JP2000216198A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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- H01L2224/8119—Arrangement of the bump connectors prior to mounting
- H01L2224/81193—Arrangement of the bump connectors prior to mounting wherein the bump connectors are disposed on both the semiconductor or solid-state body and another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
Abstract
とのない高い実装品質で回路基板に実装することによっ
て高い信頼性を有する半導体装置およびそのような半導
体装置を製造することのできる方法を提供する。 【解決手段】回路基板13の電極部17に突起電極18
を設ける。半導体素子10と回路基板13とを、各々の
突起電極12,18を互いに接触させた位置決め状態で
重ね合わせ、この重ね合わせ状態を保持して、半導体素
子10に回路基板13へ向け加圧しながら振動を付与す
ることにより、両突起電極12,18の接触部分を、温
度上昇による金属の相互拡散によって互いに接合する。
ここで、半導体素子10の突起電極12は、回路基板1
3の突起電極18よりも硬度の高い材料で形成するのが
好ましい。
Description
素子を搭載してなる半導体装置の構造およびその半導体
装置を製造するための方法に関するものである。
板に半導体素子を搭載する場合には図6に示すような手
段が一般的に採用されている。すなわち、同図(a)に
おいて、半導体素子1は、ツール7により吸着されて回
路基板3上に移送されたのち、一面のパッド部8に予め
形成された突起電極2を回路基板3上の対応する電極部
4上に位置決めして載置される。この位置決め状態にお
いて、半導体素子1は、ツール7により超音波を印加さ
れながら回路基板3に向け加圧されて、超音波により振
動する。この半導体素子1の振動は突起電極2へも伝達
されて、突起電極2における電極部4と接触する部分の
酸化被膜が振動によって除去されるとともに、突起電極
2と電極4との互いの接触部分は、振動により温度上昇
して互いの金属を相互に拡散させることにより、相互に
電気接続状態に接合する。このようにして半導体素子1
が回路基板3に搭載される。
半導体素子1の突起電極2と回路基板3の電極部4とを
超音波の印加による振動手段によって相互に接合する手
段では、半導体素子1を振動させたときに、半導体素子
1における突起電極2が形成されているパッド部8に特
に過大な負荷が加わり、図6(b)に示すように、パッ
ド部8にクラック9が発生することがある。このクラッ
ク9の発生は、半導体素子1の実装品質を著しく劣化さ
せるとともに、製造された半導体装置の歩留りを低下さ
せる結果を招いている。
なされたもので、半導体素子がクラックなどの欠陥を発
生することのない高い実装品質で回路基板に実装される
ことにより、高い信頼性を有する半導体装置およびその
ような半導体装置を製造することのできる方法を提供す
ることを目的とするものである。
に、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体素子のパ
ッド部に突起電極を形成する工程と、回路基板の回路配
線における前記突起電極に対応する電極部に突起電極を
形成する工程と、前記半導体素子と前記回路基板とを、
各々の前記突起部を互いに接触させた位置決め状態で重
ね合わせる工程と、前記重ね合わせ状態を保持して、前
記半導体素子に前記回路基板へ向け加圧しながら振動を
付与することにより、前記両突起部の接触部分を、温度
上昇による金属の相互拡散によって互いに接合する工程
とを有し、前記各工程を経て前記半導体素子を前記回路
基板に実装することを特徴としている。
子を回路基板に向け加圧しながら半導体素子に対し振動
を与えることにより、半導体素子の突起電極における回
路基板の突起電極との接触部分の酸化被膜が除去される
とともに、互いの接触部分に摩擦熱による温度上昇によ
って互いの金属拡散が生じ、これにより、両突起電極を
互いに接合させる。この両突起電極の接合時、半導体素
子と回路基板との間隔は、従来工程に比較して回路基板
に設けた突起電極の高さ分だけ大きく設定できるから、
半導体素子と回路基板との相互の熱影響が低減し、半導
体素子と回路基板との各々の熱膨張差に起因する接合部
分への応力の影響を緩和することができる。これによ
り、半導体素子はその品質を損なうことなく回路基板に
実装することができるから、高い信頼性を有する実装構
造の半導体装置の製造が可能となる。
回路基板の突起部とを互いに硬度が異なる材料で形成す
ることが好ましい。
々の熱膨張率の差に起因して発生しようとする応力は、
両突起電極のうちの硬度が低い方の突起電極の変形によ
って緩和することができる。
なる材料で形成する場合において、半導体素子の突起部
を、回路基板の突起部よりも高い硬度の材料で形成する
ことがより好ましい。
る相互の接合時に、半導体素子の突起電極よりも硬度の
低い回路基板側の突起電極は、振動によるエネルギを半
導体素子の突起電極を通じて集中的、かつ効率的に伝達
されて大きく変形して、振動による負荷の多くを吸収す
ることになる。そのため、半導体素子のパッド部には、
従来のように振動による衝撃がその突起電極を通じて集
中することがないので、振動による過大な負荷がかから
ないことから必然的にクラックなどの欠陥も殆ど発生し
ない。
突起部の頂部に研削により互いに高さを揃えた平坦面を
形成するレベリング工程を有していことが好ましい。
ね合わせるに際して、半導体素子の突起電極を回路基板
の突起電極に対して位置決めするのが容易となる。
半導体装置は、振動の付与により半導体素子を回路基板
に接合する時に、半導体素子に加わる負荷を低減できる
のに加えて、半導体素子と回路基板との各々の熱膨張差
に起因する半導体素子への応力集中をも防ぐことができ
るため、クラックなどの欠陥が殆ど発生せず、且つ半導
体素子の品質が損なわれないので、機械的強度の低い砒
化ガリウムやインジウムリンなどを材料とする化合物半
導体を実装する場合においても、高い信頼性を有する実
装構造を得られる。
態について図面を参照しながら詳細に説明する。図1な
いし図5は本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製
造方法に係る製造工程を順に示したものである。先ず、
図1(a)は一面の所定箇所にパッド部11が形成され
た半導体素子10を示し、この半導体素子10における
パッド部11には、同図(b)に示すように、ボールボ
ンディグ法またはめっき法などの手段によって突起電極
12を形成する。
配線14がプリント配線手段などにより形成された回路
基板13を示し、この回路基板13の回路配線14上に
おける半導体素子10の突起電極12に対応する位置で
ある電極部17上には、同図(b)に示すように、ボー
ルボンディグ法またはめっき法などの手段によって突起
電極18を形成する。
回路基板13の突起電極18よりも高い硬度を有する材
料で形成する。具体的な材料を例示して説明すると、半
導体素子10の突起電極12は、パラジウムを1%添加
した高張力金ワイヤーなどの材料を用いて、ボールボン
ディング法により形成する。一方、回路基板13の突起
電極18は、純度99.99 %の高純度金ワイヤーなどの材
料を用いて形成する。
2と回路基板13の突起電極18とには互いに硬度差を
与えることができる。例えば、マイクロビッカース硬度
計による実測値を示すと、半導体素子10の上記の材料
で形成した突起電極12の硬度は90であったのに対し、
回路基板13の上記の材料で形成した突起電極18の硬
度は80であった。
は、図3に示すように、各々の対応する突起電極12,
18を互いに対向させて位置決めしたのちに、それら突
起電極18,12を相互に接触させるように重ね合わせ
る。また、回路基板13と半導体素子10との重ね合わ
せに先立って、図4に示すように、回路基板13の各突
起電極18は、レベリング工程によって頂部を研削して
互いに高さを揃えた平坦面18aを形成しておくことが
好ましい。これにより、後述の半導体素子10の突起電
極12の回路基板13の突起電極18に対する位置決め
を容易に行うことができる。
互いに位置決め状態で重ね合わせるに際しては、図5
(a)に示すように、半導体素子10を吸着したツール
19の作動を制御して行う。ツール19は、下降して半
導体素子10の突起電極12を回路基板13の対応する
突起電極18に接触させたのちに、半導体素子10を回
路基板13に向け加圧しながら半導体素子10に対し超
音波振動を与える。半導体素子10に付与された超音波
振動はその突起電極12に伝達されることにより、半導
体素子10の突起電極12における回路基板13の突起
電極18に対する接触部分の酸化被膜が除去されるとと
もに、その接触部分では摩擦熱により温度上昇して互い
に金属拡散が生じ、両突起電極12,18が互いに接合
される。これにより、図5(b)に示すように、半導体
素子10が回路基板13に実装されてなる半導体装置2
0が得られる。なお、半導体素子10と回路基板13と
を互いに位置決め状態で重ね合わせるに際しては、上記
のツール19を用いる手段の他に、他の既存の手段によ
って位置決めを行ってもよい。
の付与による相互の接合時に、半導体素子10の突起電
極12が上述のように回路基板13の突起電極18に対
し硬度の高い材料で形成されていることから、超音波振
動によるエネルギは、半導体素子10の突起電極12か
ら回路基板13の突起電極18に集中的、かつ効率的に
伝達されて減衰する。すなわち、超音波振動による負荷
は、半導体素子10の突起電極12より硬度の低い回路
基板13側の突起電極18が大きく変形することによ
り、その多くが吸収されてしまう。図5(c)に示すよ
うに、回路基板13の突起電極18は大きく変形しなが
ら半導体素子10の突起電極12における先端部分を埋
め込み状態に受け入れて互いに接合する。これにより、
半導体素子10のパッド部11には、従来のように超音
波振動による衝撃が突起電極12を通じて集中すること
がないので、超音波振動による過大な負荷がかからない
ことから必然的にクラックなどの欠陥も殆ど発生しな
い。
は、半導体素子10と回路基板13との各々の熱膨張率
の差に起因して発生しようとする応力が回路基板13に
おける低硬度の突起電極18の変形によって緩和され
る。さらに、超音波振動による接合工程での半導体素子
10と回路基板13との間隔は、従来工程に比較して回
路基板13に新たに設けた突起電極18の高さ分だけ大
きく設定でき、この大きな間隔によって半導体素子10
と回路基板13との相互の熱影響が低減するから、これ
によっても半導体素子10と回路基板13との各々の熱
膨張差に起因する接合部への応力の影響を緩和すること
ができる。
振動の付与により半導体素子10を回路基板13に接合
する時に、半導体素子10に加わる負荷を回路基板13
の低硬度の突起電極18の変形により低減できるのに加
えて、半導体素子10と回路基板13との各々の熱膨張
差に起因する半導体素子10への応力集中をも防ぐこと
ができる。そのため、上記の工程を経て製造された半導
体装置20には、クラックなどの欠陥が殆ど発生せず、
且つ半導体素子10の実装品質が損なわれることがない
ので、高い信頼性を有する実装構造が得られる。これに
より、本発明の製造方法を用いれば、シリコンを材料と
する一般的な半導体素子10だけでなく、機械的強度の
低い砒化ガリウムやインジウムリンなどを材料とする化
合物半導体10を用いた半導体装置20を製造した場合
にも、高い信頼性を有する実装構造の半導体装置20を
得ることができる。
造方法によれば、回路基板に突起電極を設けて、半導体
素子と回路基板との各々の突起電極を、半導体素子に対
し加圧しながら振動を与えることにより接合するように
したので、半導体素子と回路基板との間隔を従来工程に
比較して回路基板の突起電極の高さ分だけ大きく設定で
きるから、半導体素子と回路基板との相互の熱影響を低
減できるとともに、半導体素子と回路基板との各々の熱
膨張差に起因する接合部分への応力の影響を緩和するこ
とができる。これにより、半導体素子はその品質を損な
うことなく回路基板に実装することができるから、高い
信頼性を有する実装構造の半導体装置の製造が可能とな
る。また、半導体素子の突起部を、回路基板の突起部よ
りも高い硬度の材料で形成すれば、硬度の低い回路基板
側の突起電極が、振動によるエネルギを変形しながら吸
収するので、半導体素子のパッド部には、振動による過
大な負荷に起因するクラックなどの欠陥が殆ど発生しな
い。
半導体装置は、振動の付与により半導体素子を回路基板
に接合する時に、半導体素子に加わる負荷を低減できる
のに加えて、半導体素子と回路基板との各々の熱膨張差
に起因する半導体素子への応力集中をも防ぐことができ
るため、クラックなどの欠陥が殆ど発生せず、且つ半導
体素子の品質が損なわれないので、機械的強度の低い砒
化ガリウムやインジウムリンなどを材料とする化合物半
導体を回路基板に実装する場合においても、高い信頼性
を有する実装構造を得られる。
半導体装置の製造方法における半導体素子に突起電極を
形成する工程を示す断面図。
基板に突起電極を形成する工程を示す断面図。
との重ね合わせ工程を示す断面図。
との他の重ね合わせ工程を示す断面図。
回路基板との各々の突起電極の接合工程を示す断面図、
(b)は製造後の半導体装置を示す縦断面図、(c)は
(b)の一部の拡大図。
半導体素子と回路基板との接合工程を示す断面図、
(b)は(a)のPで示す部分の拡大図。
Claims (5)
- 【請求項1】 半導体素子のパッド部に突起電極を形成
する工程と、 回路基板の回路配線における前記突起電極に対応する電
極部に突起電極を形成する工程と、 前記半導体素子と前記回路基板とを、各々の前記突起部
を互いに接触させた位置決め状態で重ね合わせる工程
と、 前記重ね合わせ状態を保持して、前記半導体素子に前記
回路基板へ向け加圧しながら振動を付与することによ
り、前記両突起部の接触部分を、温度上昇による金属の
相互拡散によって互いに接合する工程とを有し、 上記各工程を経て前記半導体素子を前記回路基板に実装
してなることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 半導体素子の突起部と回路基板の突起部
とを互いに硬度が異なる材料で形成した請求項1に記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 半導体素子の突起部を、回路基板の突起
部よりも硬度の高い材料で形成した請求項2に記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 回路基板の各突起部の頂部に研削により
互いに高さを揃えた平坦面を形成するレベリング工程を
有している請求項1から請求項3の何れかに記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項5】 請求項1から請求項4のいずれかの製造
方法により製造されてなる半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1687799A JP2000216198A (ja) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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JP2000216198A true JP2000216198A (ja) | 2000-08-04 |
Family
ID=11928426
Family Applications (1)
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JP1687799A Pending JP2000216198A (ja) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2000216198A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003037366A (ja) * | 2001-07-26 | 2003-02-07 | Ibiden Co Ltd | 積層配線板およびその製造方法 |
JP2007115776A (ja) * | 2005-10-18 | 2007-05-10 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 半導体チップ及びその製造方法 |
EP1978559A3 (en) * | 2007-04-06 | 2013-08-28 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device |
WO2014024796A1 (ja) * | 2012-08-08 | 2014-02-13 | シャープ株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
-
1999
- 1999-01-26 JP JP1687799A patent/JP2000216198A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003037366A (ja) * | 2001-07-26 | 2003-02-07 | Ibiden Co Ltd | 積層配線板およびその製造方法 |
JP2007115776A (ja) * | 2005-10-18 | 2007-05-10 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 半導体チップ及びその製造方法 |
EP1978559A3 (en) * | 2007-04-06 | 2013-08-28 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device |
WO2014024796A1 (ja) * | 2012-08-08 | 2014-02-13 | シャープ株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
CN104541366A (zh) * | 2012-08-08 | 2015-04-22 | 夏普株式会社 | 半导体装置及其制造方法 |
JPWO2014024796A1 (ja) * | 2012-08-08 | 2016-07-25 | シャープ株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
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