JP2001521288A5

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Info

Publication number: JP2001521288A5
Application number: JP2000517447A
Authority: JP
Filing date: 1998-10-19
Publication date: 2009-03-26
Anticipated expiration: 2018-10-19

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップスケール（８）パッケージにして、
ａ.前面（１２）及び反対側の後面（１６）とを有する半導体チップ（ダイ）上に形成された集積回路（１０）であって、該半導体チップは、該集積回路と電気的な相互配線を形成するために、その前面に複数の導電結合パッド（１８，２０）を含む、集積回路と、
ｂ.前記半導体チップの前面（１２）上に形成されたパターン化された金属層（３０）であって、該パターン化された金属層は、前記半導体チップ上に複数のはんだバンプパッド（２６）を提供し、また該パターン化された金属層は、前記導電結合パッドを前記複数のはんだバンプパッドに電気的に結合する、金属層と、
ｃ.複数の特有のリフロー温度を有する延性はんだボール（２８）であって、該延性はんだボールの各々は、対応するはんだバンプパッドの一つに固定され、前記リフロー温度まで加熱してそれぞれのはんだバンプパッドに固定した後に略球形の形状を有し、少なくとも９ミル（０．００９インチ）の直径を有する、延性はんだボールとの組み合わせからなる、延性はんだボールとを具備する、
チップスケールパッケージ。
【請求項２】
請求項１に記載のチップスケールパッケージにおいて、前記複数のはんだボールの各々は、少なくとも重量比８０％の鉛からなる、チップスケールパッケージ。
【請求項３】
請求項１に記載のチップスケールパッケージにおいて、前記複数のはんだボールの各々は、インジウム（Ｉｎ）合金からなる、チップスケールパッケージ。
【請求項４】
請求項１に記載のチップスケールパッケージにおいて、前記複数のはんだボールの各々は、共晶スズ/鉛（６３Ｓｂ/Ｐｂ）からなる、チップスケールパッケージ。
【請求項５】
請求項１に記載のチップスケールパッケージにおいて、前記集積回路は、中心部と外縁（２１）とを有し、また前記集積回路は、その外縁（２１）に隣接して少なくとも１つの周辺導電結合パッド（１８）を有し、前記集積回路の少なくとも１つのはんだバンプパッド（２６）は、それが電気的に結合される、対応する周辺導電結合パッドよりも前記集積回路の中心部に接近して前記半導体チップ上に配置される、チップスケールパッケージ。
【請求項６】
請求項１に記載のチップスケールパッケージにおいて、前記半導体チップの前面及び前記パターン化された金属層（３０）上を被覆して延びる、パッシベーション層（３２）を備え、該パッシベーション層は、前記はんだバンプパッド上に位置する開口を有する、チップスケールパッケージ。
【請求項７】
請求項６に記載のチップスケールパッケージにおいて、前記パッシベーション層は、ポリマー層からなる、チップスケールパッケージ。
【請求項８】
請求項６に記載のチップスケールパッケージにおいて、前記パッシベーション層は、ベンゾシクロブテンからなる、チップスケールパッケージ。
【請求項９】
請求項１に記載のチップスケールパッケージにおいて、前記パターン化された金属層は、前記複数のはんだバンプパッド（２６）を前記複数の導電結合パッド（１８，２０）に電気的に結合するための、複数の再分布トレースを提供し、また前記パターン化された金属層は、該複数の再分布トレースをと共に前記複数のはんだバンプパッドの双方を提供する、単一金属層からなる、チップスケールパッケージ。
【請求項１０】
請求項１に記載のチップスケールパッケージにおいて、前記半導体チップの後面上に形成された保護被覆（３４）を備える、チップスケールパッケージ。
【請求項１１】
はんだバンプ半導体ウェハ構造にして、
ａ.複数の集積回路（１０）等を含む、前面（１２）及び後面（１６）を有する半導体ウェハであって、該集積回路の各々は、集積回路を電気的に相互接続するために、前記半導体チップの前面に形成された、複数の導電結合パッド（１８，２０）を含み、また該集積回路の各々は、各集積回路の外縁（２１）に接近して形成された、集積回路自身の複数の導電結合パッドを有する、半導体ウェハを具備し、
ｂ.前記集積回路の各々は、前記半導体チップ上に形成された、パターン化された金属層を含み、各パターン化された金属層は、前記各集積回路の前面上に複数のはんだバンプパッド（２６）を提供し、また該パターン化された金属層の各々は、前記集積回路の導電結合パッドを前記各集積回路の複数のはんだバンプパッドに電気的に結合し、前記はんだバンプ半導体ウェハ構造は、さらに
ｃ.前記半導体ウェハの前面及び前記パターン化された各金属層上を被覆するように延びる、不動態化層（３２）であって、前記各はんだバンプパッド上に開口を有する、不動態化層と、
ｄ.複数の延性はんだボール（２８）であって、各延性はんだボールは、前記複数の集積回路の各々の上の対応するはんだバンプパッドに固定され、各延性はんだボールは、特有のリフロー温度まで加熱し、それぞれのはんだバンプパッドに固定した後に略球形の形状を有し、少なくとも９ミル（０．００９インチ）の直径を有する、延性はんだボールとを具備する、
はんだバンプ半導体ウェハ構造。
【請求項１２】
請求項１１に記載のはんだバンプ半導体ウェハ構造において、前記複数のはんだボール（２８）の各々は、少なくとも重量比８０％の鉛（Ｐｂ）からなる、はんだバンプ半導体ウェハ構造。
【請求項１３】
請求項１１に記載のはんだバンプ半導体ウェハ構造において、前記複数のはんだボール（２８）の各々は、インジウム（Ｉｎ）合金からなる、はんだバンプ半導体ウェハ構造。
【請求項１４】
請求項１１に記載のはんだバンプ半導体ウェハ構造において、前記複数のはんだボール（２８）の各々は、共晶スズ/鉛（６３Ｓｂ/Ｐｂ）からなる、はんだバンプ半導体ウェハ構造。
【請求項１５】
請求項１１に記載のはんだバンプ半導体ウェハ構造において、前記各集積回路は中心部を有し、前記各集積回路のはんだバンプパッド（２６）は、前記はんだバンプパッドに電気的に結合される、対応する導電結合パッド（１８，２０）よりも前記集積回路の中心に接近した、前記半導体ウェハの前面上に配置される、はんだバンプ半導体ウェハ構造。
【請求項１６】
請求項１１に記載のはんだバンプ半導体ウェハ構造において、前記不動態化層は、ポリマー層である、はんだバンプ半導体ウェハ構造。
【請求項１７】
請求項１１に記載のはんだバンプ半導体ウェハ構造において、前記不動態化層は、ベンゾシクロブテンからなる、はんだバンプ半導体ウェハ構造。
【請求項１８】
請求項１１に記載のはんだバンプ半導体ウェハ構造において、前記パターン化された金属層の各々は、前記各集積回路の複数のはんだバンプパッド（２６）を、対応する、前記各集積回路の複数の導電結合パッド（１８，２０）に電気的に結合する、複数の再分布トレース（３０）を提供し、また前記パターン化された金属層の各々は、該複数の再分布トレースと共に前記複数のはんだバンプパッドの双方を提供する、単一金属層から形成される、はんだバンプ半導体ウェハ構造。
【請求項１９】
請求項１１に記載のはんだバンプ半導体ウェハ構造において、前記半導体ウェハの後面上に形成された保護被覆（３４）を含む、はんだ半導体ウェハ構造。
【請求項２０】
集積回路（１０）用のフリップチップパッケージ（８）を形成する方法であって、
ａ．複数の集積回路（１０）を含む半導体ウェハ（１４）であって、上記半導体ウェハ（１４）は前面（１２）及び反対側の裏面（１６）を有し、各上記集積回路（１０）は上記半導体ウェハ（１４）の前面（１２）上に形成され且つ各集積回路を電気的に相互連結する複数の導電性ボンドパッド（１８／２０）を含む、かような半導体ウェハ（１４）を準備するステップと、
ｂ．上記半導体ウェハの前面全体に金属層を塗布するステップと、
ｃ．各上記集積回路の全体に塗布された金属層の部分を選択的に除去して、それぞれ集積回路の前面上に複数の半田バンプパッド（２６）を付与し且つ各集積回路の導電性ボンドパッド（１８／２０）を各集積回路の半田バンプパッド（２６）に電気的に結合させるパターン化された金属層（３０）を各上記集積回路上に付与するステップと、
ｄ．上記半導体ウェハの前面全体及び各上記パターン化された金属層の上に、不動態層（３２）を塗布するステップと、
ｅ．各上記半田バンプパッドの上に塗布された不動態層に開口を形成するステップと、
ｆ）．各上記半田バンプパッドに、予め形成された延性はんだボール（２８）を機械的に配置するステップであって、前記予め形成された延性はんだボール（２８）の各々は、略球形で少なくとも９ミル（０．００９インチ（０．０２２９ｃｍ））の直径を有し、前記予め形成された延性はんだボール（２８）は全て、特有のリフリー温度を有するステップと、
ｇ）．ステップｆ．に続いて、このような延性はんだボールが、それぞれのはんだバンプパッドに永久的に固定するように前記延性はんだボールの特有のリフロー温度まで前記半導体ウェハを加熱するステップであって、前記はんだボールは、それぞれのはんだバンプパッドに固定された後に略球形の形状となるステップと、
ｈ）．ステップｇ．に続いて、上記半導体ウェハをダイシングして、チップスケールパッケージ形態での複数の集積回路を与えるステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項２０の方法であって、前記ステップ（ｆ）において塗布された延性半田ボール（２８）は、少なくとも８０重量％の鉛（Ｐｂ）を含有する、ことを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２０の方法であって、前記ステップ（ｆ）において塗布された延性半田ボール（２８）は、インジウム（Ｉｎ）合金を含有する、ことを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２０の方法であって、前記ステップ（ｆ）において塗布された延性半田ボール（２８）は、共晶スズ／鉛（６３Ｓｂ／Ｐｂ）を含有する、ことを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２０の方法であって、各前記集積回路（１０）は中央部及び外周部（２１）を有していて、上記外周部に近接して形成された少なくとも１個の外周導電性ボンドパッド（１８）を有し、前記ステップ（ｃ）は、各前記集積回路の少なくとも１個の半田バンプパッド（２６）を、上記半田バンプパッドが電気的に結合する対応する上記外周導電性ボンドパッド（１８）よりも各上記集積回路の中央部に近い位置にて、前記半導体ウェハ（１４）の前面上に配設するステップを含む、ことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２０の方法であって、前記ステップ（ｄ）において塗布された不動態層（３２）は、ポリマー層であることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２０の方法であって、前記ステップ（ｄ）において塗布された不動態層（３２）は、ベンゾシクロブテンであることを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２０の方法であって、前記各集積回路の全体に塗布された金属層の部分を選択的に除去するステップは、各集積回路の複数の半田バンプパッド（２６）を各集積回路の対応する複数の導電性ボンドパッド（１８／２０）に電気的に結合させる複数の再分配トレース（３０）を付与するステップを含み、前記ステップ（ｂ）及び（ｃ）は、前記半田バンプパッド及び上記再分配トレースの両者を単一のパターン化された金属層として形成する、ことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２０の方法であって、前記延性半田ボール（２８）は、延性半田ボールが溶融するようになる特定のリフロー温度を有し、さらに、上記延性半田ボールを塗布する前に、半田バンプパッドに半田融剤を塗布し、その後、上記延性半田ボールを塗布して半導体ウェハを上記延性半田ボールの特定のリフロー温度まで加熱して、上記延性半田ボールを半田バンプパッド（２６）に永久的に固着させる、ことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２０の方法であって、前記延性半田ボール（２８）を各半田バンプパッド（２６）に塗布するステップは、各上記半田バンプパッドに予め形成された半田ボールを機械的に配置するステップを含む、ことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２０の方法であって、さらに、前記半導体ウェハの裏面全体に、保護コーティング（３４）を塗布するステップを含む、ことを特徴とする方法。

図３は、電子捜査顕微鏡によって得られる延性はんだボール２８を、該はんだボールのリフロー温度まで加熱したはんだバンプ構造の断面図を示している。リフロー中、はんだボール２８は幾分平らになるが、延性はんだボール２８の高さはなお、９．５ミル（０．００９５インチ（０．０２４１３ｃｍ））か、それ以上である。標準のはんだバンププロセスと比較すると、この増加した高さ及び延性によって、アンダーフィル（余盛不足）作業の必要がなくなり、さらに、チップスケールパッケージとこれを取り付ける基板との間の熱膨張率の違いによって生じるストレスに起因するクラックを抑えることができる。