JP2725501B2 - ハンダバンプ構造および形成方法 - Google Patents
ハンダバンプ構造および形成方法Info
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- JP2725501B2 JP2725501B2 JP3285869A JP28586991A JP2725501B2 JP 2725501 B2 JP2725501 B2 JP 2725501B2 JP 3285869 A JP3285869 A JP 3285869A JP 28586991 A JP28586991 A JP 28586991A JP 2725501 B2 JP2725501 B2 JP 2725501B2
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- semiconductor element
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- 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
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はハンダパンプ構造および
形成方法、特に、半導体素子のフリップチップ実装に適
したハンダバンプ構造およびその形成方法に関する。
形成方法、特に、半導体素子のフリップチップ実装に適
したハンダバンプ構造およびその形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、フリップチップ用のハンダバンプ
はおもにメッキ、蒸着、スパッタなどにより形成されて
いる。
はおもにメッキ、蒸着、スパッタなどにより形成されて
いる。
【０００３】図4(a)〜(c) は従来の第１の例を示す工程
断面図で、スパッタによりバンプを形成する方法であ
る。半導体素子1 上に形成されているＡｌ、Ａｌ−Ｓｉ
等の電極2 の配列に合わせたメタルマスク21を位置合わ
せし、Ｔｉ、Ｃｒ等の接着層22、Ｃｕ、Ｎｉ等のバリヤ
層23、そしてハンダ材24を順次適量スパッタし( 図4
(a)) 、メタルマスク21をはずした後( 図4(b)) 、ハン
ダのみが溶融するような適温にて加熱する事によりハン
ダを半球状に形成する( 図4(c)) 。
断面図で、スパッタによりバンプを形成する方法であ
る。半導体素子1 上に形成されているＡｌ、Ａｌ−Ｓｉ
等の電極2 の配列に合わせたメタルマスク21を位置合わ
せし、Ｔｉ、Ｃｒ等の接着層22、Ｃｕ、Ｎｉ等のバリヤ
層23、そしてハンダ材24を順次適量スパッタし( 図4
(a)) 、メタルマスク21をはずした後( 図4(b)) 、ハン
ダのみが溶融するような適温にて加熱する事によりハン
ダを半球状に形成する( 図4(c)) 。
【０００４】図5(a)〜(c) は従来の第２の例を示す工程
断面図で、ハンダボールの供給によりバンプを形成する
方法である。半導体素子1 上に形成されているＡｌ、Ａ
ｌ−Ｓｉ等の電極2 の周囲にフォトリソグラフィでマス
ク25を形成し、Ｔｉ、Ｃｒ等の接着層22、Ｃｕ、Ｎｉ等
のバリヤ層23をメッキ法により堆積する( 図5(a)) 。次
いでエッチングによりマスク25を剥離し、あらかじめ球
状に形成したハンダボール26を供給( 図5(b)) した後、
リフローする事により半球状のハンダバンプを形成する
( 図5(c)) 。
断面図で、ハンダボールの供給によりバンプを形成する
方法である。半導体素子1 上に形成されているＡｌ、Ａ
ｌ−Ｓｉ等の電極2 の周囲にフォトリソグラフィでマス
ク25を形成し、Ｔｉ、Ｃｒ等の接着層22、Ｃｕ、Ｎｉ等
のバリヤ層23をメッキ法により堆積する( 図5(a)) 。次
いでエッチングによりマスク25を剥離し、あらかじめ球
状に形成したハンダボール26を供給( 図5(b)) した後、
リフローする事により半球状のハンダバンプを形成する
( 図5(c)) 。
【０００５】図6(a)〜(c) は従来の第３の例を示す工程
断面図で、Ｃｕボールを用いたバンプ形成方法である。
半導体素子1 上に形成されているＡｌ、Ａｌ−Ｓｉ等の
電極2にフォトリソグラフィによりマスク25を形成し、
Ｔｉ、Ｃｒ等の接着層、Ｃｕ、Ｎｉ等のバリヤ層23、ハ
ンダ材24であるＰｂ−Ｓｎ層を堆積( 図6 (a))し、そこ
へ拡散防止のＮｉ層28、接着層のＡｕ層29、で被覆され
たＣｕボール27を供給( 図6(b)) し、リフローする事に
より半球状のハンダバンプを形成する( 図6(c)) 。
断面図で、Ｃｕボールを用いたバンプ形成方法である。
半導体素子1 上に形成されているＡｌ、Ａｌ−Ｓｉ等の
電極2にフォトリソグラフィによりマスク25を形成し、
Ｔｉ、Ｃｒ等の接着層、Ｃｕ、Ｎｉ等のバリヤ層23、ハ
ンダ材24であるＰｂ−Ｓｎ層を堆積( 図6 (a))し、そこ
へ拡散防止のＮｉ層28、接着層のＡｕ層29、で被覆され
たＣｕボール27を供給( 図6(b)) し、リフローする事に
より半球状のハンダバンプを形成する( 図6(c)) 。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術は
下記のような欠点を持っている。メッキ、蒸着、スパッ
タ等を用いてバリヤ層、接着層、ハンダ層と積層させる
ことは工程が複雑であり、設備費が大きく必要となる。
またハンダバンプとして必要十分なＰｂ−Ｓｎの量を電
極上に堆積させるには処理時間が長くなり資材費や、工
数がかかる。Ｃｕボール、ハンダボールなどを供給して
必要高さを得る方法はボールの取扱いが難しい。さらに
ハンダバンプは半導体素子と基板との熱膨張の差による
影響を受けクラックが発生するなど信頼性上問題があ
る。
下記のような欠点を持っている。メッキ、蒸着、スパッ
タ等を用いてバリヤ層、接着層、ハンダ層と積層させる
ことは工程が複雑であり、設備費が大きく必要となる。
またハンダバンプとして必要十分なＰｂ−Ｓｎの量を電
極上に堆積させるには処理時間が長くなり資材費や、工
数がかかる。Ｃｕボール、ハンダボールなどを供給して
必要高さを得る方法はボールの取扱いが難しい。さらに
ハンダバンプは半導体素子と基板との熱膨張の差による
影響を受けクラックが発生するなど信頼性上問題があ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のハンダバンプ形
成方法は、単一金属、または電極材料に合わせた金属を
二層もしくは三層にクラッドしたハンダぬれ性の良好な
金属箔を微小ポンチ、微小ダイスにより半導体素子また
は基板の電極上に打ち抜き、金属突起物を圧着形成し、
その後、前記金属突起物が芯となる様に前記金属突起物
を形成した半導体素子または基板を溶融ハンダ槽に浸
漬、もしくは前記金属突起物形成と同様な方法によりハ
ンダ箔を前記微小ポンチ、微小ダイスを用い、半導体素
子、または基板上の前記金属突起物上へ打ち抜き圧着
後、リフローすることにより前記金属突起物の表面上に
ハンダを球面形状に形成する。
成方法は、単一金属、または電極材料に合わせた金属を
二層もしくは三層にクラッドしたハンダぬれ性の良好な
金属箔を微小ポンチ、微小ダイスにより半導体素子また
は基板の電極上に打ち抜き、金属突起物を圧着形成し、
その後、前記金属突起物が芯となる様に前記金属突起物
を形成した半導体素子または基板を溶融ハンダ槽に浸
漬、もしくは前記金属突起物形成と同様な方法によりハ
ンダ箔を前記微小ポンチ、微小ダイスを用い、半導体素
子、または基板上の前記金属突起物上へ打ち抜き圧着
後、リフローすることにより前記金属突起物の表面上に
ハンダを球面形状に形成する。
【０００８】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して詳細に
説明する。
説明する。
【０００９】図1は本発明のハンダバンプ構造を示す断
面図である。半導体素子１上のＡｌ電極２に圧着された
柱状の金属多層材４を芯として、その周囲にハンダを包
み込むように溶融付着させたハンダバンプ１０を形成す
る。図2(a)〜(c) は本発明の第１の実施例を工程順に示
した断面図である。半導体素子1 の電極2 上へ微小ダイ
ス3 を位置決めし、金属多層材4 をダイス3 上に配置す
る。金属多層材4 は半導体素子1 の電極2 がＡｌのため
圧着特性を向上させるためのＡｕ、芯材となり熱応力の
緩和およびバンプ高さを得るためのＣｕ、ハンダぬれ性
の確保のためのＳｎ−ＰｂをクラッドしたＡｕ／Ｃｕ／
Ｓｎ−Ｐｂの三層構造であり、微小ポンチ5 により金属
多層材4 を打ち抜くと同時にポンチ5は下降し電極2 上
に圧着形成する( 図2(a)) 。このとき材料はハンダ融点
以下の適温に加熱し、圧着性向上のために微小ポンチ5
または半導体素子1 を固定しているステージに超音波を
与える。次いでハンダを供給する( 図2(b)) 。芯材とな
る金属多層材4 を圧着した電極2上に微小ダイス3 、微
小ポンチ5 を再び配置し半導体素子1 電極2 上に位置決
めするとともにハンダ箔6 をダイス3 上に配置し、金属
多層材4 の上に打ち抜き圧着する。
面図である。半導体素子１上のＡｌ電極２に圧着された
柱状の金属多層材４を芯として、その周囲にハンダを包
み込むように溶融付着させたハンダバンプ１０を形成す
る。図2(a)〜(c) は本発明の第１の実施例を工程順に示
した断面図である。半導体素子1 の電極2 上へ微小ダイ
ス3 を位置決めし、金属多層材4 をダイス3 上に配置す
る。金属多層材4 は半導体素子1 の電極2 がＡｌのため
圧着特性を向上させるためのＡｕ、芯材となり熱応力の
緩和およびバンプ高さを得るためのＣｕ、ハンダぬれ性
の確保のためのＳｎ−ＰｂをクラッドしたＡｕ／Ｃｕ／
Ｓｎ−Ｐｂの三層構造であり、微小ポンチ5 により金属
多層材4 を打ち抜くと同時にポンチ5は下降し電極2 上
に圧着形成する( 図2(a)) 。このとき材料はハンダ融点
以下の適温に加熱し、圧着性向上のために微小ポンチ5
または半導体素子1 を固定しているステージに超音波を
与える。次いでハンダを供給する( 図2(b)) 。芯材とな
る金属多層材4 を圧着した電極2上に微小ダイス3 、微
小ポンチ5 を再び配置し半導体素子1 電極2 上に位置決
めするとともにハンダ箔6 をダイス3 上に配置し、金属
多層材4 の上に打ち抜き圧着する。
【００１０】この方法によればＡｌ電極上にスパッタや
メッキ等で形成する中間層を介さずハンダバンプを直接
に形成できる。ハンダバンプ高さ、形状はハンダ箔6 の
厚さ、打ち抜きポンチ径により任意に設定する事が可能
であり、ハンダ供給後、フッラクスを用いるか、還元雰
囲気を使用したリフローにより表面状態の良好なハンダ
バンプを形成する( 図2(c)) 。図3(a)〜(c) は本発明の
第２の実施例を示す工程断面図である。半導体素子1の
電極2 上へ微小ダイス3 を位置決めし、金属多層材4 を
ダイス3 上に配置そして、微小ポンチ5 により金属多層
材4 を打ち抜くと同時にポンチ5 は下降し電極2 上に圧
着形成する( 図3(a)) 。次いでハンダの供給は図3(b)に
示す溶融ハンダ槽7 に金属多層材4 を圧着した半導体素
子1 を浸漬する事によりハンダバンプを形成する( 図3
(c)) 。この方法ではハンダ量を自由にコントロールす
ることはできないが、より低いコストでＡｌ電極に直接
ハンダバンプを形成できるメリットがある。この実施例
においてもバンプ高さは芯材の厚みを変える事によりコ
ントロール可能である。
メッキ等で形成する中間層を介さずハンダバンプを直接
に形成できる。ハンダバンプ高さ、形状はハンダ箔6 の
厚さ、打ち抜きポンチ径により任意に設定する事が可能
であり、ハンダ供給後、フッラクスを用いるか、還元雰
囲気を使用したリフローにより表面状態の良好なハンダ
バンプを形成する( 図2(c)) 。図3(a)〜(c) は本発明の
第２の実施例を示す工程断面図である。半導体素子1の
電極2 上へ微小ダイス3 を位置決めし、金属多層材4 を
ダイス3 上に配置そして、微小ポンチ5 により金属多層
材4 を打ち抜くと同時にポンチ5 は下降し電極2 上に圧
着形成する( 図3(a)) 。次いでハンダの供給は図3(b)に
示す溶融ハンダ槽7 に金属多層材4 を圧着した半導体素
子1 を浸漬する事によりハンダバンプを形成する( 図3
(c)) 。この方法ではハンダ量を自由にコントロールす
ることはできないが、より低いコストでＡｌ電極に直接
ハンダバンプを形成できるメリットがある。この実施例
においてもバンプ高さは芯材の厚みを変える事によりコ
ントロール可能である。
【００１１】
【発明の効果】本発明のハンダパンプ構造および形成方
法は、メッキ、蒸着、スパッタ等を用いてのバリヤ層、
接着層、ハンダ層と積層させバンプを形成する複雑な工
程を簡略化でき、簡単な構造かつ処理能力のある装置で
済むので、資材費や設備投資が少なくて済むなどの低コ
ストにバンプを形成できる。ハンダバンプの芯となる金
属多層材は半導体素子電極材料、ハンダ材に対応し任意
に選択する事が可能であり通常ハンダが濡れにくいとさ
れている電極材料にもバンプを形成する事ができる。ま
た、ハンダ材であるＰｂ−Ｓｎ、もしくは任意のろう材
を電極上に必要量だけ高精度に供給することでバンプ高
さ、ハンダ量を制御することが簡単にできる。さらにバ
ンプ中の芯材は熱応力を緩和するため信頼性が向上する
という効果がある。
法は、メッキ、蒸着、スパッタ等を用いてのバリヤ層、
接着層、ハンダ層と積層させバンプを形成する複雑な工
程を簡略化でき、簡単な構造かつ処理能力のある装置で
済むので、資材費や設備投資が少なくて済むなどの低コ
ストにバンプを形成できる。ハンダバンプの芯となる金
属多層材は半導体素子電極材料、ハンダ材に対応し任意
に選択する事が可能であり通常ハンダが濡れにくいとさ
れている電極材料にもバンプを形成する事ができる。ま
た、ハンダ材であるＰｂ−Ｓｎ、もしくは任意のろう材
を電極上に必要量だけ高精度に供給することでバンプ高
さ、ハンダ量を制御することが簡単にできる。さらにバ
ンプ中の芯材は熱応力を緩和するため信頼性が向上する
という効果がある。
【図１】本発明のハンダバンプ構造を示す断面図であ
る。
る。
【図２】(a)〜(c)は本発明の第１の実施例を工程順に示
す断面図である。
す断面図である。
【図３】(a)〜(c)は本発明の第２の実施例を工程順に示
す断面図である。
す断面図である。
【図４】(a)〜(c)は従来技術の第１の例を示す工程断面
図である。
図である。
【図５】(a)〜(c)は従来技術の第２の例を示す工程断面
図である。
図である。
【図６】(a)〜(c)は従来技術の第３の例を示す工程断面
図である。
図である。
１ 半導体素子 ２ 電極 ３ 微小ダイス ４ 金属多層材 ５ 微小ポンチ ６ ハンダ箔 ７ 溶融ハンダ槽 ８ 絶縁層 ２１ メタルマスク ２２ 接着層 ２３ バリヤ層 ２４ ハンダ ２５ マスク ２６ ハンダボール ２７ Ｃｕボール ２８ Ｎｉ層 ２９ Ａｕ層
Claims (5)
- 【請求項１】 微小ポンチと微小ダイスを用いて金属箔
より打ち抜いた金属片を半導体素子または基板の電極上
に圧着し形成した柱状の金属突起物と、前記金属突起物
を芯として表面を包み込むように形成した球面状のハン
ダとからなることを特徴とするハンダバンプ構造。 - 【請求項２】 金属突起物が二層以上の多層構造である
請求項１記載のハンダバンプ構造。 - 【請求項３】 金属箔より微小ポンチ、微小ダイスで打
ち抜いた金属片を半導体素子または基板の電極上に圧着
して金属突起物を形成した後、前記金属突起物が芯とな
るように前記金属突起物の表面上に球面形状のハンダを
形成することを特徴とするハンダバンプ形成方法。 - 【請求項４】 金属突起物表面上の球面形状のハンダ形
成を前記金属突起物を形成した半導体素子または基板を
溶融ハンダ槽に浸漬する事により行う請求項３記載のハ
ンダバンプ形成方法。 - 【請求項５】 金属突起物表面上の球面形状のハンダ形
成を、半導体素子または基板の電極上に形成した金属突
起物上に、微小ポンチ，微小ダイスを用いてハンダ箔を
前記金属突起物上へ打ち抜き圧着後、リフローしてハン
ダを溶融させる事により行う請求項３記載のハンダバン
プ形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3285869A JP2725501B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | ハンダバンプ構造および形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3285869A JP2725501B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | ハンダバンプ構造および形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05129303A JPH05129303A (ja) | 1993-05-25 |
| JP2725501B2 true JP2725501B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=17697092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3285869A Expired - Lifetime JP2725501B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | ハンダバンプ構造および形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2725501B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3347766B2 (ja) * | 1992-06-08 | 2002-11-20 | 日本トムソン株式会社 | リニアエンコーダ及びこれを具備した案内ユニット |
| JPH07142488A (ja) * | 1993-11-15 | 1995-06-02 | Nec Corp | バンプ構造及びその製造方法並びにフリップチップ実装 構造 |
| JP2586811B2 (ja) * | 1993-11-29 | 1997-03-05 | 日本電気株式会社 | はんだバンプ形成方法 |
| JP2734960B2 (ja) * | 1993-12-27 | 1998-04-02 | 日本電気株式会社 | フリップチップバンプ及びその製造方法 |
| US5466635A (en) * | 1994-06-02 | 1995-11-14 | Lsi Logic Corporation | Process for making an interconnect bump for flip-chip integrated circuit including integral standoff and hourglass shaped solder coating |
| JPH08139095A (ja) * | 1994-11-04 | 1996-05-31 | Nec Corp | 半田バンプの形成方法 |
| JP2737768B2 (ja) * | 1995-06-23 | 1998-04-08 | 日本電気株式会社 | 半導体素子の接続工法 |
| WO1997001866A1 (en) * | 1995-06-29 | 1997-01-16 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Ball grid array package utilizing solder coated spheres |
| KR100393096B1 (ko) * | 2000-12-26 | 2003-07-31 | 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 | 반도체패키지와 마더보드의 접속 구조 및 그 방법 |
| US6959856B2 (en) * | 2003-01-10 | 2005-11-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Solder bump structure and method for forming a solder bump |
| JP5316261B2 (ja) * | 2009-06-30 | 2013-10-16 | 富士通株式会社 | マルチチップモジュールおよびプリント基板ユニット並びに電子機器 |
-
1991
- 1991-10-31 JP JP3285869A patent/JP2725501B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05129303A (ja) | 1993-05-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19971104 |