JP2003243448A - 半導体装置及びその製造方法並びに電子機器 - Google Patents
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- H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
- H01L2224/13111—Tin [Sn] as principal constituent
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- H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
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- H01L2224/13144—Gold [Au] as principal constituent
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- H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/13147—Copper [Cu] as principal constituent
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- H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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- H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
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- H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/29101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
- H01L2224/29111—Tin [Sn] as principal constituent
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- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
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- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
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- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
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- H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
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- H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
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- H01L2224/81201—Compression bonding
- H01L2224/81203—Thermocompression bonding, e.g. diffusion bonding, pressure joining, thermocompression welding or solid-state welding
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- H01L2224/831—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus
- H01L2224/83101—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus as prepeg comprising a layer connector, e.g. provided in an insulating plate member
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- H01L2224/83102—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus using surface energy, e.g. capillary forces
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- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/83905—Combinations of bonding methods provided for in at least two different groups from H01L2224/838 - H01L2224/83904
- H01L2224/83907—Intermediate bonding, i.e. intermediate bonding step for temporarily bonding the semiconductor or solid-state body, followed by at least a further bonding step
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- H01L2224/90—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies using means for bonding not being attached to, or not being formed on, the body surface to be connected, e.g. pressure contacts using springs or clips
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- H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
- H01L2224/92—Specific sequence of method steps
- H01L2224/921—Connecting a surface with connectors of different types
- H01L2224/9212—Sequential connecting processes
- H01L2224/92122—Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector
- H01L2224/92125—Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector the second connecting process involving a layer connector
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- H01L24/02—Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L24/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
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- H01L24/90—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies using means for bonding not being attached to, or not being formed on, the body surface to be connected, e.g. pressure contacts using springs or clips
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- H01L24/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L24/80 - H01L24/90
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- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/00013—Fully indexed content
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Abstract
その製造方法並びに電子機器を提供することにある。 【解決手段】 半導体装置の製造方法は、半導体チップ
10を基板20に実装することを含む。実装工程では、
半導体チップ10の電極12と基板20に形成されたリ
ード22とを対向させて配置する。電極12は、リード
22との接合部の少なくとも一部にロウ材18を含むバ
ンプを有する。電極12とリード22の周囲に絶縁材料
30を設けた後、ロウ材18を溶融させて、電極12と
リード22とを接合する。
Description
の製造方法並びに電子機器に関する。
ンプとリードを接合する場合、ボンディング時の熱によ
って、リードが形成された基板が膨張し、それに伴って
リードのピッチが大きくなってバンプのピッチと合わな
くなり、バンプとリードの位置ズレが生じることがあっ
た。その場合、接合されたバンプ又はリードは、基板が
冷えて収縮すると傾いてしまうことがある。また、基板
が熱によって変形してゆがむと、リードが半導体チップ
と接触することがあった。さらに、バンプとリードの合
金がこれらのピッチ方向に成長し過ぎることがあり、隣
同士のバンプ及びリードがショートすることがあった。
このように、従来のフェースダウンボンディングでは信
頼性に問題があった。
で、その目的は、信頼性の高い半導体装置及びその製造
方法並びに電子機器を提供することにある。
体装置の製造方法は、リードを有する基板と、前記リー
ドとの接合部の少なくとも一部にロウ材を含むバンプを
有する半導体チップと、を前記半導体チップの前記バン
プを有する面と前記基板の前記リードを有する面とを対
向させて配置し、前記基板及び前記半導体チップの少な
くとも一方に押圧力を加え、前記ロウ材を溶融させて、
前記リードと前記バンプとを接合すること、を含み、前
記リードと前記バンプとの接合工程の前に、前記リード
と前記バンプとの周囲に絶縁材料が設けられる。
バンプを接合するので、高温の熱を加える必要がなく、
基板の膨張が少ない。したがって、リードとバンプの位
置ズレの発生を避けることができ、接合されたリード又
はバンプが傾くことも避けられ、リードが半導体チップ
と接触することも避けられる。さらに、リードとバンプ
の周囲に絶縁材料を設けてから、ロウ材を溶融させるの
で、溶融したロウ材や合金が、リードとバンプの側面方
向に流出しにくく、隣同士のリード及びバンプのショー
トを避けることができる。
は、電極を有する半導体チップと、前記電極との接合部
の少なくとも一部にロウ材を含むバンプを有する基板と
を、前記半導体チップの前記電極を有する面と前記基板
の前記バンプを有する面とを対向させて配置し、前記基
板及び前記半導体チップの少なくとも一方に押圧力を加
え、前記ロウ材を溶融させて、前記電極と前記バンプと
を接合すること、を含み、前記電極と前記バンプとの接
合工程の前に、前記電極と前記バンプとの周囲に絶縁材
料が設けられる。
ンプを接合するので、高温の熱を加える必要がなく、基
板の膨張が少ない。したがって、電極とバンプの位置ズ
レの発生を避けることができ、接合された電極又はバン
プが傾くことも避けられ、リードが半導体チップと接触
することも避けられる。さらに、電極とバンプの周囲に
絶縁材料を設けてから、ロウ材を溶融させるので、溶融
したロウ材や合金が、電極とバンプの側面方向に流出し
にくく、隣同士の電極及びバンプのショートを避けるこ
とができる。(3) この半導体装置の製造方法におい
て、前記半導体チップと前記基板とを配置する工程で、
前記半導体チップと前記基板とは前記絶縁材料を介して
配置されてもよい。
て、前記基板又は前記半導体チップに押圧を加える工程
の後に、前記絶縁材料が、前記半導体チップと前記基板
との間に注入されてもよい。
て、前記絶縁材料は、樹脂であり、前記電極と前記バン
プとの接合工程の前であって、前記リードと前記バンプ
との周囲に絶縁材料が設けられた後に、前記樹脂を硬化
する工程を含んでもよい。
て、前記バンプは、第1の金属層と、前記第1の金属層
上に形成された第2の金属層と、を有し、前記第2の金
属層は、前記第1の金属層よりも前記ロウ材になじみや
すい材料で形成されてもよい。
法によって製造されてなる。
体装置を有する。
について図面を参照して説明する。本実施の形態に係る
半導体装置の製造方法では、半導体チップにバンプが設
けられた例について説明する。図1(A)〜図1(C)
は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法で
ある。半導体装置の製造方法は、フェースダウンボンデ
ィングによって、半導体チップ10を基板20に実装す
ることを含む。
する。この場合、半導体ウェーハに複数の電極12を有
していてもよい。各電極12は、パッド14及びバンプ
16からなる。この場合、パッド14の上にバンプ16
が形成されており、パッド14とバンプ16との間に
は、アンダーバンプメタルなどの金属層が形成されてい
てもよい。パッド14は、例えばアルミニウムから形成
されている。バンプ16は、後述のように、金属層17
の上にロウ材18が設けられたものである。すなわち、
バンプ16は、リード22との接合部の少なくとも一部
にロウ材18を含む。例えば、ロウ材18は、低融点金
属であるスズやハンダなどの材料からなる。金属層17
は、後述のように第1の金属層と第2の金属層とを含む
ものでもよい。
よいし、リジッド基板であってもよい。基板20は、例
えばポリイミド樹脂からなるベース基板の上に、複数の
リード22が形成されている。複数のリード22によっ
て配線パターンが形成される。リード22は、複数の金
属層で形成してもよい。
0及び基板20を、電極12及びリード22が対向する
ように配置する。すなわち、半導体チップ10及び基板
20を位置合わせする。そして、図1(B)に示すよう
に、電極12とリード22の周囲に絶縁材料30を設け
る。絶縁材料30は、電気的な絶縁性を有していれば特
に限定されるものではなく、樹脂(例えば接着剤)であ
ってもよい。液状の絶縁材料30を、半導体チップ10
及び基板20の間に注入してもよい。あるいは、半導体
チップ10における電極12が形成された面と、基板2
0におけるリード22が形成された面と、の少なくとも
一方に絶縁材料30を設けた後に、半導体チップ10及
び基板20を絶縁材料30を介して密着させてもよい。
その場合、シート状の絶縁材料30を使用してもよい。
ここで、絶縁材料30を硬化させてもよい。
ことにより、ロウ材18を溶融させて、電極12とリー
ド22とを接合する。溶融したロウ材18と、リード2
2とによって、共晶合金を形成してもよい。本実施の形
態によれば、ロウ材18によって電極12とリード22
を接合するので、高温の熱を加える必要がなく、基板2
0の膨張が少ない。したがって、電極12とリード22
の位置ズレの発生を避けることができ、接合された電極
12又はリード22が傾くことも避けられ、リード22
が半導体チップ10と接触することも避けられる。さら
に、電極12とリード22の周囲に絶縁材料30を設け
てから、ロウ材18を溶融させるので、溶融したロウ材
18や合金が、電極12とリード22のピッチ方向に流
出しにくく、隣同士の電極12及びリード22のショー
トを避けることができる。特に、樹脂はハンダに濡れに
くい(ハンダを弾きやすい)ので、隣同士の電極12及
びリード22のショートをより効果的に避けることがで
きる。
のではなく、基板20にバンプ16が設けられた場合に
適用してもよい。この場合、半導体チップ10の各電極
12は、パッド14からなる。基板20のリード22
は、少なくともランドとランドの上に設けられたバンプ
16とを有する。バンプ16は、電極12との接合部の
少なくとも一部にロウ材18を含む。ランドとバンプ1
6との間には、他の金属層が形成されていてもよい。こ
れ以外については、上述の実施例の内容と同様であるた
め、省略する。
で形成することができる。
ンプを形成する例を説明するが、本発明に係るバンプの
形成方法は、これに限定されるものではなく、配線パタ
ーンにバンプを形成するときに適用してもよい。その場
合、配線パターンのランドがパッドに相当する。また、
本発明は、半導体ウェーハに形成されたパッドにバンプ
を形成するときに適用してもよい。すなわち、以下に説
明する内容は、半導体チップ処理に限定されず、半導体
ウェーハ処理においても同様に適用することができる。
0を形成する。半導体チップ110のパッド112の形
成された面に、すなわち絶縁膜114上に、レジスト層
120を形成する。レジスト層120は、パッド112
の上方に貫通穴122を有する。フォトリソグラフィ技
術を適用して貫通穴122を形成してもよい。すなわ
ち、マスクを介して感光性のレジスト層120にエネル
ギーを照射、現像して貫通穴122を形成してもよい。
このときに、レジスト層120はポジ型及びネガ型レジ
ストであることを問わない。なお、レジスト層120
は、20μm程度の厚みで形成してもよい。
エッチングして貫通穴122を形成してもよい。また、
レジスト層120は、スクリーン印刷又はインクジェッ
ト方式を適用して形成してもよい。
えない形状で形成することが好ましい。これによって、
狭ピッチで設けられた複数のパッド112のそれぞれ
に、バンプを形成することができる。また、貫通穴12
2は、半導体チップ110の面に対して垂直に立ち上が
る壁面にて形成されることが好ましい。こうすること
で、垂直に立ち上がるバンプを形成することができる。
なお、貫通穴122の平面形状は、例えば円形又は矩形
であってもよく限定されない。
0をマスクとして、貫通穴122内の絶縁膜114の部
分を除去して、パッド112の少なくとも一部を露出さ
せる開口部116を形成する。開口部116は、エッチ
ングによって形成することができる。エッチングの手段
は、化学的、物理的又はこれらの性質を組み合わせて利
用したもののいずれであっても構わない。また、エッチ
ングの特性は、等方性又は異方性のいずれであってもよ
い。後述するように、あらゆる方向に等しくエッチング
される等方性のエッチングであっても、本発明を適用す
ることができる。
部116を、平面視において貫通穴122の形状の範囲
内に形成する。このような開口部116は、例えば異方
性のエッチングによって形成することができる。これに
よって、貫通穴122内に第1の金属層130を形成す
れば、パッド112の表面を露出させないようにするこ
とができる。また、レジスト層120に形成した貫通穴
122を使用することで、絶縁膜114の開口部116
を容易に形成することができる。
第1の金属層130を形成する。貫通穴122は開口部
116に連通しているので、貫通穴122に第1の金属
層130を形成することで、パッド112に電気的に接
続されたバンプを形成することができる。第1の金属層
130は、貫通穴122の高さを超えないで、すなわち
貫通穴122の内側のみに形成してもよい。あるいは、
第1の金属層130は、レジスト層120と面一となっ
てもよく、貫通穴122の高さを超えて形成してもよ
い。第1の金属層130は、ニッケル(Ni)、銅(C
u)又は金(Au)などで形成してもよい。また、第1
の金属層130は、図2(C)に示すように単一層であ
ってもよく、これとは別に複数層から形成してもよい。
換メッキを含む)によって形成してもよい。例えば、パ
ッド112がアルミニウムで形成されている場合には、
アルカリ性亜鉛溶液を使用して、パッド112上にジン
ケート処理を施してアルミニウム上の表面を亜鉛(Z
n)に置換析出させる。この場合に、予めレジスト層1
20を、200℃程度に加熱しておくことが好ましい。
これによって、レジスト層120における強アルカリ性
の溶液に対する耐性を高めることができる。また、レジ
スト層120の熱による変形を防止するために、レジス
ト層120に紫外線を照射してもよい。なお、パッド1
12の表面に亜鉛を析出させるときに、パッド112を
アルカリ性亜鉛溶液に浸した後に、置換した亜鉛を硝酸
によって溶解させ、再びアルカリ性亜鉛溶液に浸しても
よい。次に、表面を亜鉛に置換したパッド112に無電
解ニッケルメッキ液を設けて、亜鉛とニッケルの置換反
応を経てニッケルからなる第1の金属層130をパッド
112上に形成する。
す前に、半導体チップ110の絶縁膜114の残さを所
定の溶液(例えば弱フッ酸溶液)で溶解することが好ま
しい。さらに、絶縁膜114の残さを溶解した後に、パ
ッド112をアルカリ性溶液に浸して、パッド112の
露出部の酸化膜を除去することが好ましい。これらによ
って、パッド112の表面を、良好にアルミニウムに置
換することができる。
属層130をパッド112上に形成する場合に、アルミ
ニウム(パッド112)上の亜鉛層が一部残っていても
よい。その場合、第1の金属層130は、亜鉛層も含
む。
ミニウムからなるパッド112にパラジウムなどの還元
剤を含む溶液を設けて、その後、無電解ニッケルメッキ
液を設け、パラジウムなどを核としてニッケルからなる
第1の金属層130をパッド112上に析出させてもよ
い。一般的に、ニッケルは金よりも短時間で形成するこ
とができる。なお、第1の金属層130の厚みは、15
〜25μm程度であってもよい。
0を残したまま第2の金属層133を形成する。すなわ
ち、第2の金属層133を第1の金属層130の上面に
形成する。第2の金属層133は、単一層又は複数層の
いずれであってもよい。第2の金属層133は、金(A
u)で形成してもよい。第2の金属層133が複数層か
らなる場合には、少なくとも表面の層を金で形成しても
よい。第2の金属層133の厚みは、0.1〜0.2μ
m程度であってもよい。なお、第2の金属層133は、
無電解メッキで形成してもよい。
0を除去する。こうして、第1及び第2の金属層13
0、133を含む金属層142を形成する。
42に、ロウ材144を設ける。詳しくは、第2の金属
層133にロウ材144を設ける。ロウ材144は、軟
ロウ又は硬ロウのいずれであってもよく、例えばハンダ
又は導電ペーストなどであってもよい。
0よりも、ロウ材144になじみやすい材料で形成され
ることが好ましい。ロウ材144としてハンダを使用し
た場合、第2の金属層133は、第1の金属層130よ
りも、ハンダに濡れやすい材料であることが好ましい。
例えば、上述のように、第2の金属層133の少なくと
も表面は、金で形成されてもよい。これによって、ロウ
材144を良好な状態で第2の金属層133に設けるこ
とができる。なお、第2の金属層133の材料は、金に
限定されず、ロウ材144になじみやすいその他の金属
であってもよい。
ば、金属層142の上面(第2の金属層133)をハン
ダ浴に浸すこと、すなわちディップ法で設けてもよい。
その場合、ハンダはAu層(第2の金属層133)に付
着しやすいので、容易に金属層142上にハンダを設け
ることができる。あるいは、金属層142を、溶融させ
たハンダの表面に接触させることで、第2の金属層13
3にハンダを付着させてもよい。また、印刷法又はイン
クジェット方式によって、金属層142上にハンダを設
けてもよい。ハンダは、スズ(Sn)及び銀(Ag)を
含む材料から形成してもよい。金属層142上に設ける
ハンダの高さは、例えば10〜20μm程度であっても
よい。なお、本例のバンプは、金属層142(第1及び
第2の金属層130、133)と、ロウ材144と、を
含む。
であってもよい。あるいは、ロウ材144は、スズ(S
n)に銀(Ag)、銅(Cu)、ビスマス(Bi)、亜
鉛(Zn)から選ばれる1つ又は複数の金属が加えられ
たものであってもよい。ロウ材144の膜厚は、隣同士
のバンプ間がショートしないように調整すればよい。例
えば、バンプと接続する部材(例えばリード)の表面が
Auの場合には、ロウ材144の膜厚を約0.1〜3μ
mにすれば十分な接合強度を有するSn−Au共晶接合
を形成できる。また、この程度の膜厚であれば、隣同士
のバンプ間の距離が極めて近い距離(例えば約7μm)
であっても、接合時にリフローすることで、バンプ間の
ショートを防止できる。
層130に直接的に、ロウ材144(第2の金属層)を
設けてもよい。すなわち、バンプは、第1の金属層13
0と、ロウ材144と、を含む。例えば、ニッケル層
(第1の金属層130)にロウ材144を塗布してバン
プを形成してもよい。ロウ材144は、第1の金属層1
30の全体を覆うように形成してもよく、あるいは第1
の金属層130の上面に形成してもよい。
置する第2の金属層133を有するので、例えば第2の
金属層133がロウ材144になじみやすい材料からな
る場合に、金属層142に設けるロウ材144の量を適
量にすることができる。詳しくは、ロウ材144を、金
属層142の上面のみに設けることができる。
は、第2の例に係るバンプの形成方法を示す図である。
本工程によって形成するバンプ146(図4(B)参
照)は、金属層(第1及び第2の金属層130、13
3)と、ロウ材144と、を含む。本例では、ロウ材1
44を、金属層(第1及び第2の金属層130、13
3)の周囲に、樹脂層124を形成した状態で設ける。
金属層130、133を形成する。レジスト層120を
残して、第2の金属層133を、第1の金属層130の
上面に形成してもよい。あるいは、第2の金属層133
は、レジスト層120を除去した後に、第1の金属層1
30の表面を覆うように形成してもよい。なお、第2の
金属層133は、第1の金属層130よりも、ロウ材1
44になじみやすい材料で形成してもよい。言い換える
と、第2の金属層133は、第1の金属層130よりも
ロウ材144が付着しやすい材料で形成してもよい。
(第1及び第2の金属層130、133)にロウ材14
4を設ける。本工程は、金属層(第1及び第2の金属層
130、133)の周囲に樹脂層124を設けて行う。
た各金属層(第1及び第2の金属層130、133)の
一部を避けて設ける。詳しくは、樹脂層124は、第2
の金属層133の少なくとも一部を露出させて設ける。
樹脂層124は、金属層(第1及び第2の金属層13
0、133)の上面を避けて設けてもよい。図示するよ
うに、樹脂層124を金属層(第1及び第2の金属層)
の上面とほぼ面一になるように設けてもよい。
した後に、改めて金属層(第1及び第2の金属層13
0、133)の周囲に形成してもよい。あるいは、樹脂
層124として、レジスト層120を残して使用しても
よい。後者の場合には、金属層(少なくとも第1の金属
層130)を形成するための層と、ロウ材144を設け
るための層と、を一度形成したレジスト層120を使用
するので工程の簡略化が図れる。なお、樹脂層124と
してレジスト層120を使用する場合、第2の金属層1
33は、レジスト層120とほぼ面一になるように形成
することが好ましい。
術、エッチング、スクリーン印刷、インクジェット方
式、ディスペンサーによる塗布などを適用して形成する
ことができる。例えば、ポリイミド樹脂を、半導体チッ
プ110のパッド112が形成された面で、複数の金属
層(第1及び第2の金属層130、133)を避けて、
その上面とほぼ面一になるように塗布して設けてもよ
い。そして、必要があれば、エッチングなどによって、
金属層(第1及び第2の金属層130、133)の上面
を露出させてもよい。この場合に、酸素プラズマを照射
して露出させてもよい。なお、エッチングなどによっ
て、金属層(第1及び第2の金属層130、133)の
一部を露出させることで、樹脂層124の厚みを、金属
層(第1及び第2の金属層130、133)の厚み(高
さ)よりも多少薄くしても構わない。
金属層(第1及び第2の金属層130、133)にロウ
材144を設ける。ロウ材144は、上述に既に説明し
た内容のものであってもよく、例えば、ハンダ(例えば
スズ、銀及び銅を含む合金)であってもよい。また、ロ
ウ材144は、金属層(第1及び第2の金属層130、
133)の少なくとも樹脂層124からの露出面を、溶
融したハンダの表面に接触させることで設けてもよい。
その場合、第2の金属層133を、ロウ材144になじ
みやすい材料で形成すれば、確実に第2の金属層133
にロウ材144を設けることができる。なお、金属層
(第1及び第2の金属層130、133)に設けるハン
ダの高さは、例えば10〜20μm程度であってもよ
い。
ンダを弾きやすい)ので、金属層(第1及び第2の金属
層130、133)の露出面のみに適量のハンダを設け
ることができる。
は、第3の例に係るバンプの形成方法を示す図である。
本例では、第1の金属層190の形態が上述と異なる。
90を、レジスト層120における貫通穴122の高さ
を超えて、すなわち外側にはみ出して形成する。言い換
えると、第1の金属層190を、貫通穴122からあふ
れ出るように形成する。第1の金属層190は、無電解
メッキで形成する場合には、作業温度及び時間、メッキ
液の量及びpH並びにメッキ回数(ターン数)などによ
って、その厚みをコントロールすればよい。
側の部分ではあらゆる方向に成長する。すなわち、第1
の金属層190は、貫通穴122の外側において高さ方
向のみならず幅方向にも成長する。こうして、第1の金
属層190は、その先端部が貫通穴122の幅を超えて
形成される。
2の金属層192は、図示するように、レジスト層12
0を残して形成してもよい。この場合には、第2の金属
層192は、第1の金属層190の先端部(貫通穴12
2の外側の部分)に形成される。あるいは、第2の金属
層192は、レジスト層120を除去した後に形成して
もよい。この場合に第2の金属層192は、第1の金属
層190の表面を覆って形成してもよい。なお、第1及
び第2の金属層190、192のその他の形態及び形成
方法は、これまでに記載した内容を適用することができ
る。
0を除去する。こうして、バンプ200(第1及び第2
の金属層190、192)を形成する。バンプ200
は、本体部194と、先端部196と、を含む。
12と接続して設けられている。本体部194は、柱状
(例えば円柱又は角柱)をなす。本体部194は、貫通
穴122の形状に合わせて形成される。貫通穴122を
パッド112を超えないように形成した場合には、本体
部194は、半導体チップ110の平面視においてパッ
ド112の内側に形成される。また、本体部194の厚
み(高さ)は、レジスト層120の貫通穴122の高さ
に応じて形成される。
94に接続して設けられる。先端部196は、本体部1
94の幅よりも大きい幅で形成される。例えば、本体部
194が半導体チップ110の平面視において矩形をな
す場合に、先端部196は、本体部194の少なくとも
1辺(全ての辺であることが好ましい)を超えて形成さ
れる。また、1つのパッド112に形成されるバンプ2
00の先端部196は、半導体チップ110の平面視に
おいて、隣のパッド112を向く方向と、それとは異な
る方向と、にそれぞれ異なる長さで突出してもよい。例
えば、先端部196において、パッド112を向く方向
に本体部194を超える部分は、それとは異なる方向に
本体部194を超える部分よりも、短く形成されてもよ
い。これによって、それぞれのパッド112における先
端部196同士が電気的に接触することを防ぐことがで
きる。なお、先端部196は、パッド112の幅よりも
大きい幅で形成されてもよく、あるいは、本体部194
の幅よりも大きくてパッド112の幅よりも小さい幅で
形成されてもよい。
を設ける。ロウ材144は、上述の通りであり、例えば
ハンダであってもよい。ロウ材144の形成方法は、既
に記載した通りである。バンプ200は、先端部196
が本体部194よりも大きく形成されることで、先端部
196における本体部194を超える部分と、本体部1
94と、の間にロウ材144を蓄える空間198を有す
る。例えば、空間198は、先端部196におけるパッ
ド112を向く面と、本体部194の側面と、で形成さ
れる入り隅に形成されてもよい。
に、第2の金属層192を貫通穴122からあふれ出る
ように形成してもよい。すなわち、第1の金属層190
をレジスト層120を超えない高さで形成し、レジスト
層120を残した状態で、第2の金属層192をレジス
ト層120を超えるように形成してもよい。その場合で
あっても、上述に示した効果を得ることができる。
本発明を適用した第4の例に係るバンプの形成方法を示
す図である。図9(A)及び図9(B)は、本例におけ
る変形例を示す図である。本例では、第2の金属層28
0を電解メッキで形成する。
10に形成された絶縁膜114上に、導電膜270を形
成する。導電膜270は、第2の金属層280を電解メ
ッキによって形成するためのメッキリードとなるもので
ある。導電膜270は、少なくとも各パッド112の上
方から、所定の形状で絶縁膜114上に引き廻される。
詳しくは、導電膜270は、半導体チップ110の平面
視において、各パッド114から半導体チップ110の
外周の方向に引き廻される。導電膜270は、絶縁膜1
14上で、各パッド112を覆うように形成してもよ
い。すなわち、導電膜270は、各パッド112の位置
に対応して、ランド状に形成してもよい。あるいは、導
電膜270は、各パッド112を通るように、ライン状
に形成してもよい。導電膜270の厚さは、後に形成す
る第1の金属層130との電気的接続を考慮して自由に
決めることができるが、例えば、50〜200nm程度
であってもよい。また、導電膜270は、導電部材であ
ればその材料は限定されず、例えばニッケル(Ni)、
クロム(Cr)、チタン(Ti)、タングステン
(W)、白金(Pt)のうちいずれかの材料で形成して
もよい。導電膜270の形成方法も限定されず、例えば
スパッタ法、蒸着法などで形成すればよい。
形成した後、レジスト層120を形成する。レジスト層
120は、絶縁膜114上及び絶縁膜114の導電膜2
70が形成された部分の上に形成する。導電膜270の
一部がパッド112の上方にランドとして形成される場
合には、レジスト層120の貫通穴122を、そのラン
ドの内側に外周が位置するように形成する。これによっ
て、貫通穴122の平面形状に従って、導電膜270に
開口部272を形成したときに、導電膜270と第1の
金属層130との電気的接続を図ることができる。な
お、レジスト層120の厚さは、限定されないが、例え
ば15〜40μm程度に形成してもよい。
穴122の内側にて、絶縁膜114の開口部116及び
導電膜270の開口部272を形成する。各開口部11
6、272は、連通するように形成し、これによって、
貫通穴122の内側にパッド112の少なくとも一部を
露出させる。開口部116、272は、エッチングで形
成してもよく、その手段は、ウェットエッチング又はド
ライエッチングのいずれであってもよい。絶縁膜114
及び導電膜270は、一体的に開口させてもよく、ある
いは導電膜270に開口部272を形成した後、絶縁膜
114に開口部116を形成してもよい。開口部11
6、272は、図示するように貫通穴122の外周とほ
ぼ同じ大きさで形成してもよく、あるいは、貫通穴12
2の外周を超えない大きさの外周で形成してもよい。
30を形成する。第1の金属層130は、無電解メッキ
で形成してもよい。第1の金属層130は、貫通穴12
2内で、導電膜270に至る高さで形成する。例えば、
第1の金属層130を、絶縁膜114と導電膜270の
合計の厚さよりも厚く形成する。これによって、第1の
金属層130を、貫通穴122の外周で導電膜270に
接続することができる。また、第1の金属層130は、
レジスト層120よりも低く形成してもよい。こうすれ
ば、第2の金属層280を電解メッキで形成する場合、
第2の金属層280を貫通穴122の幅で形成すること
ができる。すなわち、第2の金属層280が等方成長す
ることを抑制し、所定の幅で第1の金属層130上に形
成することができる。なお、第1の金属層130の厚さ
(高さ)は、限定されないが、例えば1〜30μm程度
に形成してもよい。
成してもよい。第2の金属層280をロウ材で形成する
ので、第1の金属層130の第2の金属層280と接続
する上層は、パッド112と接続する下層よりも、ロウ
材になじみやすい材料で形成してもよい。例えば、第1
の金属層130の上層は、金で形成してもよい。
80を形成する。第2の金属層280は、電解メッキで
形成する。詳しくは、第1の金属層130と電気的に接
続する導電膜270を電極として、電解メッキによっ
て、第1の金属層130に接続する第2の金属層280
を形成する。第2の金属層280は、図示するようにレ
ジスト層120のほぼ面一となるように形成してもよ
く、あるいはレジスト層120よりも低く形成してもよ
い。第2の金属層280は、ロウ材で形成する。すなわ
ち、無電解メッキで設けた第1の金属層130に、ロウ
材を設ける。ロウ材は、例えばハンダを使用してもよ
い。ハンダの組成は、限定されないが、例えば、Sn、
Sn−Pb、Sn−Ag、Sn−Cu、Sn−Ag−C
u、SnZnなどであってもよい。ハンダを電解メッキ
で形成すれば、無電解メッキで形成するよりも、その組
成のばらつきを小さくすることができる。そのため、ハ
ンダの溶融温度のばらつきを小さくすることができる。
さらに、第1の金属層130は、簡単な工程である無電
解メッキで形成するので、全部を電解メッキで形成する
よりも簡単に金属層を形成できる。
0を除去する。レジスト層120を除去すると、絶縁膜
114上の導電膜270が露出する。
除去する。導電膜270は、ウェットエッチング又はド
ライエッチングなどで除去することができる。なお、導
電膜270は、第2の金属層280を形成した後に本工
程で除去するので、導電膜270を予め厚く形成してお
いても構わない。
0及び導電膜270を除去した後、必要であれば、リフ
ロー工程を行ってもよい。リフロー工程は、フラックス
塗布後に行ってもよく、あるいはフラックスなしで窒素
雰囲気中で行なってもよい。フラックスを使用する場合
には、リフロー工程終了後に、洗浄工程を行うことが好
ましい。リフローの形態は、限定されず、赤外線炉、遠
赤外線炉又は熱風炉などのリフロー炉を使用してもよ
い。また、レーザやハロゲン光などで照射してもよく、
スポット照射又は一括照射のいずれであってもよい。な
お、上述の例では、レジスト層120を除去した後にリ
フロー工程を行うが、これとは別に、レジスト層120
を残した状態でリフロー工程を行ってもよい。その場
合、リフロー工程終了後に、レジスト層120を除去す
る。
2の金属層130、280を含むバンプ202を形成す
ることができる。これによれば、簡単な工程で接続信頼
性の高いバンプを形成することができる。
(A)に示すように第1の金属層130を形成した後、
図9(A)に示すように第2の金属層282を貫通穴1
22からあふれ出るように形成する。すなわち、第2の
金属層282をレジスト層120よりも高く形成する。
その後、図9(B)に示すように、レジスト層120を
除去した後、必要に応じてリフロー工程を行う。こうし
て、各パッド112に、第1及び第2の金属層130、
282を含むバンプ204を形成することができる。本
変形例においても、上述に説明した効果を得ることがで
きる。
は、本発明を適用した第5の例に係るバンプの形成方法
を示す図である。本例では、第2の金属層284を印刷
法によって形成する。
20の貫通穴122を介して、絶縁膜114に開口部1
16を形成する。これによって、各パッド112の少な
くとも一部を露出させる。
130を形成する。第1の金属層130は、無電解メッ
キで形成する。第1の金属層130は、レジスト層12
0よりも低く形成する。詳しくは、後の工程で、貫通穴
122を超えない高さで、第2の金属層284を形成で
きるスペースを残すように、第1の金属層130を低く
形成する。
成してもよい。第2の金属層284はロウ材で形成す
る。第2の金属層284と接続する上層は、パッド11
2と接続する下層よりも、ロウ材になじみやすい材料で
形成してもよい。例えば、第1の金属層130の上層
は、金で形成してもよい。
284を印刷法によって形成する。その場合、レジスト
層120を印刷用マスクとして利用する。詳しくは、レ
ジスト層120よりも低く形成された第1の金属層13
0によって生じる段差を、マスクの開口として利用す
る。ここで、第2の金属層284は、ハンダなどのロウ
材である。例えば、ペースト状のハンダを、レジスト層
120上にのせて、これを図示しないスキージによって
貫通穴122に充填する。第2の金属層122(ロウ
材)の厚さは、レジスト層120及び第1の金属層13
0の厚さを、相対的に考慮して決定することができる。
を行う。リフロー工程は、レジスト層120を残したま
まの状態で行ってもよい。例えば、レーザ光などを照射
して溶融させ、表面張力によって半ボール状にしてもよ
い。
スト層120を除去する。これによれば、レジスト層1
20の除去によって、貫通穴122に形成した第2の金
属層284(ロウ材)との版離れを行うので、マスクの
版離れの良し悪しに関係なく、確実に第1の金属層13
0上に第2の金属層284を設けることができる。ま
た、マスクへの染み出しによって、材料の塗布量が変化
することもない。こうして、各パッド112に第1及び
第2の金属層130、144を含むバンプ206を形成
することができる。
残した状態でリフロー工程を行うが、これとは別に、レ
ジスト層120を除去した後に、リフロー工程を行って
もよい。
する必要がないので、少ない工程で第2の金属層284
を設けることができる。また、メタルマスクなどを使用
する必要がないので、製造工程に使用する部品数を減ら
すことができ、マスクの版離れの良し悪しを考慮する必
要がない。
体装置の一例を示す図である。この例では、COF(Ch
ip On Film)の形態が適用された半導体装置1が、液晶
パネル1000に取り付けられている。半導体装置1
は、上述した半導体チップ10及び基板20を有する。
液晶パネル1000を電子機器ということもできる。本
発明の実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器と
して、図13にはノート型パーソナルコンピュータ11
00が示され、図14には携帯電話1200が示されて
いる。
るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本
発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構
成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるい
は目的及び結果が同一の構成)を含む。また、本発明
は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置
き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説
明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目
的を達成することができる構成を含む。また、本発明
は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構
成を含む。
実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図であ
る。
を示す図である。
を示す図である。
を示す図である。
を示す図である。
を示す図である。
を示す図である。
を示す図である。
を示す図である。
成方法を示す図である。
成方法を示す図である。
る半導体装置を有する電子機器を示す図である。
る半導体装置を有する電子機器を示す図である。
る半導体装置を有する電子機器を示す図である。
バンプを接合するので、高温の熱を加える必要がなく、
基板の膨張が少ない。したがって、リードとバンプの位
置ズレの発生を避けることができ、接合されたリード又
はバンプが傾くことも避けられ、リードが半導体チップ
と接触することも避けられる。さらに、リードとバンプ
の周囲に絶縁材料を設けてから、ロウ材を溶融させるの
で、溶融したロウ材や合金が、リードとバンプの側面方
向に流出しにくく、隣同士のリード及びバンプのショー
トを避けることができる。(2)この半導体装置の製造方法において、前記絶縁材
料は、樹脂であり、前記リードと前記バンプとの接合工
程の前であって、前記リードと前記バンプとの周囲に前
記樹脂が設けられた後に、前記樹脂を硬化する工程を含
んでもよい。
は、電極を有する半導体チップと、前記電極との接合部
の少なくとも一部にロウ材を含むバンプを有する基板と
を、前記半導体チップの前記電極を有する面と前記基板
の前記バンプを有する面とを対向させて配置し、前記基
板及び前記半導体チップの少なくとも一方に押圧力を加
え、前記ロウ材を溶融させて、前記電極と前記バンプと
を接合すること、を含み、前記電極と前記バンプとの接
合工程の前に、前記電極と前記バンプとの周囲に絶縁材
料が設けられる。
ンプを接合するので、高温の熱を加える必要がなく、基
板の膨張が少ない。したがって、電極とバンプの位置ズ
レの発生を避けることができ、接合された電極又はバン
プが傾くことも避けられ、バンプが半導体チップと接触
することも避けられる。さらに、電極とバンプの周囲に
絶縁材料を設けてから、ロウ材を溶融させるので、溶融
したロウ材や合金が、電極とバンプの側面方向に流出し
にくく、隣同士の電極及びバンプのショートを避けるこ
とができる。(4)この半導体装置の製造方法において、前記絶縁材
料は、樹脂であり、前記電極と前記バンプとの接合工程
の前であって、前記電極と前記バンプとの周囲に前記樹
脂が設けられた後に、前記樹脂を硬化する工程を含んで
もよい。 (5)この半導体装置の製造方法において、前記半導体
チップと前記基板とを配置する工程で、前記半導体チッ
プと前記基板とは前記絶縁材料を介して配置されてもよ
い。
て、前記基板又は前記半導体チップに押圧を加える工程
の後に、前記絶縁材料が、前記半導体チップと前記基板
との間に注入されてもよい。
て、前記バンプは、第1の金属層と、前記第1の金属層
上に形成された第2の金属層と、を有し、前記第2の金
属層は、前記第1の金属層よりも前記ロウ材になじみや
すい材料で形成されてもよい。
法によって製造されてなる。
体装置を有する。
Claims (8)
- 【請求項1】 リードを有する基板と、前記リードとの
接合部の少なくとも一部にロウ材を含むバンプを有する
半導体チップと、を前記半導体チップの前記バンプを有
する面と前記基板の前記リードを有する面とを対向させ
て配置し、 前記基板及び前記半導体チップの少なくとも一方に押圧
力を加え、 前記ロウ材を溶融させて、前記リードと前記バンプとを
接合すること、を含み、 前記リードと前記バンプとの接合工程の前に、前記リー
ドと前記バンプとの周囲に絶縁材料が設けられる半導体
装置の製造方法。 - 【請求項2】 電極を有する半導体チップと、前記電極
との接合部の少なくとも一部にロウ材を含むバンプを有
する基板とを、前記半導体チップの前記電極を有する面
と前記基板の前記バンプを有する面とを対向させて配置
し、 前記基板及び前記半導体チップの少なくとも一方に押圧
力を加え、 前記ロウ材を溶融させて、前記電極と前記バンプとを接
合すること、を含み、 前記電極と前記バンプとの接合工程の前に、前記電極と
前記バンプとの周囲に絶縁材料が設けられる半導体装置
の製造方法。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載の半導体装置の製
造方法において、 前記半導体チップと前記基板とを配置する工程で、前記
半導体チップと前記基板とは前記絶縁材料を介して配置
される半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 請求項1から3のいずれかに記載の半導
体装置の製造方法において、 前記基板又は前記半導体チップに押圧を加える工程の後
に、前記絶縁材料が、前記半導体チップと前記基板との
間に注入される半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 請求項1から請求項4のいずれかに記載
の半導体装置の製造方法において、 前記絶縁材料は、樹脂であり、 前記電極と前記バンプとの接合工程の前であって、前記
リードと前記バンプとの周囲に絶縁材料が設けられた後
に、前記樹脂を硬化する工程を含む半導体装置の製造方
法。 - 【請求項6】 請求項1から5のいずれかに記載の半導
体装置の製造方法において、 前記バンプは、第1の金属層と、前記第1の金属層上に
形成された第2の金属層と、を有し、前記第2の金属層
は、前記第1の金属層よりも前記ロウ材になじみやすい
材料で形成されてなる半導体装置の製造方法。 - 【請求項7】 請求項1から請求項6のいずれかに記載
の方法によって製造されてなる半導体装置。 - 【請求項8】 請求項7記載の半導体装置を有する電子
機器。
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