JP2931011B2 - バンプの形成方法 - Google Patents
バンプの形成方法Info
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- JP2931011B2 JP2931011B2 JP2019278A JP1927890A JP2931011B2 JP 2931011 B2 JP2931011 B2 JP 2931011B2 JP 2019278 A JP2019278 A JP 2019278A JP 1927890 A JP1927890 A JP 1927890A JP 2931011 B2 JP2931011 B2 JP 2931011B2
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- bump
- semiconductor element
- substrate
- solder
- electrode pad
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-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
- H05K3/3478—Applying solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns
Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は半導体素子の電極パッド上へのバンプの形成
方法に関する。
方法に関する。
（従来の技術） 現在、電子機器の小型化に伴ない、IC,LSI等の半導体
素子は高密度、高集積化が進められている。また、半導
体素子の実装の面からみても、電極ピッチ間の縮小化、
I/O数の増大といった傾向にある。さらに、電卓やICカ
ードにみられるカード化に対応する薄型化が要求されて
いる。
素子は高密度、高集積化が進められている。また、半導
体素子の実装の面からみても、電極ピッチ間の縮小化、
I/O数の増大といった傾向にある。さらに、電卓やICカ
ードにみられるカード化に対応する薄型化が要求されて
いる。
このような要求に対し、TAB方式やフリップチップ方
式などのワイヤレスボンディング方式は、一括接合、位
置合わせ精度からくる信頼性、実装の薄型化，自動化等
の面において有利であり、今後の半導体素子の実装技術
の主流となることが予想される。ワイヤレスボンディン
グ方式では、一般に半導体素子の電極パッド上にバンプ
と呼ばれる金属突起物が形成される。かかるバンプの形
成方法としては、従来次のようなものが知られている。
まず、半導体素子とは別の基板上の所定位置に半田等の
バンプ材料を配列形成しておき、この基板と半導体素子
とを対向配置せしめる。この後基板上のバンプ材料を加
熱すると、バンプ材料が半導体素子の電極パッド上に転
写され、バンプが形成される。例えば特開昭62−25435
号には、基板上の所定位置にバンプ材料の金属ボールを
配置し該基板と半導体とを対向配置せしめた後、金属ボ
ールを加熱して半導体素子の電極パッド上に転写し、バ
ンプを形成する方法が開示されている。
式などのワイヤレスボンディング方式は、一括接合、位
置合わせ精度からくる信頼性、実装の薄型化，自動化等
の面において有利であり、今後の半導体素子の実装技術
の主流となることが予想される。ワイヤレスボンディン
グ方式では、一般に半導体素子の電極パッド上にバンプ
と呼ばれる金属突起物が形成される。かかるバンプの形
成方法としては、従来次のようなものが知られている。
まず、半導体素子とは別の基板上の所定位置に半田等の
バンプ材料を配列形成しておき、この基板と半導体素子
とを対向配置せしめる。この後基板上のバンプ材料を加
熱すると、バンプ材料が半導体素子の電極パッド上に転
写され、バンプが形成される。例えば特開昭62−25435
号には、基板上の所定位置にバンプ材料の金属ボールを
配置し該基板と半導体とを対向配置せしめた後、金属ボ
ールを加熱して半導体素子の電極パッド上に転写し、バ
ンプを形成する方法が開示されている。
このようなワイヤレスボンディング方式においては、
半導体素子の電極パッド上に形成されるバンプの高さが
重要な問題となる。すなわち、全ての電極パッド上に、
均一かつ充分な高さを有するバンプが形成されることが
要求される。而るに、前述したような金属ボールを転写
してバンプを形成する方法では、高さの均一なバンプを
形成するためには均等な大きさの金属ボールを基板上に
配置せしめることが必要であり、このためには種々の治
具等を用いた繁雑な工程を経なければならなかった。ま
た、金属ボールは基板上において半導体素子の金属パッ
ドと対向する位置に正確に形成されなければならず、さ
らに該基板と半導体素子との位置合わせを精密に行なわ
なければ位置ずれが生じてしまうという問題があった。
半導体素子の電極パッド上に形成されるバンプの高さが
重要な問題となる。すなわち、全ての電極パッド上に、
均一かつ充分な高さを有するバンプが形成されることが
要求される。而るに、前述したような金属ボールを転写
してバンプを形成する方法では、高さの均一なバンプを
形成するためには均等な大きさの金属ボールを基板上に
配置せしめることが必要であり、このためには種々の治
具等を用いた繁雑な工程を経なければならなかった。ま
た、金属ボールは基板上において半導体素子の金属パッ
ドと対向する位置に正確に形成されなければならず、さ
らに該基板と半導体素子との位置合わせを精密に行なわ
なければ位置ずれが生じてしまうという問題があった。
またこのような方法以外にも、基板上の所定位置にバ
ンプ材料をメッキ、真空蒸着等によって形成した後、半
導体素子の電極パッド上に転写してバンプを形成する方
法も知られている。しかしながら係る方法では、半導体
素子の高集積化が進み電極パッドの面積が微細化したと
きには、充分な高さのバンプが形成できないという問題
点があった。
ンプ材料をメッキ、真空蒸着等によって形成した後、半
導体素子の電極パッド上に転写してバンプを形成する方
法も知られている。しかしながら係る方法では、半導体
素子の高集積化が進み電極パッドの面積が微細化したと
きには、充分な高さのバンプが形成できないという問題
点があった。
（発明が解決しようとする課題） 上述したように、ワイヤレスボンディング方式におい
ては、半導体素子の電極パッド上に均一かつ充分な高さ
のバンプを形成することが不可欠である。しかしながら
従来のバンプの形成方法では、このようなバンプを形成
することは非常に困難であった。
ては、半導体素子の電極パッド上に均一かつ充分な高さ
のバンプを形成することが不可欠である。しかしながら
従来のバンプの形成方法では、このようなバンプを形成
することは非常に困難であった。
本発明ではこのような問題を解決して、半導体素子の
電極パッド上に均一かつ充分な高さのバンプを容易に形
成することのできるバンプの形成方法を提供することを
目的としている。
電極パッド上に均一かつ充分な高さのバンプを容易に形
成することのできるバンプの形成方法を提供することを
目的としている。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段及び作用） 本発明は、半導体素子の電極パッドと対向する位置に
バンプ材料が形成された基板を前記半導体素子と重ね合
わせた後、前記基板上のバンプ材料を加熱溶融せしめる
ことによって、前記半導体素子の電極パッド上にバンプ
材料を転写してバンプを形成するバンプの形成方法にお
いて、前記バンプ材料が半田であり、半田はクリーム半
田を所望の基板にスクリーン印刷することにより前記基
板上に形成されたことを特徴とするバンプの形成方法で
ある。すなわち本発明のバンプの形成方法は、所望の基
板の所定位置にクリーム半田をスクリーン印刷する工程
（第一工程）、基板上に形成されたクリーム半田と半導
体素子の電極パッドとが対向するように前記基板と半導
体素子とを重ね合わせる工程（第二工程）、前記基板上
に形成された半田を加熱溶融して半導体素子の電極パッ
ド上に転写する工程（第三工程）とから構成される。
バンプ材料が形成された基板を前記半導体素子と重ね合
わせた後、前記基板上のバンプ材料を加熱溶融せしめる
ことによって、前記半導体素子の電極パッド上にバンプ
材料を転写してバンプを形成するバンプの形成方法にお
いて、前記バンプ材料が半田であり、半田はクリーム半
田を所望の基板にスクリーン印刷することにより前記基
板上に形成されたことを特徴とするバンプの形成方法で
ある。すなわち本発明のバンプの形成方法は、所望の基
板の所定位置にクリーム半田をスクリーン印刷する工程
（第一工程）、基板上に形成されたクリーム半田と半導
体素子の電極パッドとが対向するように前記基板と半導
体素子とを重ね合わせる工程（第二工程）、前記基板上
に形成された半田を加熱溶融して半導体素子の電極パッ
ド上に転写する工程（第三工程）とから構成される。
本発明において、バンプ材料として用いられる半田の
組成は特に限定されず、Sn−Pb−Ag合金、Sn−Pb−Bi合
金等が例示される。半田が形成される基板としては、半
田と化合物等を作らず、半田濡れ性の悪い材料であれば
よく、ガラス、ステンレス等を用いることができる。こ
のような基板を用いれば、第三工程において基板上の半
田を加熱溶融したとき、半田はより半田濡れ性の良い電
極パッド上に容易に転写される。さらにガラス等の透明
な基板は、第二工程での基板と半導体素子との位置合わ
せが容易となるので特に好ましい。また本発明では、ク
リーム半田を基板にスクリーン印刷することにより半田
が基板上に形成されるが、クリーム半田とは半田とフラ
ックスとのペースト状の混合物のことであり、フラック
スの含有量は５〜20重量％であることが好ましい。この
理由は、フラックスが多すぎると半導体素子の電極パッ
ド上に転写される半田の量が少なくなり、フラックスが
少なすぎるとクリーム半田を基板にスクリーン印刷する
ことが困難となるからである。
組成は特に限定されず、Sn−Pb−Ag合金、Sn−Pb−Bi合
金等が例示される。半田が形成される基板としては、半
田と化合物等を作らず、半田濡れ性の悪い材料であれば
よく、ガラス、ステンレス等を用いることができる。こ
のような基板を用いれば、第三工程において基板上の半
田を加熱溶融したとき、半田はより半田濡れ性の良い電
極パッド上に容易に転写される。さらにガラス等の透明
な基板は、第二工程での基板と半導体素子との位置合わ
せが容易となるので特に好ましい。また本発明では、ク
リーム半田を基板にスクリーン印刷することにより半田
が基板上に形成されるが、クリーム半田とは半田とフラ
ックスとのペースト状の混合物のことであり、フラック
スの含有量は５〜20重量％であることが好ましい。この
理由は、フラックスが多すぎると半導体素子の電極パッ
ド上に転写される半田の量が少なくなり、フラックスが
少なすぎるとクリーム半田を基板にスクリーン印刷する
ことが困難となるからである。
本発明では前述したような基板上において、基板と目
的とする半導体素子とを対向配置せしめたとき、半導体
素子の電極パッドと基板上に形成されたクリーム半田と
が対向するようなパターンにクリーム半田のスクリーン
印刷が行なわれる。このとき半導体素子における電極パ
ッドのパターンとスクリーン印刷されたクリーム半田の
パターンとは、必ずしも正確に一致する必要はない。す
なわち基板と半導体素子とを重ね合わせたとき、半導体
素子の電極パッドと基板上に形成されたクリーム半田と
が少なくとも一部で接触するようなパターンにスクリー
ン印刷を行なえばよい。何となれば、このように半導体
素子の電極パッドとクリーム半田とが少なくとも一部で
接触していれば、第三工程において半田加熱溶融を行な
ったときに半田は全て半導体素子の電極パッド上に転写
されるからである。
的とする半導体素子とを対向配置せしめたとき、半導体
素子の電極パッドと基板上に形成されたクリーム半田と
が対向するようなパターンにクリーム半田のスクリーン
印刷が行なわれる。このとき半導体素子における電極パ
ッドのパターンとスクリーン印刷されたクリーム半田の
パターンとは、必ずしも正確に一致する必要はない。す
なわち基板と半導体素子とを重ね合わせたとき、半導体
素子の電極パッドと基板上に形成されたクリーム半田と
が少なくとも一部で接触するようなパターンにスクリー
ン印刷を行なえばよい。何となれば、このように半導体
素子の電極パッドとクリーム半田とが少なくとも一部で
接触していれば、第三工程において半田加熱溶融を行な
ったときに半田は全て半導体素子の電極パッド上に転写
されるからである。
本発明のバンプの形成方法においては、半導体素子の
電極パッド上に形成されるバンプの高さは、基板にスク
リーン印刷されたクリーム半田の量によって制御するこ
とができる。従って、半導体素子の各電極パッドと対向
する位置に、等量のクリーム半田をスクリーン印刷によ
り形成しておけば、電極パッド上に均一な高さの半田バ
ンプが形成される。また、クリーム半田の量を変えるこ
とによりバンプの高さを調節することができるので、ク
リーム半田の量を適増量することにより充分な高さのバ
ンプを形成することができる。
電極パッド上に形成されるバンプの高さは、基板にスク
リーン印刷されたクリーム半田の量によって制御するこ
とができる。従って、半導体素子の各電極パッドと対向
する位置に、等量のクリーム半田をスクリーン印刷によ
り形成しておけば、電極パッド上に均一な高さの半田バ
ンプが形成される。また、クリーム半田の量を変えるこ
とによりバンプの高さを調節することができるので、ク
リーム半田の量を適増量することにより充分な高さのバ
ンプを形成することができる。
本発明では、バンプが形成される電極パッドの形状、
材料については特に限定されないが、例えば半導体素子
のAl電極パッドに対して本発明のバンプの形成方法を適
用する場合には、あらかじめAl電極パッド上に、Au,Ni,
Ag,Sn,Pb,Cuあるいはこれらの合金等の耐食性の大きい
金属を析出せしめることが望ましい。なかでもAuは耐食
性が特に大きいので好ましく、Al電極パッド上に他の金
属を析出せしめた後、さらにAuを析出せしめてもよい。
係る金属を析出する方法としては、無電解メッキ法等を
用いることができる。このようにAl電極パッド上にバン
プを形成する場合には、あらかじめAl電極パッド上に他
の金属を析出させれば、バンプ材料を転写するときに電
極パッドが損傷されるおそれがなく、本発明により好適
にバンプを形成することが可能となる。
材料については特に限定されないが、例えば半導体素子
のAl電極パッドに対して本発明のバンプの形成方法を適
用する場合には、あらかじめAl電極パッド上に、Au,Ni,
Ag,Sn,Pb,Cuあるいはこれらの合金等の耐食性の大きい
金属を析出せしめることが望ましい。なかでもAuは耐食
性が特に大きいので好ましく、Al電極パッド上に他の金
属を析出せしめた後、さらにAuを析出せしめてもよい。
係る金属を析出する方法としては、無電解メッキ法等を
用いることができる。このようにAl電極パッド上にバン
プを形成する場合には、あらかじめAl電極パッド上に他
の金属を析出させれば、バンプ材料を転写するときに電
極パッドが損傷されるおそれがなく、本発明により好適
にバンプを形成することが可能となる。
（実施例） 以下に本発明の実施例を示す。
まず全面にパッシベーション膜が形成され、一部にAl
電極パッドが露出した半導体素子を用意し、この半導体
素子のAl電極パッド上に無電解メッキ法によりNiを析出
せしめた。得られた半導体素子の縦断面図を第１図に示
す。無電解メッキは、まず半導体素子（１）をPd活性化
液に30〜60秒程度浸漬してAl電極パッド（２）上に選択
的にPdの析出物を付着せしめた後、半導体素子（１）を
液温90℃の無電解Niメッキ液に20分間浸漬して行った。
図中（３）はパッシベーション膜である。無電解Niメッ
キ液としては下記の組成のものを用い、Al電極パッド
（２）上に厚さ約５μｍのNi電極パッド（４）が形成さ
れた。
電極パッドが露出した半導体素子を用意し、この半導体
素子のAl電極パッド上に無電解メッキ法によりNiを析出
せしめた。得られた半導体素子の縦断面図を第１図に示
す。無電解メッキは、まず半導体素子（１）をPd活性化
液に30〜60秒程度浸漬してAl電極パッド（２）上に選択
的にPdの析出物を付着せしめた後、半導体素子（１）を
液温90℃の無電解Niメッキ液に20分間浸漬して行った。
図中（３）はパッシベーション膜である。無電解Niメッ
キ液としては下記の組成のものを用い、Al電極パッド
（２）上に厚さ約５μｍのNi電極パッド（４）が形成さ
れた。
［無電解Niメッキ液組成］ 塩化ニッケル 30g/ ヒドロキシ酢酸ソーダ 50g/ 次亜リン酸ソーダ 10g/ この後、200〜300℃の温度で30〜60分程度真空中で熱
処理を行ない、AlとNiの密着性を増大せしめた。
処理を行ない、AlとNiの密着性を増大せしめた。
一方、バンプ材料として63Sn−37Pbなる組成の半田を
含むクリーム半田（千住金属工業製,OZ63−20F−75−1
3）を用意し、係るクリーム半田をガラス基板にスクリ
ーン印刷して、半導体素子の金属パッドと対向する位置
にクリーム半田をそれぞれ均等量形成した。この結果、
ガラス基板上に120μｍ□のパターンで厚さ100μｍのク
リーム半田が形成された。
含むクリーム半田（千住金属工業製,OZ63−20F−75−1
3）を用意し、係るクリーム半田をガラス基板にスクリ
ーン印刷して、半導体素子の金属パッドと対向する位置
にクリーム半田をそれぞれ均等量形成した。この結果、
ガラス基板上に120μｍ□のパターンで厚さ100μｍのク
リーム半田が形成された。
次いで、ガラス基板上に形成された半田を半導体素子
の電極パッド上へ転写したが、このときの工程における
縦断面図を第２図に示す。まず、半導体素子（１）のNi
電極パッド（４）とガラス基板（５）上に形成されたク
リーム半田（６）のパターンとが接触するように半導体
素子（１）とガラス基板（５）とを重ね合わせた後、ク
リーム半田（６）を240℃に加熱し溶融せしめた。この
後、半導体素子とガラス基板とを引き離したところ、半
導体素子のNi電極パッド上に球状の半田バンプが形成さ
れた。第３図にバンプが形成された半導体素子の縦断面
図を示す。形成されたバンプ（７）は、全てのNi電極パ
ッド（４）上において高さ約30μm,径約80μｍであり、
均一かつ充分な高さを有していた。
の電極パッド上へ転写したが、このときの工程における
縦断面図を第２図に示す。まず、半導体素子（１）のNi
電極パッド（４）とガラス基板（５）上に形成されたク
リーム半田（６）のパターンとが接触するように半導体
素子（１）とガラス基板（５）とを重ね合わせた後、ク
リーム半田（６）を240℃に加熱し溶融せしめた。この
後、半導体素子とガラス基板とを引き離したところ、半
導体素子のNi電極パッド上に球状の半田バンプが形成さ
れた。第３図にバンプが形成された半導体素子の縦断面
図を示す。形成されたバンプ（７）は、全てのNi電極パ
ッド（４）上において高さ約30μm,径約80μｍであり、
均一かつ充分な高さを有していた。
さらに、ガラス基板上に形成するクリーム半田の量を
適宜変えて同様にバンプを形成したところ、高さ10〜40
μｍ、径40〜150μｍの範囲内で、所望の大きさを有す
るバンプを形成することが可能であった。
適宜変えて同様にバンプを形成したところ、高さ10〜40
μｍ、径40〜150μｍの範囲内で、所望の大きさを有す
るバンプを形成することが可能であった。
［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明のバンプの形成方法によ
れば、半導体素子の電極パッド上に均一かつ充分な高さ
のバンプを容易に形成することができ、さらにはバンプ
の高さを適宜制御することも可能であり、その工業的価
値は大なるものがある。
れば、半導体素子の電極パッド上に均一かつ充分な高さ
のバンプを容易に形成することができ、さらにはバンプ
の高さを適宜制御することも可能であり、その工業的価
値は大なるものがある。
第１図はバンプを形成する前の半導体素子の縦断面図、
第２図は半田の転写を行なう工程を示す縦断面図、第３
図はバンプを形成した後の半導体素子の縦断面図であ
る。 １……半導体素子、２……Al電極パッド、３……パッシ
ベーション膜、４……Ni電極パッド、５……ガラス基
板、６……クリーム半田、７……バンプ。
第２図は半田の転写を行なう工程を示す縦断面図、第３
図はバンプを形成した後の半導体素子の縦断面図であ
る。 １……半導体素子、２……Al電極パッド、３……パッシ
ベーション膜、４……Ni電極パッド、５……ガラス基
板、６……クリーム半田、７……バンプ。
フロントページの続き (72)発明者 岩瀬 暢男 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会 社東芝柳町工場内 (56)参考文献 特開 平２−26030（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−145135（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−304636（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−62936（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−150031（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/60
Claims (1)
- 【請求項１】半導体素子の電極パッドと対向する位置に
バンプ材料が形成された基板を前記半導体素子と重ね合
わせた後、前記基板上のバンプ材料を加熱溶融せしめる
ことによって、前記半導体素子の電極パッド上にバンプ
材料を転写してバンプを形成するバンプの形成方法にお
いて、前記バンプ材料が半田であり、半田はクリーム半
田を所望の基板にスクリーン印刷することにより前記基
板上に形成されたことを特徴とするバンプの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019278A JP2931011B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | バンプの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019278A JP2931011B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | バンプの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03225923A JPH03225923A (ja) | 1991-10-04 |
| JP2931011B2 true JP2931011B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=11994979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019278A Expired - Lifetime JP2931011B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | バンプの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2931011B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05136151A (ja) * | 1991-11-15 | 1993-06-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の電極形成方法と実装体 |
| JP2784122B2 (ja) * | 1992-10-29 | 1998-08-06 | ローム株式会社 | 半導体装置の製法 |
| TW336371B (en) * | 1995-07-13 | 1998-07-11 | Motorola Inc | Method for forming bumps on a substrate the invention relates to a method for forming bumps on a substrate |
-
1990
- 1990-01-31 JP JP2019278A patent/JP2931011B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03225923A (ja) | 1991-10-04 |
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