JP2007250999A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Tomohiko Uda
智彦 宇田
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    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11—Manufacturing methods

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for efficiently manufacturing a highly reliable semiconductor device. <P>SOLUTION: This method for manufacturing a semiconductor comprises processes of: preparing a semiconductor chip 10 formed with a ball bump 20 whose leveling processing has not be carried out; also preparing a substrate 30 formed with an electric connection part 32 on a surface; and mounting the semiconductor chip 10 on the substrate 30, and bringing the ball bump 20 into contact with the electric connection part 32. The electric connection part 32 includes a solder layer 36. In a process for mounting the semiconductor chip 10 on the substrate 30, the ball bump 20 is heated to a temperature which is lower than the melting point of the solder layer 36, and brought into contact with the electric connection part 32, and the ball bump 20 and the electric connection part 32 are heated to a temperature which is higher than the fusing point of the solder layer 36. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

ボールバンプと呼ばれるバンプが知られている。ボールバンプは、ワイヤの先端を溶融させてボール状にし、これを電極上に接合させて、ワイヤを引きちぎることで形成されるため、複数のバンプを同じ形状（高さ）に形成することが困難である。   Bumps called ball bumps are known. Ball bumps are formed by melting the tip of the wire into a ball shape, bonding it onto the electrode, and tearing the wire, making it difficult to form multiple bumps in the same shape (height) It is.

ところで、バンプの形状（高さ）にばらつきがあると、配線基板などへの実装が困難になる。そのため、ボールバンプを形成する工程では、バンプの形状をそろえるために、通常、レベリングと呼ばれる処理が行われる。すなわち、レベリング工程を経ることによって、ボールバンプの高さを揃え、配線基板などへの実装が容易な形状に形成することができる。
特開平３−２６３８９５号公報 By the way, if there are variations in the shape (height) of the bumps, it becomes difficult to mount on the wiring board. Therefore, in the step of forming the ball bump, a process called leveling is usually performed in order to align the shape of the bump. That is, through the leveling step, the height of the ball bumps can be made uniform and formed into a shape that can be easily mounted on a wiring board or the like.
JP-A-3-263895

しかし、ボールバンプを形成する工程でレベリング処理が不要になれば、半導体装置の製造効率を高めることができる。   However, if the leveling process is not necessary in the step of forming the ball bump, the manufacturing efficiency of the semiconductor device can be increased.

本発明の目的は、信頼性の高い半導体装置を効率よく製造する方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method for efficiently manufacturing a highly reliable semiconductor device.

（１）本発明に係る半導体装置の製造方法は、
レベリング処理のされていないボールバンプが形成された半導体チップを用意する工程と、
表面に電気的接続部が形成された基板を用意する工程と、
前記半導体チップを前記基板に搭載して、前記ボールバンプと前記電気的接続部とを接触させて電気的に接続する工程と、
を含み、
前記電気的接続部は、はんだ層を含み、
前記半導体チップを前記基板に搭載する工程では、
前記ボールバンプを前記はんだ層の融点よりも低い温度に加熱して前記電気的接続部に接触させた後に、前記ボールバンプ及び前記電気的接続部を前記はんだ層の融点よりも高い温度に加熱する。 (1) A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes:
Preparing a semiconductor chip on which ball bumps that have not been leveled are formed;
Preparing a substrate having an electrical connection formed on the surface;
Mounting the semiconductor chip on the substrate and bringing the ball bump and the electrical connection portion into contact with each other for electrical connection;
Including
The electrical connection includes a solder layer;
In the step of mounting the semiconductor chip on the substrate,
After the ball bump is heated to a temperature lower than the melting point of the solder layer and brought into contact with the electrical connection portion, the ball bump and the electrical connection portion are heated to a temperature higher than the melting point of the solder layer. .

本発明によると、レベリングのされていないボールバンプが形成された半導体チップを利用して、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。そのため、本発明によると、信頼性の高い半導体装置を効率よく製造することができる。   According to the present invention, a highly reliable semiconductor device can be manufactured by using a semiconductor chip on which unleveled ball bumps are formed. Therefore, according to the present invention, a highly reliable semiconductor device can be efficiently manufactured.

（２）この半導体装置の製造方法において、
前記半導体チップを前記基板に搭載する工程で、
前記ボールバンプ及び前記電気的接続部を前記はんだ層の融点よりも高い温度に加熱する前に、前記ボールバンプを前記電気的接続部に押し付けて変形させてもよい。 (2) In this method of manufacturing a semiconductor device,
In the step of mounting the semiconductor chip on the substrate,
Before heating the ball bump and the electrical connection portion to a temperature higher than the melting point of the solder layer, the ball bump may be pressed against the electrical connection portion to be deformed.

（３）この半導体装置の製造方法において、
前記はんだ層は、前記電気的接続部の最表層に形成されていてもよい。 (3) In this method of manufacturing a semiconductor device,
The solder layer may be formed on the outermost layer of the electrical connection portion.

（４）この半導体装置の製造方法において、
前記はんだ層は、スズを含む材料で形成されていてもよい。 (4) In this method of manufacturing a semiconductor device,
The solder layer may be formed of a material containing tin.

（５）この半導体装置の製造方法において、
前記ボールバンプは、金で形成されていてもよい。 (5) In this method of manufacturing a semiconductor device,
The ball bump may be made of gold.

以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、本発明は、以下の内容を自由に組み合わせたものを含むものとする。   Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. Moreover, this invention shall include what combined the following content freely.

図１〜図７（Ｂ）は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。   1 to 7B are diagrams for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment to which the present invention is applied.

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図１に示す、半導体チップ１０を用意することを含む。はじめに、半導体チップ１０の構成について説明する。   The method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment includes preparing a semiconductor chip 10 shown in FIG. First, the configuration of the semiconductor chip 10 will be described.

半導体チップ１０は、例えばシリコンチップであってもよい。半導体チップ１０は、集積回路１２を有する。集積回路１２の構成は特に限定されないが、例えば、トランジスタ等の能動素子や、抵抗、コイル、コンデンサ等の受動素子を含んでいてもよい。半導体チップ１０は、電極１４を有する。電極１４は、半導体チップ１０の内部と電気的に接続されていてもよい。電極１４は、集積回路１２と電気的に接続されていてもよい。あるいは、集積回路１２に電気的に接続されていない電極を含めて、電極１４と称してもよい。電極１４は、アルミニウム又は銅等で形成されたパッドであってもよい。さらに、半導体チップ１０は、図示しないパッシベーション膜を有してもよい。パッシベーション膜は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ポリイミド樹脂等で形成してもよい。パッシベーション膜は、電極１４の少なくとも中央領域を露出させるように形成されてなる。 The semiconductor chip 10 may be a silicon chip, for example. The semiconductor chip 10 has an integrated circuit 12. The configuration of the integrated circuit 12 is not particularly limited, and may include, for example, an active element such as a transistor or a passive element such as a resistor, a coil, or a capacitor. The semiconductor chip 10 has an electrode 14. The electrode 14 may be electrically connected to the inside of the semiconductor chip 10. The electrode 14 may be electrically connected to the integrated circuit 12. Alternatively, an electrode that is not electrically connected to the integrated circuit 12 may be referred to as an electrode 14. The electrode 14 may be a pad formed of aluminum or copper. Furthermore, the semiconductor chip 10 may have a passivation film (not shown). For example, the passivation film may be formed of SiO 2 , SiN, polyimide resin, or the like. The passivation film is formed so as to expose at least the central region of the electrode 14.

半導体チップ１０は、さらに、ボールバンプ２０を有する。ボールバンプ２０は、レベリング処理がされていないボールバンプである。ボールバンプ２０は、電極１４上に形成されている。ボールバンプ２０は、電極１４と電気的に接続されている。ボールバンプ２０の材料は特に限定されるものではないが、例えば金（Ａｕ）であってもよい。   The semiconductor chip 10 further has a ball bump 20. The ball bump 20 is a ball bump that has not been leveled. The ball bump 20 is formed on the electrode 14. The ball bump 20 is electrically connected to the electrode 14. The material of the ball bump 20 is not particularly limited, but may be gold (Au), for example.

以下、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）を参照して、半導体チップ１０（電極１４）にボールバンプ２０を形成する工程について説明する。   Hereinafter, the process of forming the ball bumps 20 on the semiconductor chip 10 (electrodes 14) will be described with reference to FIGS.

はじめに、図２（Ａ）に示すように、ワイヤ２２を用意し、その先端にボール２４を形成する。ボール２４は、例えば電気トーチや水素トーチによってワイヤ２２を溶解させることで形成することができる。なお、ワイヤ２２は、ツール２５によって保持されており、ボール２４は、ツール２５よりも外側（先端側）に形成する。ワイヤ２２の材料は特に限定されるものではない。ワイヤ２２は、例えば、金やはんだなどの導電材料で形成されていてもよい。そして、ワイヤ２２の材料が、ボールバンプ２０の材料になる。また、ワイヤ２２の径についても特に限定されるものではない。ただし、ボール２４（ボールバンプ２０）の大きさは、例えば、ワイヤ２２の径によって調整することができる。   First, as shown in FIG. 2A, a wire 22 is prepared, and a ball 24 is formed at the tip thereof. The ball 24 can be formed by, for example, dissolving the wire 22 with an electric torch or a hydrogen torch. Note that the wire 22 is held by a tool 25, and the ball 24 is formed on the outer side (tip side) than the tool 25. The material of the wire 22 is not particularly limited. For example, the wire 22 may be formed of a conductive material such as gold or solder. The material of the wire 22 becomes the material of the ball bump 20. Further, the diameter of the wire 22 is not particularly limited. However, the size of the ball 24 (ball bump 20) can be adjusted by the diameter of the wire 22, for example.

そして、ボール２４が電極１４とオーバーラップするように、ツール２５の位置合わせを行い、図２（Ｂ）に示すように、ツール２５を電極１４に近接させて、ボール２４を電極１４に接触させる。このとき、ツール２５の先端によって、ボール２４を電極１４に押し付けてもよい。このとき、同時に、熱や超音波を印加してもよい。これにより、ボール２４と電極１４とを、物理的・電気的に接続することができる。   Then, the tool 25 is aligned so that the ball 24 overlaps the electrode 14, and as shown in FIG. 2B, the tool 25 is brought close to the electrode 14 and the ball 24 is brought into contact with the electrode 14. . At this time, the ball 24 may be pressed against the electrode 14 by the tip of the tool 25. At this time, heat or ultrasonic waves may be applied simultaneously. Thereby, the ball | bowl 24 and the electrode 14 can be connected physically and electrically.

その後、図２（Ｃ）に示すように、ツール２５を閉じてワイヤ２２を保持し、ツール２２を上昇させる。これにより、ワイヤ２２が引きちぎられて、電極１４上にボールバンプ２０を形成することができる。   Thereafter, as shown in FIG. 2C, the tool 25 is closed, the wire 22 is held, and the tool 22 is raised. Thereby, the wire 22 is torn and the ball bump 20 can be formed on the electrode 14.

なお、これらの工程は、半導体チップに対して行ってもよく、半導体ウエハに対して行ってもよい。半導体ウエハに対してボールバンプ２０を形成する工程を行う場合には、半導体ウエハを個片に切り出す工程をさらに含む。これにより、レベリング処理のされていないボールバンプ２０が形成された半導体チップを用意することができる。   These steps may be performed on a semiconductor chip or a semiconductor wafer. When performing the process of forming the ball bumps 20 on the semiconductor wafer, it further includes a process of cutting the semiconductor wafer into individual pieces. Thereby, it is possible to prepare a semiconductor chip on which the ball bumps 20 that have not been leveled are formed.

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図３に示す、表面に電気的接続部３２が形成された基板３０を用意することを含む。   The method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment includes preparing a substrate 30 having an electrical connection portion 32 formed on the surface thereof as shown in FIG.

基板３０の材料や構造は特に限定されず、既に公知となっているいずれかの基板を利用してもよい。基板３０は、フレキシブル基板であってもよく、リジッド基板であってもよい。あるいは、基板３０は、テープ基板であってもよい。基板３０は、積層型の基板であってもよく、あるいは、単層の基板であってもよい。また、基板３０の外形も特に限定されるものではない。   The material and structure of the substrate 30 are not particularly limited, and any substrate that is already known may be used. The substrate 30 may be a flexible substrate or a rigid substrate. Alternatively, the substrate 30 may be a tape substrate. The substrate 30 may be a stacked substrate or a single layer substrate. Further, the outer shape of the substrate 30 is not particularly limited.

基板３０の表面には、電気的接続部３２が形成されてなる。なお、電気的接続部３２は、半導体チップ１０に形成されたボールバンプ２０との電気的な接続に利用される部分である。電気的接続部３２の構造や材料は、特に限定されず、既に公知となっているいずれかの配線を利用してもよい。電気的接続部３２は、例えば多層構造をなしていてもよい。このとき、電気的接続部３２は、コア部材３４にはんだ層３６が形成された構造をなしていてもよい。このとき、コア部材３４は、銅（Ｃｕ）、クローム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタンタングステン（Ｔｉ−Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケルバナジウム（ＮｉＶ）、タングステン（Ｗ）のうちのいずれかの材料で形成されていてもよい。なお、コア部材３４は、単層の金属層であってもよく、複数層の金属層であってもよい。また、はんだ層３６は、スズ（Ｓｎ）を含むはんだ層であってもよい。そして、はんだ層３６は、電気的接続部３２の最表層を構成していてもよい。なお、電気的接続部３２は、基板３０に形成された配線パターンの一部であってもよい。   An electrical connection portion 32 is formed on the surface of the substrate 30. The electrical connection portion 32 is a portion used for electrical connection with the ball bump 20 formed on the semiconductor chip 10. The structure and material of the electrical connection portion 32 are not particularly limited, and any already known wiring may be used. The electrical connection portion 32 may have a multilayer structure, for example. At this time, the electrical connection portion 32 may have a structure in which the solder layer 36 is formed on the core member 34. At this time, the core member 34 is made of copper (Cu), chromium (Cr), titanium (Ti), nickel (Ni), titanium tungsten (Ti-W), aluminum (Al), nickel vanadium (NiV), tungsten (W ) May be made of any material. The core member 34 may be a single metal layer or a plurality of metal layers. The solder layer 36 may be a solder layer containing tin (Sn). The solder layer 36 may constitute the outermost layer of the electrical connection portion 32. The electrical connection portion 32 may be a part of a wiring pattern formed on the substrate 30.

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、基板３０に半導体チップ１０を搭載することを含む。本工程で、ボールバンプ２０と電気的接続部３２とを接触させて電気的に接続する。以下、図４（Ａ）〜図５を参照して、基板３０に半導体チップ１０を搭載する工程について説明する。   The semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment includes mounting the semiconductor chip 10 on the substrate 30. In this step, the ball bump 20 and the electrical connection portion 32 are brought into contact with each other and electrically connected. Hereinafter, a process of mounting the semiconductor chip 10 on the substrate 30 will be described with reference to FIGS.

はじめに、図４（Ａ）に示すように、半導体チップ１０を基板３０の上方に配置して、ボールバンプ２０（電極１４）と電気的接続部３２とが対向するように、半導体チップ１０と基板３０との位置合わせをする。半導体チップ１０は、例えば、図示しないボンディングツールによって保持してもよい。このとき、該ボンディングツールは、加熱機構を備えていてもよい。   First, as shown in FIG. 4A, the semiconductor chip 10 and the substrate are arranged such that the semiconductor chip 10 is disposed above the substrate 30 and the ball bumps 20 (electrodes 14) and the electrical connection portions 32 face each other. Align with 30. For example, the semiconductor chip 10 may be held by a bonding tool (not shown). At this time, the bonding tool may include a heating mechanism.

そして、半導体チップ１０と基板３０とを近接させて、図４（Ｂ）に示すように、ボールバンプ２０と電気的接続部３２（はんだ層３６）とを接触させる。本工程は、ボールバンプ２０を、はんだ層３６の融点よりも低い温度に加熱した状態で行う。例えば、ボンディングツールに備わった加熱機構を制御することによって、ボールバンプ２０を加熱してもよい。   Then, the semiconductor chip 10 and the substrate 30 are brought close to each other, and as shown in FIG. 4B, the ball bump 20 and the electrical connection portion 32 (solder layer 36) are brought into contact with each other. This step is performed in a state where the ball bump 20 is heated to a temperature lower than the melting point of the solder layer 36. For example, the ball bump 20 may be heated by controlling a heating mechanism provided in the bonding tool.

なお、本工程で、ボールバンプ２０を、コア部材３４に接触させてもよい。先に説明したように、本実施の形態では、ボールバンプ２０はレベリングされておらず、先端部が尖っている。そのため、ボールバンプ２０の先端ではんだ層３６を貫通することができ、ボールバンプ２０とコア部材３４とを容易に接触させることができる。   In this step, the ball bump 20 may be brought into contact with the core member 34. As described above, in the present embodiment, the ball bump 20 is not leveled, and the tip is sharp. Therefore, the solder layer 36 can be penetrated at the tip of the ball bump 20, and the ball bump 20 and the core member 34 can be easily brought into contact with each other.

本実施の形態では、半導体チップ１０と基板３０とをさらに近接させて、図４（Ｃ）に示すように、ボールバンプ２０を電気的接続部３２（コア部材３４）に押し付けて変形させてもよい。なお、本工程は、ボールバンプ２０が、はんだ層３６の材料の融点よりも低い温度に加熱された状態で行う。そのため、本工程で、はんだ層３６が溶融することを防止することができる。   In the present embodiment, even if the semiconductor chip 10 and the substrate 30 are brought closer to each other and the ball bump 20 is pressed against the electrical connection portion 32 (core member 34) and deformed as shown in FIG. 4C. Good. This step is performed in a state where the ball bump 20 is heated to a temperature lower than the melting point of the material of the solder layer 36. Therefore, it is possible to prevent the solder layer 36 from melting in this step.

なお、これらの工程は、半導体チップ１０及び基板３０の少なくとも一方に超音波振動を印加しながら行ってもよい。   Note that these steps may be performed while applying ultrasonic vibration to at least one of the semiconductor chip 10 and the substrate 30.

そして、ボールバンプ２０及び電気的接続部３２を、はんだ層３６の融点よりも高い温度まで加熱する。例えば、ボンディングツールの温度を高くすることで、ボールバンプ２０及び電気的接続部３２の温度を高めることができる。これにより、はんだ層３６が溶融し、ボールバンプ２０及びはんだ層３６によって合金（共晶合金）が生成され、図５に示すように、合金層３８が形成される。すなわち、本工程では、ボールバンプ２０及びはんだ層３６を、共晶合金が生成される温度よりも高い温度まで加熱してもよい。また、本工程についても、半導体チップ１０及び基板３０の少なくとも一方に超音波振動を印加しながら行ってもよい。   Then, the ball bump 20 and the electrical connection portion 32 are heated to a temperature higher than the melting point of the solder layer 36. For example, the temperature of the ball bump 20 and the electrical connection portion 32 can be increased by increasing the temperature of the bonding tool. Thereby, the solder layer 36 is melted, and an alloy (eutectic alloy) is generated by the ball bumps 20 and the solder layer 36, and an alloy layer 38 is formed as shown in FIG. That is, in this step, the ball bump 20 and the solder layer 36 may be heated to a temperature higher than the temperature at which the eutectic alloy is generated. Also, this step may be performed while applying ultrasonic vibration to at least one of the semiconductor chip 10 and the substrate 30.

以上の工程によって、あるいは、半導体チップ１０と基板３０との間に図示しない樹脂層を形成する工程や、検査工程などをさらに経て、半導体装置を製造してもよい。以上に示した製造方法によると、ボールバンプ２０（電極１４）と電気的接続部３２（コア部材３４）との電気的な接続信頼性が高く、かつ、外力に対する信頼性の高い半導体装置を効率よく製造することができる。以下、その効果について説明する。   The semiconductor device may be manufactured through the above-described steps, or further through a step of forming a resin layer (not shown) between the semiconductor chip 10 and the substrate 30 or an inspection step. According to the manufacturing method described above, a semiconductor device having high electrical connection reliability between the ball bump 20 (electrode 14) and the electrical connection portion 32 (core member 34) and high reliability with respect to external force is efficiently produced. Can be manufactured well. Hereinafter, the effect will be described.

先に説明した通り、ボールバンプ２０は、ワイヤ２２を切断することによって形成される。そのため、複数のボールバンプ２０を均一な形状に形成することが困難であり、例えば図６（Ａ）に示すように、先端がだれたボールバンプ４０が形成されることがある。このボールバンプ４０と電気的接続部３２とを接近させると、図６（Ｂ）に示すように、ボールバンプ４０は、はじめに、電気的接続部３２の中心からずれた位置に接触する。このとき、ボールバンプ４０がはんだ層３６の融点よりも高い温度に加熱されていれば、はんだ層３６とボールバンプ４０との接点からはんだ層３６の溶解が始まり、溶解したはんだが、はんだ層３６とボールバンプ４０との接点を中心に分布する。そして、はんだ層３６とボールバンプ４０との間で共晶合金が生成されれば、図６（Ｃ）に示すように、電気的接続部３２（コア部材３４）の中心からずれた位置に、共晶合金層４２が形成される（共晶合金４２が偏析する）。そのため、ボールバンプ４０と電気的接続部３２とを均一に囲むように共晶合金層４２を形成することが困難になり、ボールバンプ４０と電気的接続部３２（コア部材３４）との物理的・電気的な接続信頼性を確保することが難しくなる。   As described above, the ball bump 20 is formed by cutting the wire 22. For this reason, it is difficult to form a plurality of ball bumps 20 in a uniform shape. For example, as shown in FIG. When the ball bump 40 and the electrical connection portion 32 are brought close to each other, the ball bump 40 first comes into contact with a position shifted from the center of the electrical connection portion 32 as shown in FIG. At this time, if the ball bump 40 is heated to a temperature higher than the melting point of the solder layer 36, the solder layer 36 starts to melt at the contact point between the solder layer 36 and the ball bump 40, and the melted solder becomes the solder layer 36. And the ball bumps 40 are distributed around the contact points. Then, if a eutectic alloy is generated between the solder layer 36 and the ball bump 40, as shown in FIG. 6C, at a position shifted from the center of the electrical connection portion 32 (core member 34), The eutectic alloy layer 42 is formed (the eutectic alloy 42 segregates). Therefore, it becomes difficult to form the eutectic alloy layer 42 so as to uniformly surround the ball bump 40 and the electrical connection portion 32, and the physical relationship between the ball bump 40 and the electrical connection portion 32 (core member 34).・ It becomes difficult to ensure electrical connection reliability.

これを防止するために、ボールバンプには、レベリングと呼ばれる処理が施されることが一般的である。レベリング処理によって、複数のボールバンプの形状（高さ）をそろえるとともに、その先端が平坦面になり、先端を電気的接続部３２の中心に接触させやすくなる。そのため、溶融したはんだが一部の場所に集中することを防止することができ、バンプと電気的接続部３２との接合状態を確保することが可能になる。   In order to prevent this, the ball bump is generally subjected to a process called leveling. By the leveling process, the shapes (heights) of the plurality of ball bumps are made uniform, the tips thereof become flat surfaces, and the tips are easily brought into contact with the center of the electrical connection portion 32. Therefore, it is possible to prevent the molten solder from concentrating on a part of the place, and it is possible to ensure the bonding state between the bump and the electrical connection portion 32.

しかし、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によると、ボールバンプ２０に対してレベリング処理を行わずに、半導体チップ１０を基板３０に搭載する工程を行う。ただし、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、ボールバンプ２０をはんだ層３６の融点よりも低い温度で加熱して、電気的接続部３２（はんだ層３６）に接触させる。そのため、ボールバンプ２０が接触した直後に、はんだ層３６が溶融することを防止することができる。すなわち、図７（Ａ）に示すように、はんだ層３６を溶融させることなく、ボールバンプ４０を変形させることができる。   However, according to the manufacturing method of the semiconductor device according to the present embodiment, the step of mounting the semiconductor chip 10 on the substrate 30 is performed without performing the leveling process on the ball bump 20. However, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, the ball bump 20 is heated at a temperature lower than the melting point of the solder layer 36 and is brought into contact with the electrical connection portion 32 (solder layer 36). Therefore, it is possible to prevent the solder layer 36 from being melted immediately after the ball bump 20 comes into contact. That is, as shown in FIG. 7A, the ball bump 40 can be deformed without melting the solder layer 36.

そして、ボールバンプ４０が変形した後にはんだ層３６を溶融させれば、図７（Ｂ）に示すように、ボールバンプ４０及びコア部材３４を均一に囲むように共晶合金層４４を形成することができる。すなわち、共晶合金層の偏析を防止することができる。そのため、ボールバンプ２０（電極１４）と電気的接続部３０（コア部材３４）とが、物理的・電気的に強固に接合された、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。   If the solder layer 36 is melted after the ball bump 40 is deformed, the eutectic alloy layer 44 is formed so as to uniformly surround the ball bump 40 and the core member 34 as shown in FIG. 7B. Can do. That is, segregation of the eutectic alloy layer can be prevented. Therefore, it is possible to manufacture a highly reliable semiconductor device in which the ball bump 20 (electrode 14) and the electrical connection portion 30 (core member 34) are physically and electrically firmly bonded.

また、この方法によると、ボールバンプ２０毎に高さが不均一な場合でも、すべてのボールバンプ２０が電気的接続部３２に接触してから、はんだ層３６を溶融させることができる。そのため、ボールバンプ毎に接合強度のばらつきが発生することを防止することができる。   Further, according to this method, even when the height of each ball bump 20 is not uniform, the solder layer 36 can be melted after all the ball bumps 20 come into contact with the electrical connection portions 32. Therefore, it is possible to prevent the bonding strength from being varied for each ball bump.

さらに、この方法によると、先端が尖ったボールバンプ２０を利用することができる。そのため、電気的接続部３２（はんだ層３６）の表面に酸化膜が形成されていた場合でも、ボールバンプ２０によってこれを突き破ることができる。そのため、はんだ層３６の新生面とボールバンプ２０とを接触させることができ、はんだ層３６とボールバンプ２０とのぬれ性を高めることができる。そのため、はんだ層３６とボールバンプ２０との間で安定して共晶合金を生成することが可能になり、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。   Further, according to this method, the ball bump 20 having a sharp tip can be used. Therefore, even when an oxide film is formed on the surface of the electrical connection portion 32 (solder layer 36), the ball bump 20 can break through this. Therefore, the new surface of the solder layer 36 and the ball bump 20 can be brought into contact with each other, and the wettability between the solder layer 36 and the ball bump 20 can be improved. Therefore, it becomes possible to produce a eutectic alloy stably between the solder layer 36 and the ball bump 20, and a highly reliable semiconductor device can be manufactured.

以上のことから、本発明によると、レベリング処理が行われていないボールバンプ２０を利用した場合でも（複数のボールバンプ２０の形状が不均一な場合でも）、すべてのボールバンプ２０（電極１４）と電気的接続部３２（コア部材３４）とが物理的・電気的に強固に接合された、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。   From the above, according to the present invention, even when the ball bumps 20 that have not been leveled are used (even when the shape of the plurality of ball bumps 20 is not uniform), all the ball bumps 20 (electrodes 14). And a highly reliable semiconductor device in which the electrical connection portion 32 (core member 34) is physically and electrically firmly bonded.

特に、ボールバンプ２０及び電気的接続部３２をはんだ層３６の融点よりも高い温度に加熱する前に、ボールバンプ２０を電気的接続部３２に押し付けて変形させる場合には、さらに信頼性の高い半導体装置を製造することが可能になる。   In particular, when the ball bump 20 is pressed against the electrical connection portion 32 and deformed before the ball bump 20 and the electrical connection portion 32 are heated to a temperature higher than the melting point of the solder layer 36, the reliability is further increased. A semiconductor device can be manufactured.

また、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によると、ボールバンプ２０に対してレベリング処理が不要になる。そのため、信頼性の高い半導体装置を効率よく製造することができる。   Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, the leveling process is not required for the ball bump 20. Therefore, a highly reliable semiconductor device can be efficiently manufactured.

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、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、あるいは目的及び効果が同一の構成）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。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various deformation | transformation is possible. For example, the present invention includes substantially the same configuration as the configuration described in the embodiment (for example, a configuration having the same function, method, and result, or a configuration having the same purpose and effect). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

本発明に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 従来例に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on a prior art example. 本発明に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０…半導体チップ、 １２…集積回路、 １４…電極、 ２０…ボールバンプ、 ２２…ワイヤ、 ２４…ボール、 ２５…ツール、 ３０…基板、 ３２…電気的接続部、 ３４…コア部材、 ３６…はんだ層、 ３８…合金層、 ４０…ボールバンプ、 ４２…共晶合金層、 ４４…共晶合金層   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Semiconductor chip, 12 ... Integrated circuit, 14 ... Electrode, 20 ... Ball bump, 22 ... Wire, 24 ... Ball, 25 ... Tool, 30 ... Substrate, 32 ... Electrical connection part, 34 ... Core member, 36 ... Solder Layer 38 alloy layer 40 ball bump 42 eutectic alloy layer 44 eutectic alloy layer

Claims (5)

レベリング処理のされていないボールバンプが形成された半導体チップを用意する工程と、
表面に電気的接続部が形成された基板を用意する工程と、
前記半導体チップを前記基板に搭載して、前記ボールバンプと前記電気的接続部とを接触させて電気的に接続する工程と、
を含み、
前記電気的接続部は、はんだ層を含み、
前記半導体チップを前記基板に搭載する工程では、
前記ボールバンプを前記はんだ層の融点よりも低い温度に加熱して前記電気的接続部に接触させた後に、前記ボールバンプ及び前記電気的接続部を前記はんだ層の融点よりも高い温度に加熱する半導体装置の製造方法。 Preparing a semiconductor chip on which ball bumps that have not been leveled are formed;
Preparing a substrate having an electrical connection formed on the surface;
Mounting the semiconductor chip on the substrate and bringing the ball bump and the electrical connection portion into contact with each other for electrical connection;
Including
The electrical connection includes a solder layer;
In the step of mounting the semiconductor chip on the substrate,
After the ball bump is heated to a temperature lower than the melting point of the solder layer and brought into contact with the electrical connection portion, the ball bump and the electrical connection portion are heated to a temperature higher than the melting point of the solder layer. A method for manufacturing a semiconductor device. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体チップを前記基板に搭載する工程で、
前記ボールバンプ及び前記電気的接続部を前記はんだ層の融点よりも高い温度に加熱する前に、前記ボールバンプを前記電気的接続部に押し付けて変形させる半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
In the step of mounting the semiconductor chip on the substrate,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the ball bump is pressed against the electrical connection portion and deformed before the ball bump and the electrical connection portion are heated to a temperature higher than the melting point of the solder layer. 請求項１又は請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
前記はんだ層は、前記電気的接続部の最表層に形成されてなる半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device of Claim 1 or Claim 2,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the solder layer is formed on an outermost layer of the electrical connection portion. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記はんだ層は、スズを含む材料で形成されてなる半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device in any one of Claims 1-3,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the solder layer is formed of a material containing tin. 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、
前記ボールバンプは、金で形成されてなる半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device in any one of Claims 1-4,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the ball bump is made of gold.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008135481A (en) * 2006-11-27 2008-06-12 Matsushita Electric Works Ltd Electronic device and its manufacturing method
JP2010267741A (en) * 2009-05-13 2010-11-25 Fujitsu Semiconductor Ltd Method for manufacturing semiconductor device
JP2017069401A (en) * 2015-09-30 2017-04-06 日亜化学工業株式会社 Substrate and light-emitting device, and method of manufacturing light-emitting device

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