子
やテンプレートの周辺を各工程ごとに示す断面側面図で
ある。FIGS. 1A to 1C are cross-sectional side views showing the periphery of a semiconductor element or a template on which a bump electrode is formed by an example of a bump electrode forming method according to the present invention for each process.
【図2】(A)ないし(C)は第2の実施の形態例のバ
ンプ電極形成方法により形成するバンプ電極や関連要素
の周辺を各工程ごとに示す断面側面図である。FIGS. 2A to 2C are cross-sectional side views showing the periphery of bump electrodes and related elements formed by a bump electrode forming method according to a second embodiment for each step.
【図3】第3の実施の形態例のバンプ電極形成方法によ
り導電性ボールを半導体素子に接合する際の半導体素子
周辺を示す断面側面図である。FIG. 3 is a cross-sectional side view showing a periphery of a semiconductor element when a conductive ball is bonded to the semiconductor element by a bump electrode forming method according to a third embodiment.
【図4】第4の実施の形態例のバンプ電極形成方法によ
り導電性ボールを半導体素子に接合する際の半導体素子
周辺を示す断面側面図である。FIG. 4 is a cross-sectional side view showing a periphery of a semiconductor element when a conductive ball is bonded to the semiconductor element by a bump electrode forming method according to a fourth embodiment.
【図5】(A)および(B)は従来のバンプ電極の形成
方法を示す工程図である。FIGS. 5A and 5B are process diagrams showing a conventional method for forming a bump electrode.
1……テンプレート、2……凹部、3……導電性ボー
ル、4……半導体素子、5……電極パッド、6……バン
プ電極、7……凹部、8……貫通孔、9……バリア層。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Template, 2 ... Depression, 3 ... Conductive ball, 4 ... Semiconductor element, 5 ... Electrode pad, 6 ... Bump electrode, 7 ... Depression, 8 ... Through hole, 9 ... Barrier layer.
Claims (12)
体上に配設された電極パッドの上に導電性ボールを接合
してバンプ電極を形成する方法において、 前記基体上の前記電極パッドの位置に対応して、前記導
電性ボールが埋没することなく嵌合可能な凹部が表面に
形成されたテンプレートを用意し、 前記テンプレートの前記凹部に前記導電性ボールを嵌合
させ、 前記テンプレートと前記基体とを対向させて前記導電性
ボールと前記電極パッドとを当接させ、 前記テンプレートおよび前記基体の少なくとも一方を通
じ超音波エネルギを供給して前記導電性ボールと前記電
極パッドとの当接箇所において前記導電性ボールを前記
電極パッドに接合することを特徴とするバンプ電極形成
方法。1. A method for forming a bump electrode by applying a conductive ball to an electrode pad disposed on a substrate by supplying ultrasonic energy, wherein the bump is formed at a position of the electrode pad on the substrate. Correspondingly, a template having a concave portion formed on the surface that can be fitted without the conductive ball being buried is prepared, and the conductive ball is fitted into the concave portion of the template. The conductive ball and the electrode pad are brought into contact with each other, and ultrasonic energy is supplied through at least one of the template and the base to provide a conductive material at a contact position between the conductive ball and the electrode pad. Bonding a conductive ball to the electrode pad.
記導電性ボールをやや押しつぶした状態に変形させるべ
く、前記基体および前記テンプレートのいずれか一方ま
たは両方を通じて前記導電性ボールに加圧することを特
徴とする請求項1記載のバンプ電極形成方法。2. Applying pressure to the conductive ball through one or both of the substrate and the template to deform the conductive ball into a slightly crushed state before supplying the ultrasonic energy. 2. The method for forming a bump electrode according to claim 1, wherein:
記導電性ボールを前記導電性ボールの融点より低い温度
に加熱することを特徴とする請求項1記載のバンプ電極
形成方法。3. The bump electrode forming method according to claim 1, wherein, when supplying the ultrasonic energy, the conductive ball is heated to a temperature lower than a melting point of the conductive ball.
たは半球状または円錐状に形成されていることを特徴と
する請求項1記載のバンプ電極形成方法。4. The bump electrode forming method according to claim 1, wherein the concave portion is formed in a quadrangular pyramid shape, a hemispherical shape, or a conical shape that becomes narrower toward the back.
ることを特徴とする請求項1記載のバンプ電極形成方
法。5. The method according to claim 1, wherein a material of the template is silicon.
方性エッチングにより形成することを特徴とする請求項
1記載のバンプ電極形成方法。6. The method according to claim 1, wherein the recess is formed by anisotropic etching or isotropic etching.
ことを特徴とする請求項1記載のバンプ電極形成方法。7. The method according to claim 1, wherein the base is made of a semiconductor or an insulator.
とする請求項1記載のバンプ電極形成方法。8. The method according to claim 1, wherein the substrate is a semiconductor device.
する請求項1記載のバンプ電極形成方法。9. The method according to claim 1, wherein the base is a circuit board.
の裏面側に至る貫通孔が形成されており、前記テンプレ
ートの裏面側から前記貫通孔を通じ真空吸引することで
前記凹部に嵌合した前記導電性ボールを固定することを
特徴とする請求項1記載のバンプ電極形成方法。10. A through hole is formed in a deep portion of the concave portion to reach a back surface of the template, and the conductive member fitted into the concave portion by vacuum suction from the back surface of the template through the through hole. 2. The method according to claim 1, wherein the conductive ball is fixed.
ボールが接触する箇所には、前記導電性ボールと反応し
ない材料から成る膜が形成されていることを特徴とする
請求項1記載のバンプ電極形成方法。11. The bump electrode formation according to claim 1, wherein a film made of a material that does not react with the conductive ball is formed at least at a position inside the concave portion where the conductive ball contacts. Method.
であることを特徴とする請求項1記載のバンプ電極形成
方法。12. The method according to claim 1, wherein the material of the film is metal or ceramic.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32022498A JP2000150556A (en) | 1998-11-11 | 1998-11-11 | Method for forming bump electrode |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002093852A (en) * | 2000-09-18 | 2002-03-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacturing method of semiconductor device, and the semiconductor device |
JP2009253267A (en) * | 2008-04-02 | 2009-10-29 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | Jig for bonding solder ball, and manufacturing method for semiconductor device using the same |
CN116171490A (en) * | 2020-07-22 | 2023-05-26 | 三菱电机株式会社 | Semiconductor device, power conversion device, mobile body, and method for manufacturing semiconductor device |
-
1998
- 1998-11-11 JP JP32022498A patent/JP2000150556A/en active Pending
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JP2002093852A (en) * | 2000-09-18 | 2002-03-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacturing method of semiconductor device, and the semiconductor device |
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