JP3385117B2 - バンプ形成方法及びその装置 - Google Patents
バンプ形成方法及びその装置Info
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- 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
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/484—Connecting portions
- H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
- H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
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- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体チップの上に
電極接続用接点であるバンプを形成するための方法及び
装置に関する。
電極接続用接点であるバンプを形成するための方法及び
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体の電極の接続方法では、図
３に示すような電極２１の上にリード線２２をボンディ
ングする方法を用いていた。しかし、半導体技術の進
歩、すなわち高集積度化に伴い、チップ２３の接点上に
電極金属を盛り上げたいわゆるバンプＢを形成する方法
が採用されている。
３に示すような電極２１の上にリード線２２をボンディ
ングする方法を用いていた。しかし、半導体技術の進
歩、すなわち高集積度化に伴い、チップ２３の接点上に
電極金属を盛り上げたいわゆるバンプＢを形成する方法
が採用されている。
【０００３】電極をバンプ構造にするには、図４に示す
ように、Ａｌ電極２４の薄膜の上にバリヤ層２５の薄膜
を形成したウエハＷにフォトレジスト膜を塗布し、バリ
ヤ薄膜２５上の必要箇所を露光させて穴を開ける。そし
て、フォトレジストにバンプ用の穴の開いた部分にＡｕ
メッキなどを施し図示するような形状をした電極（バン
プ）Ｂをつくる。通常の場合には、このバンプＢ一つの
大きさは６０〜７０μｍ角で高さは２０〜５０μｍであ
る。
ように、Ａｌ電極２４の薄膜の上にバリヤ層２５の薄膜
を形成したウエハＷにフォトレジスト膜を塗布し、バリ
ヤ薄膜２５上の必要箇所を露光させて穴を開ける。そし
て、フォトレジストにバンプ用の穴の開いた部分にＡｕ
メッキなどを施し図示するような形状をした電極（バン
プ）Ｂをつくる。通常の場合には、このバンプＢ一つの
大きさは６０〜７０μｍ角で高さは２０〜５０μｍであ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この技術の難しい点の
一つにバンプＢの高さの均一性がある。従来のメッキの
技術では、その均一性は±５〜１０％程度である。バン
プ形成の場合は極めて狭い空間（約７０μｍ×約７０μ
ｍ×約２０〜５０μｍ）をメッキするので、それ以上の
均一性を得るのはなかなか難しいのが現実である。
一つにバンプＢの高さの均一性がある。従来のメッキの
技術では、その均一性は±５〜１０％程度である。バン
プ形成の場合は極めて狭い空間（約７０μｍ×約７０μ
ｍ×約２０〜５０μｍ）をメッキするので、それ以上の
均一性を得るのはなかなか難しいのが現実である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
課題を解決すべくなされたもので、請求項１の発明は、
半導体チップの上に電極接続用接点であるバンプを形成
する方法であって、上記チップの基板を覆うレジストの
所要位置に開口部を設け、液体状の金属に振動を与えて
金属微粒子を発生させ、該金属微粒子を気流に載せ荷電
して上記基板のレジスト開口部に運び、該レジスト開口
部に静電的に積層させることにより、高さや形状が均一
なバンプを形成するようにしたものである。
課題を解決すべくなされたもので、請求項１の発明は、
半導体チップの上に電極接続用接点であるバンプを形成
する方法であって、上記チップの基板を覆うレジストの
所要位置に開口部を設け、液体状の金属に振動を与えて
金属微粒子を発生させ、該金属微粒子を気流に載せ荷電
して上記基板のレジスト開口部に運び、該レジスト開口
部に静電的に積層させることにより、高さや形状が均一
なバンプを形成するようにしたものである。
【０００６】また、請求項２の発明は、半導体チップの
上に電極接続用接点であるバンプを形成する装置であっ
て、上記チップの基板のバンプ形成箇所を露出させて保
持する基板保持部と、液体状の金属に振動を与えて金属
微粒子を発生させる粒子発生部と、上記基板保持部と粒
子発生部の間に設けられて粒子を荷電させる粒子荷電部
と、上記金属微粒子を気流に載せて開口部に運ぶための
気流発生装置とを有するバンプ形成装置を提供するもの
である。
上に電極接続用接点であるバンプを形成する装置であっ
て、上記チップの基板のバンプ形成箇所を露出させて保
持する基板保持部と、液体状の金属に振動を与えて金属
微粒子を発生させる粒子発生部と、上記基板保持部と粒
子発生部の間に設けられて粒子を荷電させる粒子荷電部
と、上記金属微粒子を気流に載せて開口部に運ぶための
気流発生装置とを有するバンプ形成装置を提供するもの
である。
【０００７】
【作用】液体を超音波域の１２kHz から３MHz の波長に
て振動させると微粒子が生成することが知られ、粒子径
は（１）式で表される。 ｄ＝０．３４（８π・γ／ρ・ｆ2）1/3 （１） ｄ：粒径（cm） γ：表面張力（dyn／cm） ρ：密度（ｇ／cm3） ｆ：振動数（Hz） 従って、上記のような本発明において、例えばＳｎ−Ｐ
ｂ合金を溶融させ、これに超音波振動を付与すると、Ｓ
ｎ−Ｐｂ合金の微粒子が生成される。ここで生成される
粒子径は、計算によれば１MHz で３．７９μｍとなる。
もっと小さな粒子が必要な場合は、振動数を上げればよ
い。
て振動させると微粒子が生成することが知られ、粒子径
は（１）式で表される。 ｄ＝０．３４（８π・γ／ρ・ｆ2）1/3 （１） ｄ：粒径（cm） γ：表面張力（dyn／cm） ρ：密度（ｇ／cm3） ｆ：振動数（Hz） 従って、上記のような本発明において、例えばＳｎ−Ｐ
ｂ合金を溶融させ、これに超音波振動を付与すると、Ｓ
ｎ−Ｐｂ合金の微粒子が生成される。ここで生成される
粒子径は、計算によれば１MHz で３．７９μｍとなる。
もっと小さな粒子が必要な場合は、振動数を上げればよ
い。
【０００８】この金属粒子を、例えば気流に載せて所定
の箇所に設置した荷電部に運び、ここで荷電する。さら
に、この荷電粒子をチップ保持部に移動させ、一方チッ
プには粒子と反対の電荷を与えておき、粒子を静電気的
にチップに付着させる。チップはその表面を覆うレジス
トの所定箇所に開口部が形成されており、レジストを剥
離させるとこの所定箇所の部分のみが残留する。この方
法では、微粒子が順次積層されるので、高さや形状が均
一なバンプが形成される。
の箇所に設置した荷電部に運び、ここで荷電する。さら
に、この荷電粒子をチップ保持部に移動させ、一方チッ
プには粒子と反対の電荷を与えておき、粒子を静電気的
にチップに付着させる。チップはその表面を覆うレジス
トの所定箇所に開口部が形成されており、レジストを剥
離させるとこの所定箇所の部分のみが残留する。この方
法では、微粒子が順次積層されるので、高さや形状が均
一なバンプが形成される。
【０００９】
【実施例】以下、図１及び２を用いて本発明を説明す
る。図１は、この発明の一実施例のバンプ形成装置を示
す。このバンプ形成装置は、上記チップの基板のバンプ
形成箇所を露出させて保持する基板保持部１と、液体状
の金属に振動を与えて金属微粒子を発生させる粒子発生
部２と、上記基板保持部１と粒子発生部２の間に設けら
れて粒子を荷電させる粒子荷電部３とから構成されてい
る。
る。図１は、この発明の一実施例のバンプ形成装置を示
す。このバンプ形成装置は、上記チップの基板のバンプ
形成箇所を露出させて保持する基板保持部１と、液体状
の金属に振動を与えて金属微粒子を発生させる粒子発生
部２と、上記基板保持部１と粒子発生部２の間に設けら
れて粒子を荷電させる粒子荷電部３とから構成されてい
る。
【００１０】基板保持部１は、上面にウエハＷを載せる
回転台４を有しており、これにはこのウエハＷと接地５
の間に一定の直流電圧を印加する電源装置６が付設され
ている。粒子発生部２は、金属を液状に保持するための
ヒータ７を備えた収容容器８と、この容器８に付設され
た、例えばピエゾセラミックス（圧電セラミックス）な
どからなる金属粒子発生用の振動発生装置９から構成さ
れている。粒子荷電部３は、金属粒子をイオン化するた
めの電子銃またはイオナイザー１０を備えて構成されて
いる。
回転台４を有しており、これにはこのウエハＷと接地５
の間に一定の直流電圧を印加する電源装置６が付設され
ている。粒子発生部２は、金属を液状に保持するための
ヒータ７を備えた収容容器８と、この容器８に付設され
た、例えばピエゾセラミックス（圧電セラミックス）な
どからなる金属粒子発生用の振動発生装置９から構成さ
れている。粒子荷電部３は、金属粒子をイオン化するた
めの電子銃またはイオナイザー１０を備えて構成されて
いる。
【００１１】なお、金属粒子をイオン化する場合には紫
外線を用いて光電効果によりイオン化することもでき
る。この場合における光電効果による金属粒子のイオン
化について説明する。光電効果は式（２）によって表す
ことができ、Ｅ＞０の時に紫外線が照射されていた表面
より電子が放出され、金属球は正にイオン化される。こ
の場合は金属球は正にイオン化されるので、図１とは逆
にウエハには負の電位を負荷する。 Ｅ＝ｈ・ν−φ （２） Ｅ：エネルギー（eV） ｈ：プランク定数６．６２６×１０-34 Js ν：紫外線の振動数（１/s） φ：金属球の仕事関数（eV）
外線を用いて光電効果によりイオン化することもでき
る。この場合における光電効果による金属粒子のイオン
化について説明する。光電効果は式（２）によって表す
ことができ、Ｅ＞０の時に紫外線が照射されていた表面
より電子が放出され、金属球は正にイオン化される。こ
の場合は金属球は正にイオン化されるので、図１とは逆
にウエハには負の電位を負荷する。 Ｅ＝ｈ・ν−φ （２） Ｅ：エネルギー（eV） ｈ：プランク定数６．６２６×１０-34 Js ν：紫外線の振動数（１/s） φ：金属球の仕事関数（eV）
【００１２】Ｓｎ−Ｐｂ合金の場合Ｓｎの仕事関数が
４．４eV、Ｐｂの仕事関数が４．０eVであり、仕事関数
が大きいＳｎをイオン化するのに必要な紫外線の波長を
求めると、２８２．２nm以下の波長の紫外線であれば、
Ｓｎ−Ｐｂ合金をイオン化することができる。２８２．
２nm以下の波長を発する紫外線ランプは、重水素ラン
プ、水銀ランプなどがあり、これらは市販されたものを
用いることができる。
４．４eV、Ｐｂの仕事関数が４．０eVであり、仕事関数
が大きいＳｎをイオン化するのに必要な紫外線の波長を
求めると、２８２．２nm以下の波長の紫外線であれば、
Ｓｎ−Ｐｂ合金をイオン化することができる。２８２．
２nm以下の波長を発する紫外線ランプは、重水素ラン
プ、水銀ランプなどがあり、これらは市販されたものを
用いることができる。
【００１３】なお、この装置全体は、内部の雰囲気を調
整したクリーンルームの中に設けられ、このクリーンル
ーム内には矢印で示すように粒子発生部２から粒子荷電
部３を経て基板保持部１に向かう清浄空気の流れを形成
する気流発生装置（図示略）が設けられている。
整したクリーンルームの中に設けられ、このクリーンル
ーム内には矢印で示すように粒子発生部２から粒子荷電
部３を経て基板保持部１に向かう清浄空気の流れを形成
する気流発生装置（図示略）が設けられている。
【００１４】以上のように構成されたバンプ形成装置に
おいて、バンプを形成する方法を述べる。容器９中に液
体金属（Ｓｎ−Ｐｂ）を溶融状態で保持し、これを振動
発生装置（ピエゾセラミックス）９によって、例えば振
動数１MHz として振動させる。すると（１）に示す式に
沿った粒径を持つ金属粒子が発生する。
おいて、バンプを形成する方法を述べる。容器９中に液
体金属（Ｓｎ−Ｐｂ）を溶融状態で保持し、これを振動
発生装置（ピエゾセラミックス）９によって、例えば振
動数１MHz として振動させる。すると（１）に示す式に
沿った粒径を持つ金属粒子が発生する。
【００１５】発生した金属粒子は、気流発生装置から発
生する清浄空気（０．１μｍの粒子でクラス１０以下）
あるいは清浄Ｎ2 ガス（０．１μｍの粒子でクラス１０
以下）の気流にのり、粒子荷電部３に運ばれてイオン化
される。ここでイオン化（図示例ではマイナスに）され
た金属粒子は気流にのり、基板保持部１上に載せられた
ウエハの上方に運ばれる。
生する清浄空気（０．１μｍの粒子でクラス１０以下）
あるいは清浄Ｎ2 ガス（０．１μｍの粒子でクラス１０
以下）の気流にのり、粒子荷電部３に運ばれてイオン化
される。ここでイオン化（図示例ではマイナスに）され
た金属粒子は気流にのり、基板保持部１上に載せられた
ウエハの上方に運ばれる。
【００１６】３．７９μｍ径のＳｎ−Ｐｂ合金の落下速
度は０．３５cm/sであり、金属粒子発生部から基板保持
部１までの距離を仮に１ｍとし、この間に１０ｍ／min
の気流を流したとすると、金属粒子が落下する距離は
２．１cmであり、粒子発生部２を基板保持１部よりも僅
かに高くするだけで、ウエハＷまで達せずに床に落下す
る粒子はほとんどない。
度は０．３５cm/sであり、金属粒子発生部から基板保持
部１までの距離を仮に１ｍとし、この間に１０ｍ／min
の気流を流したとすると、金属粒子が落下する距離は
２．１cmであり、粒子発生部２を基板保持１部よりも僅
かに高くするだけで、ウエハＷまで達せずに床に落下す
る粒子はほとんどない。
【００１７】図２には、基板保持部１の様子を拡大して
示す。イオン化された金属粒子Ｍは、金属粒子と逆の電
荷が負荷されたウエハＷ上のレジスト薄膜１１の開口部
１２に静電気的に吸着される。このように静電気により
吸着され、確実にレジスト薄膜１１の開口部１２を埋め
ると同時に、微小金属粒子が積層するのでバンプＢの高
さは均一となる。開口部１２に金属粒子が詰まったとこ
ろで、ウエハＷを加熱して金属粒子Ｍを溶解しバンプＢ
を形成する。この場合、金属を溶解するためには融点の
低い金属または合金を用いた方が有利であり、発明者は
Ｓｎ−Ｐｂ合金を推奨する。
示す。イオン化された金属粒子Ｍは、金属粒子と逆の電
荷が負荷されたウエハＷ上のレジスト薄膜１１の開口部
１２に静電気的に吸着される。このように静電気により
吸着され、確実にレジスト薄膜１１の開口部１２を埋め
ると同時に、微小金属粒子が積層するのでバンプＢの高
さは均一となる。開口部１２に金属粒子が詰まったとこ
ろで、ウエハＷを加熱して金属粒子Ｍを溶解しバンプＢ
を形成する。この場合、金属を溶解するためには融点の
低い金属または合金を用いた方が有利であり、発明者は
Ｓｎ−Ｐｂ合金を推奨する。
【００１８】
【発明の効果】以上述べたように、この発明のバンプ形
成方法によりバンプを形成すれば、バンプ形成用のレジ
ストの開口部に確実に金属粒子を積層させることがで
き、高さや形状が均一なバンプを形成することができ
る。また、この発明のバンプ形成装置によれば、簡単な
構成の装置により、高さや形状が均一なバンプを確実に
形成することができる。
成方法によりバンプを形成すれば、バンプ形成用のレジ
ストの開口部に確実に金属粒子を積層させることがで
き、高さや形状が均一なバンプを形成することができ
る。また、この発明のバンプ形成装置によれば、簡単な
構成の装置により、高さや形状が均一なバンプを確実に
形成することができる。
【図１】本発明のバンプ形成装置の一実施例を示す図で
ある。
ある。
【図２】レジストの開口部に微小な金属粒子が静電気的
に埋め込まれる状態を示した図である。
に埋め込まれる状態を示した図である。
【図３】従来の半導体の電極を示したもので、リード線
を用いる例である。
を用いる例である。
【図４】近年の半導体に用いられている電極を示したも
ので、バンプ構造の例である。
ので、バンプ構造の例である。
１ 基板保持部
２ 粒子発生部
３ 粒子荷電部
４ 回転台
８ 液体収容容器
９ 振動発生装置
１１ レジスト（薄膜）
１２ 開口部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−224201（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−62536（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−172230（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/60
C23C 26/00
H01L 21/607
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体チップの上に電極接続用接点であ
るバンプを形成する方法であって、 上記チップの基板を覆うレジストの所要位置に開口部を
設け、 液体状の金属に振動を与えて金属微粒子を発生させ、該
金属微粒子を気流に載せ荷電して上記基板のレジスト開
口部に運び、該レジスト開口部に静電的に積層させるこ
とを特徴とするバンプ形成方法。 - 【請求項２】 半導体チップの上に電極接続用接点であ
るバンプを形成する装置であって、 上記チップの基板のバンプ形成箇所を露出させて保持す
る基板保持部と、 液体状の金属に振動を与えて金属微粒子を発生させる粒
子発生部と、 上記基板保持部と粒子発生部の間に設け
られて粒子を荷電させる粒子荷電部と、 上記金属微粒子を気流に載せて開口部に運ぶための気流
発生装置と を有す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 |
|---|---|---|---|
| JP31266594A JP3385117B2 (ja) | 1994-11-22 | 1994-11-22 | バンプ形成方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31266594A JP3385117B2 (ja) | 1994-11-22 | 1994-11-22 | バンプ形成方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08148497A JPH08148497A (ja) | 1996-06-07 |
| JP3385117B2 true JP3385117B2 (ja) | 2003-03-10 |
Family
ID=18031958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31266594A Expired - Fee Related JP3385117B2 (ja) | 1994-11-22 | 1994-11-22 | バンプ形成方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3385117B2 (ja) |
-
1994
- 1994-11-22 JP JP31266594A patent/JP3385117B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08148497A (ja) | 1996-06-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091227 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101227 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |