JP2001332641A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP2001332641A
JP2001332641A JP2000154960A JP2000154960A JP2001332641A JP 2001332641 A JP2001332641 A JP 2001332641A JP 2000154960 A JP2000154960 A JP 2000154960A JP 2000154960 A JP2000154960 A JP 2000154960A JP 2001332641 A JP2001332641 A JP 2001332641A
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solder ball
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solder
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英夫 有馬
Kenichi Yamamoto
健一 山本
Kazuma Miura
一真 三浦
Ryosuke Kimoto
良輔 木本
Hiroshi Kawakubo
浩 川窪
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Hitachi Ltd
Hitachi Solutions Technology Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi ULSI Systems Co Ltd
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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To raise reliability to mechanical vibration and impact in a connection between a semiconductor chip and a mounting substrate. SOLUTION: A solder ball 4 is formed of a composition of about 97.7 to 99.3 wt.% of Sn, about 0.5 to 1.5 wt.% of Ag, and about 0.2 to 0.8 wt.% of Cu.

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、半導体装置および
その製造技術に関し、特に、半導体チップをはんだを用
いて実装基板に実装してなる半導体装置およびその製造
技術に適用して有効な技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and its manufacturing technology, and more particularly to a semiconductor device in which a semiconductor chip is mounted on a mounting board using solder and a technology effective when applied to the manufacturing technology. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子機器の小型・軽量化に伴い、半導体
装置のパッケージについても薄型化や小型・軽量化が求
められている。CSP(Chip Size Package)は、半導
体チップのサイズと同等またはわずかに大きいパッケー
ジの総称であり、小型・軽量化を実現できる上、内部の
配線長を短くすることができるので、信号遅延や雑音等
を低減できるパッケージ構造として実用化されている。
2. Description of the Related Art As electronic devices become smaller and lighter, semiconductor device packages are also required to be thinner and smaller and lighter. CSP (Chip Size Package) is a general term for packages that are equal to or slightly larger than the size of a semiconductor chip. The CSP can be made smaller and lighter, and the internal wiring length can be shortened. It has been put to practical use as a package structure that can reduce the amount of light.

【0003】また、このようなCSP型などの半導体チ
ップを実装基板に実装するために、半導体チップにはは
んだボールが取り付けられ、実装基板にははんだペース
トが印刷される。従来、はんだ材料としては、Sn(ス
ズ)−Pb(鉛)系のはんだ材料が用いられてきたが、
今日では環境保全対策への要求が大きくなり、環境負荷
物質であるPbを含まないはんだ材料の開発が進められ
ている。
In order to mount such a CSP type semiconductor chip on a mounting board, solder balls are attached to the semiconductor chip, and solder paste is printed on the mounting board. Conventionally, Sn (tin) -Pb (lead) -based solder material has been used as a solder material.
Today, the demand for environmental protection measures has increased, and the development of solder materials that do not contain Pb, which is an environmentally hazardous substance, has been promoted.

【0004】そのPbを含まないはんだ材料の有力なも
のとして、たとえば、2000年2月3日〜4日、6t
h Symposium on Microjoini
ngand Assembly Technology
in Electoronics、P297〜P30
2、「鉛フリーはんだのフィレットはく離減少に関する
実験的考察」には、Sn−Ag(銀)系、Sn−Ag−
Bi(ビスマス)系およびSn−Zn(亜鉛)系などの
はんだ材料についての記載がある。
[0004] As an effective Pb-free solder material, for example, February 3-4, 2000, 6 t
h Symposium on Microjoini
ngand Assembly Technology
in Electronicsonics, P297-P30
2. “Experimental considerations on reduction of fillet peeling of lead-free solder” include Sn-Ag (silver) based, Sn-Ag
There are descriptions of Bi (bismuth) -based and Sn-Zn (zinc) -based solder materials.

【0005】Sn−Ag系、Sn−Ag−Bi系および
Sn−Zn系などのはんだ材料は、従来のSn−Pb系
のはんだ材料と比較して濡れ性に劣り、融点が高い。は
んだ材料の融点が高くなることにより、半導体装置を構
成する部品の耐熱性を上げる必要性が出てくる。しかし
ながら、当初、本発明者らは、この濡れ性および融点は
半導体チップの実装基板への実装に際して、その濡れ性
および融点は実用上の基本的問題ではないとの観点か
ら、濡れ性および融点以外の特性について実用上の問題
がないか検討してきた。つまり、半導体チップに取り付
けられるはんだボールおよびその半導体チップが実装さ
れる実装基板に印刷されるはんだペーストとしてであ
る。その中で、Sn−Ag系での共晶組成である96.
5Sn−3.5Ag(Agの含有量を重量%単位のxと
して(100−x)Sn−xAgとして表現する)を、
半導体チップに取り付けるはんだボールとして適用して
きた。
[0005] Solder materials such as Sn-Ag, Sn-Ag-Bi and Sn-Zn have inferior wettability and higher melting point than conventional Sn-Pb solder materials. As the melting point of the solder material increases, it becomes necessary to increase the heat resistance of components constituting the semiconductor device. However, initially, the present inventors considered that the wettability and the melting point were not other than the wettability and the melting point from the viewpoint that the wettability and the melting point were not fundamental problems in practical use when the semiconductor chip was mounted on the mounting substrate. We have examined whether there are any practical problems with regard to the characteristics of. That is, the solder balls are attached to the semiconductor chip and the solder paste is printed on the mounting board on which the semiconductor chip is mounted. Among them, the eutectic composition of Sn-Ag system is 96.
5Sn-3.5Ag (the content of Ag is expressed as (100-x) Sn-xAg as x in weight% unit)
It has been applied as a solder ball to be attached to a semiconductor chip.

【0006】また、たとえば、(a)2000年2月3
日〜4日、6th Symposium on Mic
rojoining and Assembly Te
chnology inElectoronics、P
125〜P130、「Cuコアはんだボールを用いたB
GA接合部組織と機械的特性 〜第2報〜」、(b)2
000年2月3日〜4日、6th Symposium
on Microjoining and Asse
mbly Technology inElector
onics、P255〜P260、「Sn−Agはんだ
を用いたBGA接合部組織に及ぼすCuコアの影響」、
には、はんだボールのコアにCu(銅)を用い、リフロ
ーおよび高温放置に伴うはんだボールの界面反応層の成
長を抑制することで、はんだボールの継手強度の劣化お
よびはんだボールとパッド(パッケージ側)との接合部
におけるせん断強度の劣化を防ぐ技術についての記載が
ある。
Also, for example, (a) February 3, 2000
Sun to 4th, 6th Symposium on Mic
rojoining and Assembly Te
Chronology in Electronics, P
125 to P130, "B using Cu core solder ball
GA joint structure and mechanical properties-2nd report-", (b) 2
February 3-4, 2000, 6th Symposium
on Microjoining and Asses
mbly Technology inElector
onics, P255-P260, "Effect of Cu core on BGA joint structure using Sn-Ag solder",
In this method, Cu (copper) is used as the core of the solder ball to suppress the growth of the interface reaction layer of the solder ball due to reflow and high temperature storage, thereby deteriorating the joint strength of the solder ball and reducing the solder ball and pad (package side). )), There is a description of a technique for preventing the deterioration of the shear strength at the joint with the above.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した9
6.5Sn−3.5Agを半導体チップに取り付けられ
るはんだボールおよびその半導体チップが実装される実
装基板に印刷されるはんだペーストとして用いた場合に
は以下のような問題を生ずる。
However, the above-mentioned 9
When 6.5Sn-3.5Ag is used as a solder ball attached to a semiconductor chip and a solder paste printed on a mounting board on which the semiconductor chip is mounted, the following problems occur.

【0008】すなわち、96.5Sn−3.5Agを半
導体チップに取り付けられるはんだボールとして用いた
場合、半導体チップを多数製造し試験する中で、このは
んだボールが、たとえば振動や落下試験などの機械的衝
撃によって、割合が少ないものの抜け落ちる問題がある
ことを本発明者らは見出した。
That is, when 96.5Sn-3.5Ag is used as a solder ball to be attached to a semiconductor chip, during the manufacture and testing of a large number of semiconductor chips, this solder ball can be used for mechanical tests such as vibration and drop tests. The present inventors have found that there is a problem that the impact falls off although the ratio is small.

【0009】96.5Sn−3.5Agは、液相から固
相および固相から液相へ相変化する温度が221℃の一
点である。つまり、96.5Sn−3.5Agを用いた
はんだボールは、溶融後冷却すると、221℃で瞬時に
固化してしまう。その際に、96.5Sn−3.5Ag
は、SnおよびAg3Snの混合状態となり、Ag3Sn
が針状結晶となってはんだボールの表面に現れる場合が
ある。そのため、はんだボールの組成および表面が不均
質となりやすく、接続強度が低下する場合がある。すな
わち、その接続強度の低下が、はんだボールが振動や落
下試験などの機械的衝撃によって抜け落ちる原因となる
ことを本発明者らは見出した。
[0009] 96.5Sn-3.5Ag is a point at which the temperature at which the phase changes from the liquid phase to the solid phase and from the solid phase to the liquid phase is 221 ° C. In other words, a solder ball using 96.5Sn-3.5Ag solidifies instantaneously at 221 ° C. when cooled after melting. At that time, 96.5Sn-3.5Ag
Becomes a mixed state of Sn and Ag 3 Sn, and Ag 3 Sn
May appear as needle-like crystals on the surface of the solder ball. Therefore, the composition and the surface of the solder ball tend to be non-uniform, and the connection strength may be reduced. That is, the present inventors have found that a decrease in the connection strength causes the solder ball to fall off due to mechanical shock such as vibration or a drop test.

【0010】また、96.5Sn−3.5Agを半導体
チップが実装される実装基板に印刷されるはんだペース
トとして用いた場合、半導体チップと実装基板との接続
にそのはんだペーストを適用し試験を行う中で、機械的
衝撃によりその接続部において破断が生じる問題がある
ことを本発明者らは見出した。本発明者らは、その破断
が生じた際に、破断部のはんだペーストを分析および調
査したところ、はんだペースト中にボイドが残留してい
ることが判明した。
When 96.5Sn-3.5Ag is used as a solder paste to be printed on a mounting board on which a semiconductor chip is mounted, a test is performed by applying the solder paste to the connection between the semiconductor chip and the mounting board. In the meantime, the present inventors have found that there is a problem that a break occurs at a connection portion due to a mechanical impact. The present inventors analyzed and examined the solder paste at the broken portion when the break occurred, and found that voids remained in the solder paste.

【0011】さらに、本発明者らは、そのボイドが残留
していた部分の接続は弱く、半導体チップを実装基板に
実装してなる半導体装置の断線不良を生じさせる主因で
あることを見出した。
Further, the present inventors have found that the connection at the portion where the void remains is weak and is the main cause of disconnection failure of a semiconductor device having a semiconductor chip mounted on a mounting substrate.

【0012】本発明の目的は、半導体チップと実装基板
との接続部における機械的振動および衝撃に対する信頼
性を高めることができる技術を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the reliability against mechanical vibration and impact at a connection portion between a semiconductor chip and a mounting substrate.

【0013】また、本発明の他の目的は、半導体チップ
と実装基板との接続部における機械的振動および衝撃に
対する信頼性を安定して確保することができる技術を提
供することにある。
Another object of the present invention is to provide a technique capable of stably ensuring the reliability against mechanical vibration and impact at a connection portion between a semiconductor chip and a mounting substrate.

【0014】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0016】すなわち、本発明は、主面上に半導体素子
および配線層を有する半導体ウェハを切断して半導体チ
ップを形成する工程と、前記半導体チップを第1基板の
主面上の所定の位置に搭載する工程と、前記半導体チッ
プの配線層と前記第1基板の配線層とを電気的に接続す
る工程と、前記第1基板の主面上に封止用絶縁膜を形成
し、前記半導体チップを封止する工程と、前記第1基板
の裏面の所定の位置に前記第1基板の前記配線層と電気
的に接続されるバンプ電極を形成する工程とを含み、前
記バンプ電極はスズが97.7重量%〜99.3重量
%、銀が0.5重量%〜1.5重量%および銅が0.2
重量%〜0.8重量%となる組成または前記した組成に
ビスマス、鉛、アンチモン、亜鉛およびインジウムのう
ち少なくとも1種類が合計で2重量%以下含まれる組成
で形成するものである。
That is, the present invention provides a step of forming a semiconductor chip by cutting a semiconductor wafer having a semiconductor element and a wiring layer on a main surface, and placing the semiconductor chip at a predetermined position on the main surface of the first substrate. Mounting, electrically connecting a wiring layer of the semiconductor chip to a wiring layer of the first substrate, forming a sealing insulating film on a main surface of the first substrate, And forming a bump electrode at a predetermined position on the back surface of the first substrate, the bump electrode being electrically connected to the wiring layer of the first substrate. 0.7% to 99.3% by weight, silver 0.5% to 1.5% by weight and copper 0.2%
The composition is formed so as to have a total content of 2% by weight or less of bismuth, lead, antimony, zinc and indium in the above composition.

【0017】また、本発明は、主面上に半導体素子およ
び配線層を有する第1基板の裏面の所定の位置において
前記配線層と電気的に接続されるバンプ電極を形成する
工程と、前記第1基板を切断して半導体チップを形成す
る工程とを含み、前記バンプ電極はスズが97.7重量
%〜99.3重量%、銀が0.5重量%〜1.5重量%
および銅が0.2重量%〜0.8重量%となる組成また
は前記した組成にビスマス、鉛、アンチモン、亜鉛およ
びインジウムのうち少なくとも1種類が合計で2重量%
以下含まれる組成で形成するものである。
Further, according to the present invention, a step of forming a bump electrode electrically connected to the wiring layer at a predetermined position on a back surface of a first substrate having a semiconductor element and a wiring layer on a main surface; Cutting one substrate to form a semiconductor chip, wherein the bump electrode contains 97.7% to 99.3% by weight of tin and 0.5% to 1.5% by weight of silver.
And at least one of bismuth, lead, antimony, zinc, and indium in a composition in which the content of copper is 0.2% by weight to 0.8% by weight or the composition described above is 2% by weight in total.
It is formed with the composition contained below.

【0018】また、本発明は、主面上に半導体素子およ
び配線層を有する半導体チップと、主面上に前記半導体
チップが搭載され、その内部の配線層と前記半導体チッ
プが含む配線層とが電気的に接続された第1基板と、前
記第1基板の裏面の所定の位置において前記第1基板の
内部の配線層と電気的に接続されたバンプ電極とを含
み、前記バンプ電極はスズが97.7重量%〜99.3
重量%、銀が0.5重量%〜1.5重量%および銅が
0.2重量%〜0.8重量%となる組成または前記した
組成にビスマス、鉛、アンチモン、亜鉛およびインジウ
ムのうち少なくとも1種類が合計で2重量%以下含まれ
る組成で形成されているものである。
According to the present invention, a semiconductor chip having a semiconductor element and a wiring layer on a main surface, and the semiconductor chip mounted on the main surface, and an internal wiring layer and a wiring layer included in the semiconductor chip are formed. A first substrate electrically connected thereto, and a bump electrode electrically connected to a wiring layer inside the first substrate at a predetermined position on a back surface of the first substrate, wherein the bump electrode includes tin. 97.7% by weight to 99.3%
% By weight, 0.5% to 1.5% by weight of silver and 0.2% to 0.8% by weight of copper, or at least one of bismuth, lead, antimony, zinc and indium in the aforementioned composition. One is formed with a composition containing 2% by weight or less in total.

【0019】また、本発明は、主面上に半導体素子およ
び配線層を有する第1基板の裏面の所定の位置において
前記配線層と電気的に接続されたバンプ電極と、前記第
1基板を切断することにより形成された半導体チップと
を含み、前記バンプ電極はスズが97.7重量%〜9
9.3重量%、銀が0.5重量%〜1.5重量%および
銅が0.2重量%〜0.8重量%となる組成または前記
した組成にビスマス、鉛、アンチモン、亜鉛およびイン
ジウムのうち少なくとも1種類が合計で2重量%以下含
まれる組成で形成されているものである。
Further, according to the present invention, a bump electrode electrically connected to the wiring layer at a predetermined position on a back surface of the first substrate having a semiconductor element and a wiring layer on a main surface, and the first substrate is cut off. The bump electrode includes 97.7% by weight of tin to 97.7% by weight.
9.3% by weight, 0.5% to 1.5% by weight of silver and 0.2% to 0.8% by weight of copper, or bismuth, lead, antimony, zinc and indium Is formed with a composition containing at least 2% by weight or less in total.

【0020】上記の本発明によれば、半導体装置が有す
るバンプ電極を、スズが97.7重量%〜99.3重量
%、銀が0.5重量%〜1.5重量%および銅が0.2
重量%〜0.8重量%とした組成で形成するので、その
バンプ電極の対振動耐性および対落下耐性を向上でき
る。
According to the above-described present invention, the bump electrode of the semiconductor device is provided with 97.7% to 99.3% by weight of tin, 0.5% to 1.5% by weight of silver and 0% by weight of copper. .2
Since the bump electrode is formed with a composition of from 0.8% by weight to 0.8% by weight, the bump electrode can have improved resistance to vibration and drop.

【0021】また、上記の本発明によれば、半導体装置
が有するバンプ電極を、スズが97.7重量%〜99.
3重量%、銀が0.5重量%〜1.5重量%および銅が
0.2重量%〜0.8重量%とした組成で形成するの
で、そのバンプ電極の組成および表面を均質とすること
ができる。
Further, according to the present invention described above, the bump electrode of the semiconductor device is provided with tin of 97.7% by weight to 99.9% by weight.
3% by weight, 0.5% to 1.5% by weight of silver and 0.2% to 0.8% by weight of copper, so that the composition and surface of the bump electrode are uniform. be able to.

【0022】また、上記の本発明によれば、半導体装置
が有するバンプ電極の組成および表面を均質化すること
ができるので、バンプ電極の接続強度が低下することを
防ぐことができる。
Further, according to the present invention, since the composition and surface of the bump electrode of the semiconductor device can be homogenized, it is possible to prevent the connection strength of the bump electrode from decreasing.

【0023】また、上記の本発明によれば、半導体装置
が有するバンプ電極を、スズが97.7重量%〜99.
3重量%、銀が0.5重量%〜1.5重量%および銅が
0.2重量%〜0.8重量%とした組成で形成するの
で、リフローおよび高温放置に伴う衝撃や熱等で発生す
る応力をバンプ電極で吸収することができる。
Further, according to the present invention, the bump electrode included in the semiconductor device is provided with tin of 97.7% by weight to 99.9% by weight.
3% by weight, 0.5% by weight to 1.5% by weight of silver and 0.2% by weight to 0.8% by weight of copper. The generated stress can be absorbed by the bump electrode.

【0024】また、上記の本発明によれば、半導体装置
が有するバンプ電極を、スズが97.7重量%〜99.
3重量%、銀が0.5重量%〜1.5重量%および銅が
0.2重量%〜0.8重量%とした組成で形成するの
で、バンプ電極にボイドが入ることを防ぐことができ
る。
Further, according to the present invention, the bump electrode included in the semiconductor device is provided with tin of 97.7% by weight to 99.9% by weight.
3% by weight, 0.5% by weight to 1.5% by weight of silver and 0.2% by weight to 0.8% by weight of copper make it possible to prevent voids from entering the bump electrode. it can.

【0025】また、上記の本発明によれば、半導体装置
が有するバンプ電極にボイドが入ることを防ぐことがで
きるので、バンプ電極による接続部分の接続強度の低下
および断線不良を防ぐことができる。
Further, according to the present invention, since it is possible to prevent voids from entering the bump electrodes of the semiconductor device, it is possible to prevent a reduction in the connection strength of the connection portion due to the bump electrodes and a disconnection failure.

【0026】また、上記の本発明によれば、半導体装置
が有するバンプ電極を、スズが97.7重量%〜99.
3重量%、銀が0.5重量%〜1.5重量%および銅が
0.2重量%〜0.8重量%とした組成で形成するの
で、その組成中にビスマス,鉛,アンチモン,亜鉛およ
びインジウムのうち少なくとも1種類を合計で2重量%
以下添加した場合においてもバンプ電極の対振動耐性お
よび対落下耐性の低下を防ぐことができる。
Further, according to the present invention, the bump electrode included in the semiconductor device is formed by adding 97.7% by weight of tin to 99.9% by weight.
3% by weight, 0.5% to 1.5% by weight of silver and 0.2% to 0.8% by weight of copper, so that bismuth, lead, antimony, and zinc are included in the composition. 2% by weight of at least one of indium and indium
Also in the case of adding below, it is possible to prevent a decrease in the resistance to vibration and the resistance to falling of the bump electrode.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一の機能を有する部材には同
一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, members having the same functions are denoted by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

【0028】(実施の形態1)本実施の形態1は、たと
えばシステムLSIのCSPのはんだボールに本発明を
適用したものである。
(Embodiment 1) In Embodiment 1, for example, the present invention is applied to a solder ball of a CSP of a system LSI.

【0029】図1(a)は、本実施の形態1のシステム
LSIのCSP1の要部平面図であり、図1(b)は、
図1(a)中のA−A線における要部断面図である。な
お、図1(a)中においては、説明のためにシステムL
SIチップ(半導体チップ)3およびはんだボール(バ
ンプ電極)4も示す。
FIG. 1A is a plan view of a main part of the CSP 1 of the system LSI according to the first embodiment, and FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part along line AA in FIG. Note that in FIG. 1A, the system L
An SI chip (semiconductor chip) 3 and a solder ball (bump electrode) 4 are also shown.

【0030】図1(a)および(b)に示すように、本
実施の形態1におけるシステムLSIのCSP1は、た
とえば基板(第1基板)2上にシステムLSIチップ3
を搭載した構造となっている。CSP1は、最大高さが
約1.2mm程度であり、外形が約14mm角程度であ
る。また、基板2の端子パッド(配線層)の直径は約
0.45mm程度であり、176ピンである。基板2は
6層の有機材料で構成され、端子パッドが形成される面
の表面にニッケル(Ni)および金(Au)の無電界メ
ッキを施してある。なお、図1中においては、端子パッ
ドの図示は省略してある。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the CSP 1 of the system LSI according to the first embodiment includes, for example, a system LSI chip 3 on a substrate (first substrate) 2.
It has a structure equipped with. The CSP 1 has a maximum height of about 1.2 mm and an outer shape of about 14 mm square. The diameter of the terminal pad (wiring layer) of the substrate 2 is about 0.45 mm, which is 176 pins. The substrate 2 is made of six layers of organic materials, and has a surface on which terminal pads are formed, subjected to electroless plating of nickel (Ni) and gold (Au). In FIG. 1, the illustration of the terminal pads is omitted.

【0031】基板2の裏面では、直径約0.46mmの
はんだボール4が約0.8mm間隔で、システムLSI
チップ3を取り囲むように4列で配置されている。
On the back surface of the substrate 2, solder balls 4 having a diameter of about 0.46 mm are arranged at intervals of about 0.8 mm to form a system LSI.
The chips 3 are arranged in four rows so as to surround them.

【0032】システムLSIチップ3は、ボンディング
ワイヤ5を用いたワイヤボンディングにより基板2に電
気的に接続されている。さらに、基板2に接続されたシ
ステムLSIチップ3は、約10mm角程度のモールド
樹脂6により樹脂封止されている。このモールド樹脂6
は、たとえばエポキシ系の樹脂からなる。
The system LSI chip 3 is electrically connected to the substrate 2 by wire bonding using bonding wires 5. Further, the system LSI chip 3 connected to the substrate 2 is resin-sealed with a mold resin 6 of about 10 mm square. This mold resin 6
Is made of, for example, an epoxy resin.

【0033】次に、図2に、はんだボール4の組成を示
す。はんだボール4の組成は、Sn,AgおよびCuの
3元系からなり、本実施の形態1において本発明者ら
は、組成点11〜38が示す組成のはんだボール4につ
いて検討した。
Next, FIG. 2 shows the composition of the solder ball 4. The composition of the solder ball 4 is composed of a ternary system of Sn, Ag and Cu. In the first embodiment, the present inventors have studied the solder ball 4 having the composition indicated by the composition points 11 to 38.

【0034】はんだボール4の製造に当たり、材料ロッ
トはSn,AgおよびCuの3ロットからなる。各材料
ロットごとに、基板2への印刷およびリフロー等を施す
ことにより、はんだボール4を製造することができる。
なお、上記したSn,AgおよびCuのうち、どの材料
から基板2への印刷およびリフロー等を行ってもよいの
で、はんだボール4を製造する工程は9通りとすること
ができる。
In manufacturing the solder ball 4, the material lot consists of three lots of Sn, Ag and Cu. The solder balls 4 can be manufactured by printing and reflowing the substrate 2 for each material lot.
In addition, any of the above-described Sn, Ag, and Cu may be used for printing and reflowing the substrate 2 from any material, so that the number of processes for manufacturing the solder balls 4 can be nine.

【0035】また、リフロー条件は、最高温度245℃
の状況下で5秒間とすることで、上記した組成点11〜
38が示すどの組成のはんだボール4も溶融しているこ
とを確認することができた。
The reflow condition is a maximum temperature of 245 ° C.
5 seconds under the above conditions, the above composition points 11 to 11
It was confirmed that the solder balls 4 having any composition indicated by 38 were melted.

【0036】本発明者らは、CSP1を製造した後、組
成の異なるはんだボール4ごとに各6個のCSP1を製
作し次の測定を行った。すなわち、6個のCSP1の全
端子であるはんだボール4の表面と、そのはんだボール
4と電気的に接続したパッドにつながる配線部との間の
抵抗値を4端子法にて測定した。その測定結果を表1に
示す。なお、表1中において、試料番号11〜38は、
図2中に示した組成点11〜38と対応したものであ
る。
After manufacturing the CSPs 1, the present inventors manufactured six CSPs 1 for each of the solder balls 4 having different compositions, and performed the following measurements. That is, the resistance value between the surface of the solder ball 4 which is all the terminals of the six CSPs 1 and the wiring portion connected to the pad electrically connected to the solder ball 4 was measured by the four-terminal method. Table 1 shows the measurement results. In Table 1, sample numbers 11 to 38 are
This corresponds to composition points 11 to 38 shown in FIG.

【0037】[0037]

【表1】 また、本発明者らは、組成の異なるはんだボール4ごと
に各32個のCSP1を製作し次の落下試験を行った。
すなわち、CSP1をプラスチック製の床上1.5mの
位置から、CSP1の一辺(X方向)を床に垂直とし、
CSP1の他辺(Y方向)および厚さ方向(Z方向)を
床に水平として落下させた。続いて、床上1.5mの位
置から、CSP1のY方向を床に垂直とし、X方向およ
びZ方向を床に水平として落下させた。さらに続けて、
床上1.5mの位置から、CSP1のZ方向を床に垂直
とし、X方向およびY方向を床に水平として落下させ
た。これら3通りの落下試験をすべて行うことを1回と
し、3回,5回,10回,15回および20回の落下試
験を繰り返した。落下試験により、1バンプでもはんだ
ボール4が脱落したCSP1を不良とし、その不良とし
たCSP1の個数を数え、各回毎に累積個数として集計
した。その結果を、表1に示す。
[Table 1] Further, the present inventors manufactured 32 CSPs 1 for each solder ball 4 having a different composition, and performed the following drop test.
That is, one side (X direction) of the CSP1 is perpendicular to the floor from a position 1.5 m above the plastic floor,
The other side (Y direction) and thickness direction (Z direction) of CSP1 were dropped horizontally on the floor. Subsequently, from a position 1.5 m above the floor, the CSP 1 was dropped with the Y direction perpendicular to the floor and the X direction and Z direction horizontal to the floor. Continue further,
From a position 1.5 m above the floor, the CSP 1 was dropped with the Z direction vertical to the floor and the X direction and Y direction horizontal to the floor. All three drop tests were performed once, and three, five, ten, fifteen, and twenty drop tests were repeated. By the drop test, the CSP 1 from which the solder ball 4 was dropped even by one bump was determined to be defective, the number of defective CSPs 1 was counted, and the total number was counted each time. Table 1 shows the results.

【0038】さらに、本発明者らは、組成の異なるはん
だボール4ごとに各32個のCSP1を製作し次の振動
試験を行った。すなわち、約16mm角,高さ1.5m
のプラスチック製のケース2個にCSP1を16個ずつ
入れ、ケースの蓋を固定した。続けて、ケースの一辺を
X方向とし、他辺をY方向とし、高さ方向をZ方向とし
て、そのケースに対してX,Y,Zの各方向に約15H
z〜500Hz程度の周波数および約29.4m/s2
程度の加速度で、2時間振動を印加した。上記した落下
試験の場合と同様に、振動試験の場合においても、1バ
ンプでもはんだボール4が脱落したCSP1を不良とし
た。この振動試験で不良が発生したCSP1の数を表1
に示す。
Further, the present inventors manufactured 32 CSPs 1 for each solder ball 4 having a different composition, and conducted the following vibration test. That is, about 16 mm square and 1.5 m height
16 CSP1s were placed in each of the two plastic cases, and the case lid was fixed. Subsequently, one side of the case is defined as the X direction, the other side is defined as the Y direction, and the height direction is defined as the Z direction.
frequency of about z to 500 Hz and about 29.4 m / s 2
Vibration was applied at an acceleration of about 2 hours. As in the case of the drop test described above, in the case of the vibration test as well, the CSP 1 from which the solder ball 4 dropped even with one bump was regarded as defective. Table 1 shows the number of CSPs that failed in this vibration test.
Shown in

【0039】表1に示した結果から、はんだボール4
を、Snが約97.7重量%〜99.3重量%程度、A
gが約0.5重量%〜1.5重量%程度およびCuが約
0.2重量%〜0.8重量%程度とした組成で形成した
場合(表1において試料番号に丸印が付記されている組
成)、はんだボール4の対振動耐性および対落下耐性を
向上できることがわかった。
From the results shown in Table 1, the solder balls 4
Is about 97.7% by weight to 99.3% by weight of Sn,
g was about 0.5% to 1.5% by weight and Cu was about 0.2% to 0.8% by weight (in Table 1, sample numbers are marked with circles). It has been found that the resistance to vibration and the resistance to falling of the solder ball 4 can be improved.

【0040】上記した、Snが約97.7重量%〜9
9.3重量%程度、Agが約0.5重量%〜1.5重量
%程度およびCuが約0.2重量%〜0.8重量%程度
とした組成のはんだボール4は、溶融後冷却した際にS
nがAg3Snの結晶成長を押さえ込むので、はんだボ
ール4の組成および表面を均質とすることができる。
As described above, the Sn content is about 97.7% by weight to 9%.
The solder ball 4 having a composition of about 9.3% by weight, about 0.5% to 1.5% by weight of Ag and about 0.2% to 0.8% by weight of Cu is cooled after melting. S
Since n suppresses the crystal growth of Ag 3 Sn, the composition and the surface of the solder ball 4 can be made uniform.

【0041】また、そのはんだボール4を構成するAg
が、たとえば約1重量%の場合には、はんだボール4が
液相となる温度は約217℃であり、はんだボール4が
固相と液相との共存した状態となる温度範囲は約10℃
である。そのため、はんだボール4に初期組成の部分的
偏りがあった場合でも、はんだボール4が溶融状態から
固化するまでに均質化する時間的余裕ができる。
The Ag forming the solder ball 4
However, for example, in the case of about 1% by weight, the temperature at which the solder ball 4 becomes a liquid phase is about 217 ° C., and the temperature range at which the solder ball 4 becomes a state where a solid phase and a liquid phase coexist is about 10 ° C.
It is. Therefore, even when the solder ball 4 has a partial deviation in the initial composition, there is a time allowance for the solder ball 4 to be homogenized from a molten state to a solidified state.

【0042】すなわち、Snが約97.7重量%〜9
9.3重量%程度、Agが約0.5重量%〜1.5重量
%程度およびCuが約0.2重量%〜0.8重量%程度
とした組成で形成したはんだボール4は、その組成およ
び表面を均質化することができるので、バンプとの接続
強度が低下することを防ぐことが可能となる。さらに、
本実施の形態1のCSP1をはんだボール4により実装
基板と接続する場合に、その接続部分の接続強度の低下
および断線不良を防ぐことが可能となる。
That is, Sn is about 97.7% by weight to 9% by weight.
Solder ball 4 formed with a composition of about 9.3% by weight, about 0.5% to 1.5% by weight of Ag, and about 0.2% to 0.8% by weight of Cu, Since the composition and the surface can be homogenized, it is possible to prevent a decrease in connection strength with the bump. further,
When the CSP 1 of the first embodiment is connected to the mounting board by the solder balls 4, it is possible to prevent a decrease in connection strength at the connection portion and a disconnection failure.

【0043】さらに、はんだボール4は、その組成およ
び表面が均質化することができるので、Ag3Snが針
状結晶となってはんだボール4の表面に現れることを防
ぐことができる。そのため、はんだボール4が端子パッ
ド間を短絡してしまうことを防ぐことが可能となる。
Further, since the composition and the surface of the solder ball 4 can be homogenized, Ag 3 Sn can be prevented from forming as needle-like crystals on the surface of the solder ball 4. Therefore, it is possible to prevent the solder balls 4 from short-circuiting between the terminal pads.

【0044】また、上記したはんだボール4は、約0.
2重量%〜0.8重量%程度の銅を含んでいるので、衝
撃や熱等で発生する応力をはんだボール4で吸収するこ
とが可能となる。つまり、リフローおよび高温放置に伴
うはんだボール4の継手強度の低下およびせん断強度の
低下を防ぐことが可能となる。
Further, the above-mentioned solder ball 4 has a thickness of about 0.1 mm.
Since approximately 2% by weight to 0.8% by weight of copper is included, it is possible for the solder balls 4 to absorb stress generated by impact, heat, or the like. That is, it is possible to prevent a decrease in joint strength and a decrease in shear strength of the solder ball 4 due to reflow and high temperature storage.

【0045】さらに、また、本発明者らが行った実験に
よれば、上記したはんだボール4は、Agを約0.5重
量%〜1.5重量%程度とした場合において、その内部
にボイドが入りにくいことがわかった。上記したよう
に、Agが約1重量%の場合には、はんだボール4が固
相と液相との共存した状態となる温度範囲は約10℃と
広い。そのため、はんだボール4をリフロー炉等で加熱
し溶融させた後、はんだボール4が溶融から固化する際
に、先に固化する組成の周りにある組成がはんだ粒を一
体化するので、はんだボール4にボイドが入ることを防
ぐことができる。つまり、本実施の形態1のCSP1を
はんだボール4により実装基板と接続する場合に、その
接続部分の接続強度の低下および断線不良を防ぐことが
可能となる。
Further, according to an experiment conducted by the present inventors, when the above-mentioned solder ball 4 is made to have about 0.5% by weight to about 1.5% by weight of Ag, a void is formed inside thereof. Was difficult to enter. As described above, when Ag is about 1% by weight, the temperature range in which the solder ball 4 is in a state where the solid phase and the liquid phase coexist is as wide as about 10 ° C. Therefore, after the solder ball 4 is heated and melted in a reflow furnace or the like, when the solder ball 4 solidifies from the melt, the composition surrounding the composition that solidifies first integrates the solder particles. Voids can be prevented. That is, when the CSP 1 of the first embodiment is connected to the mounting board by the solder balls 4, it is possible to prevent a decrease in connection strength at the connection portion and a disconnection failure.

【0046】ところで、本実施の形態1において用いた
基板2は、端子パッドが形成される面の表面にNiおよ
びAuの無電界メッキを施してある。本発明者らが行っ
た実験によれば、CSP1の製造に当たって保管状態の
良くない基板2を用い、はんだボール4を構成するAg
が約2重量%程度以上である場合には、基板2の端子パ
ッドが形成される面において、はんだボール4が濡れな
い場合があることがわかった。また、本発明者らが行っ
た実験によれば、はんだボール4に含まれるAgを約
0.5重量%〜1.5重量%程度とした場合において
は、基板2の端子パッドが形成される面におけるはんだ
ボール4の濡れ不良は観察されなかった。すなわち、は
んだボール4に含まれるAgを約0.5重量%〜1.5
重量%程度とした場合、基板2とはんだボール4との間
の濡れ性を向上することができる。
Meanwhile, the substrate 2 used in the first embodiment is formed by electroless plating of Ni and Au on the surface on which the terminal pads are formed. According to an experiment conducted by the present inventors, in manufacturing the CSP 1, the Ag that forms the solder balls 4 using the substrate 2 whose storage state is not good.
Is about 2% by weight or more, it has been found that the solder balls 4 may not be wet on the surface of the substrate 2 where the terminal pads are formed. According to an experiment performed by the present inventors, when Ag contained in the solder ball 4 is set to about 0.5% by weight to 1.5% by weight, the terminal pad of the substrate 2 is formed. No poor wetting of the solder balls 4 on the surface was observed. That is, Ag contained in the solder ball 4 is set to about 0.5% by weight to 1.5% by weight.
When the content is about% by weight, the wettability between the substrate 2 and the solder ball 4 can be improved.

【0047】本実施の形態1においては、はんだボール
4の組成をSnが約97.7重量%〜99.3重量%程
度、Agが約0.5重量%〜1.5重量%程度およびC
uが約0.2重量%〜0.8重量%程度とすることで、
その組成および表面が均質化することができる。また、
はんだボール4は、約0.2重量%〜0.8重量%程度
の銅を含んでいるので、衝撃や熱等で発生する応力をは
んだボール4で吸収することができる。さらに、はんだ
ボール4は、はんだボール4に含まれるAgを約0.5
重量%〜1.5重量%程度とすることにより、その内部
にボイドが入りにくくすることができる。これら3点の
効果が重畳することにより、はんだボール4による接合
強度をより強固にすることができる。すなわち、本実施
の形態1のCSP1の機械的衝撃に対する耐性をより強
いものとすることが可能となる。
In the first embodiment, the composition of the solder ball 4 is about 97.7% to 99.3% by weight of Sn, about 0.5% to 1.5% by weight of Ag,
By making u about 0.2% to 0.8% by weight,
Its composition and surface can be homogenized. Also,
Since the solder ball 4 contains about 0.2% to 0.8% by weight of copper, the stress generated by impact, heat, and the like can be absorbed by the solder ball 4. Further, the solder ball 4 reduces Ag contained in the solder ball 4 by about 0.5.
By setting the content to about 1.5 to 1.5% by weight, it is possible to make it difficult for voids to enter the inside. By superimposing the effects of these three points, the bonding strength by the solder ball 4 can be further strengthened. That is, the CSP 1 according to the first embodiment can have higher resistance to mechanical shock.

【0048】そして、本実施の形態1において説明した
はんだボール4はPbを含まない組成なので、環境に与
える負荷を低減することができる。
Since the solder ball 4 described in the first embodiment does not contain Pb, the load on the environment can be reduced.

【0049】(実施の形態2)本実施の形態2は、たと
えばメモリチップを搭載したフリップチップ(FC)型
のCSPのはんだボールに本発明を適用したものであ
る。
(Embodiment 2) In Embodiment 2, the present invention is applied to, for example, a flip-chip (FC) type CSP solder ball on which a memory chip is mounted.

【0050】図3(a)は、本実施の形態2のメモリチ
ップ43を搭載したCSP41の要部平面図であり、図
3(b)は、図3(a)中のB−B線における要部断面
図である。なお、図3(a)中においては、説明のため
にメモリチップ(半導体チップ)43およびはんだボー
ル44(バンプ電極)も示す。
FIG. 3A is a plan view of a main part of the CSP 41 on which the memory chip 43 of the second embodiment is mounted, and FIG. 3B is a view taken along a line BB in FIG. 3A. It is principal part sectional drawing. In FIG. 3A, a memory chip (semiconductor chip) 43 and a solder ball 44 (bump electrode) are also shown for explanation.

【0051】図3(a)および(b)に示すように、本
実施の形態2におけるメモリチップを搭載したCSP4
1は、その外形が約7mm×11mm角程度である。ま
た、基板42の端子パッドの直径は約0.45mm程度
であり、60ピンである。基板(第1基板)42は4層
の有機材料で構成されており、端子パッド(配線層)は
Cuから形成されている。また、その端子パッドを形成
する際のレジスト開口径は約0.4mm程度である。な
お、図3中においては、端子パッドの図示は省略してあ
る。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the CSP 4 having the memory chip according to the second embodiment is mounted.
1 has an outer shape of about 7 mm × 11 mm square. Further, the diameter of the terminal pad of the substrate 42 is about 0.45 mm, which is 60 pins. The substrate (first substrate) 42 is made of four layers of organic materials, and the terminal pads (wiring layers) are made of Cu. The resist opening diameter when forming the terminal pad is about 0.4 mm. In FIG. 3, illustration of the terminal pads is omitted.

【0052】基板42の裏面では、直径約0.46mm
のはんだボール44が約0.8mm間隔で60個配置さ
れている。本実施の形態2においては、はんだボール4
4の組成として、前記実施の形態1において図2を用い
て説明したSn,AgおよびCuの3元系からなるもの
に、Bi,Pb,Sb,ZnおよびInのうち少なくと
も1種類を添加したものを用いた。また、はんだボール
44を収納するためのトレイは専用品を適用した。
On the back surface of the substrate 42, a diameter of about 0.46 mm
Are arranged at intervals of about 0.8 mm. In the second embodiment, the solder balls 4
As a composition of No. 4, a composition comprising Sn, Ag and Cu ternary system described in Embodiment 1 with reference to FIG. 2 and at least one of Bi, Pb, Sb, Zn and In added. Was used. In addition, a dedicated tray is used for storing the solder balls 44.

【0053】メモリチップ43は、ボンディングワイヤ
45を用いたワイヤボンディングにより基板42に電気
的に接続されている。さらに、基板42に接続されたメ
モリチップ43は、約7mm×10mm角程度のモール
ド樹脂46により樹脂封止されている。このモールド樹
脂46は、たとえばエポキシ系の樹脂からなる。
The memory chip 43 is electrically connected to the substrate 42 by wire bonding using bonding wires 45. Further, the memory chip 43 connected to the substrate 42 is resin-sealed with a mold resin 46 of about 7 mm × 10 mm square. The mold resin 46 is made of, for example, an epoxy resin.

【0054】本発明者らは、組成の異なるはんだボール
4ごとに各32個のCSP41を製作し、前記実施の形
態1において説明した落下試験と同様の落下試験を行っ
た。その結果を、表2に示す。なお、表2中において
は、CSP41をFCと表現している。
The present inventors manufactured 32 CSPs 41 for each solder ball 4 having a different composition, and performed a drop test similar to the drop test described in the first embodiment. Table 2 shows the results. Note that, in Table 2, the CSP 41 is expressed as FC.

【0055】[0055]

【表2】 また、本発明者らは、組成の異なるはんだボール44ご
とに各32個のCSP41を製作し、前記実施の形態1
において説明した振動試験と同様の振動試験を行った。
その結果を、表2に示す。
[Table 2] In addition, the present inventors manufactured 32 CSPs 41 for each solder ball 44 having a different composition, and described the first embodiment.
A vibration test similar to the vibration test described above was performed.
Table 2 shows the results.

【0056】表2に示した結果から、はんだボール44
は、前記実施の形態1において図1,図2および表1を
用いて説明したはんだボール4と同様のSnが約97.
7重量%〜99.3重量%程度、Agが約0.5重量%
〜1.5重量%程度およびCuが約0.2重量%〜0.
8重量%程度とした組成を1成分とし、これにBi,P
b,Sb,ZnおよびInのうち少なくとも1種類を合
計で約2重量%程度以下添加した場合(表2においては
試料番号に丸印が付記されている組成)においては、対
振動耐性および対落下耐性は低下しないことがわかっ
た。すなわち、はんだボール44に添加するBi,P
b,Sb,ZnおよびInは、その添加量が約2重量%
程度以下の場合には、対振動耐性および対落下耐性を低
下させる要因とはならないことがわかった。なお、表2
中においては、Snが98.25重量%〜98.75重
量%、Agが0.75重量%〜1.25重量%およびC
uが0.25重量%〜0.75重量%である場合の結果
のみ示した。
From the results shown in Table 2, the solder balls 44
In the first embodiment, the same Sn as that of the solder ball 4 described with reference to FIGS.
7wt% ~ 99.3wt%, Ag is about 0.5wt%
About 1.5% by weight and about 0.2% by weight of Cu to 0.1% by weight.
A composition having a composition of about 8% by weight is defined as one component.
When at least one of b, Sb, Zn and In is added in a total amount of about 2% by weight or less (composition in Table 2 with a sample number marked with a circle), resistance to vibration and dropping It was found that the resistance did not decrease. That is, Bi, P added to the solder ball 44
b, Sb, Zn and In are added in an amount of about 2% by weight.
It has been found that when the degree is less than the degree, the resistance to vibration and the resistance to falling are not reduced. Table 2
In the above, Sn contained 98.25% to 98.75% by weight, Ag contained 0.75% to 1.25% by weight and C
Only the results when u is 0.25% by weight to 0.75% by weight are shown.

【0057】本実施の形態2においては、前記実施の形
態1で説明したはんだボール4と同様に、はんだボール
44の組成をSnが約97.7重量%〜99.3重量%
程度、Agが約0.5重量%〜1.5重量%程度および
Cuが約0.2重量%〜0.8重量%程度とすること
で、その組成および表面が均質化することができる。ま
た、はんだボール44は、約0.2重量%〜0.8重量
%程度の銅を含んでいるので、衝撃や熱等で発生する応
力をはんだボール44で吸収することができる。さら
に、はんだボール44は、はんだボール44に含まれる
Agを約0.5重量%〜1.5重量%程度とすることに
より、前記実施の形態1で説明したはんだボール4と同
様にその内部にボイドが入りにくくすることができる。
これら3点の効果が重畳することにより、はんだボール
44による接合強度をより強固にすることができる。す
なわち、前記実施の形態1において図1を用いて説明し
たCSP1と同様に、本実施の形態2のCSP41の機
械的衝撃に対する耐性をより強いものとすることが可能
となる。
In the second embodiment, as in the case of the solder ball 4 described in the first embodiment, the composition of the solder ball 44 is such that the Sn content is about 97.7% by weight to 99.3% by weight.
The composition and surface can be homogenized by adjusting the amount of Ag to about 0.5% to 1.5% by weight and Cu to about 0.2% to 0.8% by weight. In addition, since the solder ball 44 contains about 0.2% to 0.8% by weight of copper, the stress generated by impact, heat, or the like can be absorbed by the solder ball 44. Further, the solder ball 44 is formed such that the amount of Ag contained in the solder ball 44 is about 0.5% to 1.5% by weight, similarly to the solder ball 4 described in the first embodiment. Voids can be reduced.
By superimposing these three effects, the bonding strength of the solder ball 44 can be further increased. That is, similarly to the CSP 1 described in the first embodiment with reference to FIG. 1, the CSP 41 according to the second embodiment can have higher resistance to mechanical shock.

【0058】(実施の形態3)本実施の形態3は、たと
えばマイコンCSPのはんだボールに本発明を適用した
ものである。
Third Embodiment In a third embodiment, the present invention is applied to, for example, a solder ball of a microcomputer CSP.

【0059】図4(a)は、本実施の形態3のマイコン
CSP51の要部平面図であり、図4(b)は、図1
(a)中のC−C線における要部断面図である。なお、
図4(a)中においては、説明のためにマイコンチップ
(半導体チップ)53およびはんだボール(バンプ電
極)54も示す。
FIG. 4A is a plan view of a main part of a microcomputer CSP 51 according to the third embodiment, and FIG.
It is principal part sectional drawing in the CC line | wire in (a). In addition,
In FIG. 4A, a microcomputer chip (semiconductor chip) 53 and a solder ball (bump electrode) 54 are also shown for explanation.

【0060】図4(a)および(b)に示すように、本
実施の形態3におけるマイコンCSP51は、外形が約
14.5mm角程度であり、その高さは約1.2mm程
度である。また、基板(第1基板)52の端子パッドに
取り付けられるバンプの径は、基板52の外部において
約0.46mm程度であり、端子パッド(配線層)は6
0ピンである。基板52は6層の有機材料で構成されて
いる。なお、図4中においては、端子パッドおよびバン
プの図示は省略してある。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the microcomputer CSP 51 according to the third embodiment has an outer shape of about 14.5 mm square and a height of about 1.2 mm. The diameter of the bump attached to the terminal pad of the substrate (first substrate) 52 is about 0.46 mm outside the substrate 52, and the diameter of the terminal pad (wiring layer) is 6 mm.
0 pin. The substrate 52 is composed of six layers of organic materials. In FIG. 4, illustration of terminal pads and bumps is omitted.

【0061】基板52の裏面では、直径約0.46mm
のはんだボール54が約0.8mm間隔で225個配置
されている。本実施の形態3においては、はんだボール
54として、前記実施の形態1において図2を用いて説
明したSn,AgおよびCuの3元系からなるものを用
い、その組成を、Snが約98.5重量%程度、Agが
約1重量%程度およびCuが約0.5重量%程度(9
8.5Sn−1Ag−0.5Cu)とした。
On the back surface of the substrate 52, a diameter of about 0.46 mm
225 solder balls 54 are arranged at intervals of about 0.8 mm. In the third embodiment, the solder ball 54 is made of the ternary system of Sn, Ag and Cu described in the first embodiment with reference to FIG. About 5% by weight, about 1% by weight of Ag and about 0.5% by weight of Cu (9
8.5Sn-1Ag-0.5Cu).

【0062】マイコンチップ53は、ボンディングワイ
ヤ55を用いたワイヤボンディングにより基板52に電
気的に接続されている。さらに、基板52に接続された
マイコンチップ53は、外形が約14mm角程度のモー
ルド樹脂56により樹脂封止されている。このモールド
樹脂56は、たとえばエポキシ系の樹脂からなる。
The microcomputer chip 53 is electrically connected to the substrate 52 by wire bonding using bonding wires 55. Further, the microcomputer chip 53 connected to the substrate 52 is resin-sealed with a mold resin 56 having an outer shape of about 14 mm square. The mold resin 56 is made of, for example, an epoxy resin.

【0063】本発明者らは、組成の異なるはんだボール
54ごとに各6個のマイコンCSP51を製作し、はん
だボール54の表面と、そのはんだボール54と電気的
に接続したパッドにつながる配線部との間の抵抗値を4
端子法にて測定した。また、本発明者らは、組成の異な
るはんだボール54ごとに各32個のマイコンCSP5
1を製作し、前記実施の形態1において説明した落下試
験と同様の落下試験を行った。さらに、本発明者らは、
組成の異なるはんだボール54ごとに各32個のマイコ
ンCSP51を製作し、前記実施の形態1において説明
した振動試験と同様の振動試験を行った。
The present inventors manufactured six microcomputers CSP51 for each solder ball 54 having a different composition, and formed a surface of the solder ball 54 and a wiring portion connected to a pad electrically connected to the solder ball 54. Between 4
It was measured by the terminal method. In addition, the present inventors have determined that each of the 32 microcomputer CSP5
1 was manufactured, and a drop test similar to the drop test described in the first embodiment was performed. In addition, we have:
Thirty-two microcomputers CSP51 were manufactured for each solder ball 54 having a different composition, and the same vibration test as that described in the first embodiment was performed.

【0064】その結果、はんだボール54を98.5S
n−1Ag−0.5Cuとなる組成で形成した場合、は
んだボール54の対振動耐性および対落下耐性を、前記
実施の形態1において説明したはんだボール4の場合と
同様に向上できることがわかった。
As a result, the solder balls 54 are
It was found that when formed with the composition of n-1Ag-0.5Cu, the resistance to vibration and resistance to drop of the solder ball 54 can be improved in the same manner as the case of the solder ball 4 described in the first embodiment.

【0065】本実施の形態3においては、はんだボール
54の組成をSnが約98.5重量%程度、Agが約1
重量%程度およびCuが約0.5重量%程度とすること
で、前記実施の形態1で説明したはんだボール4と同様
に、その組成および表面を均質化することができる。ま
た、はんだボール54は、約0.5重量%程度の銅を含
んでいるので、衝撃や熱等で発生する応力をはんだボー
ル54で吸収することができる。さらに、はんだボール
54は、はんだボール54に含まれるAgを約1重量%
程度とすることにより、前記実施の形態1で説明したは
んだボール4と同様にその内部にボイドが入りにくくす
ることができる。これら3点の効果が重畳することによ
り、はんだボール54による接合強度をより強固にする
ことができる。すなわち、前記実施の形態1において図
1を用いて説明したCSP1と同様に、本実施の形態3
のマイコンCSP51の機械的衝撃に対する耐性をより
強いものとすることが可能となる。
In the third embodiment, the composition of the solder ball 54 is about 98.5% by weight of Sn and about 1% of Ag.
When the content is about 0.5% by weight and the content of Cu is about 0.5% by weight, the composition and the surface can be homogenized similarly to the solder ball 4 described in the first embodiment. Further, since the solder ball 54 contains about 0.5% by weight of copper, the stress generated by impact, heat, or the like can be absorbed by the solder ball 54. Further, the solder ball 54 contains about 1% by weight of Ag contained in the solder ball 54.
By setting the degree, it is possible to make it difficult for voids to enter inside the solder ball 4 similarly to the solder ball 4 described in the first embodiment. By superimposing the effects of these three points, the bonding strength of the solder balls 54 can be further strengthened. That is, similar to the CSP 1 described with reference to FIG.
Microcomputer CSP51 can be made more resistant to mechanical shock.

【0066】(実施の形態4)本実施の形態4は、たと
えば前記実施の形態1において図1を用いて説明したシ
ステムLSIのCSP1を、アルミナ(Al23)多層
基板上のAg−Pt(白金)パッド上に実装する場合に
本発明を適用したものである。
(Embodiment 4) In Embodiment 4, for example, the CSP1 of the system LSI described with reference to FIG. 1 in Embodiment 1 is replaced by Ag-Pt on an alumina (Al 2 O 3 ) multilayer substrate. The present invention is applied to a case where the present invention is mounted on a (platinum) pad.

【0067】図5(a)および(b)に示すように、本
実施の形態4においては、前記実施の形態1において図
1を用いて説明したシステムLSIのCSP1をアルミ
ナ多層基板(第2基板)61上のAg−Ptパッド62
に実装する。なお、システムLSIのCSP1が実装さ
れる部分のAg−Ptパッド62は、アルミナ多層基板
61外周部のAg−Ptパッド62と比べて小さく図示
が困難であるため、図5中においては省略する。また、
図5(b)は、図5(a)中のD−D線における要部断
面図であり、図5(a)中においては、説明のためにシ
ステムLSIチップ3およびはんだボール4も示す。
As shown in FIGS. 5A and 5B, in the fourth embodiment, the CSP1 of the system LSI described in the first embodiment with reference to FIG. ) Ag-Pt pad 62 on 61
To be implemented. The Ag-Pt pad 62 in the portion where the CSP 1 of the system LSI is mounted is smaller than the Ag-Pt pad 62 on the outer peripheral portion of the alumina multilayer substrate 61 and is difficult to illustrate, so that it is omitted in FIG. Also,
FIG. 5B is a cross-sectional view of a principal part taken along line DD in FIG. 5A. In FIG. 5A, a system LSI chip 3 and solder balls 4 are also shown for explanation.

【0068】アルミナ多層基板61は、その外形が約2
7mm角程度であり、その内部にはW(タングステン)
から形成された配線63が形成されている。
The alumina multilayer substrate 61 has an outer shape of about 2
It is about 7 mm square, and W (tungsten)
Is formed.

【0069】CSP1のアルミナ多層基板61への実装
は、その実装面にフラックスを塗布し、CSP1とアル
ミナ多層基板61との接合面において溶融したはんだボ
ール4の濡れ性を確保することで行う。
The mounting of the CSP 1 on the alumina multilayer substrate 61 is performed by applying a flux to the mounting surface and ensuring the wettability of the molten solder balls 4 on the joint surface between the CSP 1 and the alumina multilayer substrate 61.

【0070】本発明者らは、はんだボール4の組成とし
て、前記実施の形態1において図2を用いて説明したS
n,AgおよびCuの3元系からなるものを用い、その
種類は29種類である。本実施の形態4におけるはんだ
ボール4の組成について表3に示す。
The present inventors set the composition of the solder ball 4 as described with reference to FIG.
A ternary system of n, Ag and Cu is used, and there are 29 kinds thereof. Table 3 shows the composition of the solder ball 4 in the fourth embodiment.

【0071】[0071]

【表3】 そして、本発明者らは、組成の異なるはんだボール4ご
とに、CSP1が実装されたアルミナ多層基板61を各
6枚製作し、はんだボール4の表面と、そのはんだボー
ル4と電気的に接続したパッドにつながる配線部との間
の抵抗値を4端子法にて測定した。その測定結果を表3
に示す。
[Table 3] Then, the present inventors manufactured six alumina multilayer boards 61 each having the CSP 1 mounted thereon for each solder ball 4 having a different composition, and electrically connected the surface of the solder ball 4 to the solder ball 4. The resistance between the wiring portion connected to the pad and the wiring portion was measured by a four-terminal method. Table 3 shows the measurement results.
Shown in

【0072】また、本発明者らは、組成の異なるはんだ
ボール4ごとに、CSP1が実装されたアルミナ多層基
板61を各32枚製作し、次の振動試験を行った。すな
わち、そのアルミナ多層基板61を振動台に直接固定し
た後、アルミナ多層基板61の一辺をX方向とし、他辺
をY方向とし、高さ方向をZ方向として、アルミナ多層
基板61に対してX,Y,Zの各方向に約15〜500
Hz程度の周波数および約29.4m/s2程度の加速
度で、2時間振動を印加した。前記実施の形態1におい
て説明した落下試験の場合と同様に、本実施の形態4に
おいても、1バンプでもはんだボール4が脱落したCS
P1を不良とした。この振動試験で不良が発生したCS
P1の数を表3に示す。
The present inventors manufactured 32 alumina multilayer substrates 61 each having the CSP 1 mounted thereon for each solder ball 4 having a different composition, and conducted the following vibration test. That is, after the alumina multilayer substrate 61 is directly fixed to the vibrating table, one side of the alumina multilayer substrate 61 is defined as the X direction, the other side is defined as the Y direction, and the height direction is defined as the Z direction. , Y, Z about 15 to 500
Vibration was applied for 2 hours at a frequency of about Hz and an acceleration of about 29.4 m / s 2 . As in the case of the drop test described in the first embodiment, also in the fourth embodiment, the CS in which the solder ball 4 has fallen off even with one bump.
P1 was regarded as defective. CS that failed in this vibration test
Table 3 shows the number of P1.

【0073】さらに、本発明者らは、組成の異なるはん
だボール4ごとに、CSP1が実装されたアルミナ多層
基板61を各32枚製作し、前記実施の形態1において
説明した落下試験と同様の落下試験を行った。その結果
を表3に示す。
Further, the present inventors manufactured 32 alumina multilayer substrates 61 each having the CSP 1 mounted thereon for each solder ball 4 having a different composition, and performed the same drop test as in the drop test described in the first embodiment. The test was performed. Table 3 shows the results.

【0074】表3に示した結果から、はんだボール4
を、Snが約97.7重量%〜99.3重量%程度、A
gが約0.5重量%〜1.5重量%程度およびCuが約
0.2重量%〜0.8重量%程度とした組成で形成した
場合(表3において試料番号に丸印が付記されている組
成)、はんだボール4の対振動耐性および対落下耐性を
向上できることがわかった。
From the results shown in Table 3, the solder balls 4
Is about 97.7% by weight to 99.3% by weight of Sn,
g was about 0.5% to 1.5% by weight and Cu was about 0.2% to 0.8% by weight (in Table 3, circles are added to the sample numbers). It has been found that the resistance to vibration and the resistance to falling of the solder ball 4 can be improved.

【0075】本実施の形態4においては、前記実施の形
態1で説明したはんだボール4と同様に、はんだボール
4の組成をSnが約97.7重量%〜99.3重量%程
度、Agが約0.5重量%〜1.5重量%程度およびC
uが約0.2重量%〜0.8重量%程度とすることで、
はんだボール54による接合強度を向上することができ
る。すなわち、前記実施の形態1において図1を用いて
説明したCSP1と同様に、本実施の形態4におけるア
ルミナ多層基板61とCSP1との接合部における機械
的衝撃に対する耐性をより強いものとすることが可能と
なる。
In the fourth embodiment, similar to the solder ball 4 described in the first embodiment, the composition of the solder ball 4 is such that Sn is about 97.7% by weight to 99.3% by weight and Ag is About 0.5% to 1.5% by weight and C
By making u about 0.2% to 0.8% by weight,
The bonding strength by the solder balls 54 can be improved. That is, similarly to the CSP 1 described with reference to FIG. 1 in the first embodiment, the resistance to mechanical shock at the joint between the alumina multilayer substrate 61 and the CSP 1 in the fourth embodiment is to be increased. It becomes possible.

【0076】(実施の形態5)本実施の形態5は、たと
えばフラッシュメモリ,ゲートアレイおよびチップコン
デンサなどの部品や、前記実施の形態2において図3を
用いて説明したメモリチップを搭載したCSP41およ
び前記実施の形態3において図4を用いて説明したマイ
コンCSP51などをモジュールカード用基板に実装し
たMCM(Multichip Module)に本発明を適用したもの
である。
(Embodiment 5) This embodiment 5 relates to a CSP 41 mounted with components such as a flash memory, a gate array and a chip capacitor, and the memory chip described with reference to FIG. The present invention is applied to an MCM (Multichip Module) in which the microcomputer CSP51 or the like described in the third embodiment with reference to FIG. 4 is mounted on a module card substrate.

【0077】図6(a)および(b)に示すように、本
実施の形態5においては、たとえばモジュールカード用
の有機基板71にフラッシュメモリ(電子部品)72
a,72b,ゲートアレイ(電子部品)73,前記CS
P41および前記マイコンCSP51を実装する。図6
(b)は、図6(a)中のE−E線における要部断面図
である。
As shown in FIGS. 6A and 6B, in the fifth embodiment, for example, a flash memory (electronic component) 72 is provided on an organic substrate 71 for a module card.
a, 72b, gate array (electronic component) 73, CS
P41 and the microcomputer CSP51 are mounted. FIG.
FIG. 7B is a cross-sectional view of a main part along line EE in FIG.

【0078】有機基板(第2基板)71は4層の有機材
料から構成され、図6中での図示は省略したが、上記し
たフラッシュメモリ72a,72b,ゲートアレイ7
3,CSP41およびマイコンCSP51を実装するた
めのパッドを有する。そのパッドは、Ni(ニッケル)
/Auめっきが施されている。また、有機基板71の端
部には接栓74が形成されている。フラッシュメモリ7
2bは、有機基板71上においてフラッシュメモリ72
a,ゲートアレイ73,CSP41およびマイコンCS
P51が実装される面とは反対側の面に実装される。
The organic substrate (second substrate) 71 is composed of four layers of organic materials, and although not shown in FIG. 6, the above-mentioned flash memories 72a, 72b, gate array 7
3, a pad for mounting the CSP41 and the microcomputer CSP51. The pad is Ni (nickel)
/ Au plating is applied. At the end of the organic substrate 71, a stopper 74 is formed. Flash memory 7
2b is a flash memory 72 on the organic substrate 71.
a, gate array 73, CSP41 and microcomputer CS
It is mounted on the surface opposite to the surface on which P51 is mounted.

【0079】CSP41およびマイコンCSP51に
は、それぞれはんだボール44およびはんだボール54
が形成されているが、CSP41およびマイコンCSP
51を含めて上記したフラッシュメモリ72a,72b
およびゲートアレイ73などの実装部品を有機基板71
に実装する際には、まず有機基板71上にはんだペース
トを印刷する。このはんだペーストは、はんだボール4
4と同一組成のものを用いることができる。ここで、そ
のはんだペーストおよびはんだボール44の組成につい
て表4に示す。
The CSP 41 and the microcomputer CSP 51 have a solder ball 44 and a solder ball 54, respectively.
CSP41 and microcomputer CSP
51 and the above-mentioned flash memories 72a and 72b
And mounting components such as the gate array 73 on the organic substrate 71.
First, a solder paste is printed on the organic substrate 71. This solder paste is used for solder balls 4
4 can be used. Table 4 shows the compositions of the solder paste and the solder balls 44.

【0080】[0080]

【表4】 有機基板71にはんだペーストを印刷した後、上記した
実装部品を有機基板71に搭載し、有機基板71に約2
40℃〜250℃程度の熱処理を施すことによりはんだ
ペースト,はんだボール44およびはんだボール54を
溶融させる。続けて、溶融させたはんだペースト,はん
だボール44およびはんだボール54をを固化すること
で、各実装部品を有機基板71に一括して実装すること
ができる。
[Table 4] After printing the solder paste on the organic substrate 71, the above-mentioned mounted components are mounted on the organic substrate 71, and about 2
The solder paste, the solder balls 44 and the solder balls 54 are melted by performing a heat treatment at about 40 ° C. to 250 ° C. Subsequently, by solidifying the melted solder paste, the solder balls 44 and the solder balls 54, each mounted component can be mounted on the organic substrate 71 at a time.

【0081】また、上記した実装部品以外の部品で、P
bおよびSnから構成されるはんだを用いて実装される
ことを前提として製造されているものは、耐熱温度が約
240℃〜245℃程度であるので、上記した実装部品
と一括して有機基板71上への搭載および加熱処理を施
すことが可能である。なお、上記した実装部品およびそ
れ以外の部品は、どちらか一方を先に搭載および加熱処
理を施した後に、他方を搭載および加熱処理を施すこと
も可能である。
In addition, components other than the mounting components described above
Those manufactured on the premise that they are mounted using solder composed of b and Sn have a heat-resistant temperature of about 240 ° C. to 245 ° C. It can be mounted on and heat-treated. It is also possible to mount and heat the other of the mounted components and the other components first, and then mount and heat the other.

【0082】本発明者らは、各実装部品が実装された有
機基板71に対して、前記実施の形態4の場合と同様の
振動試験を行った。この時、組成の異なるはんだペース
トおよびはんだボール44ごとに、各実装部品が実装さ
れた有機基板71は各32枚用意した。この振動試験で
不良が発生したCSP41の数を表4に示す。なお、表
4中においては、CSP41をFCと表現している。
The present inventors conducted a vibration test on the organic substrate 71 on which each mounted component was mounted, in the same manner as in the fourth embodiment. At this time, for each of the solder pastes and solder balls 44 having different compositions, 32 organic substrates 71 on which the respective mounted components were mounted were prepared. Table 4 shows the number of CSPs 41 in which a failure occurred in the vibration test. In Table 4, the CSP 41 is expressed as FC.

【0083】続いて、本発明者らは、各実装部品が実装
された有機基板71に対して、前記実施の形態4の場合
と同様の落下試験を行った。この時、組成の異なるはん
だペーストおよびはんだボール44ごとに、各実装部品
が実装された有機基板71は各32枚用意した。この落
下試験で不良が発生したCSP41の数を表4に示す。
Subsequently, the present inventors conducted a drop test on the organic substrate 71 on which each mounted component was mounted, in the same manner as in the fourth embodiment. At this time, for each of the solder pastes and solder balls 44 having different compositions, 32 organic substrates 71 on which the respective mounted components were mounted were prepared. Table 4 shows the number of CSPs 41 that failed in the drop test.

【0084】表4に示した結果から、はんだペーストお
よびはんだボール44は、Snが約97.7重量%〜9
9.3重量%程度、Agが約0.5重量%〜1.5重量
%程度およびCuが約0.2重量%〜0.8重量%程度
とした組成を1成分とし、これにBi,Pb,Sb,Z
nおよびInのうち少なくとも1種類を合計で約2重量
%程度以下添加した場合(表4においては試料番号に丸
印が付記されている組成)においては、対振動耐性およ
び対落下耐性は低下しないことがわかった。すなわち、
はんだペーストはんだボール44に添加するBi,P
b,Sb,ZnおよびInは、その添加量が約2重量%
程度以下の場合には、対振動耐性および対落下耐性を低
下させる要因とはならないことがわかった。なお、表4
中においては、Snが98.25重量%〜98.75重
量%、Agが0.75重量%〜1.25重量%およびC
uが0.25重量%〜0.75重量%である場合の結果
のみ示した。
From the results shown in Table 4, the solder paste and the solder balls 44 contained Sn in an amount of about 97.7% by weight to 9%.
A composition containing about 9.3% by weight, about 0.5% to 1.5% by weight of Ag, and about 0.2% to 0.8% by weight of Cu is defined as one component. Pb, Sb, Z
When at least one of n and In is added in a total amount of about 2% by weight or less (in Table 4, the composition in which a circle is added to the sample number), the resistance to vibration and the resistance to drop are not reduced. I understand. That is,
Bi, P added to solder ball 44
b, Sb, Zn and In are added in an amount of about 2% by weight.
It has been found that when the degree is less than the degree, the resistance to vibration and the resistance to falling are not reduced. Table 4
In the above, Sn contained 98.25% to 98.75% by weight, Ag contained 0.75% to 1.25% by weight and C
Only the results when u is 0.25% by weight to 0.75% by weight are shown.

【0085】本実施の形態5においては、はんだペース
トおよびはんだボール44の組成をSnが約97.7重
量%〜99.3重量%程度、Agが約0.5重量%〜
1.5重量%程度およびCuが約0.2重量%〜0.8
重量%程度とすることで、その組成および表面が均質化
することができる。また、はんだペーストおよびはんだ
ボール44は、約0.2重量%〜0.8重量%程度の銅
を含んでいるので、衝撃や熱等で発生する応力を、その
はんだペーストおよびはんだボール44で吸収すること
ができる。さらに、はんだペーストおよびはんだボール
44は、はんだペーストおよびはんだボール44に含ま
れるAgを約0.5重量%〜1.5重量%程度とするこ
とにより、その内部にボイドが入りにくくすることがで
きる。これら3点の効果が重畳することにより、はんだ
ペーストおよびはんだボール44による接合強度をより
強固にすることができる。すなわち、本実施の形態5の
各実装部品が実装された有機基板71の機械的衝撃に対
する耐性をより強いものとすることが可能となる。
In the fifth embodiment, the composition of the solder paste and the solder ball 44 is about 97.7% to 99.3% by weight of Sn and about 0.5% by weight of Ag.
About 1.5% by weight and about 0.2% to 0.8% Cu
By adjusting the content to about% by weight, the composition and the surface can be homogenized. Further, since the solder paste and the solder balls 44 contain about 0.2% to 0.8% by weight of copper, the stress generated by impact or heat is absorbed by the solder paste and the solder balls 44. can do. Furthermore, the solder paste and the solder balls 44 can make it difficult for voids to be formed therein by setting the Ag contained in the solder paste and the solder balls 44 to about 0.5% by weight to 1.5% by weight. . When these three effects are superimposed, the bonding strength of the solder paste and the solder balls 44 can be further increased. That is, it is possible to make the organic substrate 71 on which the respective mounted components of the fifth embodiment are mounted more resistant to mechanical shock.

【0086】(実施の形態6)本実施の形態6は、たと
えばウェハレベルプロセスパッケージ(Wafer Process
Package;以下、WPPと略す)技術を用いて製造する
半導体装置に本発明を適用したものである。
(Embodiment 6) In Embodiment 6, for example, a wafer level process package (Wafer Process
The present invention is applied to a semiconductor device manufactured using a package (hereinafter abbreviated as WPP) technology.

【0087】図7(a)および(b)は、本実施の形態
6のマイコンチップ(半導体チップ)81の要部平面図
であり、図7(b)は、図7(a)中のF−F線におけ
る要部断面図である。
FIGS. 7A and 7B are plan views of a main part of a microcomputer chip (semiconductor chip) 81 according to the sixth embodiment, and FIG. 7B is a plan view of F in FIG. 7A. It is principal part sectional drawing in the -F line.

【0088】図7(a)および(b)に示すように、マ
イコンチップ81は、外形が約10mm角程度の大きさ
であり、その周辺に256の端子を有している。その2
56の端子には、はんだボール(バンプ電極)82が取
り付けられている。また、マイコンチップ81の表面に
は、たとえばポリイミド樹脂からなる封止樹脂膜97が
形成されている。
As shown in FIGS. 7A and 7B, the microcomputer chip 81 has an outer shape of about 10 mm square and has 256 terminals around it. Part 2
Solder balls (bump electrodes) 82 are attached to the 56 terminals. On the surface of the microcomputer chip 81, a sealing resin film 97 made of, for example, a polyimide resin is formed.

【0089】次に、上記したマイコンチップ81の製造
方法を図8〜図13に従って説明する。
Next, a method of manufacturing the microcomputer chip 81 will be described with reference to FIGS.

【0090】図8に示す半導体ウェハ(第1基板)91
の主面におけるマイコンチップ81の形成領域には、た
とえばp型MISFET(Metal Insulator Semiconduc
torField Effect Transistor),n型MISFETおよ
び情報記憶素子(たとえばキャパシタ)等のような所定
の集積回路素子が形成されている。また、半導体ウェハ
91のマイコンチップ81の形成領域上には配線層Lが
形成されている。配線層Lは、層間絶縁膜と配線層とが
交互に積み重ねられて形成されている。図8において
は、たとえば酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜92上
に形成されたボンディングパッド93のみが示されてい
る。ボンディングパッド93は、たとえばアルミニウム
またはアルミニウム−シリコン−銅合金からなる。
Semiconductor wafer (first substrate) 91 shown in FIG.
For example, a p-type MISFET (Metal Insulator Semiconduc
A predetermined integrated circuit element such as a torField Effect Transistor, an n-type MISFET, and an information storage element (for example, a capacitor) is formed. A wiring layer L is formed on the semiconductor wafer 91 on the region where the microcomputer chip 81 is formed. The wiring layer L is formed by alternately stacking interlayer insulating films and wiring layers. FIG. 8 shows only bonding pad 93 formed on interlayer insulating film 92 made of, for example, a silicon oxide film. The bonding pad 93 is made of, for example, aluminum or an aluminum-silicon-copper alloy.

【0091】層間絶縁膜92上には、表面保護膜94が
形成されており、これによって最上の配線層(たとえば
ボンディングパッド93)が覆われている。表面保護膜
94は、表面保護膜94aと表面保護膜94bとから構
成されている。表面保護膜94aは、たとえばTEOS
(Tetraethoxyorthosilane)ガスを用いたプラズマCV
D(Chemical Vapor Deposition)法で形成された酸化
シリコン膜上に、たとえばプラズマCVD法で形成され
た窒化シリコン膜が積み重ねられている。表面保護膜9
4bは、たとえばポリイミド樹脂からなる。
On the interlayer insulating film 92, a surface protection film 94 is formed, which covers the uppermost wiring layer (for example, the bonding pad 93). The surface protection film 94 includes a surface protection film 94a and a surface protection film 94b. The surface protection film 94a is made of, for example, TEOS
Plasma CV using (Tetraethoxyorthosilane) gas
A silicon nitride film formed by, for example, a plasma CVD method is stacked on a silicon oxide film formed by a D (Chemical Vapor Deposition) method. Surface protective film 9
4b is made of, for example, a polyimide resin.

【0092】バンプ電極が形成される領域の表面保護膜
94には、ボンディングパッド93の上面一部が露出す
るような接続孔95が形成されている。接続孔95にお
いて、表面保護膜94bに形成された部分の側面は順テ
ーパー状に形成されている。
In the surface protective film 94 in the region where the bump electrode is to be formed, a connection hole 95 is formed so that a part of the upper surface of the bonding pad 93 is exposed. In the connection hole 95, the side surface of the portion formed on the surface protection film 94b is formed in a forward tapered shape.

【0093】まず、図9に示すように、上記したような
半導体ウェハ91上に、たとえばクロム等からなる導体
膜96a,銅等からなる導体膜96bおよびクロム等か
らなる導体膜96cを下層から順にスパッタリング法等
によって堆積した後、これをフォトレジスト膜をマスク
としたエッチング技術によってパターニングする。最下
層の導体膜96aは、たとえば銅の拡散抑制または防止
機能および導体膜96bとポリイミド樹脂からなる表面
保護膜94bとの接着性を向上させる機能を有する膜で
ある。導体膜96a,96cは、クロムに限定されるも
のではなく、種々変更可能であり、たとえばチタン,チ
タンタングステン,窒化チタンまたはタングステンを用
いることもできる。なお、この段階において、バンプ電
極が形成される領域に残された導体膜96a〜96c
は、接続孔95を通じてボンディングパッド93と電気
的に接続されている。
First, as shown in FIG. 9, a conductor film 96a made of, for example, chromium, a conductor film 96b made of, for example, copper, and a conductor film 96c made of, for example, chromium are sequentially formed on a semiconductor wafer 91 as described above. After being deposited by a sputtering method or the like, this is patterned by an etching technique using a photoresist film as a mask. The lowermost conductive film 96a is, for example, a film having a function of suppressing or preventing the diffusion of copper and a function of improving the adhesion between the conductive film 96b and the surface protection film 94b made of a polyimide resin. The conductor films 96a and 96c are not limited to chromium, but can be variously modified, for example, titanium, titanium tungsten, titanium nitride, or tungsten. At this stage, the conductor films 96a to 96c left in the regions where the bump electrodes are to be formed are formed.
Are electrically connected to the bonding pads 93 through the connection holes 95.

【0094】次に、図10に示すように、フォトレジス
ト膜をマスクとしたエッチング技術によって導体膜96
a,96cを選択的に除去することにより、バンプ電極
が形成される領域に再配線(配線層)96を形成する。
再配線96は、接続孔95を通じてボンディングパッド
93と電気的に接続されている。
Next, as shown in FIG. 10, a conductor film 96 is formed by an etching technique using a photoresist film as a mask.
By selectively removing a and 96c, a rewiring (wiring layer) 96 is formed in a region where a bump electrode is to be formed.
The rewiring 96 is electrically connected to the bonding pad 93 through the connection hole 95.

【0095】次に、図11に示すように、半導体ウェハ
91上に、たとえば感光性のポリイミド樹脂からなる封
止樹脂膜97を塗布し、封止樹脂膜97自体に露光・現
像処理を施すことで封止樹脂膜97に接続孔98を形成
する。この接続孔98からは再配線96の上面の一部が
露出されている。
Next, as shown in FIG. 11, a sealing resin film 97 made of, for example, a photosensitive polyimide resin is applied on the semiconductor wafer 91, and the sealing resin film 97 itself is exposed and developed. Thus, a connection hole 98 is formed in the sealing resin film 97. A part of the upper surface of the rewiring 96 is exposed from the connection hole 98.

【0096】続いて、接続孔98の内部を含む封止樹脂
膜97上に、たとえばクロム,ニッケル−銅合金および
金を下層から順にスパッタリング法などによって堆積し
た後、これをフォトレジスト膜をエッチングマスクとし
たエッチング処理によってパターニングすることによ
り、バンプ下地金属パターン(配線層)99を形成す
る。バンプ下地金属パターン99は、たとえば平面円形
状に形成され、その径は約0.25mmとすることがで
きる。また、バンプ下地金属パターン99は、接続孔9
8を通じて再配線96と電気的に接続されている。ここ
で、半導体ウェハ91上において下地金属パターン99
は256個(16列×16行)とすることができ、隣り
合うバンプ下地金属パターン99同士の間隔は約0.5
mmとすることができる。さらに、バンプ下地金属パタ
ーン99の最上層を金とすることにより、次の工程にお
いて形成されるはんだボール82を構成するSnが熱処
理により拡散し、導体膜96bを構成するCuと反応し
て脆い金属化合物を形成することを防ぐことができる。
Subsequently, for example, chromium, nickel-copper alloy, and gold are sequentially deposited on the sealing resin film 97 including the inside of the connection hole 98 from a lower layer by a sputtering method or the like, and then the photoresist film is used as an etching mask. By performing the patterning by the etching process described above, the under bump metal pattern (wiring layer) 99 is formed. The bump base metal pattern 99 is formed, for example, in a plane circular shape, and can have a diameter of about 0.25 mm. In addition, the bump base metal pattern 99 is
8 and is electrically connected to the rewiring 96. Here, the underlying metal pattern 99 is formed on the semiconductor wafer 91.
Can be 256 (16 columns × 16 rows), and the distance between adjacent bump base metal patterns 99 is about 0.5
mm. Further, by making the uppermost layer of the bump base metal pattern 99 be gold, Sn forming the solder balls 82 formed in the next step is diffused by heat treatment and reacts with Cu forming the conductor film 96b to form a brittle metal. Compound formation can be prevented.

【0097】次に、図12に示すように、たとえばメタ
ルマスクを用いてバンプ下地金属パターン99上にフラ
ックスを印刷した後、ボール振込み装置を用いてバンプ
下地金属パターン99上にはんだボール82を置く。続
いて、半導体ウェハ91を、たとえば最高温度が約24
5℃程度となるリフロー炉に通し、リフロー処理を施
す。この工程により、はんだボール82をバンプ電極と
することができ、図7に示した本実施の形態6のマイコ
ンチップ81を製造することができる。はんだボール8
2は、その径をたとえば約0.3mm程度とすることが
でき、その材質としては、たとえば98.5Sn−1A
g−0.5Cuを例示することができる。ここで、本発
明者らが行った実験によれば、リフロー温度を約245
℃程度とすることにより、98.5Sn−1Ag−0.
5Cuからなるはんだボール82の内部にボイドが入る
ことを防ぐことができることがわかった。つまり、上記
したリフロー温度を約245℃程度とすることにより、
本実施の形態6におけるマイコンチップ81のはんだボ
ール82における機械的強度を向上することができる。
なお、本実施の形態6において、上記したフラックスは
従来用いられていたフラックスより活性度の高いものを
用いることにより、バンプ下地金属パターン99上には
んだボール82をより確実に固定することができる。な
お、はんだボール82を製造する工程は1ロットで行
い、バンプ下地金属パターン99上にはんだボール82
を置きリフロー処理を施す工程は3ロットで行う。
Next, as shown in FIG. 12, after a flux is printed on the metal pattern 99 under the bump using, for example, a metal mask, the solder ball 82 is placed on the metal pattern 99 under the bump using a ball transfer device. . Subsequently, the semiconductor wafer 91 is set to a maximum temperature of about 24, for example.
It is passed through a reflow furnace at about 5 ° C. to perform reflow treatment. By this step, the solder balls 82 can be used as bump electrodes, and the microcomputer chip 81 of the sixth embodiment shown in FIG. 7 can be manufactured. Solder ball 8
2 can have a diameter of, for example, about 0.3 mm, and its material is, for example, 98.5Sn-1A.
g-0.5Cu can be exemplified. Here, according to an experiment performed by the present inventors, the reflow temperature was set to about 245.
98.5Sn-1Ag-0.
It was found that voids could be prevented from entering the inside of the solder ball 82 made of 5Cu. That is, by setting the reflow temperature to about 245 ° C.,
The mechanical strength of the solder ball 82 of the microcomputer chip 81 in the sixth embodiment can be improved.
In the sixth embodiment, by using a flux having a higher activity than a conventionally used flux, the solder ball 82 can be more securely fixed on the bump base metal pattern 99. The manufacturing process of the solder ball 82 is performed in one lot, and the solder ball 82 is
And the process of performing the reflow process is performed in three lots.

【0098】さらに、半導体ウェハ91を洗浄し、半導
体ウェハ91から個々のマイコンチップ81を切り出し
た後、図13に示すように、マイコンチップ81を配線
基板(第2基板)100上に実装することができる。こ
の時、マイコンチップ81のバンプ電極となったはんだ
ボール82は、配線基板100のランド101と電気的
に接続される。また、マイコンチップ81の主面と配線
基板100の主面との間には充填材102が介在され
る。
Further, after cleaning the semiconductor wafer 91 and cutting out the individual microcomputer chips 81 from the semiconductor wafer 91, the microcomputer chips 81 are mounted on the wiring board (second substrate) 100 as shown in FIG. Can be. At this time, the solder balls 82 serving as the bump electrodes of the microcomputer chip 81 are electrically connected to the lands 101 of the wiring board 100. A filler 102 is interposed between the main surface of the microcomputer chip 81 and the main surface of the wiring board 100.

【0099】本実施の形態6においては、上記した各リ
フロー処理を施すロットごとに70個のマイコンチップ
81を70個製造した。その後、本発明者らは、各ロッ
トごとに70個のマイコンチップ81のうち6個を用い
て、はんだボール82の表面とそのはんだボール82と
電気的に接続したバンプ下地金属パターン99との間の
抵抗値を測定した。
In the sixth embodiment, 70 microcomputer chips 81 are manufactured for each lot to be subjected to the above-described reflow processing. After that, the present inventors used six of the 70 microcomputer chips 81 for each lot to determine the distance between the surface of the solder ball 82 and the underlying metal pattern 99 electrically connected to the solder ball 82. Was measured.

【0100】また、本発明者らは、上記した各リフロー
処理を施すロットごとに70個のマイコンチップ81の
うち32個を用いて、前記実施の形態1において説明し
た落下試験と同様の落下試験を行った。
Further, the present inventors used a drop test similar to the drop test described in the first embodiment by using 32 of the 70 microcomputer chips 81 for each lot to be subjected to each reflow process described above. Was done.

【0101】さらに、本発明者らは、上記した各リフロ
ー処理を施すロットごとに70個のマイコンチップ81
のうち32個を用いて、前記実施の形態1において説明
した振動試験と同様の振動試験を行った。ただし、本実
施の形態6においては、約12mm角,高さ1.1mの
プラスチック製のケース2個にマイコンチップ81を1
6個ずつ入れて振動試験を行った。
Further, the present inventors have set 70 microcomputer chips 81 for each lot to be subjected to each reflow process described above.
A vibration test similar to the vibration test described in the first embodiment was performed using 32 of them. However, in the sixth embodiment, one microcomputer chip 81 is attached to two plastic cases of about 12 mm square and 1.1 m height.
A vibration test was conducted by inserting six pieces each.

【0102】さらに、また、上記した落下試験および振
動試験の後、その落下試験および振動試験に用いたマイ
コンチップ81のはんだボール82の表面とバンプ下地
金属パターン99との間の抵抗値を測定した。
Further, after the drop test and the vibration test described above, the resistance value between the surface of the solder ball 82 of the microcomputer chip 81 and the metal pattern 99 under the bump used for the drop test and the vibration test was measured. .

【0103】本発明者らは、上記した落下試験および振
動試験より、はんだボール82を98.5Sn−1Ag
−0.5Cuにより形成した場合、はんだボール82の
対振動耐性および対落下耐性を向上できることを見出し
た。また、上記した抵抗値測定より、落下試験および振
動試験の前後ではんだボール82の表面とバンプ下地金
属パターン99との間の抵抗値の増加はないことを見出
した。
The present inventors found that the solder ball 82 was 98.5 Sn-1 Ag based on the drop test and the vibration test described above.
It has been found that, when formed with -0.5Cu, the solder ball 82 can have improved resistance to vibration and drop. Further, it was found from the above-described resistance value measurement that there was no increase in the resistance value between the surface of the solder ball 82 and the bump underlying metal pattern 99 before and after the drop test and the vibration test.

【0104】本実施の形態6においては、はんだボール
82の組成をSnが約98.5重量%程度、Agが約1
重量%程度およびCuが約0.5重量%程度とすること
で、前記実施の形態1で説明したはんだボール4と同様
に、その組成および表面を均質化することができる。ま
た、はんだボール82は、約0.5重量%程度の銅を含
んでいるので、衝撃や熱等で発生する応力をはんだボー
ル82で吸収することができる。さらに、はんだボール
82は、はんだボール82に含まれるAgを約1重量%
程度とすることにより、前記実施の形態1で説明したは
んだボール4と同様にその内部にボイドが入りにくくす
ることができる。これら3点の効果が重畳することによ
り、はんだボール82による接合強度をより強固にする
ことができる。すなわち、前記実施の形態1において図
1を用いて説明したCSP1と同様に、本実施の形態6
のマイコンチップ81の機械的衝撃に対する耐性をより
強いものとすることが可能となる。
In the sixth embodiment, the composition of the solder ball 82 is about 98.5% by weight of Sn and about 18.5% of Ag.
When the content is about 0.5% by weight and the content of Cu is about 0.5% by weight, the composition and the surface can be homogenized similarly to the solder ball 4 described in the first embodiment. Further, since the solder ball 82 contains approximately 0.5% by weight of copper, the stress generated by impact, heat, or the like can be absorbed by the solder ball 82. Further, the solder ball 82 contains about 1% by weight of Ag contained in the solder ball 82.
By setting the degree, it is possible to make it difficult for voids to enter inside the solder ball 4 similarly to the solder ball 4 described in the first embodiment. By superimposing these three effects, the bonding strength of the solder ball 82 can be further increased. That is, similar to the CSP 1 described with reference to FIG.
Of the microcomputer chip 81 can be made more resistant to mechanical shock.

【0105】(実施の形態7)本実施の形態7は、たと
えばFC−BGA(フリップチップBGA(Ball Grid
Array))技術を用いて製造する半導体装置に本発明を
適用したものである。
(Embodiment 7) The present embodiment 7 relates to, for example, an FC-BGA (flip chip BGA (Ball Grid
Array)) The present invention is applied to a semiconductor device manufactured using technology.

【0106】図14(a)および(b)は、本実施の形
態7のFC−BGA111の要部平面図であり、図14
(b)は、図14(a)中のG−G線における要部断面
図である。なお、図14(a)においては、説明のため
にメモリチップ(半導体チップ)112およびはんだボ
ール(バンプ電極)115も示した。
FIGS. 14A and 14B are plan views of main parts of the FC-BGA 111 according to the seventh embodiment.
15B is a cross-sectional view of a main part along line GG in FIG. In FIG. 14A, a memory chip (semiconductor chip) 112 and a solder ball (bump electrode) 115 are also shown for explanation.

【0107】図14(a)および(b)に示すように、
本実施の形態7のFC−BGA111は、メモリチップ
112をインターポーザである有機基板(第2基板)1
13に搭載したものである。図示は省略するが、有機基
板113のメモリチップ112が搭載される側には、メ
モリチップ112に取り付けられたはんだボール114
と対応した位置に、たとえばニッケル−金からなるパッ
ドが形成されている。そのパッドは、有機基板113の
裏面の端子(はんだボール115)と電気的に接続され
ている。また、メモリチップ112と有機基板113と
の間には、たとえばエポキシ系の樹脂であるアンダーフ
ィルからなる充填材116が充填されている。さらに、
メモリチップ112の裏面には、接着剤117により、
たとえばアルミニウム製の放熱板118が取り付けられ
ている。
As shown in FIGS. 14A and 14B,
In the FC-BGA 111 according to the seventh embodiment, the memory chip 112 is connected to an organic substrate (second substrate) 1 serving as an interposer.
13. Although not shown, a solder ball 114 attached to the memory chip 112 is provided on the side of the organic substrate 113 on which the memory chip 112 is mounted.
Pads made of, for example, nickel-gold are formed at positions corresponding to. The pad is electrically connected to a terminal (solder ball 115) on the back surface of the organic substrate 113. A space between the memory chip 112 and the organic substrate 113 is filled with a filler 116 made of, for example, an underfill which is an epoxy resin. further,
On the back surface of the memory chip 112, an adhesive 117
For example, a heat sink 118 made of aluminum is attached.

【0108】メモリチップ112は、たとえば外形が約
7mm×14mm角程度の大きさであり、200個の端
子を有している。その約200程度の端子には、はんだ
ボール114が取り付けられている。はんだボール11
4は、たとえばその径を約0.25mm程度とすること
ができ、その材質としては98.5Sn−1Ag−0.
5Cuを例示することができる。また、図示は省略する
が、メモリチップ112の表面には、たとえばポリイミ
ド樹脂からなる封止樹脂膜が形成されている。
The memory chip 112 has, for example, an outer size of about 7 mm × 14 mm square, and has 200 terminals. Solder balls 114 are attached to about 200 terminals. Solder ball 11
4 can have a diameter of about 0.25 mm, for example, and its material is 98.5Sn-1Ag-0.
5Cu can be exemplified. Although not shown, a sealing resin film made of, for example, a polyimide resin is formed on the surface of the memory chip 112.

【0109】はんだボール115は、有機基板113の
裏面において、たとえば17列×9行および約1.27
mm程度の間隔で取り付けることができ、その個数は1
53個となる。メモリチップ112の端子数は200で
あるが、メモリチップ112が有する電源端子およびグ
ランド端子を集約することで、メモリチップ112が電
気的に接続される有機基板113の裏面の端子数を15
3個に低減することができる。また、はんだボール11
5は、たとえばその径を約0.67mm程度とすること
ができ、その材質としては37Pb−63Snを例示す
ることができる。
The solder balls 115 are, for example, 17 columns × 9 rows and about 1.27 on the back surface of the organic substrate 113.
mm, and the number is 1
It becomes 53 pieces. Although the number of terminals of the memory chip 112 is 200, the number of terminals on the rear surface of the organic substrate 113 to which the memory chip 112 is electrically connected is reduced by collecting power and ground terminals of the memory chip 112.
It can be reduced to three. The solder balls 11
5 can have a diameter of about 0.67 mm, for example, and its material can be exemplified by 37Pb-63Sn.

【0110】次に、上記したFC−BGA111の製造
方法を図15と図16とに従って説明する。
Next, a method of manufacturing the above-described FC-BGA 111 will be described with reference to FIGS.

【0111】まず、前記実施の形態6において図8〜図
12を用いて説明したマイコンチップ81の製造工程と
ほぼ同様の製造工程によりメモリチップ112を製造し
た後、そのメモリチップ112を有機基板113に取り
付ける。この時、メモリチップ112は、たとえばフラ
ックスを用い約245℃程度のリフロー処理を施すこと
によりはんだボール114を溶融させ、その後固化させ
ることで有機基板113に取り付けることができる。ま
た、上記したリフロー温度を約245℃程度とすること
により、前記実施の形態6において図12を用いて説明
したはんだボール82と同様に、98.5Sn−1Ag
−0.5Cuからなるはんだボール114の内部にボイ
ドが入ることを防ぐことができる。つまり、上記したリ
フロー温度を約245℃程度とすることにより、本実施
の形態7におけるメモリチップ112のはんだボール1
14における機械的強度を向上することができる。
First, the memory chip 112 is manufactured by substantially the same manufacturing process as that of the microcomputer chip 81 described in the sixth embodiment with reference to FIGS. 8 to 12, and then the memory chip 112 is mounted on the organic substrate 113. Attach to At this time, the memory chip 112 can be attached to the organic substrate 113 by melting the solder balls 114 by performing a reflow process at about 245 ° C. using, for example, a flux and then solidifying the solder balls. Also, by setting the reflow temperature to about 245 ° C., 98.5Sn−1Ag can be obtained similarly to the solder ball 82 described in the sixth embodiment with reference to FIG.
It is possible to prevent voids from entering the solder balls 114 made of -0.5Cu. That is, by setting the reflow temperature to about 245 ° C., the solder balls 1 of the memory chip 112 in the seventh embodiment are set.
14, the mechanical strength can be improved.

【0112】図15中においては図示を省略したが、前
記実施の形態6において図11を用いて説明したバンプ
下地金属パターン99は、本実施の形態7においてはそ
の径を約0.2mm程度とすることができる。ここで、
本実施の形態7における下地金属パターン99は153
個(10列×20行)とすることができ、隣り合うバン
プ下地金属パターン99同士の間隔は約0.63mmと
することができる。
Although not shown in FIG. 15, the under bump metal pattern 99 described in the sixth embodiment with reference to FIG. 11 has a diameter of about 0.2 mm in the seventh embodiment. can do. here,
The base metal pattern 99 in the seventh embodiment is 153
(10 columns × 20 rows), and the interval between adjacent bump base metal patterns 99 can be about 0.63 mm.

【0113】はんだボール114は、はんだ印刷用のマ
スクを用いて半導体ウェハ上にペースト状のはんだ材
(はんだペースト)を印刷した後、たとえば最高温度が
約245℃程度となるリフロー炉に通し、リフロー処理
を施すことにより形成する。また、この工程により、は
んだボール114をバンプ電極とすることができる。な
お、本実施の形態7においては、上記したはんだペース
トを印刷しリフロー処理を施す工程は3ロットで行う。
The solder ball 114 is formed by printing a paste-like solder material (solder paste) on a semiconductor wafer using a mask for solder printing and then passing the solder ball 114 through a reflow furnace having a maximum temperature of about 245 ° C., for example. It is formed by performing processing. Also, by this step, the solder balls 114 can be used as bump electrodes. In the seventh embodiment, the steps of printing the solder paste and performing the reflow process are performed in three lots.

【0114】本実施の形態7においては、はんだボール
114は、半導体ウェハ上にはんだペーストを印刷し、
リフロー処理を施すことにより形成している。そのた
め、半導体ウェハ上のはんだボール114が形成される
位置にフラックスを印刷した後、ボール振込み装置を用
いてはんだボール114を置き、続けてリフロー処理を
施すことによりはんだボール114を固定する場合と比
較して、ボール振込み装置およびフラックス印刷機など
を使用する必要がなくなる。また、はんだペーストを用
いて半導体ウェハ上にはんだボール114を形成する場
合は、あらかじめはんだボール114を用意しておき、
そのはんだボールをそのまま半導体ウェハ上の所定の位
置に置いてリフロー処理により固定する場合より材料費
を安価にすることができる。つまり、本実施の形態7で
示すような、はんだペーストを用いて半導体ウェハ上に
はんだボール114を形成する場合は、あらかじめはん
だボール114を用意しておき、そのはんだボールをそ
のまま半導体ウェハ上の所定の位置に置いてリフロー処
理により固定する場合より本実施の形態7のFC−BG
A111の製造コストを安価にすることができる。
In the seventh embodiment, the solder balls 114 are formed by printing a solder paste on a semiconductor wafer.
It is formed by performing a reflow process. Therefore, after printing the flux on the position where the solder ball 114 is formed on the semiconductor wafer, the solder ball 114 is placed using a ball transfer device, and then the solder ball 114 is fixed by performing a reflow process. Thus, it is not necessary to use a ball transfer device and a flux printing machine. When the solder balls 114 are formed on the semiconductor wafer using the solder paste, the solder balls 114 are prepared in advance,
The material cost can be reduced as compared with a case where the solder balls are directly placed at predetermined positions on the semiconductor wafer and fixed by reflow processing. That is, when the solder balls 114 are formed on a semiconductor wafer using a solder paste as shown in the seventh embodiment, the solder balls 114 are prepared in advance, and the solder balls 114 FC-BG according to the seventh embodiment, compared to the case where the
The manufacturing cost of A111 can be reduced.

【0115】はんだボール114の形成後、半導体ウェ
ハを洗浄し、半導体ウェハをダイシングにより切断する
ことで個々のメモリチップ112に切り出すことができ
る。
After the formation of the solder balls 114, the semiconductor wafer is cleaned, and the semiconductor wafer can be cut into individual memory chips 112 by dicing.

【0116】メモリチップ112を有機基板113に取
り付け、残留しているフラックスを洗浄した後、メモリ
チップ112と有機基板113との間に充填材116を
充填し、約150℃程度の熱処理を施すことによりその
充填材116を硬化させる。
After the memory chip 112 is mounted on the organic substrate 113 and the remaining flux is washed, a filler 116 is filled between the memory chip 112 and the organic substrate 113, and a heat treatment at about 150 ° C. is performed. Cures the filler 116.

【0117】次に、図16に示すように、上記したはん
だボール114と同様の製造方法により37Pb−63
Snからなるはんだボール115を有機基板113の裏
面のパッド上に形成する。
Next, as shown in FIG. 16, 37Pb-63
A solder ball 115 made of Sn is formed on a pad on the back surface of the organic substrate 113.

【0118】続いて、メモリチップの裏面に接着剤11
7により放熱板118を取り付けることにより、図14
に示したFC−BGA111を製造することができる。
Subsequently, the adhesive 11 is applied to the back surface of the memory chip.
By attaching the heat radiating plate 118 according to FIG.
Can be manufactured.

【0119】本実施の形態7においては、上記した各は
んだペーストを印刷しリフロー処理を施すロットごとに
70個のFC−BGA111を70個製造した。その
後、本発明者らは、その70個のFC−BGAを用い
て、前記実施の形態6においてお行った抵抗値測定,落
下試験および振動試験と同様の抵抗値測定,落下試験お
よび振動試験を行った。なお、振動試験については、F
C−BGA111をプラスチック製のケースに入れず
に、直接振動試験機のステージに固定することで行っ
た。
In the seventh embodiment, 70 FC-BGAs 111 were manufactured for each lot to which the above-mentioned solder paste was printed and subjected to reflow processing. Thereafter, the present inventors conducted the same resistance value measurement, drop test, and vibration test as in the sixth embodiment using the 70 FC-BGAs, and performed the same resistance value measurement, drop test, and vibration test. went. For the vibration test, F
The test was performed by fixing the C-BGA 111 directly to the stage of a vibration tester without putting it in a plastic case.

【0120】本発明者らは、上記した落下試験および振
動試験より、はんだボール114を98.5Sn−1A
g−0.5Cuにより形成した場合、はんだボール11
4の対振動耐性および対落下耐性を向上できることを見
出した。また、上記した抵抗値測定より、落下試験およ
び振動試験の前後ではんだボール114の接続部におけ
る抵抗値の増加はないことを見出した。
The present inventors found that the solder ball 114 was 98.5Sn-1A based on the drop test and the vibration test described above.
g-0.5Cu, solder balls 11
4 was found to be able to improve the resistance to vibration and the resistance to falling. Further, it was found from the above-described resistance value measurement that there was no increase in the resistance value at the connection portion of the solder ball 114 before and after the drop test and the vibration test.

【0121】本実施の形態7においては、はんだボール
114の組成をSnが約98.5重量%程度、Agが約
1重量%程度およびCuが約0.5重量%程度とするこ
とで、前記実施の形態1で説明したはんだボール4と同
様に、その組成および表面を均質化することができる。
また、はんだボール114は、約0.5重量%程度の銅
を含んでいるので、衝撃や熱等で発生する応力をはんだ
ボール114で吸収することができる。さらに、はんだ
ボール114は、はんだボール114に含まれるAgを
約1重量%程度とすることにより、前記実施の形態1で
説明したはんだボール4と同様にその内部にボイドが入
りにくくすることができる。これら3点の効果が重畳す
ることにより、はんだボール114による接合強度をよ
り強固にすることができる。すなわち、前記実施の形態
1において図1を用いて説明したCSP1と同様に、本
実施の形態7のFC−BGA111の機械的衝撃に対す
る耐性をより強いものとすることが可能となる。
In the seventh embodiment, the composition of the solder ball 114 is about 98.5% by weight of Sn, about 1% by weight of Ag, and about 0.5% by weight of Cu. Similar to the solder ball 4 described in the first embodiment, the composition and the surface can be homogenized.
Further, since the solder ball 114 contains about 0.5% by weight of copper, the stress generated by impact, heat, or the like can be absorbed by the solder ball 114. Furthermore, by setting the Ag contained in the solder ball 114 to about 1% by weight, it is possible to make it difficult for voids to enter inside the solder ball 114, similarly to the solder ball 4 described in the first embodiment. . By superimposing the effects of these three points, the bonding strength of the solder balls 114 can be further increased. That is, similarly to the CSP 1 described with reference to FIG. 1 in the first embodiment, the FC-BGA 111 according to the seventh embodiment can have higher resistance to mechanical shock.

【0122】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでも
ない。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, it can be changed.

【0123】たとえば、前記実施の形態5においては、
Sn,AgおよびCuからなる組成を1成分とし、これ
にBi,Pb,Sb,ZnおよびInのうち少なくとも
1種類を添加したはんだボールを有する各実装部品を、
そのはんだボールと同一の組成のはんだペーストを用い
て有機基板に実装する場合を例示したが、PbおよびS
nからなる組成のはんだペーストを用いてもよい。上記
したはんだボールを構成する材質とPbおよびSnから
なる組成のはんだペーストを構成する材質とは、熱処理
などにより相互拡散しても機械的に脆い金属化合物を形
成しないからである。
For example, in the fifth embodiment,
Each component having a solder ball with a composition of Sn, Ag and Cu as one component and at least one of Bi, Pb, Sb, Zn and In added thereto,
The case of mounting on an organic substrate using a solder paste having the same composition as that of the solder ball has been exemplified.
A solder paste having a composition of n may be used. This is because the material forming the solder ball and the material forming the solder paste having the composition of Pb and Sn do not form a mechanically brittle metal compound even when mutually diffused by heat treatment or the like.

【0124】[0124]

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下の通りである。 (1)本発明によれば、半導体装置が有するはんだボー
ルを、Snが約97.7重量%〜99.3重量%程度、
Agが約0.5重量%〜1.5重量%程度およびCuが
約0.2重量%〜0.8重量%程度とした組成で形成す
るので、そのはんだボールの対振動耐性および対落下耐
性を向上できる。 (2)本発明によれば、半導体装置が有するはんだボー
ルを、Snが約97.7重量%〜99.3重量%程度、
Agが約0.5重量%〜1.5重量%程度およびCuが
約0.2重量%〜0.8重量%程度とした組成で形成す
るので、そのはんだボールの組成および表面を均質とす
ることができる。 (3)本発明によれば、半導体装置が有するはんだボー
ルの組成および表面を均質化することができるので、は
んだボールとパッドとの接続強度が低下することを防ぐ
ことができる。 (4)本発明によれば、半導体装置が有するはんだボー
ルを、Snが約97.7重量%〜99.3重量%程度、
Agが約0.5重量%〜1.5重量%程度およびCuが
約0.2重量%〜0.8重量%程度とした組成で形成す
るので、リフローおよび高温放置に伴う衝撃や熱等で発
生する応力をはんだボールで吸収することができる。 (5)本発明によれば、半導体装置が有するはんだボー
ルを、Snが約97.7重量%〜99.3重量%程度、
Agが約0.5重量%〜1.5重量%程度およびCuが
約0.2重量%〜0.8重量%程度とした組成で形成す
るので、はんだボールにボイドが入ることを防ぐことが
できる。 (6)本発明によれば、半導体装置が有するはんだボー
ルにボイドが入ることを防ぐことができるので、はんだ
ボールによる接続部分の接続強度の低下および断線不良
を防ぐことができる。 (7)本発明によれば、半導体装置が有するはんだボー
ルを、Snが約97.7重量%〜99.3重量%程度、
Agが約0.5重量%〜1.5重量%程度およびCuが
約0.2重量%〜0.8重量%程度とした組成で形成す
るので、その組成中にBi,Pb,Sb,ZnおよびI
nのうち少なくとも1種類を合計で約2重量%程度以下
添加した場合においてもはんだボールの対振動耐性およ
び対落下耐性の低下を防ぐことができる。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed by the present application will be briefly described as follows. (1) According to the present invention, a solder ball included in a semiconductor device is provided with Sn of about 97.7% by weight to about 99.3% by weight,
Since the solder ball is formed with a composition in which Ag is about 0.5% to 1.5% by weight and Cu is about 0.2% to 0.8% by weight, the solder ball has resistance to vibration and drop. Can be improved. (2) According to the present invention, the solder ball included in the semiconductor device is provided with Sn of about 97.7% by weight to about 99.3% by weight,
Since the composition is such that Ag is about 0.5% to 1.5% by weight and Cu is about 0.2% to 0.8% by weight, the composition and the surface of the solder ball are uniform. be able to. (3) According to the present invention, the composition and the surface of the solder ball of the semiconductor device can be homogenized, so that the connection strength between the solder ball and the pad can be prevented from lowering. (4) According to the present invention, the solder ball included in the semiconductor device is formed by adding Sn of about 97.7% by weight to about 99.3% by weight,
Ag is formed in a composition of about 0.5% to 1.5% by weight and Cu is formed in a composition of about 0.2% to 0.8% by weight. The generated stress can be absorbed by the solder ball. (5) According to the present invention, the solder ball included in the semiconductor device is provided with Sn of about 97.7% by weight to about 99.3% by weight,
Since Ag is formed in a composition of about 0.5% to 1.5% by weight and Cu is formed in a composition of about 0.2% to 0.8% by weight, it is possible to prevent voids from entering solder balls. it can. (6) According to the present invention, it is possible to prevent voids from entering the solder balls of the semiconductor device, so that it is possible to prevent a decrease in the connection strength of the connection portion due to the solder balls and a disconnection failure. (7) According to the present invention, the solder ball included in the semiconductor device is provided with Sn of about 97.7% by weight to about 99.3% by weight,
Since Ag is formed in a composition of about 0.5% to 1.5% by weight and Cu is formed in a composition of about 0.2% to 0.8% by weight, Bi, Pb, Sb, Zn is contained in the composition. And I
Even when at least one of n is added in a total amount of about 2% by weight or less, it is possible to prevent the resistance of the solder ball to vibration and drop from dropping.

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

【図1】(a)および(b)は本発明の一実施の形態で
ある半導体装置の要部平面図および要部断面図である。
FIGS. 1A and 1B are a main part plan view and a main part cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention;

【図2】本発明の一実施の形態である半導体装置に用い
たはんだボールの組成の例を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a composition of a solder ball used in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図3】(a)および(b)は本発明の一実施の形態で
ある半導体装置の要部平面図および要部断面図である。
FIGS. 3A and 3B are a main part plan view and a main part cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention;

【図4】(a)および(b)は本発明の一実施の形態で
ある半導体装置の要部平面図および要部断面図である。
FIGS. 4A and 4B are a main part plan view and a main part cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention;

【図5】(a)および(b)は本発明の一実施の形態で
ある半導体装置の要部平面図および要部断面図である。
FIGS. 5A and 5B are a main part plan view and a main part cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention;

【図6】(a)および(b)は本発明の一実施の形態で
ある半導体装置の要部平面図および要部断面図である。
FIGS. 6A and 6B are a main part plan view and a main part cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention;

【図7】(a)および(b)は本発明の一実施の形態で
ある半導体装置の要部平面図および要部断面図である。
FIGS. 7A and 7B are a main part plan view and a main part cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention;

【図8】図7に示した半導体装置の製造方法の一例を示
した要部断面図である。
8 is a fragmentary cross-sectional view showing one example of a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 7;

【図9】図8に続く半導体装置の製造工程中の要部断面
図である。
9 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 8;

【図10】図9に続く半導体装置の製造工程中の要部断
面図である。
10 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 9;

【図11】図10に続く半導体装置の製造工程中の要部
断面図である。
11 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 10;

【図12】図11に続く半導体装置の製造工程中の要部
断面図である。
12 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 11;

【図13】図12に続く半導体装置の製造工程中の要部
断面図である。
13 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 12;

【図14】(a)および(b)は本発明の一実施の形態
である半導体装置の要部平面図および要部断面図であ
る。
FIGS. 14A and 14B are a main part plan view and a main part cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention;

【図15】図14に示した半導体装置の製造方法の一例
を示した要部断面図である。
15 is a fragmentary cross-sectional view showing one example of the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 14;

【図16】図15に続く半導体装置の製造工程中の要部
断面図である。
16 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 15;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 CSP 2 基板(第1基板) 3 システムLSIチップ(半導体チップ) 4 はんだボール(バンプ電極) 5 ボンディングワイヤ 6 モールド樹脂 11〜38 組成点 41 CSP 42 基板(第1基板) 43 メモリチップ(半導体チップ) 44 はんだボール(バンプ電極) 45 ボンディングワイヤ 46 モールド樹脂 51 マイコンCSP 52 基板(第1基板) 53 マイコンチップ(半導体チップ) 54 はんだボール(バンプ電極) 55 ボンディングワイヤ 56 モールド樹脂 61 アルミナ多層基板(第2基板) 62 Ag−Ptパッド 63 配線 71 有機基板(第2基板) 72a フラッシュメモリ(電子部品) 72b フラッシュメモリ(電子部品) 73 ゲートアレイ(電子部品) 74 接栓 81 マイコンチップ(半導体チップ) 82 はんだボール(バンプ電極) 91 半導体ウェハ(第1基板) 92 層間絶縁膜 93 ボンディングパッド 94 表面保護膜 94a 表面保護膜 94b 表面保護膜 95 接続孔 96 再配線(配線層) 96a 導体膜 96b 導体膜 96c 導体膜 97 封止樹脂膜 98 接続孔 99 バンプ下地金属パターン(配線層) 100 配線基板(第2基板) 101 ランド 102 充填材 111 FC−BGA 112 メモリチップ(半導体チップ) 113 有機基板(第2基板) 114 はんだボール(バンプ電極) 115 はんだボール 116 充填材 117 接着剤 118 放熱板 L 配線層 Reference Signs List 1 CSP 2 substrate (first substrate) 3 system LSI chip (semiconductor chip) 4 solder ball (bump electrode) 5 bonding wire 6 molding resin 11 to 38 composition point 41 CSP 42 substrate (first substrate) 43 memory chip (semiconductor chip) ) 44 Solder ball (bump electrode) 45 Bonding wire 46 Mold resin 51 Microcomputer CSP 52 Substrate (first substrate) 53 Microcomputer chip (semiconductor chip) 54 Solder ball (bump electrode) 55 Bonding wire 56 Mold resin 61 Alumina multilayer substrate (No. 2 substrate) 62 Ag-Pt pad 63 wiring 71 organic substrate (second substrate) 72a flash memory (electronic component) 72b flash memory (electronic component) 73 gate array (electronic component) 74 connector 81 microcomputer chip (semiconductor chip) 82) Solder ball (bump electrode) 91 Semiconductor wafer (first substrate) 92 Interlayer insulating film 93 Bonding pad 94 Surface protection film 94a Surface protection film 94b Surface protection film 95 Connection hole 96 Rewiring (wiring layer) 96a Conductive film 96b Conductive film 96c Conductive film 97 Sealing resin film 98 Connection hole 99 Under bump metal pattern (wiring layer) 100 Wiring substrate (second substrate) 101 Land 102 Filler 111 FC-BGA 112 Memory chip (semiconductor chip) 113 Organic substrate ( (Second substrate) 114 solder ball (bump electrode) 115 solder ball 116 filler 117 adhesive 118 heat sink L wiring layer

フロントページの続き (72)発明者 山本 健一 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 三浦 一真 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 木本 良輔 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立超エル・エス・アイ・システム ズ内 (72)発明者 川窪 浩 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立超エル・エス・アイ・システム ズ内Continued on the front page (72) Inventor Kenichi Yamamoto 5-2-1, Josuihonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Within the Semiconductor Group, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Kazuma Miura 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture (72) Inventor Ryosuke Kimoto 5-22-1, Kamizuhoncho, Kodaira-shi, Tokyo Inside Hitachi Super-LSI Systems Co., Ltd. (72) Inventor Kawakubo Hiroshi 5-22-1, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo Inside Hitachi Cho LSI Systems Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)主面上に半導体素子および配線層
を有する半導体ウェハを切断して半導体チップを形成す
る工程、(b)前記半導体チップを第1基板の主面上の
所定の位置に搭載する工程、(c)前記半導体チップの
配線層と前記第1基板の配線層とを電気的に接続する工
程、(d)前記第1基板の主面上に封止用絶縁膜を形成
し、前記半導体チップを封止する工程、(e)前記第1
基板の裏面の所定の位置において前記第1基板の前記配
線層と電気的に接続されるバンプ電極を形成する工程、
を含み、前記バンプ電極はスズが97.7重量%〜9
9.3重量%、銀が0.5重量%〜1.5重量%および
銅が0.2重量%〜0.8重量%となる組成または前記
した組成にビスマス、鉛、アンチモン、亜鉛およびイン
ジウムのうち少なくとも1種類が合計で2重量%以下含
まれる組成で形成することを特徴とする半導体装置の製
造方法。
(A) cutting a semiconductor wafer having a semiconductor element and a wiring layer on a main surface to form a semiconductor chip; (b) placing the semiconductor chip at a predetermined position on a main surface of a first substrate (C) electrically connecting the wiring layer of the semiconductor chip to the wiring layer of the first substrate; and (d) forming a sealing insulating film on the main surface of the first substrate. (E) sealing the semiconductor chip;
Forming a bump electrode electrically connected to the wiring layer of the first substrate at a predetermined position on the back surface of the substrate;
Wherein the bump electrode contains 97.7% by weight of tin to 9% by weight.
9.3% by weight, 0.5% to 1.5% by weight of silver and 0.2% to 0.8% by weight of copper, or bismuth, lead, antimony, zinc and indium Characterized in that at least one of them is formed with a composition containing 2% by weight or less in total.
【請求項2】 (a)主面上に半導体素子および配線層
を有する第1基板の裏面の所定の位置において前記配線
層と電気的に接続されるバンプ電極を形成する工程、
(b)前記第1基板を切断して半導体チップを形成する
工程、を含み、前記バンプ電極はスズが97.7重量%
〜99.3重量%、銀が0.5重量%〜1.5重量%お
よび銅が0.2重量%〜0.8重量%となる組成または
前記した組成にビスマス、鉛、アンチモン、亜鉛および
インジウムのうち少なくとも1種類が合計で2重量%以
下含まれる組成で形成特徴とする半導体装置の製造方
法。
2. (a) forming a bump electrode electrically connected to the wiring layer at a predetermined position on the back surface of a first substrate having a semiconductor element and a wiring layer on a main surface;
(B) cutting the first substrate to form a semiconductor chip, wherein the bump electrode contains 97.7% by weight of tin.
9999.3% by weight, silver of 0.5% to 1.5% by weight and copper of 0.2% to 0.8% by weight or the above-mentioned composition containing bismuth, lead, antimony, zinc and A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that at least one kind of indium is formed in a composition containing 2% by weight or less in total.
【請求項3】 (a)主面上に半導体素子および配線層
を有する半導体ウェハを切断して半導体チップを形成す
る工程、(b)前記半導体チップを第1基板の主面上の
所定の位置に搭載する工程、(c)前記半導体チップの
配線層と前記第1基板の配線層とを電気的に接続する工
程、(d)前記第1基板の主面上に封止用絶縁膜を形成
し、前記半導体チップを封止する工程、(e)前記第1
基板の裏面の所定の位置において前記第1基板の前記配
線層と電気的に接続されるバンプ電極を形成する工程、
(f)前記(a)〜(e)工程後に、前記第1基板を含
む複数の電子部品を第2基板に電気的に接続する工程、
を含み、前記バンプ電極はスズが97.7重量%〜9
9.3重量%、銀が0.5重量%〜1.5重量%および
銅が0.2重量%〜0.8重量%となる組成または前記
した組成にビスマス、鉛、アンチモン、亜鉛およびイン
ジウムのうち少なくとも1種類が合計で2重量%以下含
まれる組成で形成し、前記第1基板以外の電子部品は前
記バンプ電極と同じ組成のはんだ材料により前記第2基
板に接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. A step of forming a semiconductor chip by cutting a semiconductor wafer having a semiconductor element and a wiring layer on a main surface, and (b) a predetermined position of the semiconductor chip on a main surface of a first substrate. (C) electrically connecting the wiring layer of the semiconductor chip to the wiring layer of the first substrate; and (d) forming a sealing insulating film on the main surface of the first substrate. (E) sealing the semiconductor chip;
Forming a bump electrode electrically connected to the wiring layer of the first substrate at a predetermined position on the back surface of the substrate;
(F) electrically connecting a plurality of electronic components including the first substrate to a second substrate after the steps (a) to (e);
Wherein the bump electrode contains 97.7% by weight of tin to 9% by weight.
9.3% by weight, 0.5% to 1.5% by weight of silver and 0.2% to 0.8% by weight of copper, or bismuth, lead, antimony, zinc and indium Wherein at least one of the first and second substrates is formed with a composition containing 2% by weight or less in total, and electronic components other than the first substrate are connected to the second substrate with a solder material having the same composition as the bump electrodes. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項4】 (a)主面上に半導体素子および配線層
を有する半導体ウェハを切断することにより形成された
半導体チップと、(b)主面上に前記半導体チップが搭
載され、その内部の配線層と前記半導体チップが含む配
線層とが電気的に接続された第1基板と、(c)前記第
1基板の裏面の所定の位置において前記第1基板の内部
の配線層と電気的に接続されたバンプ電極とを含み、前
記バンプ電極はスズが97.7重量%〜99.3重量
%、銀が0.5重量%〜1.5重量%および銅が0.2
重量%〜0.8重量%となる組成または前記した組成に
ビスマス、鉛、アンチモン、亜鉛およびインジウムのう
ち少なくとも1種類が合計で2重量%以下含まれる組成
で形成されていることを特徴とする半導体装置。
4. A semiconductor chip formed by cutting a semiconductor wafer having a semiconductor element and a wiring layer on the main surface, and (b) the semiconductor chip mounted on the main surface, and A first substrate in which a wiring layer and a wiring layer included in the semiconductor chip are electrically connected; and (c) electrically connecting to a wiring layer inside the first substrate at a predetermined position on a back surface of the first substrate. Connected to a bump electrode, said bump electrode comprising 97.7% to 99.3% by weight of tin, 0.5% to 1.5% by weight of silver and 0.2% by weight of copper.
% By weight or a composition containing at least one of bismuth, lead, antimony, zinc and indium in the above composition in a total amount of 2% by weight or less. Semiconductor device.
【請求項5】 (a)主面上に半導体素子および配線層
を有する第1基板の裏面の所定の位置において前記配線
層と電気的に接続されたバンプ電極と、(b)前記第1
基板を切断することにより形成された半導体チップとを
含み、前記バンプ電極はスズが97.7重量%〜99.
3重量%、銀が0.5重量%〜1.5重量%および銅が
0.2重量%〜0.8重量%となる組成または前記した
組成にビスマス、鉛、アンチモン、亜鉛およびインジウ
ムのうち少なくとも1種類が合計で2重量%以下含まれ
る組成で形成されていることを特徴とする半導体装置。
5. A bump electrode electrically connected to said wiring layer at a predetermined position on a back surface of a first substrate having a semiconductor element and a wiring layer on a main surface;
A semiconductor chip formed by cutting a substrate, wherein the bump electrode contains 97.7% by weight to 99.9% by weight of tin.
3% by weight, 0.5% by weight to 1.5% by weight of silver and 0.2% by weight to 0.8% by weight of copper, or bismuth, lead, antimony, zinc and indium. A semiconductor device, wherein at least one kind is formed with a composition containing 2% by weight or less in total.
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