JP2809952B2 - Solder bump forming method - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハやセラミ
ック基板などの基板上にハンダバンプを形成する方法に
係り、特に、スクリーン印刷法によってハンダバンプを
形成する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming solder bumps on a substrate such as a semiconductor wafer or a ceramic substrate, and more particularly to a method for forming solder bumps by a screen printing method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、半導体ウエハなどの基板へハンダ
バンプを形成する手法として、メッキ法、蒸着法、スク
リーン印刷法などが知られている。このうちスクリーン
印刷法は、生産効率が高く、また、材料コストを低減で
きることから、バンプ形成手法として注目されている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of forming solder bumps on a substrate such as a semiconductor wafer, a plating method, a vapor deposition method, a screen printing method and the like are known. Among them, the screen printing method has attracted attention as a bump forming method because it has high production efficiency and can reduce material cost.
【０００３】スクリーン印刷法によるバンプ形成は、概
ね次のように行われている。例えば半導体ウエハのボン
ディングパッドに対応して、前記パッドと略同じ大きさ
の開口部が形成されたスクリーンを、半導体ウエハ上に
若干の間隙を隔てて配置する。このスクリーン上にハン
ダペーストを供給し、スキージでスクリーンを下方に押
し付けながら、スキージを水平移動させることにより、
ハンダペーストを半導体ウエハのボンディングパッド上
に転写する。ハンダペーストが転写された半導体ウエハ
を２５０℃程度で加熱処理することにより、ハンダペー
スト内のフラックスが飛散するとともに、ペースト内の
ハンダ粒が溶融結合し、ハンダバンプが形成される。[0003] The bump formation by the screen printing method is generally performed as follows. For example, a screen having an opening approximately the same size as the pad corresponding to the bonding pad of the semiconductor wafer is arranged on the semiconductor wafer with a slight gap. By supplying solder paste on this screen and pressing the screen downward with a squeegee, by moving the squeegee horizontally,
The solder paste is transferred onto the bonding pads of the semiconductor wafer. By subjecting the semiconductor wafer to which the solder paste has been transferred to heat treatment at about 250 ° C., the flux in the solder paste is scattered, and the solder particles in the paste are melt-bonded to form solder bumps.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たスクリーン印刷法によるハンダバンプ形成方法には、
次のような問題点がある。一般に、大規模集積回路（Ｌ
ＳＩ）などのボンディングパッドの寸法は、１００μｍ
□で、最小ピッチが１５０μｍ程度である。したがっ
て、パッド間の最小寸法が約５０μｍであるので、これ
に応じてスクリーンの開口部の間隔を同程度に設定する
ために、スクリーンの孔開け加工上の制限から、厚みが
５０μｍ程度の薄いスクリーンを用いている。However, the solder bump forming method by the screen printing method described above includes:
There are the following problems. Generally, large-scale integrated circuits (L
The size of the bonding pad such as SI) is 100 μm
In □, the minimum pitch is about 150 μm. Accordingly, since the minimum dimension between the pads is about 50 μm, the distance between the openings of the screen is set to be approximately the same. Is used.
【０００５】ところが、このような厚みのスクリーンを
使って、１００μｍ□のボンディングパッド上にハンダ
ペーストを転写し、加熱処理によってハンダバンプを形
成すると、４０〜４５μｍ程度の高さの低いハンダバン
プになる。ハンダバンプの高さが十分でない場合、半導
体素子を基板へ実装した後に温度サイクルが加わると、
半導体素子と基板との熱膨張差に基づく熱応力をバンプ
部分で吸収しきれなくなり、バンプに亀裂が生じるとい
った問題を引き起こす。そのためハンダバンプは、少な
くとも５０〜６０μｍの高さが必要であると言われてい
るが、従来手法によれば、厚みの薄いスクリーンを用い
て高さの高いハンダバンプを形成することができない。However, when a solder paste is transferred onto a bonding pad of 100 μm square using a screen having such a thickness and a solder bump is formed by a heat treatment, the solder bump has a low height of about 40 to 45 μm. If the height of the solder bump is not enough, if a temperature cycle is applied after mounting the semiconductor element on the substrate,
The bumps cannot absorb the thermal stress based on the difference in thermal expansion between the semiconductor element and the substrate, causing a problem that the bumps are cracked. Therefore, it is said that the solder bump needs to have a height of at least 50 to 60 μm. However, according to the conventional method, it is not possible to form a high solder bump using a thin screen.
【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、十分な高さをもったハンダバンプを厚
みの薄いスリーンを用いて形成することができるハンダ
バンプ形成方法を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a solder bump forming method capable of forming a solder bump having a sufficient height by using a thin screen. The purpose is.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、請求項１に記載の発明は、基板上のハンダバンプ形
成領域に対応した位置に開口部が形成されたスクリーン
を介して、ハンダペーストを前記領域に転写し、前記ハ
ンダペーストが転写された基板を加熱処理することによ
って前記領域上にハンダバンプを形成するハンダバンプ
形成方法において、前記スクリーンに形成された開口部
は、その面積が前記基板上のハンダバンプ形成領域より
も大きく、かつ基板上のハンダバンプ形成領域の配列方
向と略直交する方向に拡げられていることを特徴とす
る。The present invention has the following configuration in order to achieve the above object. That is, the invention according to claim 1 transfers a solder paste to the region via a screen having an opening formed at a position corresponding to a solder bump formation region on the substrate, and transfers the solder paste to the substrate. in the solder bump forming method for forming a solder bump on said region by heating the opening portion formed in the screen, the area much larger than the solder bump formation region on the substrate, and solder bumps formed on the substrate How to arrange regions
Characterized by being extended in a direction substantially perpendicular to the direction .
【０００８】[0008]
【０００９】[0009]
【作用】本発明の作用は次のとおりである。請求項１に
記載の発明によれば、スクリーンに形成された開口部
が、ハンダバンプ形成領域よりも、その面積が大きいの
で、前記領域上にその領域からはみ出だ状態で過剰のハ
ンダペーストが転写される。この状態で基板が加熱処理
されると、ペースト内のハンダ粒が溶融して前記領域内
に吸い寄せられるので、高さの高いハンダバンプが形成
される。The operation of the present invention is as follows. According to the first aspect of the present invention, since the opening formed in the screen has a larger area than the solder bump formation area, an excessive amount of the solder paste is transferred onto the area in a state of protruding from the area. You. When the substrate is heated in this state, the solder particles in the paste are melted and sucked into the region, so that a high-height solder bump is formed.
【００１０】また、請求項１に記載の発明によれば、ス
クリーンの開口部は、基板上のハンダバンプ形成領域の
配列方向と略直交する方向に拡げられているので、前記
領域が狭いピッチで配列されていても、各領域間を短絡
させることなく過剰のハンダペーストが各領域に転写さ
れ、各々の領域に高さの高いハンダバンプが形成され
る。According to the first aspect of the present invention, the openings of the screen are expanded in a direction substantially perpendicular to the arrangement direction of the solder bump formation regions on the substrate, so that the regions are arranged at a narrow pitch. However, the excess solder paste is transferred to each region without short-circuiting between the regions, and a high-height solder bump is formed in each region.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図１は本発明に係るハンダバンプ形成方法の一
実施例を示した断面図である。図中、符号１はハンダバ
ンプが形成される半導体ウエハである。半導体ウエハ１
上には、ハンダバンプ形成領域としての複数個のボンデ
ィングパッド２が形成されている。図２の拡大断面図に
示すように、ボンディングパッド２は、シリコン基板１
ａ上に、例えばアルミニウム層２ａ、ニッケル層２ｂ、
および金層２ｃをその順に積層して形成されている。ボ
ンディングパッド２以外の半導体ウエハ１の表面は、リ
ンガラスなどのパシベーション膜３で覆われている。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of a solder bump forming method according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a semiconductor wafer on which solder bumps are formed. Semiconductor wafer 1
Above, a plurality of bonding pads 2 are formed as solder bump formation regions. As shown in the enlarged sectional view of FIG.
a, for example, an aluminum layer 2a, a nickel layer 2b,
And the gold layer 2c are laminated in that order. The surface of the semiconductor wafer 1 other than the bonding pads 2 is covered with a passivation film 3 such as phosphor glass.
【００１２】図１（ａ）中の符号１０はスクリーンであ
り、半導体ウエハ１の各ボンディングパッド２に対応す
る位置に、ボンディングパッド２よりも面積の大きな開
口部１１が形成されている。半導体ウエハ１との間に若
干の間隙を隔てて配置された上記スクリーン１０にハン
ダペースト１２を供給し、スキージ１３でスクリーン１
０を下方に押し付けながら、スキージ１３を水平移動さ
せることにより、ハンダペースト１２を半導体ウエハ１
の各ボンディングパッド２上に転写する（図１（ｂ）お
よび図２参照）。Reference numeral 10 in FIG. 1A denotes a screen, and an opening 11 having an area larger than that of the bonding pad 2 is formed at a position corresponding to each bonding pad 2 on the semiconductor wafer 1. The solder paste 12 is supplied to the screen 10 which is arranged with a slight gap between the screen and the semiconductor wafer 1.
The solder paste 12 is moved horizontally while the squeegee 13 is moved horizontally while pressing the solder paste 12 downward.
(Refer to FIG. 1B and FIG. 2).
【００１３】ハンダペースト１２が転写された半導体ウ
エハ１を２５０℃程度で加熱処理することにより、ハン
ダペースト１２内のフラックスが飛散するとともに、ペ
ースト内のハンダ粒が溶融する。ボンディングパッド２
の領域をはみ出して、パシベーション膜３上に転写され
ているハンダペースト１２は、パシベーション膜３がハ
ンダに対して濡れ性がないので、溶融した際にボンディ
ングパッド２側に引き込まれ、その結果として図１
（ｃ）および図３に示すように、ボンディングパッド２
上に盛り上がったハンダバンプ１４が形成される。な
お、図３に示すように、ハンダバンプ１４が溶融形成さ
れる際、ボンディングパッド２の最上層の金層２ｃは、
ハンダバンプ１４内に食われて消失する。By subjecting the semiconductor wafer 1 to which the solder paste 12 has been transferred to heat treatment at about 250 ° C., the flux in the solder paste 12 is scattered and the solder particles in the paste are melted. Bonding pad 2
The solder paste 12 transferred from the passivation film 3 to the outside of the region is drawn into the bonding pad 2 when the passivation film 3 is melted because the passivation film 3 has no wettability to the solder. 1
(C) and as shown in FIG.
The raised solder bumps 14 are formed. As shown in FIG. 3, when the solder bump 14 is formed by melting, the uppermost gold layer 2c of the bonding pad 2 is
It is eaten by the solder bumps 14 and disappears.
【００１４】ボンディングパッド２に対するスクリーン
１０の開口部１１の大きさは、ハンダバンプ１４の高さ
に応じて適宜に設定される。図４は、直径１００μｍの
ボンディングパッド２上にハンダバンプ１４を形成する
場合のスクリーン１０の開口部１１の１辺の長さと、ハ
ンダバンプ１４の高さとの関係を示している。ここで、
スクリーン１０の厚みは、約５０μｍである。例えば、
開口部１１の１辺の長さを１５０μｍに設定すれば、約
７５μｍの高さのハンダバンプ１４が得られる。The size of the opening 11 of the screen 10 with respect to the bonding pad 2 is appropriately set according to the height of the solder bump 14. FIG. 4 shows the relationship between the length of one side of the opening 11 of the screen 10 and the height of the solder bump 14 when the solder bump 14 is formed on the bonding pad 2 having a diameter of 100 μm. here,
The thickness of the screen 10 is about 50 μm. For example,
If the length of one side of the opening 11 is set to 150 μm, a solder bump 14 having a height of about 75 μm can be obtained.
【００１５】因みに、図６および図７は従来手法による
ハンダバンプ形成方法を示す。図６に示すように、ボン
ディングパッド２上に、これと略同じ大きさの１辺１０
０μｍのハンダペースト２２を転写した場合、図７に示
すように、ハンダバンプ２４の高さは４５μｍ程度にな
る。FIGS. 6 and 7 show a conventional method of forming solder bumps. As shown in FIG. 6, one side 10 of substantially the same size
When the solder paste 22 of 0 μm is transferred, as shown in FIG. 7, the height of the solder bump 24 is about 45 μm.
【００１６】ボンディングパッド２に対するスクリーン
１０の開口部１１の形状は、基板上のハンダバンプ形成
領域の配列方向と略直交する方向に拡げられている。 そ
の理由は、ボンディングパッド２の配列ピッチが狭い場
合は、開口部１１をボンディングパッド２の配列方向に
拡大すると、隣接するハンダバンプが短絡したり、ある
いは、スクリーン１０の開口加工処理が困難になるから
である。そこで、このような場合は、図５（ａ）〜
（ｃ）に示すように、ボンディングパッド２の配列方向
と直交する方向に拡大して開口部１１を形成する。The shape of the opening 11 of the screen 10 with respect to the bonding pad 2 is determined by forming a solder bump on the substrate.
The region is expanded in a direction substantially perpendicular to the arrangement direction of the regions. So
The reason, if the arrangement pitch of the bonding pads 2 is narrow, when enlarging the opening 11 in the direction of arrangement of the bonding pads 2, or adjacent solder bumps is short, or because the opening processing of the screen 10 becomes difficult
It is. Therefore, in such a case, FIG. 5 (a) ~
As shown in (c) , the opening 11 is formed by enlarging in a direction orthogonal to the arrangement direction of the bonding pads 2.
【００１７】なお、上述の実施例では、半導体ウエハ１
上にハンダバンプ１４を形成する場合を例に採って説明
したが、本発明はセラミックなどの基板上にハンダバン
プを形成する場合にも適用することができる。In the above embodiment, the semiconductor wafer 1
Although the case where the solder bumps 14 are formed above has been described as an example, the present invention can be applied to a case where the solder bumps are formed on a substrate such as a ceramic.
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、ハンダバンプ形成領域よりも
面積の大きな開口部が形成されたスクリーンを介して、
前記領域にハンダペーストを転写することにより、ハン
ダバンプを形成しているので、厚みの薄いスクリーンを
使って、高さの高いハンダバンプを容易に形成すること
ができる。As is clear from the above description, according to the first aspect of the present invention, a screen having an opening larger in area than a solder bump forming region is formed.
Since the solder bump is formed by transferring the solder paste to the area, a high-height solder bump can be easily formed using a thin screen.
【００１９】また、請求項１に記載の発明によれば、ス
クリーンの開口部は、基板上のハンダバンプ形成領域の
配列方向と略直交する方向に拡げられているので、前記
領域が狭いピッチで配列されていても、各領域間を短絡
させることなく過剰のハンダペーストを各領域に転写し
て、各々の領域に高さの高いハンダバンプを形成するこ
とができる。According to the first aspect of the present invention, the openings of the screen are widened in a direction substantially orthogonal to the arrangement direction of the solder bump formation regions on the substrate, so that the regions are arranged at a narrow pitch. Even if it is performed, an excessive solder paste can be transferred to each region without short-circuiting between the regions, and a high-height solder bump can be formed in each region.
【図１】本発明に係るハンダバンプ形成方法の一実施例
の説明図である。FIG. 1 is an explanatory view of one embodiment of a solder bump forming method according to the present invention.
【図２】実施例に係るハンダペースト転写後の基板断面
図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a substrate after solder paste transfer according to the example.
【図３】実施例に係るハンダバンプ形成後の基板断面図
である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a substrate after a solder bump is formed according to an example.
【図４】スクリーン開口部とハンダバンプの高さとの関
係を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a screen opening and the height of a solder bump.
【図５】スクリーン開口部の形状の例を示した図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing an example of the shape of a screen opening.
【図６】従来例に係るハンダペースト転写後の基板断面
図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a substrate after solder paste transfer according to a conventional example.
【図７】従来例に係るハンダバンプ形成後の基板断面図
である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a substrate after a solder bump is formed according to a conventional example.
１…半導体ウエハ（基板） ２…ボンディングパッド（ハンダバンプ形成領域） １０…スクリーン １２…ハンダペースト １３…スキージ １４…ハンダバンプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor wafer (substrate) 2 ... Bonding pad (solder bump formation area) 10 ... Screen 12 ... Solder paste 13 ... Squeegee 14 ... Solder bump
Claims (1)
た位置に開口部が形成されたスクリーンを介して、ハン
ダペーストを前記領域に転写し、前記ハンダペーストが
転写された基板を加熱処理することによって前記領域上
にハンダバンプを形成するハンダバンプ形成方法におい
て、 前記スクリーンに形成された開口部は、その面積が前記
基板上のハンダバンプ形成領域よりも大きく、かつ基板
上のハンダバンプ形成領域の配列方向と略直交する方向
に拡げられていることを特徴とするハンダバンプ形成方
法。1. A method according to claim 1, wherein a solder paste is transferred to said region through a screen having an opening at a position corresponding to a solder bump formation region on the substrate, and the substrate on which the solder paste is transferred is heated. in the solder bump forming method for forming solder bumps on the area, the screen formed opening is much larger than the solder bump formation region of the area of the substrate, and the substrate
Direction substantially perpendicular to the arrangement direction of the upper solder bump formation area
A method for forming a solder bump, the method comprising:
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|---|---|---|---|
| JP34168392A JP2809952B2 (en) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | Solder bump forming method |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP34168392A JP2809952B2 (en) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | Solder bump forming method |
Publications (2)
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| JPH06168949A JPH06168949A (en) | 1994-06-14 |
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1992
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