JP2005166739A - Method of connecting metal bump and circuit component with metal bump - Google Patents

Method of connecting metal bump and circuit component with metal bump Download PDF

Info

Publication number
JP2005166739A
JP2005166739A JP2003400225A JP2003400225A JP2005166739A JP 2005166739 A JP2005166739 A JP 2005166739A JP 2003400225 A JP2003400225 A JP 2003400225A JP 2003400225 A JP2003400225 A JP 2003400225A JP 2005166739 A JP2005166739 A JP 2005166739A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
bump
solder
connection
thin film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003400225A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Ozawa
隆 小澤
Takayuki Yamada
高幸 山田
Mutsuya Takahashi
睦也 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP2003400225A priority Critical patent/JP2005166739A/en
Publication of JP2005166739A publication Critical patent/JP2005166739A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001Core members of the bump connector
    • H01L2224/13075Plural core members
    • H01L2224/1308Plural core members being stacked
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/153Connection portion
    • H01L2924/1531Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of connecting metal bumps which enables high-density connection without causing defective connections and short-circuits, and to provide a circuit component with the metal bumps. <P>SOLUTION: On a substrate, solder thin-film patterns 104-1 to 104-8 are formed, and then these patterns are laminated by cold bonding on an electrode pad 204 of an integrated circuit chip 203 to form a solder bump 105 consisting of a laminated structure. Since the fine solder thin-film patterns 104-1 to 104-8 can be formed on the substrate by patterning, a minute solder bump having an excellent profile precision can be obtained by bonding and laminating them, resulting in enabling high-density connection without causing defective connections and short-circuits. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体集積回路を有する回路基板や回路チップ等の回路部品の接続面にボールバンプ、スタッドバンプ等の金属バンプを接続する金属バンプ接続方法および金属バンプ付き回路部品に関し、特に、接続不良や短絡を招くとこなく、より高密度な接続を可能とする金属バンプ接続方法および金属バンプ付き回路部品に関する。   The present invention relates to a metal bump connection method for connecting a metal bump such as a ball bump or a stud bump to a connection surface of a circuit component such as a circuit board or a circuit chip having a semiconductor integrated circuit, and a circuit component with a metal bump. The present invention relates to a metal bump connection method and a circuit component with metal bumps that enable higher density connection without causing a short circuit or a short circuit.

近年、半導体集積回路の集積度向上に伴い、集積回路チップから取り出す端子数が著しく増大してきている。例えば、数mm角の半導体集積回路の接続ピン数は従来の数10ピンから数100、あるいは数1000を超える数に増大してきており、その数は更に増加する傾向にある。   In recent years, as the degree of integration of semiconductor integrated circuits has improved, the number of terminals taken out from integrated circuit chips has increased remarkably. For example, the number of connection pins of a semiconductor integrated circuit of several mm square has increased from the conventional several tens of pins to several hundreds or more than several thousand, and the number tends to further increase.

この要求に応えるものとして、半導体集積回路の接続面に金属バンプを設けて実装する方法が実用化されている。   In order to meet this requirement, a method of mounting metal bumps on the connection surface of a semiconductor integrated circuit has been put into practical use.

このような回路実装例としては、集積回路チップをセラミック配線基板にワイヤーボンディングやハンダボールによるフリップチップ等により接続実装し、さらにそのセラミック配線基板を、その下に設られた多数のはんだボールからなるボールグリッドアレイ(BGA)を介してプリント基板に実装するものである。このはんだボールを接続する従来の方法としては、例えば、はんだボールを吸引する方法が知られている(例えば、特許文献1)。   As an example of such circuit mounting, an integrated circuit chip is connected and mounted on a ceramic wiring board by wire bonding or a flip chip using a solder ball, and the ceramic wiring board is composed of a large number of solder balls provided below the integrated circuit chip. It is mounted on a printed circuit board via a ball grid array (BGA). As a conventional method of connecting the solder balls, for example, a method of sucking the solder balls is known (for example, Patent Document 1).

また、他の回路実装例としては、集積回路チップの電極パッドに金スタッドバンプによる突起を設け、接続対象の電極に金電極を用い、低温での加圧により金属同士の固層拡散を用いて接続するものである。この金スタッドバンプを接続する従来の方法としては、金ワイヤーを用いる方法が知られている(例えば、特許文献2)。   As another circuit mounting example, a gold stud bump protrusion is provided on an electrode pad of an integrated circuit chip, a gold electrode is used for an electrode to be connected, and solid-layer diffusion between metals is applied by pressing at a low temperature. To connect. As a conventional method for connecting the gold stud bump, a method using a gold wire is known (for example, Patent Document 2).

特許文献1に記載されたはんだボールの接続方法は、以下の工程からなる。
1)ハンダーボールの形成、
2)同ボールの基板上への付着形成:具体的にはボール吸着用専用治具により個々のボールを漏れなく吸着し、かつ、ハンダフラックスを塗布した基板電極上に位置合わせし、押し当て、落下もしくは圧縮空気噴射により各ボールを基板電極に乗せ、かつ、加熱溶融させる。
3)配線基板への溶融実装:具体的には、はんだボール付き基板をさらに大きな配線基板の電極パッド上に位置合わせして載置し、はんだボールを加熱溶融させて、電極パッドと接続する。
The solder ball connection method described in Patent Document 1 includes the following steps.
1) Formation of solder balls,
2) Adhesion formation of the ball on the substrate: Specifically, each ball is adsorbed without omission by a dedicated jig for adsorbing the ball, and aligned and pressed onto the substrate electrode coated with solder flux. Each ball is placed on the substrate electrode by dropping or jetting compressed air and heated and melted.
3) Melt mounting on a wiring board: Specifically, a board with solder balls is placed on an electrode pad of a larger wiring board, and the solder balls are heated and melted to be connected to the electrode pads.

特許文献2に記載された金スタッドバンプの接続方法は、次の工程からなる。
1)金スタッドバンプの形成:金ワイヤーを電極パッドにワイヤーボンディングすることにより、金スタッドバンプを形成する。
2)配線基板への実装:上記チップを配線基板に加圧し、金スタッドバンプの変形に伴い配線基板上の金属電極との間で固層拡散接合させ、接続させる。
特開2001−156093号公報 特開平7−297227号公報
The gold stud bump connection method described in Patent Document 2 includes the following steps.
1) Formation of gold stud bump: A gold stud bump is formed by wire bonding a gold wire to an electrode pad.
2) Mounting on the wiring board: The above chip is pressed against the wiring board, and solid-layer diffusion bonding is performed between the metal studs on the wiring board and the gold stud bumps are deformed.
JP 2001-156093 A JP-A-7-297227

しかし、従来のはんだボールの接続方法によると、BGAを用いた接続方式は煩雑な工程を必要とするとともに、はんだボールと配線電極界面においてボイド等を原因とする接続不良により抵抗値が上昇する、あるいははんだボールが溶融した際に隣接するボール同士が融着して回路が短絡するなどの不具合が生じる。これらの不具合は接続ピン数の増大とともに更に多くなるため、実装プロセスにおける歩留まり低下を来すなどの問題となっている。
さらに、接続端子数の増加によりボールサイズはより小さくなるため、実装のためのボールの形成、搭載は益々困難になる等の問題が生じており、実質的にははんだボールのサイズは100μm程度が限界であり、それ以上の高密度の実装は不可能である。
However, according to the conventional solder ball connection method, the connection method using BGA requires a complicated process, and the resistance value increases due to a connection failure caused by a void or the like at the interface between the solder ball and the wiring electrode. Or, when the solder balls are melted, adjacent balls are fused to cause a short circuit. These problems increase with the increase in the number of connection pins, resulting in problems such as a decrease in yield in the mounting process.
Furthermore, since the ball size becomes smaller due to the increase in the number of connection terminals, problems such as the formation and mounting of balls for mounting become more difficult, and the size of the solder ball is substantially about 100 μm. It is the limit, and high-density mounting beyond that is impossible.

従来の金スタッドバンプの接続方法によると、金スタッドバンプはワイヤーボンディングにより形成されるため、その接続密度はワイヤボンディングの密度に制約され、そのピッチは高々80ミクロン程度であり、高密度の要求には十分応えられるとは言えない。また、バンプ形状もワイヤーボンディングでのワイヤー切断に依存してバラツキが生じているため、接続不良となる場合が見られる。   According to the conventional gold stud bump connection method, since the gold stud bump is formed by wire bonding, the connection density is limited by the density of wire bonding, and the pitch is about 80 microns at most, which is a high density requirement. Can't be said to be enough. Moreover, since the bump shape also varies depending on wire cutting in wire bonding, a connection failure may be observed.

従って、本発明の目的は、接続不良や短絡を招くとこなく、より高密度な接続を可能とする金属バンプ接続方法および金属バンプ付き回路部品を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a metal bump connection method and a circuit component with metal bumps that enable a higher density connection without causing a connection failure or a short circuit.

本発明は、上記目的を達成するため、回路部品の接続面に金属バンプを接続する金属バンプ接続方法において、基板上に前記金属バンプの断面形状に対応した複数の金属薄膜を形成し、前記複数の金属薄膜を前記接続面上に常温接合により積層して前記金属バンプを形成することを特徴とする金属バンプ接続方法を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides a metal bump connection method for connecting metal bumps to a connection surface of a circuit component, wherein a plurality of metal thin films corresponding to a cross-sectional shape of the metal bumps are formed on a substrate, The metal bump is formed by laminating the metal thin film on the connection surface by room temperature bonding.

本発明は、上記目的を達成するため、回路部品の接続面に金属バンプを接続した金属バンプ付き回路部品において、前記金属バンプは、前記接続面上に複数の金属薄膜を常温接合により積層して形成されたことを特徴とする金属バンプ付き回路部品を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides a circuit component with a metal bump in which a metal bump is connected to a connection surface of the circuit component. The metal bump is formed by laminating a plurality of metal thin films on the connection surface by room temperature bonding. Provided is a circuit component with metal bumps, which is characterized by being formed.

本発明の金属バンプ接続方法および金属バンプ付き回路部品によれば、パターニングによって基板上に微細な複数の金属薄膜を形成することができるので、これらを接合して積層することにより、形状精度に優れた微小な金属バンプが得られ、接続不良や短絡を招くことなく、より高密度な接続が可能となる。   According to the metal bump connection method and the circuit component with metal bumps of the present invention, a plurality of fine metal thin films can be formed on the substrate by patterning. In addition, a fine metal bump can be obtained, and a higher density connection can be achieved without causing a connection failure or a short circuit.

また、複数の接続面に複数の金属バンプを同時に接続することにより、製造工程を短縮でき、大量生産が可能となる。   In addition, by simultaneously connecting a plurality of metal bumps to a plurality of connection surfaces, the manufacturing process can be shortened and mass production becomes possible.

<第1の実施の形態>
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る金属バンプとしてのはんだボールを示し、同図(a)は、目標とするはんだボール1を示し、同図(b)は、同図(a)に示すはんだボール1を複数の層1-1〜1-8に分割したものを示す。なお、図中、204は、はんだボール1の接続対象の電極パッドであり、204aは、電極パッド204の接続面である。また、ここでは説明を簡略にするために1つのはんだボールを形成する場合について説明するが、実際は複数同時に形成することは言うまでもない。この実施の形態では、はんだボールの直径を約10μmとし、これを約8層に分割した。
<First Embodiment>
FIG. 1 shows a solder ball as a metal bump according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 (a) shows a target solder ball 1, and FIG. The solder ball 1 shown in a) is divided into a plurality of layers 1-1 to 1-8. In the figure, reference numeral 204 denotes an electrode pad to be connected to the solder ball 1, and 204 a denotes a connection surface of the electrode pad 204. Further, here, in order to simplify the explanation, a case where one solder ball is formed will be described, but it goes without saying that a plurality of solder balls are actually formed simultaneously. In this embodiment, the diameter of the solder ball is about 10 μm and is divided into about 8 layers.

次に、図2〜図7に示す接続工程を参照しながら第1の実施の形態に係るはんだボールの接続方法を説明する。   Next, the solder ball connection method according to the first embodiment will be described with reference to the connection steps shown in FIGS.

(1)はんだ薄膜パターンの形成
この実施の形態では、基板上にはんだ薄膜を形成し、そのはんだ薄膜をフォトリソグラフィ法を用いてパターニングすることによりはんだ薄膜パターンを形成する。まず、図2(a)に示すように、Siウェハ基板100の表面にポリイミドをスピンコート法により1〜5μmの厚さで塗布し、硬化処理および表面のフッ素化処理を施して離型層101を形成する。さらにその離型層101上に図1(b)で分割したパターンの層1-1〜1-8に相当するフォトマスクを用いて、はんだ膜を形成する部分に開口102aを有するレジストパターン102を約1μmの厚さで形成する。
(1) Formation of solder thin film pattern In this embodiment, a solder thin film is formed on a substrate, and the solder thin film is patterned by using a photolithography method to form a solder thin film pattern. First, as shown in FIG. 2A, polyimide is applied to the surface of the Si wafer substrate 100 to a thickness of 1 to 5 μm by spin coating, and subjected to curing treatment and fluorination treatment on the surface to release the layer 101. Form. Further, a resist pattern 102 having an opening 102a in a portion where a solder film is to be formed is formed on the release layer 101 using a photomask corresponding to the layers 1-1 to 1-8 of the pattern divided in FIG. It is formed with a thickness of about 1 μm.

続いて、図2(b)に示すように、全面にはんだ薄膜103を蒸着法等により約1μmの厚さで形成し、その後レジストパターン102を除去することにより、同時にその上のはんだ膜も除去することができ、結果として図2(c)に示すように、図1(b)に示す微小はんだボールの各層1-1〜1-4に対応したはんだ薄膜パターン104-1〜104-4が得られる。   Subsequently, as shown in FIG. 2B, a solder thin film 103 is formed on the entire surface by a vapor deposition method or the like to a thickness of about 1 μm, and then the resist pattern 102 is removed to simultaneously remove the solder film thereon. As a result, as shown in FIG. 2C, the solder thin film patterns 104-1 to 104-4 corresponding to the layers 1-1 to 1-4 of the fine solder balls shown in FIG. can get.

図3は、図2(c)に示す基板100を上方から見た状態を示す。複数のはんだ薄膜パターン104-1〜104-8は、基板100上に一定のピッチで縦横に配列されている。   FIG. 3 shows a state in which the substrate 100 shown in FIG. The plurality of solder thin film patterns 104-1 to 104-8 are arranged vertically and horizontally at a constant pitch on the substrate 100.

(2)はんだ薄膜パターンの積層
ここでは、はんだ薄膜パターン104-1〜104-8を常温接合により積層してはんだボールを形成する。ここで「常温接合」とは、加熱も冷却もせずに室温を含む温度環境下で接合することをいう。まず、図4(a)に示すように、はんだ薄膜パターン104-1〜104-8が形成された基板100を真空槽200内に導入する。ここでは簡単のために、1層目のはんだ薄膜パターン104-1と2層目のはんだ薄膜パターン104-2のみを図示している。一方、真空槽200内で、はんだボールの接続対象となる集積回路チップ203を吸着したステージ201を基板100に対向するように配置する。図では集積回路チップ203上の電極パッド204およびパシベーション膜205を模式的に示している。
(2) Lamination of Solder Thin Film Pattern Here, solder thin film patterns 104-1 to 104-8 are laminated by room temperature bonding to form solder balls. Here, “room temperature bonding” refers to bonding in a temperature environment including room temperature without heating or cooling. First, as shown in FIG. 4A, the substrate 100 on which the solder thin film patterns 104-1 to 104-8 are formed is introduced into the vacuum chamber 200. Here, for simplicity, only the first-layer solder thin film pattern 104-1 and the second-layer solder thin film pattern 104-2 are shown. On the other hand, in the vacuum chamber 200, the stage 201 that has attracted the integrated circuit chip 203 to be connected to the solder ball is disposed so as to face the substrate 100. In the figure, the electrode pads 204 and the passivation film 205 on the integrated circuit chip 203 are schematically shown.

次に、真空槽200内を約10−5Pa程度まで排気し、図4(b)に示すように、1層目のはんだ薄膜パターン104-1の表面および集積回路チップ203の電極パッド204の表面の接続面204aにArガス206を源とするFAB(Fast Atom Beam)処理を施す。これはArガス206を1kV程度の電圧で加速してはんだ薄膜パターン104-1および電極パッド204の表面に照射し、これらの表面の酸化物、不純物などを除去して正常な表面を形成する工程である。 Next, the inside of the vacuum chamber 200 is evacuated to about 10 −5 Pa, and as shown in FIG. 4B, the surface of the first solder thin film pattern 104-1 and the electrode pads 204 of the integrated circuit chip 203 are removed. FAB (Fast Atom Beam) processing using Ar gas 206 as a source is performed on the front connection surface 204a. This is a process of accelerating Ar gas 206 at a voltage of about 1 kV and irradiating the surface of the solder thin film pattern 104-1 and the electrode pad 204 to remove oxides, impurities, etc. on these surfaces to form a normal surface. It is.

次に、図5(a)に示すように、ステージ201を下降させて電極パッド204の清浄な接続面204aとはんだ薄膜パターン104-1の清浄な表面を接触させ、更に荷重として50kgf/cmを印加して5分間押し付けて、はんだ薄膜パターン104-1と電極パッド204を接合する。 Next, as shown in FIG. 5A, the stage 201 is lowered to bring the clean connection surface 204a of the electrode pad 204 into contact with the clean surface of the solder thin film pattern 104-1, and 50 kgf / cm 2 as a load. Is applied and pressed for 5 minutes to bond the solder thin film pattern 104-1 and the electrode pad 204 together.

そして、図5(b)に示すように、ステージ201を上昇させると、はんだ薄膜パターン104-1と電極パッド204との接合力の方が、はんだ薄膜パターン104-1と基板100表面の離型層101との密着力よりも大きいため、はんだ薄膜パターン104-1は基板100から電極パッド204に転写される。   As shown in FIG. 5B, when the stage 201 is raised, the bonding force between the solder thin film pattern 104-1 and the electrode pad 204 is such that the solder thin film pattern 104-1 and the surface of the substrate 100 are separated. Since the adhesive strength with the layer 101 is greater, the solder thin film pattern 104-1 is transferred from the substrate 100 to the electrode pad 204.

引き続き、図6(a)に示すように、ステージ201を水平方向に移動させて、同様にして接合する表面にFAB処理を施すが、2回目以降はその直前に転写されたはんだ薄膜パターン、本例では、1層目のはんだ薄膜パターン104-1のそれまで基板100と接していた下面と新たに接合する2層目のはんだ薄膜パターン104-2の表面にFABを照射する。しかる後に上記したのと同様にステージ201を下降、接触、荷重印加、上昇により、図6(b)に示すように、1層目のはんだ薄膜パターン104-1に続いて2層目のはんだ薄膜パターン104-2が転写される。以上の動作をはんだ薄膜パターンの層数に相当する回数だけ行うことにより、積層構造体からなるはんだボールが得られる。   Subsequently, as shown in FIG. 6 (a), the stage 201 is moved in the horizontal direction, and the surfaces to be joined are similarly subjected to FAB treatment. In the example, FAB is irradiated to the surface of the second layer of solder thin film pattern 104-2 that is newly bonded to the lower surface of the first layer of solder thin film pattern 104-1 that has been in contact with the substrate 100 until then. Thereafter, the stage 201 is lowered, contacted, applied with a load, and lifted in the same manner as described above, so that the second solder thin film pattern 104-1 is followed by the second solder thin film pattern 104-1 as shown in FIG. The pattern 104-2 is transferred. By performing the above operation as many times as the number of layers of the solder thin film pattern, a solder ball made of a laminated structure can be obtained.

図7は、その積層構造体からなるはんだボール105を示す。集積回路チップ203の電極パッド204に図1(b)に示すはんだボール1に近似したはんだ薄膜パターン104-1〜104-8からなるはんだボール105が形成される。   FIG. 7 shows a solder ball 105 made of the laminated structure. Solder balls 105 made of solder thin film patterns 104-1 to 104-8 similar to the solder balls 1 shown in FIG. 1B are formed on the electrode pads 204 of the integrated circuit chip 203.

この第1の実施の形態によれば、本実施の形態により形成されたはんだボール105は、蒸着薄膜のフォトリソエッチングにより形成された金属薄膜を常温接合により積層して構成されることから、 ボール105の幾何学的寸法として10μmまたはそれ以下の極小サイズの形成が可能であり、 多数のボールの直径等の幾何学的形状がミクロンオーダーでの均一化が可能であり、電極パッド204に対する密着性に優れ、ボイド等欠陥の発生が非常に少なく、多数の電極パッドに対して一括して形成することが可能であり、 常温での形成が可能であることから、Si結晶の集積回路チップ以外に高温処理を嫌う有機デバイス等への形成が可能であるなどの、多くの優れた点を有する画期的な接続方法と言うことができる。また、従来60μm程度のピッチを10μm以下に小さくすることができるので、実装密度を約20倍以上に向上させることができる。   According to the first embodiment, the solder ball 105 formed according to the present embodiment is formed by laminating metal thin films formed by photolithography etching of a deposited thin film by room temperature bonding. It is possible to form an extremely small size of 10 μm or less as a geometric dimension, and a geometrical shape such as a diameter of a large number of balls can be made uniform on the micron order, and adhesion to the electrode pad 204 can be improved. Excellent, very few defects such as voids, can be formed at the same time for many electrode pads, and can be formed at room temperature. It can be said that it is an epoch-making connection method having many excellent points, such as being capable of being formed into an organic device that dislikes processing. In addition, since the pitch of about 60 μm can be reduced to 10 μm or less, the mounting density can be improved to about 20 times or more.

<第2の実施の形態>
図8は、本発明の第2の実施の形態に係る金属バンプとしての金スタッドバンプに関し、同図(a)は、目標となる金スタッドバンプ2を示し、同図(b)は、同図(a)に示す金スタッドバンプ2を複数の層2-1,2-2に分割したものを示す。なお、図中、204は、金スタッドバンプ2の接続対象の電極パッドであり、204aは、電極パッド204の接続面である。また、ここでは説明を簡略にするために1つの金スタッドバンプを形成する場合について説明するが、実際は複数同時に形成することは言うまでもない。
<Second Embodiment>
FIG. 8 shows a gold stud bump as a metal bump according to the second embodiment of the present invention. FIG. 8 (a) shows a target gold stud bump 2, and FIG. 8 (b) shows the same figure. The gold stud bump 2 shown in (a) is divided into a plurality of layers 2-1, 2-2. In the figure, reference numeral 204 denotes an electrode pad to be connected to the gold stud bump 2, and 204 a denotes a connection surface of the electrode pad 204. Further, here, in order to simplify the description, a case where one gold stud bump is formed will be described, but it is needless to say that a plurality of gold stud bumps are actually formed simultaneously.

次に、図9、図10に示す接続工程を参照しながら第2の実施の形態に係る金スタッドバンプの接続方法を説明する。   Next, a method for connecting gold stud bumps according to the second embodiment will be described with reference to the connection steps shown in FIGS.

(1)金メッキ膜パターンの形成
この実施の形態では、金メッキ膜パターンを電鋳法により形成する。まず、図9(a)に示すように、ステンレス、アルミニウム等の金属材料の他、Si、セラミック、合成樹脂等の絶縁体からなるベース基板300の表面にポリイミドをスピンコート法により1〜5μmの厚さで塗布し、硬化処理および表面のフッ素化処理を施して離型層301を形成する。次に、離型層301の表面に電導性を付与するための導電膜302を望ましくは金であるが、その他としては銀、銅、ニッケルなどをスパッタにより厚さ約3000Åで形成する。
(1) Formation of gold plating film pattern In this embodiment, the gold plating film pattern is formed by electroforming. First, as shown in FIG. 9A, in addition to a metal material such as stainless steel or aluminum, polyimide is applied to the surface of a base substrate 300 made of an insulator such as Si, ceramic, or synthetic resin by spin coating to 1 to 5 μm. The release layer 301 is formed by coating with a thickness and performing a curing process and a surface fluorination process. Next, the conductive film 302 for imparting conductivity to the surface of the release layer 301 is preferably gold, but otherwise, silver, copper, nickel, or the like is formed by sputtering to a thickness of about 3000 mm.

次に、図8(b)で分割したパターンの層2-1、2-2に相当するフォトマスクを用いて、金メッキ膜を形成する部分に開口303aを有するフォトレジストパターン303を5〜25μmの厚さで形成する。上記基板300を金電気メッキ液層に入れ、図9(b)に示すように、フォトレジストパターン303で覆われていない部分にフォトレジストパターン303と同等の厚さまで金メッキ膜304を、形成する。金メッキ後フォトレジスト303を除去し、さらに導電膜302の露出部分をエッチングにより除去すると、金メッキ膜パターン304-1,304-2が形成された基板300を得る。この場合、導電膜302の材料が金の場合、同時に金メッキ304の表面も同時にエッチングされるが、エッチング量は導電膜302の厚さ分の3000Åでありほとんど影響はない。   Next, using a photomask corresponding to the layers 2-1 and 2-2 of the pattern divided in FIG. 8B, a photoresist pattern 303 having an opening 303a in a portion where the gold plating film is to be formed is 5 to 25 μm. Form with thickness. The substrate 300 is placed in a gold electroplating solution layer, and a gold plating film 304 is formed in a portion not covered with the photoresist pattern 303 to a thickness equivalent to the photoresist pattern 303 as shown in FIG. 9B. After the gold plating, the photoresist 303 is removed, and the exposed portion of the conductive film 302 is removed by etching, whereby the substrate 300 on which the gold plating film patterns 304-1 and 304-2 are formed is obtained. In this case, when the material of the conductive film 302 is gold, the surface of the gold plating 304 is simultaneously etched, but the etching amount is 3000 mm corresponding to the thickness of the conductive film 302 and has almost no influence.

(2)金メッキ膜パターンの積層
次に、第1の実施の形態と同様に、図10(a)に示すように、金メッキ膜パターン304-1,304-2が形成された基板300を真空槽200内に導入する。一方、真空槽200内で、金スタッドバンプの接続対象の集積回路チップ203を吸着したステージ201を基板300に対向するように配置する。本例では電極パッド204に金メッキ膜パターン304-1,304-2を転写する。
(2) Lamination of Gold Plating Film Pattern Next, as in the first embodiment, as shown in FIG. 10A, the substrate 300 on which the gold plating film patterns 304-1 and 304-2 are formed is placed in a vacuum chamber. 200. On the other hand, in the vacuum chamber 200, the stage 201 that has attracted the integrated circuit chip 203 to be connected to the gold stud bump is disposed so as to face the substrate 300. In this example, the gold plating film patterns 304-1 and 304-2 are transferred to the electrode pad 204.

以下、第1の実施の形態と同様に、真空排気後、FAB、ステージ201下降、荷重印加、ステージ201上昇による転写を2回繰り返すことにより、図10(b)に示すように、電極パッド204の接続面204a上に1層目の金メッキ膜パターン304-1および2層目の金メッキ膜パターン304-2の積層からなる金スタッドバンプ305が形成される。   Thereafter, as in the first embodiment, after vacuum evacuation, the transfer by FAB, stage 201 lowering, load application, and stage 201 raising is repeated twice, as shown in FIG. A gold stud bump 305 is formed on the connection surface 204a. The gold stud bump 305 is formed by stacking the first gold plating film pattern 304-1 and the second gold plating film pattern 304-2.

この第2の実施の形態によれば、本実施の形態により形成された金スタッドバンプ305は、電鋳法により形成されたメッキ薄膜を常温接合により積層して構成されることから、バンプ305の幾何学的寸法として10μmまたはそれ以下の極小サイズの形成が可能であり、多数のバンプの厚さ、幅等の幾何学的形状がミクロンオーダーでの均一化が可能であり、電極パッド204に対する密着性にすぐれ、ボイド等欠陥の発生が非常に少なく、多数の電極パッド204に対して一括して形成することが可能であり、 常温での形成が可能であることから、Si結晶の集積回路チップ以外に高温処理を嫌う有機デバイス等への形成が可能であるなどの、多くの優れた点を有する画期的な実装方法と言うことができる。また、従来60μm程度のピッチを10μm以下に小さくすることができるので、実装密度を約20倍以上に向上させることができる。   According to the second embodiment, the gold stud bump 305 formed according to the present embodiment is formed by laminating a plating thin film formed by electroforming by room temperature bonding. Minimal size of 10 μm or less can be formed as a geometric dimension, and the geometrical shapes such as the thickness and width of a large number of bumps can be made uniform on the order of microns, and the electrode pad 204 can be closely attached. Si crystal integrated circuit chip because of its excellent performance and extremely low occurrence of defects such as voids, and can be formed on a large number of electrode pads 204 at a time, and can be formed at room temperature. In addition to this, it can be said that it is an epoch-making mounting method having many excellent points, such as being capable of being formed into an organic device that dislikes high temperature processing. In addition, since the pitch of about 60 μm can be reduced to 10 μm or less, the mounting density can be improved to about 20 times or more.

<第3の実施の形態>
図11は、本発明の第3の実施の形態に係る金属バンプ付き回路部品を示す。この金属バンプ付き回路部品は、高密度配線基板400上に、電極パッド204に接続した積層構造体からなるはんだボール105Aを有する集積回路チップ203を搭載し、高密度配線基板400の下面の電極パッド204に積層構造体からなり、はんだボール105Aよりも直径の大きいはんだボール105Bを接続し、図示しないプリント基板上に実装できるようにしたものである。この第3の実施の形態によれば、高密度な接続を可能とする積層構造体からなるはんだボール105を用いているので、多ピン化を図った回路部品を提供することができる。
<Third Embodiment>
FIG. 11 shows a circuit component with metal bumps according to the third embodiment of the present invention. In this circuit component with metal bumps, an integrated circuit chip 203 having a solder ball 105A made of a laminated structure connected to an electrode pad 204 is mounted on a high-density wiring board 400, and an electrode pad on the lower surface of the high-density wiring board 400 is mounted. A laminated structure 204 is connected to a solder ball 105B having a diameter larger than that of the solder ball 105A so that it can be mounted on a printed board (not shown). According to the third embodiment, since the solder ball 105 made of a laminated structure capable of high-density connection is used, it is possible to provide a circuit component with a high pin count.

<第4の実施の形態>
図12は、本発明の第4の実施の形態に係る金属バンプ付き回路部品を示す。この金属バンプ付き回路部品は、高密度配線基板400上に、電極パッド204に接続した積層構造体からなるスタッドバンプ305を有する集積回路チップ203を搭載し、高密度配線基板400の下面の電極パッド204に積層構造体からなるはんだボール105Bを接続し、図示しないプリント基板上に実装できるようにしたものである。この第4の実施の形態によれば、第3の実施の形態と同様に、多ピン化を図った回路部品を提供することができる。
<Fourth embodiment>
FIG. 12 shows a circuit component with metal bumps according to the fourth embodiment of the present invention. In this circuit component with metal bumps, an integrated circuit chip 203 having a stud bump 305 made of a laminated structure connected to an electrode pad 204 is mounted on a high-density wiring board 400, and the electrode pads on the lower surface of the high-density wiring board 400 are mounted. A solder ball 105B made of a laminated structure is connected to 204 so that it can be mounted on a printed circuit board (not shown). According to the fourth embodiment, similarly to the third embodiment, it is possible to provide a circuit component with an increased number of pins.

なお、上記各実施の形態では、金属薄膜の材料として、はんだと金について説明したが、これらに限らず、銅、アルミニウム等の他の単一金属や銅合金、アルミニウム合金等の合金でもよい。   In each of the above embodiments, solder and gold have been described as materials for the metal thin film. However, the present invention is not limited to these, and other single metals such as copper and aluminum, and alloys such as copper alloys and aluminum alloys may be used.

また、上記各実施の形態では、集積回路チップ側を移動させて金属薄膜の接合を行ったが、相対的に移動して接合できるなら、基板側を移動させても、両者を移動させてもよい。   In each of the above embodiments, the integrated circuit chip side is moved and the metal thin film is joined. However, if the relative movement is possible, the substrate side can be moved or both can be moved. Good.

本発明の第1の実施の形態に係るはんだボールに関し、(a)は、目標となるはんだボールを示す断面図、(b)は、(a)に示すはんだボールを複数の層膜に分割した状態を示す断面図である。1A is a cross-sectional view showing a target solder ball, and FIG. 2B is a diagram illustrating a solder ball divided into a plurality of layer films according to the first embodiment of the present invention. It is sectional drawing which shows a state. (a)〜(c)は、本発明の第1の実施の形態に係るはんだボールの接続方法を説明するための断面図である。(A)-(c) is sectional drawing for demonstrating the connection method of the solder ball based on the 1st Embodiment of this invention. 図2(c)に示す基板を上方から見た図である。It is the figure which looked at the board | substrate shown in FIG.2 (c) from upper direction. (a)、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るはんだボールの接続工程を示す断面図である。(A), (b) is sectional drawing which shows the connection process of the solder ball based on the 1st Embodiment of this invention. (a)、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るはんだボールの接続工程を示す断面図である。(A), (b) is sectional drawing which shows the connection process of the solder ball based on the 1st Embodiment of this invention. (a)、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るはんだボールの接続工程を示す断面図である。(A), (b) is sectional drawing which shows the connection process of the solder ball based on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るはんだボールの断面図である。1 is a cross-sectional view of a solder ball according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施の形態に係る金スタッドバンプを示し、(a)は、目標となる金スタッドバンプを示す断面図、(b)は、(a)に示す金スタッドバンプを複数の層に分割した状態を示す断面図である。The gold stud bump which concerns on the 2nd Embodiment of this invention is shown, (a) is sectional drawing which shows the gold stud bump used as a target, (b) is a gold stud bump shown to (a) in several layers It is sectional drawing which shows the state divided | segmented into. (a)〜(c)は、本発明の第2の実施の形態に係る金スタッドバンプの接続工程を示す断面図である。(A)-(c) is sectional drawing which shows the connection process of the gold stud bump which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (a)、(b)は、本発明の第2の実施の形態に係る金スタッドバンプの接続工程を示す断面図である。(A), (b) is sectional drawing which shows the connection process of the gold stud bump which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る金属バンプ付き回路部品の断面図である。It is sectional drawing of the circuit component with a metal bump which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係る金属バンプ付き回路部品の断面図である。It is sectional drawing of the circuit component with a metal bump which concerns on the 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 はんだボール
1-1〜1-8 層
2 金スタッドバンプ
2-1,2-2 層
100 Siウェハ基板
101 離型層
102 レジストパターン
102a 開口
103 はんだ薄膜
104-1〜104-8 はんだ薄膜パターン
105、105A、105B はんだボール
200 真空槽
201 ステージ
203 集積回路チップ
204 電極パッド
204a 接続面
205 パシベーション膜
206 Arガス
300 ベース基板
301 離型層
302 導電膜
303 フォトレジストパターン
303a 開口
304 金メッキ膜
304-1,304-2 金メッキ膜パターン
305 金スタッドバンプ
400 高密度配線基板
1 Solder ball 1-1 to 1-8 layer 2 Gold stud bump 2-1 and 2-2 layer 100 Si wafer substrate 101 Release layer 102 Resist pattern 102a Opening 103 Solder thin film 104-1 to 104-8 Solder thin film pattern 105 105A, 105B Solder ball 200 Vacuum chamber 201 Stage 203 Integrated circuit chip 204 Electrode pad 204a Connection surface 205 Passivation film 206 Ar gas 300 Base substrate 301 Release layer 302 Conductive film 303 Photoresist pattern 303a Opening 304 Gold plating film 304-1 304-2 Gold plated film pattern 305 Gold stud bump 400 High density wiring board

Claims (8)

回路部品の接続面に金属バンプを接続する金属バンプ接続方法において、
基板上に前記金属バンプの断面形状に対応した複数の金属薄膜を形成し、
前記複数の金属薄膜を前記接続面上に常温接合により積層して前記金属バンプを形成することを特徴とする金属バンプ接続方法。
In the metal bump connection method of connecting the metal bump to the connection surface of the circuit component,
A plurality of metal thin films corresponding to the cross-sectional shape of the metal bumps are formed on the substrate,
The metal bump connection method, wherein the metal bumps are formed by laminating the plurality of metal thin films on the connection surface by room temperature bonding.
前記複数の金属薄膜の形成は、前記基板上に金属薄膜を形成し、その金属薄膜をホトリソグラフィー法によりパターニングして行うことを特徴とする請求項1記載の金属バンプ接続方法。   2. The metal bump connection method according to claim 1, wherein the plurality of metal thin films are formed by forming a metal thin film on the substrate and patterning the metal thin film by a photolithography method. 前記複数の金属薄膜の形成は、電鋳法により行うことを特徴とする請求項1記載の金属バンプ接続方法。   The metal bump connection method according to claim 1, wherein the plurality of metal thin films are formed by electroforming. 回路部品の複数の接続面に複数の金属バンプを接続する金属バンプ接続方法において、
基板上に前記複数の金属バンプの断面形状に対応した複数の金属薄膜を一括して形成し、
前記複数の金属薄膜を前記複数の接続面上に常温接合により積層して前記複数の金属バンプを同時に形成することを特徴とする金属バンプ接続方法。
In a metal bump connection method for connecting a plurality of metal bumps to a plurality of connection surfaces of circuit components,
A plurality of metal thin films corresponding to the cross-sectional shape of the plurality of metal bumps are collectively formed on the substrate,
A metal bump connection method comprising: stacking the plurality of metal thin films on the connection surfaces by room temperature bonding to form the plurality of metal bumps simultaneously.
回路部品の接続面に金属バンプを接続した金属バンプ付き回路部品において、
前記金属バンプは、前記接続面上に複数の金属薄膜を常温接合により積層して形成されたことを特徴とする金属バンプ付き回路部品。
In circuit components with metal bumps where metal bumps are connected to the connection surfaces of circuit components,
The metal bump is a circuit component with a metal bump, wherein the metal bump is formed by laminating a plurality of metal thin films on the connection surface by room temperature bonding.
前記金属薄膜は、円形のはんだ薄膜からなり、
前記金属バンプは、ボール形状を有することを特徴とする請求項5記載の金属バンプ付き回路部品。
The metal thin film is a circular solder thin film,
6. The circuit component with metal bumps according to claim 5, wherein the metal bumps have a ball shape.
前記金属薄膜は、金メッキ膜からなり、
前記金属バンプは、スタッドバンプ形状を有することを特徴とする請求項5記載の金属バンプ付き回路部品。
The metal thin film is made of a gold plating film,
6. The circuit component with metal bumps according to claim 5, wherein the metal bumps have a stud bump shape.
前記回路部品は、複数の接続面を有し、
前記金属バンプは、前記複数の接続面上に積層して形成された複数の前記金属バンプであることを特徴とする請求項5記載の金属バンプ付き回路部品。

The circuit component has a plurality of connection surfaces,
6. The circuit component with metal bumps according to claim 5, wherein the metal bumps are a plurality of the metal bumps formed on the plurality of connection surfaces.

JP2003400225A 2003-11-28 2003-11-28 Method of connecting metal bump and circuit component with metal bump Pending JP2005166739A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003400225A JP2005166739A (en) 2003-11-28 2003-11-28 Method of connecting metal bump and circuit component with metal bump

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003400225A JP2005166739A (en) 2003-11-28 2003-11-28 Method of connecting metal bump and circuit component with metal bump

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005166739A true JP2005166739A (en) 2005-06-23

Family

ID=34724557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003400225A Pending JP2005166739A (en) 2003-11-28 2003-11-28 Method of connecting metal bump and circuit component with metal bump

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005166739A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2782123A4 (en) * 2011-11-18 2016-01-06 Tanaka Precious Metal Ind Transfer substrate for forming metal wiring line and method for forming metal wiring line by means of said transfer substrate
EP2645409A4 (en) * 2010-11-26 2016-01-06 Tanaka Precious Metal Ind Transfer substrate for forming metal wiring and method for forming metal wiring using said transfer substrate

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2645409A4 (en) * 2010-11-26 2016-01-06 Tanaka Precious Metal Ind Transfer substrate for forming metal wiring and method for forming metal wiring using said transfer substrate
EP2782123A4 (en) * 2011-11-18 2016-01-06 Tanaka Precious Metal Ind Transfer substrate for forming metal wiring line and method for forming metal wiring line by means of said transfer substrate
US10256113B2 (en) 2011-11-18 2019-04-09 Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. Transfer substrate for forming metal wiring and method for forming metal wiring with the transfer substrate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100595889B1 (en) Semiconductor device having conducting portion of upper and lower conductive layers, and method of fabricating the same
KR100531393B1 (en) Semiconductor device and manufacturing method of the same
US20020171152A1 (en) Flip-chip-type semiconductor device and manufacturing method thereof
JP4785937B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP5237242B2 (en) Wiring circuit structure and manufacturing method of semiconductor device using the same
JPWO2010024233A1 (en) Wiring board capable of incorporating functional elements and method for manufacturing the same
JP5588620B2 (en) Wafer level package and method of forming the same
TWI233188B (en) Quad flat no-lead package structure and manufacturing method thereof
JP2017168503A (en) Manufacturing method of electronic component and manufacturing apparatus of electronic component
JP2008277733A (en) Semiconductor device
JP2007027706A (en) Wiring board, manufacturing method therefor and semiconductor package
TWI692839B (en) Semiconductor device and method for manufacturing same
US9685376B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
US6524889B2 (en) Method of transcribing a wiring pattern from an original substrate to a substrate with closely matched thermal expansion coefficients between both substrates for dimensional control of the transcribed pattern
KR100639737B1 (en) Method of manufacturing circuit device
JP2005166739A (en) Method of connecting metal bump and circuit component with metal bump
WO1999004424A1 (en) Semiconductor device, mounting structure thereof and method of fabrication thereof
JPH09148333A (en) Semiconductor device and manufacturing method
TWI759120B (en) Intermediate substrate and manufacturing method thereof
JP2008288481A (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2002009099A (en) Transfer bump substrate and method of transferring bump
TW201442181A (en) Chip package substrate and method for manufacturing same
JP4214127B2 (en) Flip chip mounting method
JPH118345A (en) Junction structure for multi-chip module and its manufacture
JP4320841B2 (en) Composite lead frame and semiconductor device using the same