JP3194419U - 基板 - Google Patents

Abstract

【課題】バンプを有する基板を提供する。【解決手段】基板１００は、半導体基板１１０上に少なくとも１つの銅層１４０が形成された後、銅層１４０上に形成されるニッケル層１５０の厚さを制御することで、銅層１４０及びニッケル層１５０で構成されるバンプはアニール（Ａｎｎｅａｌ）工程後に、バンプの硬度が要求された基準に達し、基板１００がフリップチップ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ）によりガラス基板２００に結合される際に、ガラス基板２００が破裂するのを防ぐ。【選択図】図２

Description

本考案は、基板に関し、詳しくはバンプを有する基板に関する。

フリップチップ実装技術では、チップのアクティブ面に少なくとも１つのバンプが形成されており、バンプによりチップがフリップチップによりガラス基板に結合される。バンプの材質は金或いは銅であるが、しかしながら、金の価格が上昇しているため、バンプの材質は銅が主流となっている。

しかしながら、前述した従来の技術では、銅の硬度が金よりも高いため、チップが銅のバンプにおいてフリップチップによりガラス基板に結合される場合、ガラス基板が破裂するといった問題があった。

そこで、本考案者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本考案の提案に到った。

本考案は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、銅層に形成されるニッケル層の厚さを制御することで、銅層及びニッケル層で構成されるバンプのアニール後の硬度が要求される基準を満たし、フリップチップによりガラス基板に結合される際に、ガラス基板が破裂するのを防ぐバンプを有する基板を提供することにある。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本考案に係る基板は、半導体基板と、バンプ下の金属層と、バンプとを備える。半導体基板は、本体、少なくとも１つの結合パット、及び、保護層を有し、結合パットが本体に形成されており、保護層が本体を被覆しており少なくとも１つの第一開口部を有し、第一開口部が結合パットから露出している。バンプ下の金属層は、結合パットに電気的に接続されている。バンプは、銅層及びニッケル層で構成されており、銅層がバンプ下の金属層とニッケル層との間に位置されており、銅層とバンプ下の金属層とが電気的に接続されており、ニッケル層が上部表面及び下部表面を有し、上部表面と下部表面との間の垂直距離をニッケル層の厚さと定義し、ニッケル層の厚さが下記式１によりきめられており、Ｈがアニール後の硬度であり、アニール後の硬度の単位がＨｖであり、Ｄがニッケル層の厚さであり、ニッケル層の厚さの単位がマイクロメートル（μｍ）である。
Ｈ＝１２．２８９Ｄ＋９６．６７４ 式１

本考案によれば、バンプのニッケル層の厚さを制御することで、バンプのアニール後の硬度を要求される基準に適合させ、バンプを有する基板がフリップチップによりガラス基板に結合される際に、ガラス基板が破裂することを防ぐ。

本考案に係る基板の製造方法を説明する断面図である。 本考案に係る基板の製造方法を説明する断面図である。 本考案に係る基板の製造方法を説明する断面図である。 本考案に係る基板の製造方法を説明する断面図である。 本考案に係る基板の製造方法を説明する断面図である。 本考案に係る基板の製造方法を説明する断面図である。 本考案に係る基板の製造方法を説明する断面図である。 本考案に係る基板の製造方法を説明する断面図である。 本考案に係る基板がガラス基板にフリップチップを実装することを示す断面図である。

以下に図面を参照して、本考案を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本考案は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

（一実施形態）
本考案の基板の製造方法の一実施形態を図１Ａ〜図１Ｈに基づいて説明する。本考案に係る基板の製造方法は、図１Ａの「半導体基板を提供する」工程、図１Ｂの「バンプ下の金属層を形成させる」工程、図１Ｃの「フォトレジスト層を形成させる」工程、図１Ｄの「フォトレジスト層をパターン化させる」工程、図１Ｅの「銅層を形成させる」工程、図１Ｆの「ニッケル層を形成させる」工程、図１Ｇの「フォトレジスト層を除去させる」工程、及び図１Ｈの「バンプ下の金属層の除去待ち部を除去させる」工程を含む。

まず、「半導体基板を提供する」工程では、半導体基板１１０は本体１１１、少なくとも１つの結合パット１１２及び保護層１１３を有する。結合パット１１２は本体１１１に形成され、保護層１１３は本体１１１を被覆させると共に少なくとも１つの第一開口部１１４を有し、第一開口部１１４は結合パット１１２から露出され、結合パット１１２は銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅合金、或いは他の導電材料から選択可能である（図１Ａ参照）。

次は、「バンプ下の金属層を形成させる」工程では、バンプ下の金属層１２０は保護層１１３及び結合パット１１２を被覆させると共に結合パット１１２に電気的に接続される。バンプ下の金属層１２０は留保待ち領域１２１及び除去待ち部１２２を備え、留保待ち領域１２１は結合パット１１２に結合される（図１Ｂ参照）。

なお、「フォトレジスト層を形成させる」工程では、フォトレジスト層１３０はバンプ下の金属層１２０を被覆させる。フォトレジスト層１３０はポジティブ型フォトレジスト膜（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ Ｆｉｌｍ）或いはネガティブ型フォトレジスト膜（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ Ｆｉｌｍ）から任意で選択され、フォトレジスト層１３０は塗布及び硬化（Ｃｕｒｉｎｇ）等の工程を経てバンプ下の金属層１２０上に形成される（図１Ｃ参照）。

次は、「フォトレジスト層をパターン化させる」工程においては、リソグラフィ（ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）技術、或いはエッチング技術（ドライエッチング工程或いはウェットエッチング工程）によりフォトレジスト層１３０をパターン化させる。パターン化されたフォトレジスト層１３０は少なくとも１つの第二開口部１３１を有し、第二開口部１３１はバンプ下の金属層１２０の留保待ち領域１２１から露出される（図１Ｄ参照）。

次は「銅層を形成させる」工程では、電気鍍金、無電解鍍金、印刷、スパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、或いは化学気相成長（ＣＶＤ）法を用いて、フォトレジスト層１３０の第二開口部１３１中に銅層１４０を形成させる。銅層１４０は上面１４１及び底面１４２を有し、銅層１４０とバンプ下の金属層１２０の留保待ち領域１２１とは電気的に接続される。本実施形態では、銅層１４０の底面１４２はバンプ下の金属層１２０の留保待ち領域１２１に接触される（図１Ｅ参照）。

また、「ニッケル層を形成させる」工程においては、電気鍍金、無電解鍍金、印刷、スパッタリング、或いは化学気相成長（ＣＶＤ）法から選択し、フォトレジスト層１３０の第二開口部１３１中にニッケル層１５０を形成させる。ニッケル層１５０は銅層１４０の上方に形成されると共に銅層１４０に電気的に接続される。本実施形態では、ニッケル層１５０は銅層１４０の上面１４１に接触され、ニッケル層１５０及び銅層１４０によりバンプＡが構成される。ニッケル層１５０を形成させる工程では、ニッケル層１５０の厚さの計算式は下記の式１である。Ｈはアニール後のバンプの硬度であり、Ｄはニッケル層の厚さであり、バンプのアニール後の硬度の単位はＨｖである。ニッケル層１５０は上部表面１５１及び下部表面１５２を有し、上部表面１５１から下部表面１５２の間の垂直距離はニッケル層の厚さＤであり、ニッケル層の厚さの単位はマイクロメートル（μｍ）である（図１Ｆ参照）。
Ｈ＝１２．２８９Ｄ＋９６．６７４ 式１

上述の通りに、「ニッケル層を形成させる」工程では、アニール後のバンプＡの硬度を使用者の要求基準まで高める場合、式１に基づいてニッケル層１５０の厚さＤを制御させる。これにより製造者がニッケル層１５０を形成させる際に、ニッケル層１５０の厚さの不足或いは厚過ぎのために、アニール後のバンプＡの硬度が使用者の要求基準に達しないという問題を回避させ、さらに勘だよりにニッケル層１５０の厚さを決定させるために、アニール後のバンプＡの硬度の制御が不能になる問題をも回避させる。このほか、銅層１４０の上面１４１及び底面１４２の間の垂直距離は銅層１４０の厚さＤ１であり、好ましくは、銅層１４０の厚さＤ１はニッケル層１５０の厚さＤより薄くない。

さらに、本実施形態では、ニッケル層１５０を形成させた後、電気鍍金、無電解鍍金、印刷、スパッタリング、或いは化学気相成長（ＣＶＤ）法から選択し、フォトレジスト層１３０の第二開口部１３１中に接合層１６０を形成させる。接合層１６０はニッケル層１５０の上部表面に形成され、接合層１６０は金（Ａｕ）、錫（Ｓｎ）、しろめ（ＳｎＰｂ）、銀（Ａｇ）、或いは他の相似する材料から選択される（図１Ｆ参照）。

次は「フォトレジスト層を除去させる」工程においては、フォトレジスト層１３０が除去され、バンプ下の金属層１２０の除去待ち部１２２が露出される（図１Ｇ参照）。

最後に、「バンプ下の金属層の除去待ち部を除去させる」工程では、バンプＡはマスクであり、バンプ下の金属層１２０の除去待ち部１２２を除去させ、バンプＡ下の留保待ち領域１２１のみを留保させて、基板１００を形成させる（図１Ｈ参照）。

図２によれば、基板１００はフリップチップにより少なくとも１つの接合点２１０を備えるガラス基板２００上に接合される。バンプＡのニッケル層１５０の厚さを算出する式１によりバンプＡアニール後の硬度が決定され、これにより基板１００がフリップチップによりガラス基板２００に接合させる際に、バンプＡのアニール後の硬度がガラス基板２００の要求に達せずに、ガラス基板２００がフリップチップによる接合時に破裂する可能性を回避させる。

以上、本考案の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成は、この実施形態に限られるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１００：基板、
１１０：半導体基板、
１１１：本体、
１１２：結合パット、
１１３：保護層、
１１４：第一開口部、
１２０：バンプ下の金属層、
１２１：留保待ち領域、
１２２：除去待ち部、
１３０：フォトレジスト層、
１３１：第二開口部、
１４０：銅層、
１４１：上面、
１４２：底面、
１５０：ニッケル層、
１５１：上部表面、
１５２：下部表面、
１６０：接合層、
２００：ガラス基板、
２１０：接合点、
Ａ：バンプ、
Ｄ：ニッケル層の厚さ、
Ｄ１：銅層の厚さ、
Ｈ：バンプのアニール後の硬度。

Claims (3)

1. 所定のアニール後の硬度を有するバンプを有する基板であって、
   本体、少なくとも１つの結合パット、及び、保護層を有し、前記結合パットが前記本体に形成されており、前記保護層が前記本体を被覆しており少なくとも１つの第一開口部を有し、前記第一開口部が前記結合パットから露出している半導体基板と、
   前記結合パットに電気的に接続されているバンプ下の金属層と、
   銅層及びニッケル層で構成されており、前記銅層が前記バンプ下の金属層と前記ニッケル層との間に位置されており、前記銅層と前記バンプ下の金属層とが電気的に接続されており、前記ニッケル層が上部表面及び下部表面を有し、前記上部表面と前記下部表面との間の垂直距離を前記ニッケル層の厚さと定義し、前記ニッケル層の厚さが下記式１によりきめられており、Ｈがアニール後の硬度であり、アニール後の硬度の単位がＨｖであり、Ｄが前記ニッケル層の厚さであり、前記ニッケル層の厚さの単位がμｍであるバンプとを、備えることを特徴とする基板。
   Ｈ＝１２．２８９Ｄ＋９６．６７４ 式１
2. 前記銅層は、上面及び底面を有し、
   前記上面と前記底面との間の垂直距離を前記銅層の厚さと定義し、
   前記銅層は、厚さが前記ニッケル層の厚さ以上であることを特徴とする請求項１記載の基板。
3. 前記ニッケル層の前記上部表面に形成されている接合層を更に備えることを特徴とする請求項１記載の基板。

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