JP2000332044A - バンプ電極形成用球状体の転写方法及び半導体装置の製造方法、並びに転写マスク - Google Patents
バンプ電極形成用球状体の転写方法及び半導体装置の製造方法、並びに転写マスクInfo
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- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
Abstract
(57)【要約】
【課題】 多数個の金属ボール等のバンプ電極形成用球
状体を１つ１つ的確に且つ効率よく転写でき、生産性も
良い方法又は半導体装置の製造方法を提供すること。さ
らにその際に用いる転写用マスクを提供すること。 【解決手段】 Ｓｉウエハ５上に形成したＵＢＭ膜７に
フラックス８を載せ、ここに金属ボール１１を転写し、
リフローしてバンプ１３を形成する工程において、金属
ボール１１の転写にガイドマスク（転写用マスク）１０
を用いる。このガイドマスク１０は金属ボール１１の１
個分が落ち込める開口９を有し、その開口は奥行側の径
Ｍが入口側のそれＮよりも大きい。
状体を１つ１つ的確に且つ効率よく転写でき、生産性も
良い方法又は半導体装置の製造方法を提供すること。さ
らにその際に用いる転写用マスクを提供すること。 【解決手段】 Ｓｉウエハ５上に形成したＵＢＭ膜７に
フラックス８を載せ、ここに金属ボール１１を転写し、
リフローしてバンプ１３を形成する工程において、金属
ボール１１の転写にガイドマスク（転写用マスク）１０
を用いる。このガイドマスク１０は金属ボール１１の１
個分が落ち込める開口９を有し、その開口は奥行側の径
Ｍが入口側のそれＮよりも大きい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はバンプ電極（接合電
極）形成用球状体の転写方法、及び半導体装置の製造方
法、並びに転写マスクに関するものである。
極）形成用球状体の転写方法、及び半導体装置の製造方
法、並びに転写マスクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】以前から、ＣＳＰ（Chip Size Package
又はChip Scale Package) やフリップチップなど、半導
体装置の実装技術の分野では、実装の目的のためにバン
プ電極を形成することが行われている。たとえば、図６
に示すフリップチップの実装構造においては、バンプ電
極１を設けた第１基板２と導電層３を有する第２基板４
とが、バンプ電極１を介して一体に接合されている。
又はChip Scale Package) やフリップチップなど、半導
体装置の実装技術の分野では、実装の目的のためにバン
プ電極を形成することが行われている。たとえば、図６
に示すフリップチップの実装構造においては、バンプ電
極１を設けた第１基板２と導電層３を有する第２基板４
とが、バンプ電極１を介して一体に接合されている。
【０００３】このようなバンプ電極の形成方法として、
金属ボールの搭載法と印刷法とが知られている。
金属ボールの搭載法と印刷法とが知られている。
【０００４】このうち、金属ボール搭載法は既にＢＧＡ
（Ball Grid Array)などに実用化されており、( 吸着）
ヘッドに微細な金属ボールを吸着させたのち、それを半
導体ウエハ上の必要箇所、つまり接続端子部上にまとめ
て載置（転写）する方法である。
（Ball Grid Array)などに実用化されており、( 吸着）
ヘッドに微細な金属ボールを吸着させたのち、それを半
導体ウエハ上の必要箇所、つまり接続端子部上にまとめ
て載置（転写）する方法である。
【０００５】この方法によれば、金属ボールが微小にな
るほど、ヘッドに一括して吸着させることは難しく、ヘ
ッドにひとまとめに吸着できる金属ボールの数は実験的
規模の場合も含めて最高、数千にしか達し得ない。
るほど、ヘッドに一括して吸着させることは難しく、ヘ
ッドにひとまとめに吸着できる金属ボールの数は実験的
規模の場合も含めて最高、数千にしか達し得ない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年のいわゆる
ウエハレベルＣＳＰと呼ばれる技術では、数万にも及ぶ
数の金属ボールの一括搭載が要求されるようになった。
しかし、このように金属ボールの搭載量が増加すると、
半導体ウエハにかかる荷重は大になるので、実際のとこ
ろは、このような数万にも及ぶ多数個の金属ボールを一
括して転写することは困難である。
ウエハレベルＣＳＰと呼ばれる技術では、数万にも及ぶ
数の金属ボールの一括搭載が要求されるようになった。
しかし、このように金属ボールの搭載量が増加すると、
半導体ウエハにかかる荷重は大になるので、実際のとこ
ろは、このような数万にも及ぶ多数個の金属ボールを一
括して転写することは困難である。
【０００７】しかも、金属ボールにはしばしば静電気が
働いてボール同士が葡萄状に連なることがあり、この現
象は金属ボールが微細になればなるほど発生し易いの
で、この点からも、転写作業を効率よく的確に行うこと
が困難である。
働いてボール同士が葡萄状に連なることがあり、この現
象は金属ボールが微細になればなるほど発生し易いの
で、この点からも、転写作業を効率よく的確に行うこと
が困難である。
【０００８】一方、もう一つのバンプ電極形成技術であ
る印刷法についても、研究者の間で日夜、検討が進めら
れている。この印刷法は版を位置決めしたのち、版から
印刷ペースト（半田ペーストとフラックスとからなる）
を半導体ウエハ上に落下、付着させ、さらにリフロー
（加熱溶融）してバンプ電極を形成する方法である。
る印刷法についても、研究者の間で日夜、検討が進めら
れている。この印刷法は版を位置決めしたのち、版から
印刷ペースト（半田ペーストとフラックスとからなる）
を半導体ウエハ上に落下、付着させ、さらにリフロー
（加熱溶融）してバンプ電極を形成する方法である。
【０００９】しかし、この印刷法には常に転写性の問題
がある。すなわち、微細なパターンになるほど版から印
刷ペーストが抜け難くなり（抜け性が悪い）、これが、
リフローを経て形成されるバンプ電極の径にバラツキが
生じる原因となっている。
がある。すなわち、微細なパターンになるほど版から印
刷ペーストが抜け難くなり（抜け性が悪い）、これが、
リフローを経て形成されるバンプ電極の径にバラツキが
生じる原因となっている。
【００１０】なお、特開平１０−２０９６２３号公報
（公開日：１９９８年８月７日）に、プラスチックや金
属等でガイドのパターンを形成し、これを用いて金属ボ
ールを所定箇所に転写し、リフローによりバンプ電極を
形成する技術が開示されている。
（公開日：１９９８年８月７日）に、プラスチックや金
属等でガイドのパターンを形成し、これを用いて金属ボ
ールを所定箇所に転写し、リフローによりバンプ電極を
形成する技術が開示されている。
【００１１】しかし、この方法にはガイドや金属ボール
の径を含む転写条件が確立されていないので、金属ボー
ルを的確に且つ効率的に転写させることは困難であり、
場合によっては、一旦転写したボールがスキージング時
に離脱すること等がある。
の径を含む転写条件が確立されていないので、金属ボー
ルを的確に且つ効率的に転写させることは困難であり、
場合によっては、一旦転写したボールがスキージング時
に離脱すること等がある。
【００１２】本発明は上記事情を改善するためになされ
たもので、その目的は金属ボールなどの球状体を被転写
体の所望の箇所に的確かつ効率よく転写することのでき
る、マスクの繰り返し使用が可能であって生産性の良い
バンプ電極形成用球状体の転写方法、及び半導体装置の
製造方法、並びに転写マスクを提供することにある。
たもので、その目的は金属ボールなどの球状体を被転写
体の所望の箇所に的確かつ効率よく転写することのでき
る、マスクの繰り返し使用が可能であって生産性の良い
バンプ電極形成用球状体の転写方法、及び半導体装置の
製造方法、並びに転写マスクを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の転写
方法は、バンプ電極形成用の球状体を落とし込むための
開口を有し、かつこの開口の入口側よりも奥行側の径が
大きくマスクを被転写体上に配置する工程と、前記マス
ク上に前記球状体を載せる工程と、前記マスクから前記
開口ごとに前記球状体を落とし込む工程と、余分な球状
体を前記マスク上から除去する工程とを具備することを
特徴とするものである。
方法は、バンプ電極形成用の球状体を落とし込むための
開口を有し、かつこの開口の入口側よりも奥行側の径が
大きくマスクを被転写体上に配置する工程と、前記マス
ク上に前記球状体を載せる工程と、前記マスクから前記
開口ごとに前記球状体を落とし込む工程と、余分な球状
体を前記マスク上から除去する工程とを具備することを
特徴とするものである。
【００１４】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
バンプ電極形成用の球状体を落とし込むための開口を有
し、かつこの開口の入口側りも奥行側の径が大きくなっ
ているマスクを半導体基体上に配置する工程と、前記マ
スク上に前記球状体を載せる工程と、前記マスクから前
記開口ごとに前記球状体を落とし込む工程と、余分な球
状体を前記マスク上から除去する工程と、前記マスクを
前記半導体基体から除去する工程と、前記半導体基体上
に転写された前記球状体をバンプ電極に形成する工程と
を有することを特徴とするものである。
バンプ電極形成用の球状体を落とし込むための開口を有
し、かつこの開口の入口側りも奥行側の径が大きくなっ
ているマスクを半導体基体上に配置する工程と、前記マ
スク上に前記球状体を載せる工程と、前記マスクから前
記開口ごとに前記球状体を落とし込む工程と、余分な球
状体を前記マスク上から除去する工程と、前記マスクを
前記半導体基体から除去する工程と、前記半導体基体上
に転写された前記球状体をバンプ電極に形成する工程と
を有することを特徴とするものである。
【００１５】また、本発明の転写用マスクは、バンプ電
極形成用の球状体を落とし込むための開口を有し、かつ
この開口の入口側よりも奥行側の径が大きくなっている
ことを特徴とするものである。
極形成用の球状体を落とし込むための開口を有し、かつ
この開口の入口側よりも奥行側の径が大きくなっている
ことを特徴とするものである。
【００１６】本発明によれば、半導体装置などの製造工
程において、位置決めの際に被転写体上に配置するマス
クとして、球状体を落とし込むための開口を有し、且つ
この開口が入口側よりも奥行側の径が大きいマスクを用
いるので、開口から落とし込んだ金属ボール等の球状体
をその開口の奥行側に存在する接続端子上のフラックス
やはんだクリーム層（いずれも金属ボール等を仮接着す
るためのもの）に確実に付着させることができると共
に、開口の奥行側が径大であるためにこの奥行側の転写
マスクの壁面にフラックスなどが付着することはなく、
これによって同じ転写用マスクを何度も繰り返して用い
ることができ、このことは、半導体装置の連続的製造工
程にとって特に重要である。即ち、転写時に、フラック
スやはんだクリーム等が転写マスクの内壁面や裏面に付
着すれば、その除去工程が必要になる等、生産性を著し
く損なうことになるので、このような事態は極力避けね
ばならない。
程において、位置決めの際に被転写体上に配置するマス
クとして、球状体を落とし込むための開口を有し、且つ
この開口が入口側よりも奥行側の径が大きいマスクを用
いるので、開口から落とし込んだ金属ボール等の球状体
をその開口の奥行側に存在する接続端子上のフラックス
やはんだクリーム層（いずれも金属ボール等を仮接着す
るためのもの）に確実に付着させることができると共
に、開口の奥行側が径大であるためにこの奥行側の転写
マスクの壁面にフラックスなどが付着することはなく、
これによって同じ転写用マスクを何度も繰り返して用い
ることができ、このことは、半導体装置の連続的製造工
程にとって特に重要である。即ち、転写時に、フラック
スやはんだクリーム等が転写マスクの内壁面や裏面に付
着すれば、その除去工程が必要になる等、生産性を著し
く損なうことになるので、このような事態は極力避けね
ばならない。
【００１７】本発明は、言わば、印刷法の利点とボール
搭載法の利点の双方を生かすことを初めて可能にしたも
のであり、被転写面上の必要箇所に球状体を所定数（特
に１つずつ）的確に効率よく転写することができ、高品
質の半導体装置を高い生産性の下に提供することが可能
である。
搭載法の利点の双方を生かすことを初めて可能にしたも
のであり、被転写面上の必要箇所に球状体を所定数（特
に１つずつ）的確に効率よく転写することができ、高品
質の半導体装置を高い生産性の下に提供することが可能
である。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明における転写用マスクの開
口口径については、転写用マスクにフラックスなどが付
着しないように図４及び図５に示す如く入口側の口径Ｎ
に対し、その奥行側の最底部の口径Ｍを１．５〜３倍と
余裕を持たせるのが好ましい。口径Ｍが１．５倍を下回
ると、フラックス等が転写マスクの壁面に付着し易くな
り、また口径Ｍが３倍を上回ると、開口が拡大されて接
続端子の個数又は密度が減少し、これを防ぐようにした
場合はマスクの機械的強度が低下し易い。
口口径については、転写用マスクにフラックスなどが付
着しないように図４及び図５に示す如く入口側の口径Ｎ
に対し、その奥行側の最底部の口径Ｍを１．５〜３倍と
余裕を持たせるのが好ましい。口径Ｍが１．５倍を下回
ると、フラックス等が転写マスクの壁面に付着し易くな
り、また口径Ｍが３倍を上回ると、開口が拡大されて接
続端子の個数又は密度が減少し、これを防ぐようにした
場合はマスクの機械的強度が低下し易い。
【００１９】また、前記球状体の径Ｄに対して前記開口
の入口側の径Ｎを４／３倍にするのが確実に球状体を落
とし込むためには好ましい。また、奥行側の径Ｍを球状
体の径Ｄの２倍程度とするのが、上記と同様の理由から
好ましい。
の入口側の径Ｎを４／３倍にするのが確実に球状体を落
とし込むためには好ましい。また、奥行側の径Ｍを球状
体の径Ｄの２倍程度とするのが、上記と同様の理由から
好ましい。
【００２０】また、上記と同様の理由から、前記フラッ
クスの付着領域の径Ｅを前記球状体の径Ｄの数倍又はそ
れ以下とするのが、印刷後のフラックスのにじみ、はみ
出しをなくす上で望ましい。前記フラックスの付着厚さ
は前記球状体の径Ｄの数１０％又はそれ以下とするのが
よいが、その程度でも付着力を示すものがよい。
クスの付着領域の径Ｅを前記球状体の径Ｄの数倍又はそ
れ以下とするのが、印刷後のフラックスのにじみ、はみ
出しをなくす上で望ましい。前記フラックスの付着厚さ
は前記球状体の径Ｄの数１０％又はそれ以下とするのが
よいが、その程度でも付着力を示すものがよい。
【００２１】本発明の転写用マスクは、その開口が前述
した径に関する条件を満す限りにおいて、フラックス等
と付着しなくなるが、断面形状に強いてとらわれる必要
はない。好ましいのは図４に示すステップ状断面形状１
０ａか、あるいは図５に示すような傾斜状の断面形状１
０ｂである。
した径に関する条件を満す限りにおいて、フラックス等
と付着しなくなるが、断面形状に強いてとらわれる必要
はない。好ましいのは図４に示すステップ状断面形状１
０ａか、あるいは図５に示すような傾斜状の断面形状１
０ｂである。
【００２２】このうち、図４のステップ状断面形状１０
ａがより好ましく、ステップの段数は複数であればよい
が、通常は図示の如く２段が実用上に好ましい。
ａがより好ましく、ステップの段数は複数であればよい
が、通常は図示の如く２段が実用上に好ましい。
【００２３】そして、この２段とする場合、前記入口側
のマスク部分の厚みｌよりも、奥行側のマスク部分の厚
みｍを大きくすることが望ましく、例えばｌ：ｍ＝４：
６とする。
のマスク部分の厚みｌよりも、奥行側のマスク部分の厚
みｍを大きくすることが望ましく、例えばｌ：ｍ＝４：
６とする。
【００２４】また、前記転写用マスクの厚みＲは前記球
状体の径Ｄとほぼ同じであることが望まれ、これを数値
で表せば、前者は、後者の１．０〜０．７倍とすること
が望ましい。この場合、落とし込み後のマスクからの球
状体の突出量は、球状体の径の±１０％以下とするのが
よい。
状体の径Ｄとほぼ同じであることが望まれ、これを数値
で表せば、前者は、後者の１．０〜０．７倍とすること
が望ましい。この場合、落とし込み後のマスクからの球
状体の突出量は、球状体の径の±１０％以下とするのが
よい。
【００２５】本発明においては、上述した諸条件を満足
する転写用マスクに前記球状体を載せて被転写面上の必
要箇所（半導体ウエハの例では接続端子面上のフラック
ス）に付着させる。その際、転写用マスクを位置決めし
たのち、転写用マスク上の球状体をスキージング（Sque
ezing:圧搾して付着させること：以下同様）して、前記
開口内に落とし込み、そのまま転写用マスク上の余分な
金属ボール等の球状体を除去してよい。
する転写用マスクに前記球状体を載せて被転写面上の必
要箇所（半導体ウエハの例では接続端子面上のフラック
ス）に付着させる。その際、転写用マスクを位置決めし
たのち、転写用マスク上の球状体をスキージング（Sque
ezing:圧搾して付着させること：以下同様）して、前記
開口内に落とし込み、そのまま転写用マスク上の余分な
金属ボール等の球状体を除去してよい。
【００２６】この転写用マスクの厚みが球状体の直径の
１．０倍を越えてしまうと、転写用マスクの上面より球
状体が低い位置に存在することになるため、スキージに
より球状体を転写用マスクの開口内に落とし込む際、そ
の押し込める力が弱くなり、フラックス等と球状体との
間の付着力が不十分となることがある。また、被転写体
に対するマスクの密着性が悪くなる。
１．０倍を越えてしまうと、転写用マスクの上面より球
状体が低い位置に存在することになるため、スキージに
より球状体を転写用マスクの開口内に落とし込む際、そ
の押し込める力が弱くなり、フラックス等と球状体との
間の付着力が不十分となることがある。また、被転写体
に対するマスクの密着性が悪くなる。
【００２７】また、逆に転写用マスクの厚みが球状体の
直径の０．７倍より下回ると、転写用マスクの開口から
球状体の上部が出すぎてしまい、スキージングしたとき
に開口内に一旦位置した球状体がスキージングの圧力で
転写用マスクの表面上に乗り上げ、離脱してしまうこと
があり、また球状体が比較的柔らかい材料でできている
場合は、スキージによって損傷を受ける恐れもある。
直径の０．７倍より下回ると、転写用マスクの開口から
球状体の上部が出すぎてしまい、スキージングしたとき
に開口内に一旦位置した球状体がスキージングの圧力で
転写用マスクの表面上に乗り上げ、離脱してしまうこと
があり、また球状体が比較的柔らかい材料でできている
場合は、スキージによって損傷を受ける恐れもある。
【００２８】なお、本発明では、転写用マスク上の金属
ボールをハケを用いて攪拌したり、又は振動を与えるこ
とによって、転写用マスクの開口内に落とし込むように
してもよい。
ボールをハケを用いて攪拌したり、又は振動を与えるこ
とによって、転写用マスクの開口内に落とし込むように
してもよい。
【００２９】こうして、前記転写用マスクの開口内に前
記球状体を落とし込めたら、転写用マスク上に残ってい
る余分な球状体を除去する。それにはスキージング等を
行って除去するのが好ましい。
記球状体を落とし込めたら、転写用マスク上に残ってい
る余分な球状体を除去する。それにはスキージング等を
行って除去するのが好ましい。
【００３０】前記被転写面がウエハなど半導体基体の面
である場合は、この面の必要箇所に接続端子部を形成
し、この部分にフラックスやはんだクリーム等を印刷法
などで付着させたのち、このフラックスを前記転写用マ
スクの開口内に位置せしめてこのマスクを前記半導体基
体上に配置し、前記開口内にはんだボールを落とし込ん
で、前記フラックス上に転写させることが望ましい。
である場合は、この面の必要箇所に接続端子部を形成
し、この部分にフラックスやはんだクリーム等を印刷法
などで付着させたのち、このフラックスを前記転写用マ
スクの開口内に位置せしめてこのマスクを前記半導体基
体上に配置し、前記開口内にはんだボールを落とし込ん
で、前記フラックス上に転写させることが望ましい。
【００３１】以上に明らかなように、本発明の好ましい
実施形態では、開口を有する転写用マスクと、スキージ
ングするためのスキージ（球状体の開口内への落とし込
み、及び／又は、余分な球状体の除去に必要）の使用
は、実際には欠かせないものであり、球状体が微細であ
ればあるほど、転写用マスク表面もスキージの表面も、
高い精度と平滑度とが要求される。なお、転写用マスク
は金属（精度的にはＮｉ系合金が好ましい）以外にプラ
スチックでできていてもよく、前者はエッチング又は機
械加工により、また後者はレーザを利用して、開口を設
けることができる。例えば、図４のマスクは、２段階エ
ッチングで形成してよい。
実施形態では、開口を有する転写用マスクと、スキージ
ングするためのスキージ（球状体の開口内への落とし込
み、及び／又は、余分な球状体の除去に必要）の使用
は、実際には欠かせないものであり、球状体が微細であ
ればあるほど、転写用マスク表面もスキージの表面も、
高い精度と平滑度とが要求される。なお、転写用マスク
は金属（精度的にはＮｉ系合金が好ましい）以外にプラ
スチックでできていてもよく、前者はエッチング又は機
械加工により、また後者はレーザを利用して、開口を設
けることができる。例えば、図４のマスクは、２段階エ
ッチングで形成してよい。
【００３２】なお、本発明において上記の「球状体」と
は、真球体に限らず、たとえば楕円球などの変形球体も
含まれ、また材質も金属又は合金からなるものを含む。
また上記の「径」とは、通常は直径を意味するが、中心
が存在しない球状体では対向端間の長さを指す。
は、真球体に限らず、たとえば楕円球などの変形球体も
含まれ、また材質も金属又は合金からなるものを含む。
また上記の「径」とは、通常は直径を意味するが、中心
が存在しない球状体では対向端間の長さを指す。
【００３３】次に、好ましい実施の形態に基づいて、図
面を参照しながら本発明をさらに具体的に説明する。
面を参照しながら本発明をさらに具体的に説明する。
【００３４】図１はＳｉウエハにバンプ電極を設ける工
程を例示するものであり、図１（Ａ）はＳｉウエハ５上
に形成されたアルミニウム等のパッド１４（図２参照）
を被覆するパッシベーション膜（保護膜）６に対し、バ
ンプ電極を形成する箇所を開口して、そこに銅などのＵ
ＢＭ（アンダボールメタル）層７を形成したものであ
る。なお、図２（Ａ）はＵＢＭによる配置配線示す斜視
図、図２（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図であ
る。
程を例示するものであり、図１（Ａ）はＳｉウエハ５上
に形成されたアルミニウム等のパッド１４（図２参照）
を被覆するパッシベーション膜（保護膜）６に対し、バ
ンプ電極を形成する箇所を開口して、そこに銅などのＵ
ＢＭ（アンダボールメタル）層７を形成したものであ
る。なお、図２（Ａ）はＵＢＭによる配置配線示す斜視
図、図２（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図であ
る。
【００３５】次に、このＵＢＭ層７に図１（Ｂ）に示す
如く、フラックス８を印刷法等により塗布する。そのフ
ラックス８の材料としては、金属ボールを転写し易いよ
うに粘着力の高いものが好ましい。その塗布量は金属ボ
ールを保持できる量でよい。なお、フラックス８の塗布
は印刷法に強いて限定しなくてもよいが、印刷法が好ま
しい。それは、他の方法に比べ、フラックス８を所望の
パターンに簡便な操作で効率よく塗布することができる
からである。
如く、フラックス８を印刷法等により塗布する。そのフ
ラックス８の材料としては、金属ボールを転写し易いよ
うに粘着力の高いものが好ましい。その塗布量は金属ボ
ールを保持できる量でよい。なお、フラックス８の塗布
は印刷法に強いて限定しなくてもよいが、印刷法が好ま
しい。それは、他の方法に比べ、フラックス８を所望の
パターンに簡便な操作で効率よく塗布することができる
からである。
【００３６】次に、図１（Ｃ）に示す如く、転写マスク
として開口９を有するガイドマスク１０の配置の工程に
入る。即ち、開口９内にフラックス８が位置するように
してガイドマスク１０をＳｉウエハ５上に位置決めす
る。
として開口９を有するガイドマスク１０の配置の工程に
入る。即ち、開口９内にフラックス８が位置するように
してガイドマスク１０をＳｉウエハ５上に位置決めす
る。
【００３７】ガイドマスク１０上に適切な数（適量）の
金属ボール１１を載せる。そうして、刷毛などを用いて
金属ボール１１を攪拌したり、振動を与えたり、あるい
は図３に示すようにスキージ１２を用いて矢印方向へス
キージングしたりすることによって、ガイドマスク１０
上から金属ボール１１を開口９内に１つずつ落とし込
む。
金属ボール１１を載せる。そうして、刷毛などを用いて
金属ボール１１を攪拌したり、振動を与えたり、あるい
は図３に示すようにスキージ１２を用いて矢印方向へス
キージングしたりすることによって、ガイドマスク１０
上から金属ボール１１を開口９内に１つずつ落とし込
む。
【００３８】ガイドマスクの開口径については、ガイド
マスクにフラックスが付着しないようにするとともに、
ここでは金属ボール１１の１個のみが落ち込める（換言
すれば２個以上が入り込まない）寸法とすることが重要
である。ガイドマスク１０の開口径は、金属ボール１１
の大きさとＵＢＭ膜７の直径に依存し、リフロー時のセ
ルフ・アライメント機能を保持するため、転写後の金属
ボール１１の位置ずれの許容量はＵＢＭ膜７の直径のお
よそ１／３以内であることが好ましい。
マスクにフラックスが付着しないようにするとともに、
ここでは金属ボール１１の１個のみが落ち込める（換言
すれば２個以上が入り込まない）寸法とすることが重要
である。ガイドマスク１０の開口径は、金属ボール１１
の大きさとＵＢＭ膜７の直径に依存し、リフロー時のセ
ルフ・アライメント機能を保持するため、転写後の金属
ボール１１の位置ずれの許容量はＵＢＭ膜７の直径のお
よそ１／３以内であることが好ましい。
【００３９】また、ガイドマスク１０の厚さも金属ボー
ル１１の直径に依存する。すなわち、適度の力をかけて
金属ボール１１を開口９内に落ち込ませるようにする
と、金属ボール１１のフラックス８に対する付着力が増
加し、転写性が向上する。
ル１１の直径に依存する。すなわち、適度の力をかけて
金属ボール１１を開口９内に落ち込ませるようにする
と、金属ボール１１のフラックス８に対する付着力が増
加し、転写性が向上する。
【００４０】従って、本発明ではガイドマスク１０とし
て図４に示すように金属ボール１１の直径Ｄに対し厚み
Ｒは、好ましくは１．０〜０．７倍（更に好ましくは
１．０〜０．８倍）の厚み（即ち、０．８≦Ｒ／Ｄ≦
１．０）を有するとともに、開口９の口径Ｎを、金属ボ
ール１１の１個のみが落ち込める（換言すれば２個又は
それ以上が入り込まない）寸法とすること、またｌ：ｍ
＝４：６が望ましい。
て図４に示すように金属ボール１１の直径Ｄに対し厚み
Ｒは、好ましくは１．０〜０．７倍（更に好ましくは
１．０〜０．８倍）の厚み（即ち、０．８≦Ｒ／Ｄ≦
１．０）を有するとともに、開口９の口径Ｎを、金属ボ
ール１１の１個のみが落ち込める（換言すれば２個又は
それ以上が入り込まない）寸法とすること、またｌ：ｍ
＝４：６が望ましい。
【００４１】因に、ガイドマスクの開口の口径、ＵＢＭ
径、金属ボールの径など具体的な寸法を決める上で目安
となる数値を挙げると、ＵＢＭ７径を１００μｍ、金属
ボールの径Ｄを１４０μｍとしたとき、ガイドマスクの
入口側の口径Ｎは約１９０μｍ、奥行側の口径Ｍは約２
８０μｍ、とするのがよい。
径、金属ボールの径など具体的な寸法を決める上で目安
となる数値を挙げると、ＵＢＭ７径を１００μｍ、金属
ボールの径Ｄを１４０μｍとしたとき、ガイドマスクの
入口側の口径Ｎは約１９０μｍ、奥行側の口径Ｍは約２
８０μｍ、とするのがよい。
【００４２】また、金属ボール１１がたとえば銅ででき
ているか、又は鉛の含有量の少ない比較的硬い材料でで
きている場合は、スキージにより損傷を受け難いので、
金属ボールは押し込みの圧力を高めるためマスクの開口
から上記の範囲で少々突出している方が好ましい。
ているか、又は鉛の含有量の少ない比較的硬い材料でで
きている場合は、スキージにより損傷を受け難いので、
金属ボールは押し込みの圧力を高めるためマスクの開口
から上記の範囲で少々突出している方が好ましい。
【００４３】図１（Ｃ）の工程で多数の金属ボール１１
をフラックス８上に載置し、ガイドマスク１０から余分
な金属ボール１１を除去したら、ガイドマスク１０を取
外して、図１（Ｄ）の工程において金属ボール１１のリ
フロー（加熱溶融）を行い、さらに必要に応じてフラッ
クス８の洗浄を行う。これにより、金属ボール１１はＵ
ＢＭ膜７に強く付着し、これを以てバンプ電極１の形成
は完了する。
をフラックス８上に載置し、ガイドマスク１０から余分
な金属ボール１１を除去したら、ガイドマスク１０を取
外して、図１（Ｄ）の工程において金属ボール１１のリ
フロー（加熱溶融）を行い、さらに必要に応じてフラッ
クス８の洗浄を行う。これにより、金属ボール１１はＵ
ＢＭ膜７に強く付着し、これを以てバンプ電極１の形成
は完了する。
【００４４】上述したように、本発明の実施形態では、
ガイドマスクの開口径が前記のように規定されているの
で、Ｓｉウエハ上のフラックス等がガイドマスクに付着
することがないので、マスクの繰り返し使用可能とな
り、転写の生産性が向上する（マスクにフラックスが付
着すると、これをクリーニングすることは容易でな
い）。そして、ＳｉウエハのＵＢＭ面に金属ボールを１
つずつ確実に効率よく転写させることができる。
ガイドマスクの開口径が前記のように規定されているの
で、Ｓｉウエハ上のフラックス等がガイドマスクに付着
することがないので、マスクの繰り返し使用可能とな
り、転写の生産性が向上する（マスクにフラックスが付
着すると、これをクリーニングすることは容易でな
い）。そして、ＳｉウエハのＵＢＭ面に金属ボールを１
つずつ確実に効率よく転写させることができる。
【００４５】また、いわば従来の印刷法の利点とホール
搭載法の利点とを併せ持ち、かつそれらの欠点を共に解
消したものである。即ち、まず、これまでの印刷法と違
って、転写量のバラツキがなく、形成されるバンプの大
きさは均一である。また、これまでの印刷法では、印刷
ペーストが含有金属に対し、体積比で約１／２のフラッ
クスを含有し、フラックスの含有量が大きいため、リフ
ロー後に形成されるバンプ電極には、ボイドや洗浄性の
悪さと言った問題が生じ易い。これに対し、本発明に基
づく方法では、マスクを用いたボールの転写によるため
に転写量のばらつきがなく、常に一定サイズのバンプを
形成できると共に、フラックスの使用量が少なくてすむ
ので、上記したボイド等の問題は殆ど生じない。
搭載法の利点とを併せ持ち、かつそれらの欠点を共に解
消したものである。即ち、まず、これまでの印刷法と違
って、転写量のバラツキがなく、形成されるバンプの大
きさは均一である。また、これまでの印刷法では、印刷
ペーストが含有金属に対し、体積比で約１／２のフラッ
クスを含有し、フラックスの含有量が大きいため、リフ
ロー後に形成されるバンプ電極には、ボイドや洗浄性の
悪さと言った問題が生じ易い。これに対し、本発明に基
づく方法では、マスクを用いたボールの転写によるため
に転写量のばらつきがなく、常に一定サイズのバンプを
形成できると共に、フラックスの使用量が少なくてすむ
ので、上記したボイド等の問題は殆ど生じない。
【００４６】しかも、これまでのボール搭載法と違っ
て、ピン数（即ち、ボールの転写個数）がどんなに多く
なっても、ウエハなどの被転写体へ比較的低荷重で一括
して転写することができる。金属ボールがいくら微細に
なっても、被転写面の一括転写が可能であり、またヘッ
ドを用いる方法と違って、静電気による葡萄状の連りと
いった現象も起こらない。
て、ピン数（即ち、ボールの転写個数）がどんなに多く
なっても、ウエハなどの被転写体へ比較的低荷重で一括
して転写することができる。金属ボールがいくら微細に
なっても、被転写面の一括転写が可能であり、またヘッ
ドを用いる方法と違って、静電気による葡萄状の連りと
いった現象も起こらない。
【００４７】さらに、ペーストを使用しないので、装置
の取扱いやその維持が容易となる。また、バンプ１個に
つき１個の金属ボールの使用ですむため、無駄がないば
かりか、転写を容易かつ確実に実施できるので、従来の
金属ボールを搭載法より簡易な作業ですみ、また前後の
工程を複雑でなく、従ってタクトタイムも早くなるとい
う効果がある。
の取扱いやその維持が容易となる。また、バンプ１個に
つき１個の金属ボールの使用ですむため、無駄がないば
かりか、転写を容易かつ確実に実施できるので、従来の
金属ボールを搭載法より簡易な作業ですみ、また前後の
工程を複雑でなく、従ってタクトタイムも早くなるとい
う効果がある。
【００４８】
【発明の効果】本発明によれば、位置決めの際、被転写
体上に配置するマスクとして、バンプ電極形成球状体を
落とし込むための開口を有し、且つこの開口の入口より
奥行側の径が大きいマスクを用いるので、被転写面上の
フラックス等をマスクに付着させることなく、半導体ウ
エハなどの被転写面の必要箇所に球状体を的確にかつ効
率よく転写することが可能である。
体上に配置するマスクとして、バンプ電極形成球状体を
落とし込むための開口を有し、且つこの開口の入口より
奥行側の径が大きいマスクを用いるので、被転写面上の
フラックス等をマスクに付着させることなく、半導体ウ
エハなどの被転写面の必要箇所に球状体を的確にかつ効
率よく転写することが可能である。
【図１】本発明の一実施の形態による半導体装置の製造
工程を示す図である。
工程を示す図である。
【図２】図１（Ａ）に示すＳｉウエハの拡大図であり、
（Ａ）は斜視図、（Ｂ）はＢ−Ｂ線に沿う縦断面図であ
る。
（Ａ）は斜視図、（Ｂ）はＢ−Ｂ線に沿う縦断面図であ
る。
【図３】図１（Ｃ）に示すスキージングの工程図であ
る。
る。
【図４】本発明の実施形態に用いるガイドマスクと金属
ボールの拡大縦断面図である。
ボールの拡大縦断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態を用いるガイドマスクと
金属ボールの拡大断面図である。
金属ボールの拡大断面図である。
【図６】フリップチップの実装構造を例示する縦断面図
である。
である。
１…バンプ電極、２…第１基板、３…導電層、４…第２
基板、５…Ｓｉウエハ、７…ＵＢＭ膜、８…フラック
ス、９…開口、１０…ガイドマスク、１１…金属ボー
ル、１２…スキージ、１４…アルミニウムパッド
基板、５…Ｓｉウエハ、７…ＵＢＭ膜、８…フラック
ス、９…開口、１０…ガイドマスク、１１…金属ボー
ル、１２…スキージ、１４…アルミニウムパッド
Claims (37)
- 【請求項１】 バンプ電極形成用の球状体を落とし込む
ための開口を有し、かつこの開口の入口側よりも奥行側
の径が大きくなっているマスクを被転写体上に配置する
工程と、前記マスク上に前記球状体を載せる工程と、前
記マスクから前記開口ごとに前記球状体を落とし込む工
程と、余分な球状体を前記マスク上から除去する工程と
を具備する、バンプ電極形成用球状体の転写方法。 - 【請求項２】 前記開口の入口側の口径に対しその奥行
側の最底部の口径を１．５〜３倍とする、請求項１に記
載のバンプ電極形成用球状体の転写方法。 - 【請求項３】 前記球状体の径に対し前記開口の入口側
の径を４／３倍とする、請求項２に記載のバンプ電極形
成用球状体の転写方法。 - 【請求項４】 前記開口の断面形状をステップ状又は傾
斜状とする、請求項１に記載のバンプ電極形成用球状体
の転写方法。 - 【請求項５】 前記開口の断面をステップ状とする場
合、前記入口側のマスク部分の厚みよりも前記奥行側の
マスク部分の厚みを大きくする、請求項４に記載のバン
プ電極形成用球状体の転写方法。 - 【請求項６】 前記マスクの厚みを前記球状体の径とほ
ぼ同じとする、請求項１に記載のバンプ電極形成用球状
体の転写方法。 - 【請求項７】 前記マスクの厚みを前記球状体の直径の
１．０〜０．７倍とし（望ましくは、前記落とし込み後
の前記マスクからの前記球状体の突出量を前記球状体の
径の±１０％以下とし）、前記開口を、前記球状体１個
のみを落とし込める口径とする、請求項６に記載のバン
プ電極形成用球状体の転写方法。 - 【請求項８】 前記マスク上に一定量の金属ボールを載
せ、スキージングして前記マスクの前記開口内に落とし
込む、請求項１に記載のバンプ電極形成用球状体の転写
方法。 - 【請求項９】 前記マスク上に金属ボールを載せた後、
攪拌して前記マスクの前記開口内に落とし込み、スキー
ジングして余分な金属ボールを除去する、請求項１に記
載のバンプ電極形成用球状体の転写方法。 - 【請求項１０】 金属ボールを載せた後、前記マスクに
振動を与えて前記開口内に落とし込み、スキージングし
て余分な金属ボールを除去する、請求項１に記載のバン
プ電極形成用球状体の転写方法。 - 【請求項１１】 半導体基体上に接続端子部を形成し、
この接続端子部上にフラックスを付着させた後、このフ
ラックスを前記開口内に位置せしめて前記マスクを前記
半導体基体上に配置し、前記開口内に金属ボールを落と
し込んで前記フラックス上に転写させる、請求項１に記
載のバンプ電極形成用球状体の転写方法。 - 【請求項１２】 前記フラックスの付着域の径を前記金
属ボールの径の数倍又はそれ以下とする、請求項１１に
記載のバンプ電極形成用球状体の転写方法。 - 【請求項１３】 前記フラックスの付着厚さを前記金属
ボールの径の数１０％又はそれ以下とする、請求項１１
に記載のバンプ電極形成用球状体の転写方法。 - 【請求項１４】 バンプ電極形成用の球状体を落とし込
むための開口を有し、かつこの開口の入口側よりも奥行
側の径が大きくなっているマスクを半導体基体上に配置
する工程と、前記マスク上に前記球状体を載せる工程
と、前記マスクから前記開口ごとに前記球状体を落とし
込む工程と、余分な球状体を前記マスク上から除去する
工程と、前記マスクを前記半導体基体から除去する工程
と、前記半導体基体上に転写された前記球状体をバンプ
電極に形成する工程とを有する、半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１５】 前記開口の入口側の口径に対しその奥
行側の最底部の口径を１．５〜３倍とする、請求項１４
に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１６】 前記球状体の径に対し前記開口の入口
側の径を４／３倍とする、請求項１５に記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項１７】 前記開口の断面形状をステップ状又は
傾斜状とする、請求項１４に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１８】 前記開口の断面をステップ状とする場
合、前記入口側のマスク部分の厚みよりも前記奥行側の
マスク部分の厚みを大きくする、請求項１７に記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項１９】 前記マスクの厚みを前記球状体の径と
ほぼ同じとする、請求項１４に記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項２０】 前記マスクの厚みを前記球状体の直径
の１．０〜０．７倍とし、（望ましくは、前記落とし込
み後の前記マスクからの前記球状体の突出量を前記球状
体の径の±１０％以下とし）、前記開口を、前記球状体
１個のみを落とし込める口径とする、請求項１９に記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２１】 前記マスク上に一定量の金属ボールを
載せ、スキージングして前記マスクの前記開口内に落と
し込む、請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２２】 前記マスク上に金属ボールを載せた
後、攪拌して前記マスクの前記開口内に落とし込み、ス
キージングして余分な金属ボールを除去する、請求項１
４に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２３】 金属ボールを載せた後、前記マスクに
振動を与えて前記開口内に落とし込み、スキージングし
て余分な金属ボールを除去する、請求項１４に記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項２４】 半導体基体上に接続端子部を形成し、
この接続端子部上にフラックスを付着させた後、このフ
ラックスを前記開口内に位置せしめて前記マスクを前記
半導体基体上に配置し、前記開口内に金属ボールを落と
し込んで前記フラックス上に転写させる、請求項１４に
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２５】 前記フラックスの付着域の径を前記金
属ボールの径の数倍又はそれ以下とする、請求項２４に
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２６】 前記フラックスの付着厚さを前記金属
ボールの径の数１０％又はそれ以下とする、請求項２４
に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２７】 バンプ電極形成用の球状体を落とし込
むための開口を有し、かつこの開口の入口側よりも奥行
側の径が大きくなっている転写用マスク。 - 【請求項２８】 前記開口の入口側の口径に対しその奥
行側の最底部の口径が１．５〜３倍である、請求項２７
に記載の転写用マスク。 - 【請求項２９】 前記球状体の径に対し前記開口の入口
側の径が４／３倍である、請求項２８に記載の転写用マ
スク。 - 【請求項３０】 前記開口の断面形状がステップ状又は
傾斜状となっている、請求項２７に記載の転写用マス
ク。 - 【請求項３１】 前記開口の断面をステップ状である場
合、前記入口側のマスク部分の厚みよりも前記奥行側の
マスク部分の厚みが大きくなっている、請求項３０に記
載の転写用マスク。 - 【請求項３２】 前記マスクの厚みが前記球状体の径と
ほぼ同じである、請求項２７に記載の転写用マスク。 - 【請求項３３】 前記マスクの厚みが前記球状体の直径
の１．０〜０．７倍とであり（望ましくは、前記落とし
込み後の前記マスクからの前記球状体の突出量が前記球
状体の径の±１０％以下であり）、前記開口が、前記球
状体１個のみを落とし込める口径となっている、請求項
３２に記載の転写用マスク。 - 【請求項３４】 前記マスク上に一定量の金属ボールを
載せ、スキージングして前記マスクの前記開口内に落と
し込むように構成した、請求項２７に記載の転写用マス
ク。 - 【請求項３５】 前記マスク上に金属ボールを載せた
後、攪拌して前記マスクの前記開口内に落とし込み、ス
キージングして余分な金属ボールを除去するように構成
した、転写用マスク。 - 【請求項３６】 金属ボールを載せた後、前記マスクに
振動を与えて前記開口内に落とし込み、スキージングし
て余分な金属ボールを除去するように構成した、請求項
２７に記載の転写用マスク。 - 【請求項３７】 半導体基体上に接続端子部を形成し、
この接続端子部上にフラックスを付着させた後、このフ
ラックスを前記開口内に位置せしめて前記半導体基体上
に配置し、前記開口内に金属ボールを落とし込んで前記
フラックス上に転写させるように構成した、請求項２７
に記載の転写用マスク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11141050A JP2000332044A (ja) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | バンプ電極形成用球状体の転写方法及び半導体装置の製造方法、並びに転写マスク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11141050A JP2000332044A (ja) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | バンプ電極形成用球状体の転写方法及び半導体装置の製造方法、並びに転写マスク |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000332044A true JP2000332044A (ja) | 2000-11-30 |
Family
ID=15283097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11141050A Pending JP2000332044A (ja) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | バンプ電極形成用球状体の転写方法及び半導体装置の製造方法、並びに転写マスク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000332044A (ja) |
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-
1999
- 1999-05-21 JP JP11141050A patent/JP2000332044A/ja active Pending
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