JP3024332B2 - バンプ形成方法およびその装置 - Google Patents
バンプ形成方法およびその装置Info
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- H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
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- Wire Bonding (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はバンプ形成方法およびそ
の装置に関し、特に半導体製品実装用のバンプの形成方
法およびその装置に関する。
の装置に関し、特に半導体製品実装用のバンプの形成方
法およびその装置に関する。
【従来の技術】従来のバンプ形成方法は、いわゆるメッ
キバンプ法が広く用いられてきた。図４は、一般的なメ
ッキバンプの形成工程を示す。まず、半導体素子１上に
Ｔｉ、Ｃｒなどの接着層２５、Ｃｕ、Ｐｔなどの拡散防
止層２６をスパッタで積層形成する（図４（ａ））。次
いでＡｌ電極部２１以外を被うレジスト層２７をリソグ
ラフィ形成した後、Ａｌ電極部２１にＡｕメッキ層２８
を約３０μｍ形成する。その後、前記レジスト層２７を
除去した後、Ａｌ電極部２１を覆うレジスト層の形成を
行い、Ａｌ電極部２１以外の拡散防止層２６、接着層２
５をエッチング除去する。以上のような工程を踏みＡｌ
電極２１上にメッキにより金属突起物が形成される。
キバンプ法が広く用いられてきた。図４は、一般的なメ
ッキバンプの形成工程を示す。まず、半導体素子１上に
Ｔｉ、Ｃｒなどの接着層２５、Ｃｕ、Ｐｔなどの拡散防
止層２６をスパッタで積層形成する（図４（ａ））。次
いでＡｌ電極部２１以外を被うレジスト層２７をリソグ
ラフィ形成した後、Ａｌ電極部２１にＡｕメッキ層２８
を約３０μｍ形成する。その後、前記レジスト層２７を
除去した後、Ａｌ電極部２１を覆うレジスト層の形成を
行い、Ａｌ電極部２１以外の拡散防止層２６、接着層２
５をエッチング除去する。以上のような工程を踏みＡｌ
電極２１上にメッキにより金属突起物が形成される。
【０００２】メッキバンプ法以外では、図５の工程図に
示すＡｕワイヤのボールボンディングの技術を用いるボ
ールバンプ法がある。キャピラリ３０下に出たＡｕワイ
ヤ３１の先端を電気トーチ３２を用いて放電溶融させＡ
ｕボール３３を形成する（図５（ａ））。次いでＡｕボ
ール３３をＡｌ電極２１にキャピラリ３０で超音波接合
した後（図５（ｂ））、キャピラリ３０、Ａｕワイヤ３
１を引き上げてＡｕボールのネック部からＡｕワイヤ３
１を引きちぎりボール部３４のみをＡｌ電極２１上に残
す（図５（ｃ））。この方法は、湿式工程がなく工程が
簡略で、電極上に一点ずつ形成するため少量多品種に適
している。
示すＡｕワイヤのボールボンディングの技術を用いるボ
ールバンプ法がある。キャピラリ３０下に出たＡｕワイ
ヤ３１の先端を電気トーチ３２を用いて放電溶融させＡ
ｕボール３３を形成する（図５（ａ））。次いでＡｕボ
ール３３をＡｌ電極２１にキャピラリ３０で超音波接合
した後（図５（ｂ））、キャピラリ３０、Ａｕワイヤ３
１を引き上げてＡｕボールのネック部からＡｕワイヤ３
１を引きちぎりボール部３４のみをＡｌ電極２１上に残
す（図５（ｃ））。この方法は、湿式工程がなく工程が
簡略で、電極上に一点ずつ形成するため少量多品種に適
している。
【０００３】またＴＡＢフィルムの金属リード側にＡｕ
バンプを形成する方法として図６の工程図に示すプレス
加工による方法がある。ＴＡＢフィルム４１の金属リー
ド４２を加熱ステージ４４上に設置し、金属箔１１を送
り込んだ微小ポンチ７、微小ダイス８を有するプレス加
工治具をポンチ軸が金属リード４２の先端に来るように
位置合わせする（図６（ａ））。次に、微小ポンチ７に
矢印方向の所定圧力を加えて下降させ金属箔１１を打ち
抜いて金属小片を形成すると共に、連続して微小ポンチ
７を下降させ金属小片を金属リード４２上に圧着する
（図６（ｂ））。プレス治具を取り除けば金属突起物４
７の形成工程を完了する（図６（ｃ））。この方法はツ
ール先端形状によりバンプ形状を制御でき、狭ピッチ化
に適する。
バンプを形成する方法として図６の工程図に示すプレス
加工による方法がある。ＴＡＢフィルム４１の金属リー
ド４２を加熱ステージ４４上に設置し、金属箔１１を送
り込んだ微小ポンチ７、微小ダイス８を有するプレス加
工治具をポンチ軸が金属リード４２の先端に来るように
位置合わせする（図６（ａ））。次に、微小ポンチ７に
矢印方向の所定圧力を加えて下降させ金属箔１１を打ち
抜いて金属小片を形成すると共に、連続して微小ポンチ
７を下降させ金属小片を金属リード４２上に圧着する
（図６（ｂ））。プレス治具を取り除けば金属突起物４
７の形成工程を完了する（図６（ｃ））。この方法はツ
ール先端形状によりバンプ形状を制御でき、狭ピッチ化
に適する。
【０００４】他に、ＴＡＢフィルム側に金属突起物を形
成できる方法としてとして転写バンプ法も有力視されて
いる。この方法は、Ａｌ電極に対応した導体開口部を持
つメッキ用基板に電気メッキによりＡｕの突起物を形成
した後、ＴＡＢの金属リードと重ね合わせて加熱加圧し
てＡｕ突起物をメッキ用基板からＴＡＢの金属リード上
に転写するものである。
成できる方法としてとして転写バンプ法も有力視されて
いる。この方法は、Ａｌ電極に対応した導体開口部を持
つメッキ用基板に電気メッキによりＡｕの突起物を形成
した後、ＴＡＢの金属リードと重ね合わせて加熱加圧し
てＡｕ突起物をメッキ用基板からＴＡＢの金属リード上
に転写するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のバンプ
形成方法は、下記の様な欠点を持っている。メッキバン
プ法は、工程が複雑であり厚いメッキ膜をつけるため資
材費や工数がかかること、大きい設備投資が必要である
こと、半導体素子の歩留低下原因となることなど形成コ
ストが高いという欠点がある。
形成方法は、下記の様な欠点を持っている。メッキバン
プ法は、工程が複雑であり厚いメッキ膜をつけるため資
材費や工数がかかること、大きい設備投資が必要である
こと、半導体素子の歩留低下原因となることなど形成コ
ストが高いという欠点がある。
【０００６】ボールバンプ法の場合は、湿式工程がない
という利点があるものの、Ａｕボールの大きさのバラツ
キやワイヤを引きちぎった後の高さのバラツキがあり、
また、Ａｕボールを用いるため電極ピッチ１００μｍ程
度が限界でありそれ以下の微細加工は困難であるとされ
ている。
という利点があるものの、Ａｕボールの大きさのバラツ
キやワイヤを引きちぎった後の高さのバラツキがあり、
また、Ａｕボールを用いるため電極ピッチ１００μｍ程
度が限界でありそれ以下の微細加工は困難であるとされ
ている。
【０００７】半導体素子上のＡｕ電極またはＴＡＢフィ
ルムの金属リードに対応したバンプ形成方法として金属
箔を所定治具により打ち抜き圧着する方法がある。この
方法は微細化には適しているがコスト低下に有利である
Ａｌ電極、はんだメッキリードなど、表面に酸化膜を形
成し易い材料には適用すること困難である。
ルムの金属リードに対応したバンプ形成方法として金属
箔を所定治具により打ち抜き圧着する方法がある。この
方法は微細化には適しているがコスト低下に有利である
Ａｌ電極、はんだメッキリードなど、表面に酸化膜を形
成し易い材料には適用すること困難である。
【０００８】転写バンプ法は、メッキ用基板へメッキを
行うのでメッキバンプ法に比べチップ歩留への影響はな
いが、工程の複雑さは解消できない上に、Ａｕバンプを
不具合なくＴＡＢフィルム上に転写するにはメッキ用基
板の形成、メッキ工程などの高度の管理とノウハウが必
要である。
行うのでメッキバンプ法に比べチップ歩留への影響はな
いが、工程の複雑さは解消できない上に、Ａｕバンプを
不具合なくＴＡＢフィルム上に転写するにはメッキ用基
板の形成、メッキ工程などの高度の管理とノウハウが必
要である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のバンプ形成方法
は、半導体素子または基板をヒーターブロック上に固定
し、前記ヒーターブロックを一軸方向に微量振動させな
がら、前記半導体素子上または前記基板上の電極に微小
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
微小片を加圧、接触させ前記電極と前記金属微小片とを
接続させてバンプを形成する。
は、半導体素子または基板をヒーターブロック上に固定
し、前記ヒーターブロックを一軸方向に微量振動させな
がら、前記半導体素子上または前記基板上の電極に微小
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
微小片を加圧、接触させ前記電極と前記金属微小片とを
接続させてバンプを形成する。
【００１０】本発明のバンプ形成装置は、振動素子によ
り微量振動し半導体素子または基板を固定し加熱するヒ
ーターブロックと、金属箔を打ち抜いて加圧接触させる
微小ポンチと、前記微小ポンチを摺動させるガイド付き
微小ダイスとを備え、前記半導体素子または前記基板を
ヒーターブロック上に固定し、前記半導体素子または前
記基板上の電極と前記微小ポンチ先端とを位置決めし、
前記振動素子によりヒーターブロックを一軸方向へ微量
振動させ微小ポンチ、微小ダイスを用いて金属箔より打
ち抜いた金属微小片を加圧、接触させる。
り微量振動し半導体素子または基板を固定し加熱するヒ
ーターブロックと、金属箔を打ち抜いて加圧接触させる
微小ポンチと、前記微小ポンチを摺動させるガイド付き
微小ダイスとを備え、前記半導体素子または前記基板を
ヒーターブロック上に固定し、前記半導体素子または前
記基板上の電極と前記微小ポンチ先端とを位置決めし、
前記振動素子によりヒーターブロックを一軸方向へ微量
振動させ微小ポンチ、微小ダイスを用いて金属箔より打
ち抜いた金属微小片を加圧、接触させる。
【００１１】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００１２】図１は本発明の第一の実施例のバンプ形成
装置の構造を示す断面図である。図１に示すように、半
導体素子１を固定し加熱するヒーターブロック３と、こ
のヒーターブロック３を搭載し一軸方向のみ移動するス
ライドガイド４と、これを搭載した固定治具５と、圧電
素子６とから構成されている。圧電素子６はその一端を
固定治具５に、他端をヒーターブロック３に取付けられ
ており、この圧電素子６に所定周波数の電圧をかけるこ
とによりヒーターブロック３を微量振動させる。バンプ
供給部は金属箔１１を打ち抜き半導体素子１上の電極２
に金属微小片を加圧接触させる微小ポンチ７と、微小ポ
ンチ７を摺動させるガイド部分である微小ポンチホルダ
ー１０と打ち抜いた金属微小片をガイドするバンプガイ
ド部９を有する微小ダイス８から構成され、バンプ材料
は所定の厚さに圧延された金属箔１１をスプール１２に
巻き取り、順次一定量供給される。
装置の構造を示す断面図である。図１に示すように、半
導体素子１を固定し加熱するヒーターブロック３と、こ
のヒーターブロック３を搭載し一軸方向のみ移動するス
ライドガイド４と、これを搭載した固定治具５と、圧電
素子６とから構成されている。圧電素子６はその一端を
固定治具５に、他端をヒーターブロック３に取付けられ
ており、この圧電素子６に所定周波数の電圧をかけるこ
とによりヒーターブロック３を微量振動させる。バンプ
供給部は金属箔１１を打ち抜き半導体素子１上の電極２
に金属微小片を加圧接触させる微小ポンチ７と、微小ポ
ンチ７を摺動させるガイド部分である微小ポンチホルダ
ー１０と打ち抜いた金属微小片をガイドするバンプガイ
ド部９を有する微小ダイス８から構成され、バンプ材料
は所定の厚さに圧延された金属箔１１をスプール１２に
巻き取り、順次一定量供給される。
【００１３】図２は本発明の第一の実施例の工程を示す
断面図である。まず半導体素子１をヒーターブロック３
上に固定し半導体素子１上の電極２と微小ポンチ７とを
位置決めする（図２（ａ））。次に、微小ダイス８を所
定位置まで下降させ、微小ポンチ７上部に所定圧力を加
えて金属箔１１を打ち抜くとともに連続して微小ポンチ
７を下降させ半導体素子１上の電極２に金属微小片を加
圧接触させる。このとき半導体素子１を固定してあるヒ
ーターブロック３は圧電素子６に特定周波数の電圧をか
けることにより数μｍの振幅を持たせてあり、金属微小
片と電極２の接触面は摩擦力を受けながら加熱加圧され
る（図２（ｂ））。これにより電極面および、金属微小
片の接触面に存在する酸化物層を破壊する効果があり、
良好な接合部を得ることができる。その後、微小ダイス
８及び微小ポンチ７を上昇させ、バンプ１４の形成工程
を完了する（図２（ｃ））。第一の実施例の方法によれ
ば接合の難しいとされるＡｌ電極に対してＡｕ、ハンダ
などのバンプを機械的な方法により形成でき、また形成
されたバンプは金属箔厚さ、微小ポンチ、微小ダイスの
寸法により供給量が決定され均一な高さを得ることが可
能となる。
断面図である。まず半導体素子１をヒーターブロック３
上に固定し半導体素子１上の電極２と微小ポンチ７とを
位置決めする（図２（ａ））。次に、微小ダイス８を所
定位置まで下降させ、微小ポンチ７上部に所定圧力を加
えて金属箔１１を打ち抜くとともに連続して微小ポンチ
７を下降させ半導体素子１上の電極２に金属微小片を加
圧接触させる。このとき半導体素子１を固定してあるヒ
ーターブロック３は圧電素子６に特定周波数の電圧をか
けることにより数μｍの振幅を持たせてあり、金属微小
片と電極２の接触面は摩擦力を受けながら加熱加圧され
る（図２（ｂ））。これにより電極面および、金属微小
片の接触面に存在する酸化物層を破壊する効果があり、
良好な接合部を得ることができる。その後、微小ダイス
８及び微小ポンチ７を上昇させ、バンプ１４の形成工程
を完了する（図２（ｃ））。第一の実施例の方法によれ
ば接合の難しいとされるＡｌ電極に対してＡｕ、ハンダ
などのバンプを機械的な方法により形成でき、また形成
されたバンプは金属箔厚さ、微小ポンチ、微小ダイスの
寸法により供給量が決定され均一な高さを得ることが可
能となる。
【００１４】図３は第二の実施例を示す斜視図である。
微小ダイス８および、微小ポンチ７部分を支持する微小
ポンチホルダー支持治具１５に圧電素子６の振動を伝達
するヒンジ１６を設け、微小ポンチ７により打ち抜かれ
た金属微小片を微小ダイス８先端のバンプガイド部９で
ガイドするとともに振動させ加熱加圧接触させ、バンプ
１４を形成する。第二の実施例の場合、振動させる部分
は微小であるため半導体素子または基板が大型化しても
対応が可能となる。
微小ダイス８および、微小ポンチ７部分を支持する微小
ポンチホルダー支持治具１５に圧電素子６の振動を伝達
するヒンジ１６を設け、微小ポンチ７により打ち抜かれ
た金属微小片を微小ダイス８先端のバンプガイド部９で
ガイドするとともに振動させ加熱加圧接触させ、バンプ
１４を形成する。第二の実施例の場合、振動させる部分
は微小であるため半導体素子または基板が大型化しても
対応が可能となる。
【００１５】上述の実施例の方法により圧電素子に１ｋ
Ｈｚの周波数をかけ１５０℃に加熱したヒーターブロッ
ク上で半導体素子のＡｌ電極にＡｕバンプを形成したと
ころ良好な接合部を持つバンプを形成できた。
Ｈｚの周波数をかけ１５０℃に加熱したヒーターブロッ
ク上で半導体素子のＡｌ電極にＡｕバンプを形成したと
ころ良好な接合部を持つバンプを形成できた。
【００１６】
【発明の効果】本発明のバンプ形成方法は、湿式工程が
なく工程が簡略であり、簡単な構造かつ処理能力のある
装置となり、資材費や設備投資が低減され、半導体素子
の電極がＡｕより廉価であるＡｌ電極など、表面に酸化
膜を形成し易い材料にも適用することが可能となり低コ
ストのバンプが形成できるという効果がある。
なく工程が簡略であり、簡単な構造かつ処理能力のある
装置となり、資材費や設備投資が低減され、半導体素子
の電極がＡｕより廉価であるＡｌ電極など、表面に酸化
膜を形成し易い材料にも適用することが可能となり低コ
ストのバンプが形成できるという効果がある。
【００１７】また、バンプの形状や高さは微小ポンチ、
微小ダイスの寸法とポンチの圧力により制御できるの
で、精度の高いバンプが形成でき、半導体素子組立を高
信頼化できるとともに狭ピッチ接合にも対応できるとい
う効果がある。
微小ダイスの寸法とポンチの圧力により制御できるの
で、精度の高いバンプが形成でき、半導体素子組立を高
信頼化できるとともに狭ピッチ接合にも対応できるとい
う効果がある。
【００１８】更に、実装の構成に応じてバンプ材料を選
択でき、低コスト化、高信頼化構造を実現できるという
効果もある。
択でき、低コスト化、高信頼化構造を実現できるという
効果もある。
【図１】本発明のバンプ形成装置の第一の実施例の構造
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】(a) 〜(c) は本発明の第一の実施例を工程順に
示す断面図である。
示す断面図である。
【図３】本発明のバンプ形成装置の第二の実施例を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図４】(a) 〜(c) は従来技術の第一例を示す工程断面
図である。
図である。
【図５】(a) 〜(c) は従来技術の第二例を示す工程断面
図である。
図である。
【図６】(a) 〜(c) は従来技術の第三例を示す工程断面
図である。
図である。
１ 半導体素子 ２ 電極 ３ ヒーターブロック ４ スライドガイド ５ 固定治具 ６ 圧電素子 ７ 微小ポンチ ８ 微小ダイス ９ バンプガイド部 １０ 微小ポンチホルダー １１ 金属箔 １２ スプール １３ 材料送りガイド １４ バンプ １５ 微小ポンチホルダー支持治具 １６ ヒンジ ２１ Ａｌ電極部 ２２ Ａｌ層 ２３ 保護層 ２４ シリコン基板 ２５ 接着層 ２６ 拡散防止層 ２７ レジスト層 ２８ Ａｕメッキ層 ３０ キャピラリ ３１ Ａｕワイヤ ３２ 電気トーチ ３３ Ａｕボール ３４ Ａｕボール部 ４１ ＴＡＢフィルム ４２ 金属リード ４３ ポリイミド膜 ４４ ステージ ４５ 送り方向 ４６ 加圧方向 ４７ 金属突起物
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60 B23K 20/12 B26F 1/00
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体素子または基板をヒーターブロッ
ク上に固定し、前記ヒーターブロックを該ヒーターブロ
ックの前記半導体素子または基板を固定した面の一軸方
向に微量振動させながら、前記半導体素子上または前記
基板上の電極に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微小片を加圧、接触させることで、
前記金属微小片と前記電極の接触面に摩擦力を付与しな
がら加熱加圧し、前記電極と前記金属微小片とを接続さ
せることを特徴とするバンプ形成方法。 - 【請求項２】 半導体素子または基板をヒーターブロッ
ク上に固定し、前記半導体素子上または前記基板上の電
極に、打ち抜き方向に対して垂直方向に微量振動させた
微小ポンチ、微小ダイスを用いて金属箔より打ち抜いた
金属微小片を加圧、接触させ前記電極と前記金属微小片
とを接続させることを特徴とするバンプ形成方法。 - 【請求項３】 振動素子により微量振動し半導体素子ま
たは基板を固定し加熱するヒーターブロックと、金属箔
を打ち抜いて加圧接触させる微小ポンチと、前記微小ポ
ンチを摺動させるガイド付き微小ダイスとを備え、前記
半導体素子または前記基板をヒーターブロック上に固定
し、前記半導体素子または前記基板上の電極と前記微小
ポンチ先端とを位置決めし、前記振動素子によりヒータ
ーブロックを該ヒーターブロックの前記半導体素子また
は基板を固定した面の一軸方向へ微量振動させ微小ポン
チ、微小ダイスを用いて金属箔より打ち抜いた金属微小
片を加圧、接触させることで、前記金属微小片と前記電
極の接触面に摩擦力を付与しながら加熱加圧することを
特徴とするバンプ形成装置。 - 【請求項４】 金属箔を打ち抜いて加圧、接触させる微
小ポンチと、振動素子により微量振動する微小ポンチを
摺動させるガイド付きの微小ダイスと、半導体素子また
は基板を固定し加熱するヒーターブロックとを備え、前
記半導体素子または前記基板をヒーターブロック上に固
定し、前記半導体素子上または前記基板上の電極と前記
微小ポンチの先端とを位置決めし、前記振動素子により
前記ガイド付き微小ダイスおよび前記微小ポンチを打ち
抜き方向に対して垂直方向に微量振動させつつ金属箔を
打ち抜いて加圧、接触させることを特徴とするバンプ形
成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP962092A JP3024332B2 (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | バンプ形成方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP962092A JP3024332B2 (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | バンプ形成方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05269695A JPH05269695A (ja) | 1993-10-19 |
| JP3024332B2 true JP3024332B2 (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=11725324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP962092A Expired - Lifetime JP3024332B2 (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | バンプ形成方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3024332B2 (ja) |
-
1992
- 1992-01-23 JP JP962092A patent/JP3024332B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05269695A (ja) | 1993-10-19 |
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