JP2011009376A - Method of forming bump, and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of forming a bump responding to a small pitch, and using metal nano-particle paste.SOLUTION: Under-bump metal layers 4 are formed on aluminum electrodes 2 electrically connected to an integrated circuit in a polyimide region 3 on a silicon wafer 1. Metal nano-particle paste 6 containing Sn nano-particles and a dispersant is printed by an inkjet printer in a state where flux 5 is applied to the whole surface of the wafer by a spin coat method. Thereafter, bumps 7 are formed by reflowing the wafer at the highest temperature of 260°C higher than 232°C being the melting point of Sn.

Description

本発明は、基材の電極上にバンプと呼ばれる突起を形成するバンプ形成方法、及び前記バンプ形成方法によりバンプが形成された半導体チップや半導体基板等を製造する半導体装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a bump forming method for forming protrusions called bumps on a base electrode, and a semiconductor device manufacturing method for manufacturing a semiconductor chip, a semiconductor substrate, or the like on which bumps are formed by the bump forming method. .

電子機器等の基材間の電気的接続には、電極上に形成されたバンプと呼ばれる突起を用いる方法がある。特に、近年、半導体チップと配線基板等、半導体基板間の電気的接続に、それらの電極上に形成した半田バンプを用いるフリップチップ実装が盛んになっている。このようなフリップチップ実装に用いられる半導体チップは、一般的に半導体ウエハの電極であるバンプ形成位置に電気的接続の信頼性を確保するためアンダーバンプメタル層と呼ばれる下地金属層を形成し、更に半田層を積層した後、半田をリフローして溶融させ、冷却固化させてバンプを形成する。バンプを形成した半導体ウエハを個々のチップに切断することで、バンプが形成された半導体チップとなる。なお、ウエハレベルで再配線及びCuポスト等の電極形成を行うと同時に樹脂等を塗布して表面を保護したチップサイズパッケージの基板では、バンプ形成以降は同じ工程であるがアンダーバンプメタル層を形成する必要はない。   For electrical connection between substrates such as electronic devices, there is a method using protrusions called bumps formed on electrodes. In particular, in recent years, flip chip mounting using solder bumps formed on these electrodes for electrical connection between semiconductor substrates such as a semiconductor chip and a wiring board has become popular. A semiconductor chip used for such flip-chip mounting generally forms a base metal layer called an under bump metal layer in order to ensure the reliability of electrical connection at a bump forming position which is an electrode of a semiconductor wafer. After the solder layers are stacked, the solder is reflowed and melted, and then cooled and solidified to form bumps. By cutting the semiconductor wafer on which the bump is formed into individual chips, a semiconductor chip on which the bump is formed is obtained. In the case of a chip size package substrate in which rewiring and electrode formation such as Cu posts are performed at the wafer level and the surface is protected by applying resin or the like, the under bump metal layer is formed in the same process after bump formation. do not have to.

現状、最も一般的なバンプ形成方法であるメッキ法では、スパッタ法及び電解メッキ法によりアンダーバンプメタル層を形成し、続けて電解メッキ法により半田層を積層した後、半田層を溶融凝固させることでバンプとする。また、その他の主要な方法としては、スパッタ法によりアンダーバンプメタル層を形成し、その上に半田粉とフラックスからなる半田ペーストをステンシル印刷等により所定量搭載するペースト印刷法や、アンダーバンプメタル層の上にフラックスを塗布し、その上に1個の半田ボールを搭載するボール搭載法があり、両者とも搭載した半田を溶融・凝固させることによりバンプとする。   At present, the plating method, which is the most common bump formation method, forms an under bump metal layer by sputtering and electrolytic plating, and then laminates the solder layer by electrolytic plating, and then melts and solidifies the solder layer. With bumps. In addition, as other main methods, an under bump metal layer is formed by sputtering, and a predetermined amount of solder paste made of solder powder and flux is mounted thereon by stencil printing, etc., or an under bump metal layer There is a ball mounting method in which a flux is applied on top and a single solder ball is mounted thereon, and both of them are made into bumps by melting and solidifying the mounted solder.

ところで、電子機器の小型化・高機能化に伴い、半導体実装においても高密度実装が要求されている。このため、高密度実装に有利なフリップチップ実装が急速に採用されているのであるが、近年では特に電極ピッチが100μm以下というような狭ピッチが要求されるようになった。このような狭ピッチでは、ペースト印刷法やボール搭載法では対応できないため、メッキ法で対応するしかないのが現状である。   By the way, with the miniaturization and high functionality of electronic devices, high-density mounting is also required in semiconductor mounting. For this reason, flip-chip mounting, which is advantageous for high-density mounting, has been rapidly adopted. In recent years, however, a narrow pitch such as an electrode pitch of 100 μm or less has been demanded. At such a narrow pitch, the paste printing method and the ball mounting method cannot be used, so the current situation is that only the plating method can be used.

しかしながら、メッキ法では半田をメッキした後、不要なアンダーバンプメタル層をエッチングにより除去する際、半田の下に隠れたアンダーバンプメタル層を余分にエッチングしてしまうという問題がある。この問題は、超狭ピッチ、即ちアンダーバンプメタル層の面積が小さい場合には、電気的・機械的接続不良を生じるため重大となる。なお、ペースト印刷法やボール搭載法は、アンダーバンプメタル層の形成を別工程で行うため、アンダーバンプメタル層を形成した後その状態を確認できることから、このような問題はない。   However, the plating method has a problem that, after plating the solder, when the unnecessary under bump metal layer is removed by etching, the under bump metal layer hidden under the solder is excessively etched. This problem becomes serious because an extremely narrow pitch, that is, when the area of the under bump metal layer is small, an electrical / mechanical connection failure occurs. In the paste printing method and the ball mounting method, since the under bump metal layer is formed in a separate process, the state can be confirmed after the under bump metal layer is formed.

一方、金属ナノ粒子と分散剤を含んだ金属ナノ粒子ペーストをインクジェット印刷法やスクリーン印刷法等により積層することでバンプを形成し、フリップチップ実装に使用する試みが、特許文献1及び特許文献2に記載されている。これらの方法は、金属ナノ粒子ペーストを半導体チップの電極上に所定量積層し、加熱して分散剤を除去すると同時に金属ナノ粒子を焼結してバンプとするもの、或いは配線基板とフリップチップ接合する際に加熱により金属ナノ粒子を焼結するものである。   On the other hand, Patent Document 1 and Patent Document 2 attempt to form bumps by laminating metal nanoparticle paste containing metal nanoparticles and a dispersant by an ink jet printing method, a screen printing method, or the like, and use them for flip chip mounting. It is described in. In these methods, a predetermined amount of the metal nanoparticle paste is laminated on the electrode of the semiconductor chip and heated to remove the dispersant, and at the same time, the metal nanoparticle is sintered to form a bump, or the wiring substrate and the flip chip joint In this case, the metal nanoparticles are sintered by heating.

特開2005−259848号公報JP 2005-259848 A 特開2007−208082号公報JP 2007-208082 A

上述の金属ナノ粒子ペーストを使用するインクジェット印刷法では、例えば100μm以下の狭ピッチの場合、バンプ径50μm、バンプ間スペース50μmで要求される±25μm以下の精度を実現するのは非常に困難である。これはインクジェット印刷の位置精度が一般的に±5μm程度であるとともに、現状インクジェット印刷法で可能な金属ナノ粒子ペーストの粘度が低く、電極上に着弾した金属ナノ粒子ペーストが着弾前のペースト径の5倍以上に拡がってしまうため、バンプとしての高さを確保できないためである。また、電極上からペーストがはみ出してしまい、隣接する電極上のペーストと接触してしまうこともある。なお、バンプ高さを確保するため同一位置に複数回の印刷を行う方法では、上記のように印刷位置精度が十分でないために、印刷回数の増加に伴ってバンプ径が更に拡がってしまい、狭ピッチのバンプ形成はやはり困難になる。   In the inkjet printing method using the metal nanoparticle paste described above, for example, in the case of a narrow pitch of 100 μm or less, it is very difficult to realize the accuracy of ± 25 μm or less required for a bump diameter of 50 μm and a space between bumps of 50 μm. . This is because the position accuracy of inkjet printing is generally about ± 5 μm, and the viscosity of the metal nanoparticle paste that can be achieved by the current inkjet printing method is low, and the metal nanoparticle paste that has landed on the electrode has a paste diameter before landing. This is because the height of the bump cannot be ensured because it expands to 5 times or more. In addition, the paste may protrude from the electrode and come into contact with the paste on the adjacent electrode. In the method of printing multiple times at the same position to ensure the bump height, the print position accuracy is not sufficient as described above, so the bump diameter further expands as the number of times of printing increases, and narrows. Pitch bump formation is still difficult.

また、従来の金属ナノ粒子ペーストを使用する場合には、金属ナノ粒子が溶融されることなく、積層された形状のまま加熱して金属ナノ粒子同士を焼結させて固化するため、積層時のバンプの高さ精度や位置精度が厳しく要求される。   In addition, when using the conventional metal nanoparticle paste, the metal nanoparticles are not melted, but are heated in the stacked shape to sinter and solidify the metal nanoparticles. Bump height accuracy and position accuracy are strictly required.

本発明は、以上のような問題を解決するためになされたものであり、狭ピッチに対応可能な、金属ナノ粒子ペーストを使用したバンプ形成方法を提供することを目的とする。また、金属ナノ粒子ペーストを使用したバンプ形成方法による、信頼性に優れたフリップチップ接続が容易にできる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a bump forming method using a metal nanoparticle paste that can cope with a narrow pitch. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device which can easily perform flip chip connection with excellent reliability by a bump forming method using a metal nanoparticle paste.

本発明の一態様であるバンプ形成方法は、基材の金属電極上にフラックスを塗布した後、金属ナノ粒子と分散剤を含んだ金属ナノ粒子ペーストを前記フラックス上に積層し、当該金属ナノ粒子ペーストを加熱させることによってバンプを形成することを特徴とする。
本発明の別の一態様であるバンプ形成方法は、基材の金属電極上にアンダーバンプメタル層を形成し、前記アンダーバンプメタル層上にフラックスを塗布した後、金属ナノ粒子と分散剤を含んだ金属ナノ粒子ペーストを前記フラックス上に積層し、当該金属ナノ粒子ペーストを加熱させることによってバンプを形成することを特徴とする。
また、前記バンプ形成方法において、前記フラックスの塗布面のサイズが、前記バンプ形成面のサイズより大きく前記基材全面以下とすることができる。
また、前記バンプ形成方法において、前記金属ナノ粒子ペーストの加熱が、金属ナノ粒子を溶融させるものである。
本発明の半導体装置の製造方法は、本発明のバンプ形成方法で、半導体装置の基材にバンプを形成することを特徴とする。
In the bump forming method according to one aspect of the present invention, a flux is applied on a metal electrode of a base material, and then a metal nanoparticle paste containing metal nanoparticles and a dispersant is laminated on the flux, and the metal nanoparticles Bumps are formed by heating the paste.
According to another aspect of the present invention, a bump forming method includes forming an under bump metal layer on a metal electrode of a substrate, applying a flux on the under bump metal layer, and then including metal nanoparticles and a dispersant. The metal nanoparticle paste is laminated on the flux, and the metal nanoparticle paste is heated to form bumps.
In the bump forming method, the size of the flux application surface may be larger than the size of the bump formation surface and less than or equal to the entire surface of the base material.
In the bump forming method, the heating of the metal nanoparticle paste melts the metal nanoparticles.
A method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is characterized in that bumps are formed on a base material of a semiconductor device by the bump forming method of the present invention.

本発明によれば、金属電極上やアンダーバンプメタル層上に、予めフラックスを塗布しておくことで、金属ナノ粒子ペーストの液滴が基材上で着弾時に拡がることを抑制することができるので、狭ピッチの場合にも隣り合うバンプ間の連結等を防止できる。
また、アンダーバンプメタル層を別工程で形成することが可能になり、狭ピッチに対応可能な微細なアンダーバンプメタル層を精度よく適正に形成できる。
更に、インクジェット印刷機を用いて金属ナノ粒子ペーストを適正量印刷することで、狭ピッチに対応可能な微少量のナノ金属粒子を精度良く積層することができる。
更に、印刷により積層した金属ナノ粒子を溶融させることにより、印刷されたペーストの形状に関わらず表面張力による形状の整ったバンプにすることができる。また、金属ナノ粒子とアンダーバンプメタル層の反応によるセルフアライメント効果により印刷時に多少の位置ずれがあっても正しい位置にバンプが形成される。
この際、予め塗布したフラックスがあるので、金属ナノ粒子ペースト中にフラックス成分を配合する必要がなく、インクジェット印刷法に最適な成分のみで金属ナノ粒子ペーストを作製することができる。
本発明を適用して半導体装置を製造する場合、高精度のバンプが形成されているので、信頼性に優れたフリップチップ接続が容易にできる半導体装置を提供するこができる。
According to the present invention, by applying a flux in advance on the metal electrode or the under bump metal layer, it is possible to prevent the droplet of the metal nanoparticle paste from spreading on the base material upon landing. Even in the case of a narrow pitch, connection between adjacent bumps can be prevented.
In addition, the under bump metal layer can be formed in a separate process, and a fine under bump metal layer capable of dealing with a narrow pitch can be formed accurately and appropriately.
Furthermore, by printing an appropriate amount of the metal nanoparticle paste using an ink jet printer, a minute amount of nanometal particles capable of handling a narrow pitch can be accurately stacked.
Furthermore, by melting the metal nanoparticles laminated by printing, it is possible to obtain a bump having a uniform shape by surface tension regardless of the shape of the printed paste. Also, the bump is formed at the correct position even if there is a slight misalignment during printing due to the self-alignment effect caused by the reaction between the metal nanoparticles and the under bump metal layer.
At this time, since there is a pre-applied flux, it is not necessary to mix the flux component in the metal nanoparticle paste, and the metal nanoparticle paste can be produced with only the optimum component for the ink jet printing method.
When a semiconductor device is manufactured by applying the present invention, since a high-precision bump is formed, it is possible to provide a semiconductor device that can easily perform flip-chip connection with excellent reliability.

本発明の実施例1に係るバンプ形成方法及び半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the bump formation method which concerns on Example 1 of this invention, and the manufacturing method of a semiconductor device. 本発明の実施例2に係るバンプ形成方法及び半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the bump formation method which concerns on Example 2 of this invention, and the manufacturing method of a semiconductor device. 本発明の実施例3に係るバンプ形成方法及び半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the bump formation method which concerns on Example 3 of this invention, and the manufacturing method of a semiconductor device. 本発明の実施例4に係るバンプ形成方法における電極、フラックス、及びバンプ形成面のパターン概略を示す図である。It is a figure which shows the pattern outline of the electrode in the bump formation method which concerns on Example 4 of this invention, a flux, and a bump formation surface.

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
本発明を適用したバンプ形成方法では、基材の金属電極上にフラックスを塗布する。フラックスを塗布することにより、着弾時の金属ナノ粒子ペーストの拡がりを抑制することができる。着弾時の拡がり径は、通常の半導体デバイスに使用される金属表面やポリイミド等の樹脂の場合、フラックスを塗布しないと例えば5pL(ピコリットル)の液滴では100μm以上になるのに対して、予めフラックスを塗布すると噴射したペーストを球状としたときの直径の2倍程度に抑えられる。即ち、5pLの液滴は直径約21μmの球状となるが、塗布したフラックス上への着弾径は約40μm程度に抑えられる。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
In the bump forming method to which the present invention is applied, a flux is applied on the metal electrode of the substrate. By applying the flux, spreading of the metal nanoparticle paste at the time of landing can be suppressed. In the case of a resin such as a metal surface or polyimide used for a normal semiconductor device, the spread diameter at the time of landing is 100 μm or more for a 5 pL (picoliter) droplet, for example, without applying a flux. When the flux is applied, the sprayed paste can be suppressed to about twice the diameter when it is made spherical. That is, a 5 pL droplet has a spherical shape with a diameter of about 21 μm, but the landing diameter on the applied flux is suppressed to about 40 μm.

フラックス無しで金属ナノ粒子ペーストを印刷した場合、着弾時のペーストの拡がりは、金属ナノ粒子ペーストの粘度が低いという理由とともに、着弾面(基材、金属電極、アンダーバンプメタル層、絶縁層等)に対するペーストの濡れ性が高いことも理由である。着弾時の拡がりは、金属ナノ粒子ペーストと濡れ性の低い面とすれば、着弾時のペーストが盛り上がるようになり、抑制することができる。フラックスは上述した効果があり、粘度の低い金属ナノ粒子ペーストでも着弾時の拡がりが抑制できている。即ち、金属ナノ粒子ペーストに対する濡れ性が、基材、金属電極、アンダーメタル層、及び絶縁層の面によりも塗布されたフラックス面の方が低いということである。更に、フラックスは、リフロー時にはナノ金属粒子のアンダーバンプメタル層との反応に寄与するという効果も有する。   When the metal nanoparticle paste is printed without flux, the spread of the paste upon landing is due to the low viscosity of the metal nanoparticle paste and the landing surface (base material, metal electrode, under bump metal layer, insulating layer, etc.) This is also because the paste has high wettability. The spread at the time of landing can be suppressed if the surface of the metal nanoparticle paste and the surface having low wettability are increased. The flux has the above-described effects, and even when the metal nanoparticle paste has a low viscosity, the spread at the time of landing can be suppressed. That is, the wettability to the metal nanoparticle paste is lower on the applied flux surface than on the surfaces of the substrate, metal electrode, undermetal layer, and insulating layer. Furthermore, the flux also has an effect of contributing to the reaction of the nano metal particles with the under bump metal layer during reflow.

上記目的に使用するフラックスは、使用する金属ナノ粒子ペーストに適正な成分を選択すればよいが、通常の半田に使用されるバンプ組成の場合には、ロジン系フラックスや水溶性フラックスで良い。   As the flux used for the above purpose, an appropriate component may be selected for the metal nanoparticle paste to be used. However, in the case of a bump composition used for ordinary solder, a rosin flux or a water-soluble flux may be used.

ロジン系フラックスは、有機溶剤に、ロジンを溶解し、活性剤を添加したものを基本とする。有機溶剤としては、アルコール類(例えば、イソプロピルアルコール等)、アセトン、エステル類等のロジンを溶解できるものである。活性剤としては、アミン・ハロゲン化水素酸塩、カルボン酸、アミン等がある。必要に応じて、艶消し剤、腐食防止剤、チクソトロピー性付与剤、香料、着色剤等が添加される。   The rosin-based flux is basically obtained by dissolving rosin in an organic solvent and adding an activator. As the organic solvent, rosins such as alcohols (for example, isopropyl alcohol), acetone, and esters can be dissolved. Examples of the activator include amine / hydrohalide, carboxylic acid, and amine. A matting agent, a corrosion inhibitor, a thixotropic agent, a fragrance, a colorant, and the like are added as necessary.

水溶性フラックスは、水に、エステル類、グリコール類、ジオール化合物、アルキルベンズイミダゾール化合物等の水溶性有機物を溶解し、活性剤を添加したものを基本とする。活性剤としては、アミンハロゲン化水素酸塩、カルボン酸、アミン等が挙げられる。必要に応じて、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテルのような水溶性のアルコール類、抗酸化剤、界面活性剤、ツララ防止剤、艶消し剤、腐食防止剤、防腐剤、チクソトロピー性付与剤、香料、着色剤等が添加される。   The water-soluble flux is basically obtained by dissolving water-soluble organic substances such as esters, glycols, diol compounds, and alkylbenzimidazole compounds in water and adding an activator. Examples of the activator include amine hydrohalides, carboxylic acids, and amines. If necessary, water-soluble alcohols such as isopropyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, ethylene glycol monobutyl ether, antioxidants, surfactants, anti-glare agents, matting agents, corrosion inhibitors, preservatives, A thixotropic agent, a fragrance, a colorant, and the like are added.

フラックスの塗布方法には、ステンシル印刷法、スピンコート法、噴霧法等があるが、狭ピッチ電極の場合には、薄く均一に塗布できるスピンコート法が好適である。また、インクジェット印刷法でフラックスを塗布してもよい。インクジェット印刷法で塗布する場合には、金属ナノ粒子ペーストのインクジェットノズルとは別に、もう一つのフラックス用のインクジェットノズルを用意して行うのが好ましい。   The flux coating method includes a stencil printing method, a spin coating method, a spraying method, and the like. In the case of a narrow pitch electrode, a spin coating method that can be applied thinly and uniformly is preferable. Moreover, you may apply | coat a flux with the inkjet printing method. In the case of applying by the ink jet printing method, it is preferable to prepare another ink jet nozzle for flux separately from the metal nano particle paste ink jet nozzle.

フラックスの塗布面のサイズは、金属ナノ粒子ペーストの塗布サイズ以上であればよい。更に、フラックスの塗布面のサイズは、バンプ形成面のサイズよりも大きい方がより好ましい。基材面の全面にフラックスを塗布してもよい。フラックスの塗布面のサイズが、バンプ形成面のサイズ以下である場合には、積層する金属ナノ粒子ペーストが塗布されたフラックス上からはみ出して拡がる場合がある。   The size of the flux application surface may be equal to or larger than the application size of the metal nanoparticle paste. Furthermore, the size of the flux application surface is preferably larger than the size of the bump formation surface. You may apply | coat a flux to the whole surface of a base material surface. When the size of the flux application surface is equal to or less than the size of the bump formation surface, the metal nanoparticle paste to be laminated may protrude from the applied flux and spread.

フラックスの塗布厚みは、ピッチや電極形状によって好適な厚みを選択するが、少なくとも電極ピッチの3分の1以下、例えば60μmピッチでは20μm以下、より好適には10μm以下にする。これは、フラックスが厚いと金属ナノ粒子ペースト中の金属が溶融する際にフラックスとともに流動し、隣り合うバンプと結合する不具合が生じやすくなるためである。   A suitable thickness of the flux is selected depending on the pitch and the electrode shape, but is at least one third of the electrode pitch, for example, 20 μm or less, more preferably 10 μm or less at a 60 μm pitch. This is because when the flux is thick, the metal in the metal nanoparticle paste flows together with the flux when melted, and a problem of bonding with adjacent bumps is likely to occur.

本発明に係る金属ナノ粒子ペーストは、金属ナノ粒子と分散剤を含むものである。金属ナノ粒子は、平均粒子径がナノメートルである導電性金属微粒子であれば良い。特に、金属ナノ粒子がリフローにより溶融させることができるようSn、Cu、Ag、In、Ni等通常の半田に使用される金属からなる微粒子(平均粒子径が5nm以上60nm未満、より好ましくは5〜10nm)が好適である。また、金属ナノ粒子は、半導体デバイスに悪影響を及ぼさない温度である400℃以下で焼結する又は400℃以下の融点になるよう単独或いは複数の金属成分を調整して使用する。金属ナノ粒子を溶融する場合、金属ナノ粒子は、全ての金属成分が溶融する必要はなく、溶融する成分によりアンダーバンプメタル層と反応し、正常な位置と形状のバンプが形成されるならば良い。   The metal nanoparticle paste according to the present invention includes metal nanoparticles and a dispersant. The metal nanoparticles may be conductive metal fine particles having an average particle diameter of nanometers. In particular, fine particles (average particle diameter of 5 nm or more and less than 60 nm, more preferably 5 to less than 5 nm, which is used for ordinary solders such as Sn, Cu, Ag, In, and Ni so that the metal nanoparticles can be melted by reflow. 10 nm) is preferred. In addition, the metal nanoparticles are used either by sintering at 400 ° C. or lower, which is a temperature that does not adversely affect the semiconductor device, or by adjusting a single or a plurality of metal components so as to have a melting point of 400 ° C. or lower. When melting metal nanoparticles, it is not necessary for the metal nanoparticles to melt all the metal components, as long as the melted components react with the under bump metal layer to form a bump with a normal position and shape. .

また、金属ナノ粒子ペーストは、上記の金属ナノ粒子を水、アルコール類、有機溶剤等から選ばれた溶媒に、分散剤にて分散して作製される。分散剤は、金属ナノ粒子表面を被覆する分子層を形成して、分散性を向上させるものの、最終的に、加熱工程において、金属ナノ粒子相互が表面を接触させる際に、その妨げとは成らないことが好ましい。即ち、例えば、200℃以上に加熱する際、金属ナノ粒子表面から容易に離脱し、最終的には、蒸散・除去可能である沸点範囲のものが好ましい。分散剤としては、例えば、アルキルアミン、アルカンチオール、アルカンジオール、等を用いることができる。   The metal nanoparticle paste is prepared by dispersing the above metal nanoparticles in a solvent selected from water, alcohols, organic solvents and the like with a dispersant. Although the dispersant improves the dispersibility by forming a molecular layer covering the surface of the metal nanoparticle, it does not interfere with the contact between the metal nanoparticles and the surface in the heating step. Preferably not. That is, for example, when heated to 200 ° C. or higher, those having a boiling range in which they can be easily detached from the surface of the metal nanoparticles and finally evaporated and removed are preferable. As the dispersant, for example, alkylamine, alkanethiol, alkanediol, and the like can be used.

金属ナノ粒子ペーストに含まれる金属ナノ粒子の含有量は、インクジェット印刷が可能な物性を持つとともに、積層回数を低減するために金属ナノ粒子の含有量を多くするのが好ましく、40mass%〜70mass%がより好ましい範囲である。   The content of the metal nanoparticles contained in the metal nanoparticle paste has physical properties that enable ink jet printing, and it is preferable to increase the content of the metal nanoparticles in order to reduce the number of laminations, from 40 mass% to 70 mass%. Is a more preferable range.

本発明に係る基材は、金属電極が形成され、バンプによって電気的接続されるもので、例えば、配線が施されているもの、電子機器や光学電子デバイス等が搭載されているものである。基材の例としては、半導体チップ、その配線基板等の半導体基板が挙げられる。   The substrate according to the present invention is formed by forming metal electrodes and being electrically connected by bumps. For example, the substrate is provided with wiring, mounted with an electronic device or an optical electronic device. Examples of the substrate include a semiconductor substrate such as a semiconductor chip and its wiring substrate.

本発明に係る金属電極は、導電性を有する金属であれば特に限定されないが、通常、半導体基板では、AlやCu電極が使用される。更に、金属電極上にアンダーバンプメタル層を形成する場合がある。通常、アンダーバンプメタル層はスパッタ法、電解メッキ法、無電解メッキ法等により形成される。   The metal electrode according to the present invention is not particularly limited as long as it is a metal having conductivity. Usually, an Al or Cu electrode is used for a semiconductor substrate. Furthermore, an under bump metal layer may be formed on the metal electrode. Usually, the under bump metal layer is formed by sputtering, electrolytic plating, electroless plating, or the like.

本発明においてアンダーバンプメタル層の形成方法に特に制限はないが、対象となる狭ピッチの電極ではスパッタ法による形成が好適である。特にバンプの主成分がSnの場合、アンダーバンプメタル層との反応により信頼性が劣化する可能性があるため、半導体デバイスの電極側からTi層、Ni乃至Ni合金層、Cu層の薄膜三層構造が好ましい。ここでTiは密着性とバリア性を確保し、Ni乃至Ni合金はSnとゆっくり反応して安定した接合を確保する。また、CuはNi乃至Ni合金の酸化を防止するとともに、リフロー時に金属ナノ粒子ペースト中の金属と速やかに反応して濡れを生じさせる。なお、長期信頼性は劣るが、Ni乃至Ni合金の代わりにCu層を厚く形成しても良い。   In the present invention, the formation method of the under bump metal layer is not particularly limited. However, the target narrow pitch electrode is preferably formed by sputtering. In particular, when the main component of the bump is Sn, the reliability may deteriorate due to the reaction with the under bump metal layer. Therefore, three thin films of Ti layer, Ni to Ni alloy layer, and Cu layer from the electrode side of the semiconductor device. A structure is preferred. Here, Ti ensures adhesion and barrier properties, and Ni or Ni alloys react slowly with Sn to ensure stable bonding. Further, Cu prevents oxidation of Ni or Ni alloy, and also reacts quickly with the metal in the metal nanoparticle paste during reflow to cause wetting. Although long-term reliability is inferior, a thick Cu layer may be formed instead of Ni or Ni alloy.

金属ナノ粒子ペーストをフラックス上に積層するには、インクジェット印刷法やスクリーン印刷法等がある。特に、電極ピッチが狭くなるほど、インクジェット印刷法が好ましい。インクジェット印刷法におけるインクジェット方式は、インクを吐出(噴射)できればその方式は特に制限されないが、例えば、バブルジェット(登録商標)方式、サーマルインクジェット方式、ピエゾ素子方式等が挙げられる。以下にピエゾ素子方式の例で、インクジェット印刷法を説明する。   In order to laminate the metal nanoparticle paste on the flux, there are an ink jet printing method, a screen printing method, and the like. In particular, the ink jet printing method is preferable as the electrode pitch becomes narrower. The ink jet method in the ink jet printing method is not particularly limited as long as ink can be ejected (jetted), and examples thereof include a bubble jet (registered trademark) method, a thermal ink jet method, and a piezo element method. Hereinafter, the inkjet printing method will be described as an example of a piezo element method.

インクジェット印刷機は、ピエゾ素子によってノズルからペーストを少量噴射する機構をもつインクジェットヘッドとヘッドを移動させる機構、更に噴射を制御するコントロール部からなる。ウエハ上の複数の電極上に所定量の金属ナノ粒子ペーストを効率よく積層するためには、ウエハ上を複数のノズルを持つヘッドを移動させながら各ノズルから適宜ペーストを噴射する方法が取られる。なお、狭ピッチではバンプ形成に必要な金属ナノ粒子量を含むペーストを一度に噴射すると、着弾時の拡がりがほとんどないとしても隣り合う電極同士で接触が起こるため、着弾時の拡がりを考慮して、狙いとするバンプ体積が得られるまで少量のペーストを複数回の噴射を行うことで必要なナノ金属粒子を積層するのがより好ましい。   The ink jet printer includes an ink jet head having a mechanism for ejecting a small amount of paste from a nozzle by a piezo element, a mechanism for moving the head, and a control unit for controlling ejection. In order to efficiently stack a predetermined amount of the metal nanoparticle paste on the plurality of electrodes on the wafer, a method of spraying the paste appropriately from each nozzle while moving a head having a plurality of nozzles on the wafer is taken. In addition, when a paste containing the amount of metal nanoparticles necessary for bump formation is sprayed at a narrow pitch, contact occurs between adjacent electrodes even if there is almost no spread at the time of landing. More preferably, the necessary nano metal particles are laminated by spraying a small amount of paste a plurality of times until a target bump volume is obtained.

積層した金属ナノ粒子は、加熱することで固化してバンプが形成される。加熱による固化は、金属ナノ粒子が焼結すること、又は金属ナノ粒子を一部若しくは全て溶融させることで可能である。特に、融点以上で溶融し、冷却することで固化させるのが好ましく、印刷されたペーストの形状に関わらず表面張力による形状の整ったバンプにすることができる。金属ナノ粒子を加熱する方法は、通常の半田のリフローに用いられる装置で良く、温度プロファイルは使用するフラックスに好適なものとすれば良い。   The laminated metal nanoparticles are solidified by heating to form bumps. Solidification by heating is possible by sintering the metal nanoparticles or by melting some or all of the metal nanoparticles. In particular, it is preferable to melt at a melting point or higher and to solidify by cooling, and it is possible to obtain a bump having a uniform shape by surface tension regardless of the shape of the printed paste. The method of heating the metal nanoparticles may be an apparatus used for normal solder reflow, and the temperature profile may be suitable for the flux to be used.

以下、実施例を参照して発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to examples.

まず、図1(a)〜(d)を参照して実施例1を説明する。
図1(a)は、複数の半導体デバイスが形成された8インチのシリコンウエハ1の一部断面を示し、ピッチ80μm、ポリイミド樹脂3の開口直径30μmの内部の集積回路に電気的に接続されたアルミ電極2上に直径40μmのアンダーバンプメタル層4が形成されている。アンダーバンプメタル層4は、スパッタ法により形成された薄膜三層構造で、アルミ電極2側から順に厚み0.3μmのTi、厚み0.4μmのNi−7at%V合金、厚み0.3μmのCuである。
First, Embodiment 1 will be described with reference to FIGS.
FIG. 1A shows a partial cross section of an 8-inch silicon wafer 1 on which a plurality of semiconductor devices are formed, and is electrically connected to an internal integrated circuit having a pitch of 80 μm and an opening diameter of 30 μm of polyimide resin 3. An under bump metal layer 4 having a diameter of 40 μm is formed on the aluminum electrode 2. The under bump metal layer 4 has a thin film three-layer structure formed by a sputtering method. From the aluminum electrode 2 side, a Ti layer having a thickness of 0.3 μm, a Ni-7 at% V alloy having a thickness of 0.4 μm, and a Cu layer having a thickness of 0.3 μm. It is.

図1(b)は、上記ウエハの全面にスピンコート法によりフラックス5を塗布した後の状態を示す。グリコール、有機カルボン酸、イソプロピルアルコール、及び水を含む水溶性フラックスを平均5μmの厚みに塗布している。   FIG. 1B shows a state after the flux 5 is applied to the entire surface of the wafer by spin coating. A water-soluble flux containing glycol, organic carboxylic acid, isopropyl alcohol, and water is applied to an average thickness of 5 μm.

図1(c)は、ピエゾ素子方式のインクジェットヘッドを有するインクジェット印刷機により、Snナノ粒子(平均粒径5nm)と分散剤を含む金属ナノ粒子ペースト6(Snナノ粒子含有量:50mass%)を印刷した状態を示す。一回の液適量は5pLで1箇所の電極上に合計11回の噴射を行った。使用したSnナノ粒子ペースト中のSn含有量は60質量%で、11回の噴射により電極上には約0.25μgのSnが積層されている。1回の噴射でも、11回の噴射を行っても、ペーストの拡がりが少なく、隣のペーストと接触することがない。   FIG. 1 (c) shows an example of a metal nanoparticle paste 6 containing Sn nanoparticles (average particle size 5 nm) and a dispersant (Sn nanoparticle content: 50 mass%) by an inkjet printer having a piezoelectric element type inkjet head. Indicates the printed state. The appropriate amount of liquid at one time was 5 pL, and a total of 11 injections were performed on one electrode. The Sn content in the used Sn nanoparticle paste was 60% by mass, and about 0.25 μg of Sn was laminated on the electrode by 11 injections. Even if spraying once or spraying 11 times, the paste spreads little and does not contact the adjacent paste.

図1(d)は、上記ウエハを最高温度260℃でリフローした後の状態を示す。ここで、Snの融点は232℃であるので、リフローによってSnナノ粒子は溶融している。これにより、高さ約29μm、外径約44μmのバンプ7が形成された。   FIG. 1D shows a state after the wafer is reflowed at a maximum temperature of 260 ° C. Here, since the melting point of Sn is 232 ° C., the Sn nanoparticles are melted by reflow. As a result, bumps 7 having a height of about 29 μm and an outer diameter of about 44 μm were formed.

本実施例の場合、1つのチップに46、656個の電極があり、8インチウエハ全体では74チップあるため、全電極数は3、452、544個であるが、形成された全電極ともに正常なバンプが形成されていた。   In the case of this embodiment, there are 46,656 electrodes on one chip and 74 chips on the entire 8-inch wafer, so the total number of electrodes is 3,452,544, but all the formed electrodes are normal. Bumps were formed.

このようにして、半導体デバイスが形成されたシリコンウエハ1に施されたアルミ電極2上にバンプ7を形成した半導体装置(半導体チップ)が得られた。このバンプ7を形成した半導体チップを用いて、配線基板にフリップチップ接合したところ、容易に正常な接合ができた。   Thus, a semiconductor device (semiconductor chip) in which bumps 7 were formed on the aluminum electrode 2 applied to the silicon wafer 1 on which the semiconductor device was formed was obtained. When the semiconductor chip on which the bumps 7 were formed was flip-chip bonded to the wiring board, normal bonding was easily achieved.

一方、比較のためにフラックスを塗布しないウエハを使用して同じ条件でSnナノ粒子ペーストを印刷したところ、印刷後の状態でナノ金属ペーストが重なり合い、リフロー後には正常にバンプが形成されたチップは皆無であった。そのため、良好な半導体装置も製造できなかった。即ち、フリップチップ接合しても、接合不良が生じた。   On the other hand, when a Sn nanoparticle paste was printed under the same conditions using a wafer to which a flux was not applied for comparison, the nanometal paste overlapped after printing, and the chip on which the bumps were normally formed after reflowing There was nothing. Therefore, a good semiconductor device could not be manufactured. That is, even when flip chip bonding was performed, bonding failure occurred.

次に、図2(a)〜(d)を参照して実施例2を説明する。
図2(a)は、複数の半導体デバイスが形成された8インチのシリコンウエハ1の一部断面を示し、ピッチ40μm、シリコン酸化膜8の開口直径15μmのアルミ電極2上に直径20μmのアンダーバンプメタル層4が形成されている。アンダーバンプメタル層4は、スパッタ法により形成された薄膜三層構造で、アルミ電極2側から順に厚み0.15μmのTi、厚み0.3μmのNi−7at%Ti合金、厚み0.1μmのCuである。
Next, Example 2 will be described with reference to FIGS.
FIG. 2A shows a partial cross section of an 8-inch silicon wafer 1 on which a plurality of semiconductor devices are formed. An under bump having a diameter of 20 μm is formed on an aluminum electrode 2 having a pitch of 40 μm and an opening diameter of 15 μm of a silicon oxide film 8. A metal layer 4 is formed. The under bump metal layer 4 has a thin film three-layer structure formed by a sputtering method. From the aluminum electrode 2 side, 0.15 μm thick Ti, 0.3 μm thick Ni-7 at% Ti alloy, and 0.1 μm thick Cu alloy are sequentially formed. It is.

図2(b)は、上記ウエハの全面にスピンコート法によりフラックス5を塗布した後の状態を示す。グリコール、有機カルボン酸、イソプロピルアルコール、及び水を含む水溶性フラックスを平均3μmの厚みに塗布している。   FIG. 2B shows a state after the flux 5 is applied to the entire surface of the wafer by spin coating. A water-soluble flux containing glycol, organic carboxylic acid, isopropyl alcohol, and water is applied to an average thickness of 3 μm.

図2(c)は、実施例1と同様のインクジェット印刷機により、Inナノ粒子(平均粒径10nm)と分散剤を含むInナノ粒子ペースト(Inナノ粒子含有量:60mass%)を印刷した状態を示す。一回の液適量は1pLで1箇所の電極上に合計7回の噴射を行った。使用したInナノ粒子ペースト中のIn含有量は60質量%で、7回の噴射により電極上には約0.03μgのInが積層されている。1回の噴射でも、7回の噴射を行っても、ペーストの拡がりが少なく、隣のペーストと接触することがない。   FIG. 2C shows a state in which an In nanoparticle paste (In nanoparticle content: 60 mass%) containing In nanoparticles (average particle size 10 nm) and a dispersant is printed by the same ink jet printer as in Example 1. Indicates. The appropriate amount of one liquid was 1 pL, and a total of 7 injections were performed on one electrode. The In content in the used In nanoparticle paste was 60% by mass, and about 0.03 μg of In was laminated on the electrode by seven injections. Even if spraying once or spraying 7 times, the paste spreads little and does not come into contact with the adjacent paste.

図2(d)は、上記ウエハを最高温度190℃でリフローした後の状態を示している。ここで、Inの融点は156.6℃であるので、リフローによってInナノ粒子は溶融している。これにより、高さ約15μm、外径約22μmのバンプ7が形成された。上記ウエハ上の全てのバンプについて検査を行った結果、全てのバンプが正常に形成されていた。   FIG. 2 (d) shows a state after the wafer is reflowed at a maximum temperature of 190 ° C. Here, since the melting point of In is 156.6 ° C., the In nanoparticles are melted by reflow. As a result, bumps 7 having a height of about 15 μm and an outer diameter of about 22 μm were formed. As a result of inspecting all the bumps on the wafer, all the bumps were formed normally.

このようにして、半導体デバイスが形成されたシリコンウエハ1に施されたアルミ電極2上にバンプ7を形成した半導体装置(半導体チップ)が得られた。このバンプ7を形成した半導体チップを用いて、配線基板にフリップチップ接合したところ、容易に正常な接合ができた。   Thus, a semiconductor device (semiconductor chip) in which bumps 7 were formed on the aluminum electrode 2 applied to the silicon wafer 1 on which the semiconductor device was formed was obtained. When the semiconductor chip on which the bumps 7 were formed was flip-chip bonded to the wiring board, normal bonding was easily achieved.

また、上記リフロー温度に関し、同様のウエハを最高温度140℃でリフローした。この場合、温度はInの融点以下であるが、Inナノ粒子は焼結し、バンプ形状精度は多少劣るが、バンプ7を形成することができた。   Regarding the reflow temperature, the same wafer was reflowed at a maximum temperature of 140 ° C. In this case, although the temperature was not higher than the melting point of In, the In nanoparticles were sintered and the bump shape accuracy was somewhat inferior, but the bump 7 could be formed.

このようにして、半導体デバイスが形成されたシリコンウエハ1に施されたアルミ電極2上にバンプ7を形成した半導体装置(半導体チップ)が得られた。このバンプ7を形成した半導体チップを用いて、配線基板にフリップチップ接合したところ、高い歩留で接合ができた。   Thus, a semiconductor device (semiconductor chip) in which bumps 7 were formed on the aluminum electrode 2 applied to the silicon wafer 1 on which the semiconductor device was formed was obtained. When the semiconductor chip on which the bumps 7 were formed was flip-chip bonded to the wiring board, bonding was possible with a high yield.

次に、図3(a)〜(d)を参照して実施例3を説明する。
図3(a)は、複数の半導体デバイスが形成された8インチのシリコンウエハ1をCu再配線層9とCuポスト10による電極形成を行ってウエハレベルのチップサイズパッケージとしたものの一部断面を示す。Cuポストはピッチ100μm、直径50μmで、Cuポスト10以外の表面はエポキシ系封止樹脂11で埋められている。
Next, Example 3 will be described with reference to FIGS.
FIG. 3A is a partial cross-sectional view of an 8-inch silicon wafer 1 on which a plurality of semiconductor devices are formed to form a wafer-level chip size package by forming electrodes using a Cu rewiring layer 9 and a Cu post 10. Show. The Cu posts have a pitch of 100 μm and a diameter of 50 μm, and the surfaces other than the Cu posts 10 are filled with an epoxy-based sealing resin 11.

このようなチップサイズパッケージでは、再配線後に半導体デバイスに形成される電極はアンダーバンプメタル層としての機能を持っているため、アルミ電極のまま半導体デバイスのようにアンダーバンプメタル層を形成する必要がない。   In such a chip size package, since the electrode formed on the semiconductor device after rewiring has a function as an under bump metal layer, it is necessary to form an under bump metal layer like a semiconductor device with an aluminum electrode. Absent.

図3(b)は、上記ウエハの全面にスピンコート法によりフラックス6を塗布した後の状態を示す。グリコール、有機カルボン酸、イソプロピルアルコール、及び水を含む水溶性フラックスを平均10μmの厚みに塗布している。   FIG. 3B shows a state after the flux 6 is applied to the entire surface of the wafer by spin coating. A water-soluble flux containing glycol, organic carboxylic acid, isopropyl alcohol, and water is applied to an average thickness of 10 μm.

図3(c)は、実施例1と同様のインクジェット印刷機により、Sn、Ag、Cuの混合ナノ粒子(平均粒径60nm)と分散剤を含む金属ナノ粒子ペースト(金属ナノ粒子含有量:50mass%)を印刷している状態を示す。一回の液適量は10pLで1箇所の電極上に合計11回の噴射を行った。使用したナノ金属ペースト中の金属含有量は60質量%で、11回の噴射により電極上には約0.48μmの金属が積層されている。1回の噴射でも、11回の噴射を行っても、ペーストの拡がりが少なく、隣のペーストと接触することがない。   FIG. 3 (c) shows a metal nanoparticle paste containing Sn, Ag, Cu mixed nanoparticles (average particle size 60 nm) and a dispersant (metal nanoparticle content: 50 mass) using the same ink jet printer as in Example 1. %) Is printed. The appropriate amount of liquid at one time was 10 pL, and a total of 11 injections were performed on one electrode. The metal content in the used nano metal paste was 60% by mass, and a metal of about 0.48 μm was laminated on the electrode by 11 injections. Even if spraying once or spraying 11 times, the paste spreads little and does not contact the adjacent paste.

図3(d)は、上記ウエハを最高温度260℃でリフローした後の状態を示している。リフローでは、金属ナノ粒子の一部が溶融している。これにより、高さ約37μm、外径約55μmのバンプ7が形成された。上記ウエハ上の全てのバンプについて検査を行った結果、全てのバンプが正常に形成されていた。   FIG. 3D shows a state after the wafer is reflowed at a maximum temperature of 260 ° C. In reflow, some of the metal nanoparticles are melted. As a result, bumps 7 having a height of about 37 μm and an outer diameter of about 55 μm were formed. As a result of inspecting all the bumps on the wafer, all the bumps were formed normally.

このようにして、半導体デバイスが形成されたシリコンウエハ1に施された電極上にバンプ7を形成した半導体装置(半導体チップ)が得られた。このバンプ7を形成した半導体チップを用いて、配線基板にフリップチップ接合したところ、容易に正常な接合ができた。   In this way, a semiconductor device (semiconductor chip) in which bumps 7 were formed on the electrodes applied to the silicon wafer 1 on which the semiconductor device was formed was obtained. When the semiconductor chip on which the bumps 7 were formed was flip-chip bonded to the wiring board, normal bonding was easily achieved.

図4に示すアルミ電極のモデル12をシリコンウエハ上(図示せず)に形成し、ロジン、イソプルピルアルコール、及びアミンを含むロジン系フラックスを平均5μmの厚さで印刷した後、実施例1と同様のインクジェット印刷機とSnナノ粒子ペースト(図示せず)を使用して、その上にバンプ(図示せず)を形成した。図4(a)は、バンプ形成面14のサイズと同じサイズでフラックス13aを印刷した例である。図4(b)は、バンプ形成面14のサイズより大きくフラックス13bを印刷した例である。図4(c)は、バンプ形成面14のサイズより大きく、複数の金属電極12を跨ぐようにフラックス13cを印刷した例である。フラックスの印刷は、マスクを用いて各所定の形状にステンシル法で印刷した。   After the aluminum electrode model 12 shown in FIG. 4 was formed on a silicon wafer (not shown), a rosin-based flux containing rosin, isopropyl alcohol, and amine was printed at an average thickness of 5 μm, and then Example 1 A bump (not shown) was formed thereon using the same ink jet printer and Sn nanoparticle paste (not shown). FIG. 4A shows an example in which the flux 13 a is printed with the same size as the bump forming surface 14. FIG. 4B shows an example in which the flux 13 b is printed larger than the size of the bump forming surface 14. FIG. 4C is an example in which the flux 13 c is printed so as to be larger than the size of the bump forming surface 14 and straddle the plurality of metal electrodes 12. The flux was printed on each predetermined shape using a mask by the stencil method.

Snナノ粒子ペーストの印刷に関しては、実施例1と同様に、一回の液適量は5pLで1箇所の電極上に合計11回の噴射を行った。使用したSnナノ粒子ペースト中のSn含有量は60mass%で、11回の噴射により電極上には約0.25μgのSnが積層されている。図4(a)〜(c)のいずれの場合でも、1回の噴射でも、11回の噴射を行っても、ペーストの拡がりが少なく、隣のペーストと接触することがない。但し、図4(a)に関しては、Snナノ粒子ペーストがバンプ形成面をはみ出ると、ペーストの拡がりが大きくなるため、Snナノ粒子ペーストの印刷速度を遅くしてバンプ形成面をはみ出さないようにペーストを印刷している。   Regarding the printing of the Sn nanoparticle paste, in the same manner as in Example 1, the appropriate amount of one liquid was 5 pL, and a total of 11 injections were performed on one electrode. Sn content in the used Sn nanoparticle paste is 60 mass%, and about 0.25 μg of Sn is laminated on the electrode by 11 injections. In any of the cases shown in FIGS. 4A to 4C, even if one injection or 11 injections are performed, the paste spreads little and does not come into contact with the adjacent paste. However, with respect to FIG. 4 (a), when the Sn nanoparticle paste protrudes from the bump forming surface, the paste spreads out, so the printing speed of the Sn nanoparticle paste is slowed so that the bump forming surface does not protrude. The paste is printed.

上記Snナノ粒子ペーストを印刷後、最高温度260℃でリフローしたウエハを検査した結果、正常なバンプが形成されていた。また、前記各バンプを用いて模擬的なフリップチップ接続をしたところ、容易に正常な接合ができた。   As a result of inspecting the wafer reflowed at the maximum temperature of 260 ° C. after printing the Sn nanoparticle paste, normal bumps were formed. Further, when simulated flip-chip connection was performed using each of the bumps, normal bonding was easily achieved.

本発明は、半導体チップに形成した突起電極(バンプ)を配線基板の配線パターンに電気的に接続するタイプの半導体装置に適用され、メモリやロジックやディスクリート半導体又はその組み合わせ回路等種々の用途に対応させることができる。   The present invention is applied to a semiconductor device of a type in which protruding electrodes (bumps) formed on a semiconductor chip are electrically connected to a wiring pattern of a wiring board, and supports various uses such as a memory, a logic, a discrete semiconductor, or a combination circuit thereof. Can be made.

1 シリコンウエハ
2 アルミ電極
3 ポリイミド樹脂
4 アンダーバンプメタル層
5 フラックス
6 ナノ金属ペースト
7 バンプ
8 シリコン酸化膜
9 Cu再配線層
10 Cuポスト
11 エポキシ系封止樹脂
12 アルミ電極のモデル
13a フラックス
13b フラックス
13c フラックス
14 バンプ形成面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon wafer 2 Aluminum electrode 3 Polyimide resin 4 Under bump metal layer 5 Flux 6 Nano metal paste 7 Bump 8 Silicon oxide film 9 Cu rewiring layer 10 Cu post 11 Epoxy sealing resin 12 Aluminum electrode model 13a Flux 13b Flux 13c Flux 14 Bump formation surface

Claims (5)

基材の金属電極上にフラックスを塗布した後、金属ナノ粒子と分散剤を含んだ金属ナノ粒子ペーストを前記フラックス上に積層し、当該金属ナノ粒子ペーストを加熱させることによってバンプを形成することを特徴とするバンプ形成方法。   After applying the flux on the metal electrode of the base material, a metal nanoparticle paste containing metal nanoparticles and a dispersant is laminated on the flux, and the metal nanoparticle paste is heated to form bumps. A bump forming method. 基材の金属電極上にアンダーバンプメタル層を形成し、前記アンダーバンプメタル層上にフラックスを塗布した後、金属ナノ粒子と分散剤を含んだ金属ナノ粒子ペーストを前記フラックス上に積層し、当該金属ナノ粒子ペーストを加熱させることによってバンプを形成することを特徴とするバンプ形成方法。   After forming an under bump metal layer on the metal electrode of the base material and applying a flux on the under bump metal layer, a metal nanoparticle paste containing metal nanoparticles and a dispersant is laminated on the flux, and A bump forming method comprising forming a bump by heating a metal nanoparticle paste. 前記フラックスの塗布面のサイズが、前記バンプ形成面のサイズより大きく前記基材全面以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のバンプ形成方法。   The bump forming method according to claim 1, wherein a size of the flux application surface is larger than a size of the bump forming surface and equal to or less than the entire surface of the base material. 前記金属ナノ粒子ペーストの加熱が、金属ナノ粒子を溶融させるものであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のバンプ形成方法。   The bump forming method according to any one of claims 1 to 3, wherein the heating of the metal nanoparticle paste melts the metal nanoparticles. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載のバンプ形成方法で、半導体装置の基材にバンプを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。   A bump forming method according to any one of claims 1 to 4, wherein a bump is formed on a base material of the semiconductor device.
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