JP6602544B2 - 接合方法 - Google Patents

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Description

本発明は、接合方法、および、接合体に関する。
チップを基板に搭載したチップ搭載基板が知られている。チップ搭載基板を作製するに際し、チップ電極と、基板電極とは、種々の方法を用いて接合される。チップ電極と基板電極とを接合する方法として、チップ電極と基板電極とのうちの少なくとも一方の電極上に形成されたバンプを介して、チップ電極と基板電極とを接合する方法が知られている。
関連する技術として、特許文献１には、電極上にバンプを形成するに際して、成膜技術を用いることが記載されている。成膜技術は、同一構造の製品を大量に作製することに適している。他方、成膜技術は、少量の異構造の製品を作製することには、適さない場合がある。
特開２００５−２４３７１４号公報
本発明の目的は、ワイヤボンディングバンプを介して第１部材と第２部材とを接合する際に、第１部材と第２部材との間の位置ずれを低減することが可能な第１部材と第２部材の接合方法、および、第１部材と第２部材との間の位置ずれが低減された接合体を提供することにある。
この発明のこれらの目的とそれ以外の目的と利益とは以下の説明と添付図面とによって容易に確認することができる。
以下に、発明を実施するための形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態との対応関係の一例を示すために、参考として、括弧付きで付加されたものである。よって、括弧付きの記載により、特許請求の範囲は、限定的に解釈されるべきではない。
いくつかの実施形態の接合方法は、第１部材（１０）に配置された第１電極（１４）上に第１のワイヤボンディングバンプ（１２）を形成する工程と、第２部材（２０）に配置された第２電極（２４）上に第２のワイヤボンディングバンプ（２２）を形成する工程と、前記第２のワイヤボンディングバンプの先端部（２２０）を平坦化して、バンプ平坦面（２２１）を形成する工程と、前記第１のワイヤボンディングバンプ（１２）の先端部（１２０）と、前記バンプ平坦面（２２１）とを互いに圧着する圧着工程とを具備する。
上記接合方法において、前記圧着工程より前に、前記第１のワイヤボンディングバンプの先端部は、平坦化されなくてもよい。
上記接合方法において、前記バンプ平坦面（２２１）を形成する工程は、前記第２のワイヤボンディングバンプの先端部を押圧部材（５２）の平坦面（５２ａ）に接触させることにより、前記第２のワイヤボンディングバンプの先端部を平坦化する工程を含んでいてもよい。また、前記押圧部材（５２）の平坦面（５２ａ）は、シリコン板の表面であってもよい。
上記接合方法において、前記第２のワイヤボンディングバンプが前記第１のワイヤボンディングバンプよりも高温となるように、前記第２のワイヤボンディングバンプを加熱する加熱工程を、更に具備していてもよい。前記圧着工程は、前記第１のワイヤボンディングバンプの先端部（１２０）と、前記加熱工程により軟化した前記第２のワイヤボンディングバンプの前記バンプ平坦面（２２１）とを互いに圧着する工程であってもよい。
上記接合方法において、前記第１部材（１０）に配置された第３電極（１４’）上に第３のワイヤボンディングバンプ（１２’）を形成する工程を更に備えていてもよい。また、前記第１のワイヤボンディングバンプ（１２）を形成する工程によって形成される前記第１のワイヤボンディングバンプの先端部（１２０）と、前記第３のワイヤボンディングバンプ（１２’）を形成する工程によって形成される前記第３のワイヤボンディングバンプの先端部（１２０’）とは、互いに向かい合う方向に傾いていてもよい。
上記接合方法において、前記第１部材（１０）に配置された第３電極（１４’）上に第３のワイヤボンディングバンプ（１２’）を形成する工程を更に備えていてもよい。また、前記第１のワイヤボンディングバンプ（１２）を形成する工程によって形成される前記第１のワイヤボンディングバンプの先端部（１２０）と、前記第３のワイヤボンディングバンプ（１２’）を形成する工程によって形成される前記第３のワイヤボンディングバンプの先端部（１２０’）とは、互いに離間する方向に傾いていてもよい。
いくつかの実施形態の接合体は、上記のいずれかの段落に記載の方法により形成された接合体である。
上記接合体において、前記第１のワイヤボンディングバンプと前記第２のワイヤボンディングバンプとの接合により形成される接合ワイヤボンディングバンプ（１００Ａ）と、隣接する他の接合ワイヤボンディングバンプ（１００Ｂ）との間の距離は、１μｍ以上１０００μｍ以下であってもよい。
本発明により、ワイヤボンディングバンプを介して第１部材と第２部材とを接合する際に、第１部材と第２部材との間の位置ずれを低減することが可能な第１部材と第２部材の接合方法、および、第１部材と第２部材との間の位置ずれが低減された接合体が提供できる。
図１は、基板を模式的に示す概略斜視図である。 図２は、基板に搭載されるチップを模式的に示す概略斜視図である。 図３は、基板とチップとの接合工程の一部を模式的に示す概略断面図である。 図４Ａは、基板とチップとの接合工程を示すフローチャートである。 図４Ｂは、基板とチップとの接合工程を模式的に示す概略断面図である。 図４Ｃは、基板とチップとの接合工程を模式的に示す概略断面図である。 図４Ｄは、基板とチップとの接合工程を模式的に示す概略断面図である。 図５は、基板とチップの接合方法について説明するフローチャートである。 図６Ａは、基板とチップとの接合工程を模式的に示す概略斜視図である。 図６Ｂは、基板とチップとの接合工程を模式的に示す概略斜視図である。 図６Ｃは、基板とチップとの接合工程を模式的に示す概略断面図である。 図６Ｄは、基板とチップとの接合工程を模式的に示す概略断面図である。 図６Ｅは、基板とチップとの接合工程を模式的に示す概略断面図である。 図６Ｆは、基板とチップとの接合工程を模式的に示す概略断面図である。 図６Ｇは、基板とチップとの接合工程を模式的に示す概略断面図である。 図６Ｈは、基板とチップとの接合工程を模式的に示す概略断面図である。 図６Ｉは、基板とチップとの接合工程を模式的に示す概略断面図である。 図６Ｊは、基板とチップとの接合工程を模式的に示す概略断面図である。 図６Ｋは、基板とチップとの接合工程を模式的に示す概略断面図である。 図６Ｌは、基板とチップとの接合工程を模式的に示す概略断面図である。 図６Ｍは、基板とチップとの接合工程を模式的に示す概略断面図である。 図６Ｎは、基板とチップとの接合工程を模式的に示す概略断面図である。
以下、接合方法、および、接合体に関して、添付図面を参照して説明する。
（座標系の定義）
第１部材のおもて面（第２部材と接合される側の表面）または第２部材の裏面（第１部材と接合される側の表面）に沿う所定の軸をＸ軸と定義する。第１部材のおもて面または第２部材の裏面に沿いＸ軸に垂直な軸をＹ軸と定義する。Ｘ軸およびＹ軸に直交する軸をＺ軸と定義する。
（重要な用語の定義）
本明細書において、「ワイヤボンディングバンプ」は、ワイヤボンディングによって形成されたバンプを意味する。
本明細書において、「第１のワイヤボンディングバンプ」は、第１部材の電極上に形成されるワイヤボンディングバンプを意味する。
本明細書において、「第２のワイヤボンディングバンプ」は、第２部材の電極上に形成されるワイヤボンディングバンプを意味する。
本明細書において、「第１部材」は、例えば、基板またはチップである。
本明細書において、「第２部材」は、例えば、基板またはチップである。
本明細書において、第１部材および第２部材は、それぞれ、基板および他の基板であってもよいし、基板およびチップであってもよいし、チップおよび基板であってもよいし、チップおよび他のチップであってもよい。
本明細書において、第１部材は、基板以外、かつ、チップ以外の部材であってもよい。また、第２部材は、基板以外、かつ、チップ以外の部材であってもよい。
（発明者によって認識された事項）
図１乃至図３を参照して、発明者によって認識された事項について説明する。図１は、基板１０を模式的に示す概略斜視図である。図２は、基板に搭載されるチップ２０を模式的に示す概略斜視図である。図３は、基板１０とチップ２０との接合工程の一部を模式的に示す概略断面図である。なお、図１乃至図３は、発明者によって認識された事項について説明するために便宜的に使用される図である。よって、図１乃至図３は、公知技術を示すものではない。
図１に示されるように、基板１０は、ワイヤボンディング技術によって形成された第１のワイヤボンディングバンプ１２を備える。
図２に示されるように、基板１０に搭載されることとなるチップ２０は、ワイヤボンディング技術によって形成された第２のワイヤボンディングバンプ２２を備える。
基板１０とチップ２０とを接合するに際して、基板１０のバンプ１２Ａ、バンプ１２Ｂ、バンプ１２Ｃ、バンプ１２Ｄ、バンプ１２Ｅ、バンプ１２Ｆを、それぞれ、チップ２０のバンプ２２Ａ、バンプ２２Ｂ、バンプ２２Ｃ、バンプ２２Ｄ、バンプ２２Ｅ、バンプ２２Ｆに接触させることを想定する。
図３に示されるように、基板１０の各ワイヤボンディングバンプ（バンプ１２Ａ等）は、基板１０から遠ざかる方向に突出する先端部（先端部１２０Ａ等）を備える。また、チップ２０の各ワイヤボンディングバンプ（バンプ２２Ａ等）は、チップ２０から遠ざかる方向に突出する先端部（先端部２２０Ａ等）を備える。図３には、第１のワイヤボンディングバンプ１２Ａの先端部１２０Ａ、第１のワイヤボンディングバンプ１２Ｄの先端部１２０Ｄ、第２のワイヤボンディングバンプ２２Ａの先端部２２０Ａ、および、第２のワイヤボンディングバンプ２２Ｄの先端部２２０Ｄが示されている。
チップ２０に力Ｆを作用させることにより、第１のワイヤボンディングバンプ１２Ａの先端部１２０Ａと、第２のワイヤボンディングバンプ２２Ａの先端部２２０Ａとが接触する。第１のワイヤボンディングバンプ１２Ａ側の接触面１２ａに作用する圧力に対する反作用として、第２のワイヤボンディングバンプ２２Ａ側の接触面２２ａには、圧力ｆが作用する。そして、第２のワイヤボンディングバンプ２２Ａを備えるチップ２０は、圧力ｆのＸ軸方向成分ｆｘの作用により、Ｘ軸正の方向に移動する。その結果、第１のワイヤボンディングバンプ１２Ａの中心軸１２ｃと、第２のワイヤボンディングバンプ２２Ａの中心軸２２ｃとのずれは、増大する。
上述のとおり、発明者は、基板とチップとをワイヤボンディングバンプを介して接続する際に、基板とチップとの間の位置ずれが増大することを、認識した。
（第１部材と第２部材の接合方法の概要）
図４Ａ乃至図４Ｄを参照して、実施形態に係る第１部材と第２部材の接合方法の概要について説明する。なお、説明をわかりやすくするために、以下の説明（図４Ａ乃至図４Ｄを用いた説明）では、第１部材が基板１０であり、第２部材がチップ２０である場合の例を説明する。よって、第１部材が基板以外の部材である場合には、下記説明における「基板」を、「第１部材」に読み替えればよい。また、第２部材がチップ以外の部材である場合には、下記説明における「チップ」を、「第２部材」に読み替えればよい。
図４Ａは、基板１０とチップ２０との接合工程を示すフローチャートである。また、図４Ｂ乃至図４Ｄは、基板１０とチップ２０との接合工程を模式的に示す概略断面図である。
図４Ａ、図４Ｂに示されるように、第１工程Ｓ１では、基板１０に配置された第１電極１４（基板電極）上に、第１のワイヤボンディングバンプ１２が形成される。なお、基板１０上の電極１４の数、および、電極１４上に形成されるワイヤボンディングバンプ１２の数は、任意である。
図４Ｂの下側部分には、第１のワイヤボンディングバンプ１２が形成された後の基板１０が示されている。第１のワイヤボンディングバンプ１２は、基板１０から遠ざかる方向に突出する先端部１２０を備える。
ワイヤボンディング技術の一般的な特性により、第１のワイヤボンディングバンプ１２が形成される位置は、自由に設定することが可能である。このため、基板１０が少量多品種の基板である場合であっても、当該基板１０の電極１４上に、第１のワイヤボンディングバンプ１２を形成することは、比較的容易である。
図４Ａ、図４Ｂに示されるように、第２工程Ｓ２では、チップ２０に配置された第２電極２４（チップ電極）上に、第２のワイヤボンディングバンプ２２が形成される。なお、チップ２０上の電極２４の数、および、電極２４上に形成されるワイヤボンディングバンプ２２の数は、任意である。
図４Ｂの上側部分には、第２のワイヤボンディングバンプ２２が形成された後のチップ２０が示されている。第２のワイヤボンディングバンプ２２は、チップ２０から遠ざかる方向に突出する先端部２２０を備える。
ワイヤボンディング技術の一般的な特性により、第２のワイヤボンディングバンプ２２が形成される位置は、自由に設定することが可能である。このため、チップ２０が少量多品種のチップである場合であっても、当該チップ２０の電極２４上に、第２のワイヤボンディングバンプ２２を形成することは、比較的容易である。
なお、第２工程Ｓ２は、第１工程Ｓ１の前に実行されてもよい。
図４Ａ、図４Ｃに示されるように、第３工程Ｓ３では、第２のワイヤボンディングバンプ２２の先端部が平坦化される。当該平坦化により、第２のワイヤボンディングバンプ２２に、バンプ平坦面２２１が形成される。
なお、第３工程Ｓ３は、第２工程Ｓ２の後に実行される。また、第３工程Ｓ３は、第１工程Ｓ１よりも前、または、第１工程Ｓ１よりも後に実行される。
図４Ａ、図４Ｄに示されるように、第４工程Ｓ４では、第１のワイヤボンディングバンプ１２の先端部１２０と、バンプ平坦面２２１とが互いに圧着される。
図４Ｄに記載の例では、チップ２０を移動させることにより（換言すれば、チップ２０に力Ｆを作用させることにより）、第１のワイヤボンディングバンプ１２と第２のワイヤボンディングバンプ２２とを互いに圧着させている。代替的に、あるいは、付加的に、基板１０を移動させることにより、第１のワイヤボンディングバンプ１２と第２のワイヤボンディングバンプ２２とを互いに圧着させてもよい。
なお、第４工程Ｓ４は、第１工程Ｓ１乃至第３工程Ｓ３の後に実行される工程である。
図４Ａ乃至図４Ｄに記載の例では、第２のワイヤボンディングバンプ２２の先端部を平坦化する工程を含む。このため、第１のワイヤボンディングバンプ１２と第２のワイヤボンディングバンプ２２とを互いに圧着させる時に、第１のワイヤボンディングバンプ１２の中心軸１２ｃと、第２のワイヤボンディングバンプ２２の中心軸２２ｃとのずれは、増大しない。
その結果、バンプの先端部を平坦化しない場合と比較して、基板とチップとの間の位置ずれを低減することが可能である。
なお、図４Ｄに記載の例では、第１のワイヤボンディングバンプの先端部（図４Ｄに記載の例では、先端部１２０）は、第１のワイヤボンディングバンプ１２と第２のワイヤボンディングバンプ２２とを互いに圧着させる前に、平坦化されない。換言すれば、第３工程Ｓ３によって、先端部の平坦化が行われるのは、第２のワイヤボンディングバンプ２２のみである。
このため、第１のワイヤボンディングバンプ１２と第２のワイヤボンディングバンプ２２とを互いに圧着させる時、（特に、圧着の初期段階において）、第１のワイヤボンディングバンプ側の接合面と、第２のワイヤボンディングバンプ側の接合面とに作用する面圧を高くすることが可能である。その結果、第１のワイヤボンディングバンプと第２のワイヤボンディングバンプとの間の接合強度が増加する。或いは、第１のワイヤボンディングバンプと第２のワイヤボンディングバンプとを、より低い荷重で接合可能である。
図４Ａ乃至図４Ｄに記載の例では、基板側の第１のワイヤボンディングバンプ１２と、チップ側の第２のワイヤボンディングバンプ２２とを介して、基板１０とチップ２０とが接合される。このため、比較的厚みの大きな第１のワイヤボンディングバンプ１２および第２のワイヤボンディングバンプ２２が緩衝材またはクッションとして機能することにより、接合時に作用する圧力によって、基板１０、基板電極１４、チップ２０、および、チップ電極２４が損傷することが抑制される。
（第１部材と第２部材の接合方法のより詳細な説明）
図５乃至図６Ｎを参照して、実施形態に係る第１部材と第２部材の接合方法についてより詳細に説明する。なお、説明をわかりやすくするために、以下の説明（図５乃至図６Ｎを用いた説明）では、第１部材が基板１０であり、第２部材がチップ２０である場合の例を説明する。よって、第１部材が基板以外の部材である場合には、下記説明における「基板」を、「第１部材」に読み替えればよい。また、第２部材がチップ以外の部材である場合には、下記説明における「チップ」を、「第２部材」に読み替えればよい。
図５は、基板とチップの接合方法について説明するフローチャートである。図６Ａおよび図６Ｂは、基板１０とチップ２０との接合工程を模式的に示す概略斜視図である。図６Ｃ乃至図６Ｎは、基板１０とチップ２０との接合工程を模式的に示す概略断面図である。なお、図５乃至図６Ｎにおいて、図４Ａ乃至図４Ｄに記載した部材と同じ機能を有する部材については、同一の図番が付されている。同一の図番が付された部材について、繰り返しの説明は、省略する。
第１工程Ｓ１０１において、複数の基板電極を備える基板１０が準備される。基板電極は、例えば、基板に形成される回路の一部を構成する。基板電極の厚さは、例えば、１μｍ以下である。また、基板電極の材料は、例えば、金、または、アルミニウムを含む。基板１０の材料は、例えば、シリコンを含む（換言すれば、基板１０は、例えば、シリコン基板である。）。図６Ａは、第１工程Ｓ１０１によって、準備された基板１０を示す。以下において、基板１０に配置された１つの電極を、第１電極１４といい、基板１０に配置された他の１つの電極を第３電極１４’という。
第２工程Ｓ１０２において、チップ電極を備えるチップ２０が準備される。チップ電極は、例えば、チップに形成される回路の一部を構成する。チップ電極の厚さは、例えば、１μｍ以下である。また、チップ電極の材料は、例えば、金、または、アルミニウムを含む。チップ２０は、例えば、半導体チップである。チップ２０は、例えば、メモリ、ＣＰＵ、センサ、アナログ回路、ＭＥＭＳ、または、これらの組み合わせである。図６Ｂは、第２工程Ｓ１０２によって、準備されたチップ２０を示す。以下において、チップ２０に配置された１つの電極を、第２電極２４といい、チップ２０に配置された他の１つの電極を第４電極２４’という。
第３工程Ｓ１０３において、基板１０の第１電極１４上に第１のワイヤボンディングバンプ１２が形成される。第３工程Ｓ１０３は、第１工程Ｓ１０１より後に実行される工程である。図６Ｃ乃至図６Ｅは、第３工程Ｓ１０３を実行中の状態を模式的に示す概略断面図である。
図６Ｃ乃至図６Ｅを参照して、基板１０の左側部分の第１電極１４上に、第１のワイヤボンディングバンプ１２を形成する工程を説明する。
図６Ｃにおいて、ワイヤボンディング装置４０が示されている。ワイヤボンディング装置４０としては、公知の装置を用いてもよい。ワイヤボンディング装置４０は、例えば、３次元の任意の方向（Ｘ軸に沿う方向、Ｙ軸に沿う方向、および、Ｚ軸に沿う方向）に移動可能である。ワイヤボンディング装置４０は、例えば、本体部４０ａと、放電電極４０ｂとを備える。本体部４０ａには、線状形状（ワイヤ状）の材料４４が、収容される。材料４４は、本体部４０ａの先端部４２に形成された開口から、引き出し可能なように、本体部４０ａに収容される。材料４４は、ワイヤボンディングバンプを形成する材料である。材料４４は、例えば、金（Ａｕ）を含む。
放電電極４０ｂは、先端部４２に形成された開口から引き出された材料４４に向けて、放電する電極である。放電電極４０ｂは、高圧電源（図示されず）に電気的に接続されている。放電は、放電電極４０ｂの電位と、材料４４の電位との差に起因して発生する。材料４４は、放電のエネルギが作用することにより溶融する。その結果、材料４４の先端部には、溶融状態の球状体４６が形成される。なお、放電電極４０ｂは、本体部４０ａの先端部４２に対面する進出位置と、本体部４０ａの先端部４２に対面しない後退位置との間で、本体部４０ａに対して相対移動可能に構成されてもよい。球状体４６の形成後、放電電極４０ｂは、退避位置に移動する。
放電電極４０ｂが退避した後、ワイヤボンディング装置４０（本体部４０ａ）は、基板１０の左側部分の第１電極１４に向かって移動する。典型的には、ワイヤボンディング装置４０（本体部４０ａ）は、Ｚ軸方向に沿う方向に移動する。ワイヤボンディング装置４０（本体部４０ａ）が移動する結果、溶融状態の球状体４６は、基板１０の左側部分の第１電極１４に接触する。
図６Ｄは、球状体４６が、第１電極１４に接触した後の状態を示す。図６Ｄに記載の状態において、第１のワイヤボンディングバンプ１２（形状変化後の球状体４６）は第１電極１４に接触し、かつ、第１のワイヤボンディングバンプ１２は、線状形状の材料４４に接続されている。図６Ｄに記載の状態から、ワイヤボンディング装置４０（本体部４０ａ）を、基板１０に対して斜め上方（例えば、矢印Ｄで示される方向）に移動させることを想定する。換言すれば、ワイヤボンディング装置４０を、基板１０から離間する方向に移動させる際に、ワイヤボンディング装置４０を、基板１０の表面に沿う方向（基板１０の表面に沿う方向、かつ、第３電極１４’に向かう方向）にも移動させることを想定する。
図６Ｅは、ワイヤボンディング装置４０を、基板１０に対して斜め上方に移動させた後の状態を示す。ワイヤボンディング装置４０の移動により、線状形状の材料４４は切断される。また、切断の結果、第１のワイヤボンディングバンプ１２には、基板１０から遠ざかる方向に突出する先端部１２０が形成される。
なお、図６Ｅに記載の例において、先端部１２０は、第３電極１４’の位置する側に傾いている（基板１０に垂直な方向から、矢印Ｅで示される方向に傾いている。）。第１のワイヤボンディングバンプを形成する工程が、第１のワイヤボンディングバンプの先端部１２０が、前記第３電極１４’の位置する側に傾くように、第１ワイヤボンディングバンプ１２の材料を切断する工程を含んでいるためである（ワイヤボンディング装置４０を、基板１０に対して矢印Ｄで示される方向に移動させることにより、ワイヤボンディングバンプの材料４４を切断する工程を含んでいるためである）。
図６Ｅに記載の例において、先端部１２０は、第１電極１４と第３電極１４’との間の中間点を通る平面であって、第１電極１４と第３電極１４’とを結ぶ線分に垂直な平面ＰＬに向かう方向に傾いているということもできる。
第３工程Ｓ３では、基板１０に配置された複数の電極（例えば、全ての電極）上に、複数のワイヤボンディングバンプがそれぞれ形成される。例えば、基板１０に配置された第３電極１４’上には、第３のワイヤボンディングバンプが形成される。第３のワイヤボンディングバンプを形成する工程は、電極に球状体を圧着させるまでの工程については、第１のワイヤボンディングバンプ１２を形成する工程と同様である。よって、第３のワイヤボンディングバンプを切断する工程についてのみ説明する。
図６Ｆは、球状体４６’（形状変化後の球状体）が、第３電極１４’に接触した後の状態を示す。図６Ｆに記載の状態において、第３のワイヤボンディングバンプ１２’（形状変化後の球状体４６’）は第３電極１４’に接触し、かつ、第３のワイヤボンディングバンプ１２’は、線状形状の材料４４に接続されている。図６Ｆに記載の状態から、ワイヤボンディング装置４０（本体部４０ａ）を、基板１０に対して斜め上方（例えば、矢印Ｇで示される方向）に移動させることを想定する。換言すれば、ワイヤボンディング装置４０を、基板１０から離間する方向に移動させる際に、ワイヤボンディング装置４０を、基板１０の表面に沿う方向（基板１０の表面に沿う方向、かつ、第１電極１４に向かう方向）にも移動させることを想定する。
図６Ｇは、ワイヤボンディング装置４０を、基板１０に対して斜め上方に移動させた後の状態を示す。ワイヤボンディング装置４０の移動により、線状形状の材料４４は切断される。また、切断の結果、第３のワイヤボンディングバンプ１２’には、基板１０から遠ざかる方向に突出する先端部１２０’が形成される。
なお、図６Ｇに記載の例において、先端部１２０’は、第１電極１４の位置する側に傾いている（基板１０に垂直な方向から、矢印Ｈで示される方向に傾いている。）。第３のワイヤボンディングバンプを形成する工程が、第３のワイヤボンディングバンプの先端部１２０’が、第１電極１４の位置する側に傾くように、第３のワイヤボンディングバンプ１２’の材料を切断する工程を含んでいるためである（ワイヤボンディング装置４０を、基板１０に対して矢印Ｇで示される方向に移動させることにより、ワイヤボンディングバンプの材料４４を切断する工程を含んでいるためである）。
図６Ｇに記載の例において、先端部１２０’は、第１電極１４と第３電極１４’との間の中間点を通る平面であって、第１電極１４と第３電極１４’とを結ぶ線分に垂直な平面ＰＬに向かう方向に傾いているということもできる。
以上のとおり、第３のワイヤボンディングバンプ１２’を形成する工程において、形成された第３のワイヤボンディングバンプ１２’の先端部１２０’が向く方向（例えば、先端部１２０’の中心軸が向く方向）は、第１のワイヤボンディングバンプ１２の先端部１２０が向く方向（例えば、先端部１２０の中心軸が向く方向）とは異なる。より具体的には、先端部１２０’と先端部１２０とは、互いに向かい合う方向に傾いている。
代替的に、先端部１２０’と先端部１２０とは、互いに離間する方向に傾いていてもよい。すなわち、第１のワイヤボンディングバンプを形成する工程が、第１のワイヤボンディングバンプの先端部１２０が、前記第３電極１４’の位置する側とは反対側に傾くように、第１ワイヤボンディングバンプ１２の材料を切断する工程を含んでおり、かつ、第３のワイヤボンディングバンプを形成する工程が、第３のワイヤボンディングバンプの先端部１２０’が、第１電極１４の位置する側とは反対側に傾くように、第３ワイヤボンディングバンプ１２’の材料を切断する工程を含んでいてもよい。
第３工程Ｓ１０３によって、所望の複数のワイヤボンディングバンプが、基板１０に配置された複数の電極上に、それぞれ、形成される。
第４工程Ｓ１０４において、チップ２０の第２電極２４上に第２のワイヤボンディングバンプ２２が形成される。第４工程Ｓ１０４は、第２工程Ｓ１０２より後に実行される工程である。チップ２０の第２電極２４上に第２のワイヤボンディングバンプ２２を形成する工程は、基板１０の第１電極１４上に第１のワイヤボンディングバンプ１２を形成する工程と同様の工程であるため、繰り返しの説明は省略する。なお、例えば、第３工程Ｓ１０３の説明において、「基板１０」、「第１電極１４」、「第３電極１４’」、「第１のワイヤボンディングバンプ１２」、「先端部１２０」を、それぞれ、「チップ２０」、「第２電極２４」、「第４電極２４’」、「第２のワイヤボンディングバンプ２２」、「先端部２２０」に読み替えれば、第２のワイヤボンディングバンプ２２を形成する工程の説明となる。
図６Ｈは、第４工程Ｓ１０４によって、チップ２０の第２電極２４上に第２のワイヤボンディングバンプ２２が形成され、第４電極２４’上に第４のワイヤボンディングバンプ２２’が形成された後の状態を示す。第４工程Ｓ１０４によって、所望の複数のワイヤボンディングバンプが、チップ２０に配置された複数の電極上に、それぞれ、形成される。
なお、第１工程Ｓ１０１および第３工程Ｓ１０３は、第２工程および第４工程Ｓ１０４の前に実行されてもよいし、第２工程および第４工程Ｓ１０４の後に実行されてもよいし、第２工程および第４工程Ｓ１０４と同時に実行されてもよい。第１工程Ｓ１０１乃至第４工程Ｓ１０４の実行後、第５工程Ｓ１０５が実行される。
第５工程Ｓ１０５は、バンプ平坦面を形成する工程である。第５工程Ｓ１０５において、第２のワイヤボンディングバンプ２２の先端部が平坦化される。換言すれば、第５工程Ｓ１０５において、第２のワイヤボンディングバンプにバンプ平坦面が形成される。以下において、第２のワイヤボンディングバンプ２２にバンプ平坦面を形成する場合の例について説明する。
図６Ｉを参照して、第５工程Ｓ１０５について説明する。図６Ｉには、平坦面形成装置５０が示されている。平坦面形成装置５０は、例えば、第２のワイヤボンディングバンプ２２の先端部２２０を押圧する押圧部材５２と、押圧部材５２を保持する押圧ブロック５４と、押圧部材移動機構５６（または、押圧ブロック移動機構）とを備える。平坦面形成装置５０は、圧力センサ５８を備えていてもよい。
押圧部材５２は、第２のワイヤボンディングバンプ２２の先端部２２０に接触する平坦面５２ａを備える。押圧部材５２は、例えば、板状（より具体的には、平板状）の部材である。押圧部材５２は、例えば、シリコン板（より具体的には、シリコン平板）、換言すれば、シリコン材料によって形成された板である。シリコン板は、例えば、シリコン材料の表面に酸化被膜が形成された板である。シリコン板を押圧部材５２として用いることにより（換言すれば、シリコン板の表面を押圧部材５２の平坦面５２ａとして用いることにより）、例えば、ガラス板を押圧部材５２として用いる場合と比較して、安価にかつ容易に平坦面５２ａの平面度を格段に高くすることが可能である。
シリコン板を押圧部材５２として用いる場合、シリコン板の厚さは、例えば、０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下である。
押圧ブロック５４は、押圧部材５２を保持する部材である。押圧ブロック５４は、例えば、押圧部材５２を着脱自在に保持する。押圧部材５２を、押圧ブロック５４に対して着脱可能とすることにより、押圧部材５２の平坦面５２ａの平面度が低下した等の場合に、当該押圧部材５２を容易に交換することが可能となる。図６Ｉに記載の例では、押圧ブロック５４は、押圧部材５２を吸着するための吸着孔５４ａ、および、吸着孔５４ａに連通する管路５４ｂを備える。管路５４ｂは、吸引ポンプ等（図示されず）に接続される。押圧ブロック５４が、真空吸着により、押圧部材５２を着脱自在に保持する場合には、押圧部材５２の交換がより一層容易となる。
押圧部材移動機構５６は、押圧部材５２を、ステージ６０に配置されたチップ２０に対して相対的に移動させる機構である。押圧部材移動機構５６は、例えば、駆動装置（図示されず）と、アーム部材５６ａと、ピボット部５６ｂとを備えていてもよい。押圧部材移動機構５６は、押圧部材５２（および押圧ブロック５４）を、Ｚ軸に沿う方向（換言すれば、チップ裏面２６に垂直な方向）にのみ移動可能であってもよい。代替的に、押圧部材移動機構５６は、押圧部材５２（および押圧ブロック５４）を、３次元の任意の方向に移動可能であってもよい。押圧部材移動機構５６は、押圧部材５２を、第２のワイヤボンディングバンプの先端部２２０に向けて移動する。押圧部材５２が移動することにより、第２のワイヤボンディングバンプ２２の先端部２２０が、押圧部材５２の平坦面５２ａに接触する。押圧部材５２が移動することにより、第２のワイヤボンディングバンプ２２の先端部２２０が、押圧部材５２によって平坦化される。
なお、図６Ｉに記載の例では、押圧部材５２を矢印Ｉによって示される方向に移動させることにより（換言すれば、押圧部材５２を、チップ２０に向かって下降させることにより）、第２のワイヤボンディングバンプ２２の先端部２２０を潰し、第２のワイヤボンディングバンプ２２の先端部２２０を平坦化する。代替的に、チップ２０を支持するステージ６０を、押圧部材５２に向かって上昇させることにより、第２のワイヤボンディングバンプ２２の先端部２２０を潰し、第２のワイヤボンディングバンプ２２の先端部２２０を平坦化してもよい。
図６Ｊは、第２のワイヤボンディングバンプ２２の先端部２２０が平坦化された後の状態を示す。平坦化によって、第２のワイヤボンディングバンプには、バンプ平坦面２２１が形成される。なお、図６Ｉおよび図６Ｊに記載の例では、チップ２０上に配置された全ての電極上に形成された全てのワイヤボンディングバンプの先端部が同時に潰される（換言すれば、全てのワイヤボンディングバンプに、同時に、バンプ平坦面（バンプ平坦面２２１、バンプ平坦面２２１’等）が形成される）。このため、バンプ平坦面を形成する工程に要する時間が短縮される。
図６Ｋは、第５工程Ｓ１０５によって形成されたバンプ平坦面２２１を模式的に示す概略断面図である。図６Ｋにおいて、Ｆ−Ｆ矢視断面は、第２のワイヤボンディングバンプ２２のバンプ平坦面２２１に平行な断面のうち、第２のワイヤボンディングバンプ２２の面積が最大となる断面である。図６Ｋにおいて、バンプ平坦面２２１の面積は、例えば、Ｆ−Ｆ矢視断面における第２のワイヤボンディングバンプ２２の面積の３０％以上９０％未満である。
バンプ平坦面２２１の面積が、第２のワイヤボンディングバンプ２２の最大断面積（Ｆ−Ｆ矢視断面における断面積）の３０％以上となるように、第２のワイヤボンディングバンプ２２の先端部２２０を圧潰することにより、バンプ平坦面２２１の面積が過少となる事態を回避することができる。また、バンプ平坦面２２１の面積が、第２のワイヤボンディングバンプ２２の最大断面積（Ｆ−Ｆ矢視断面における断面積）の９０％未満となるように、第２のワイヤボンディングバンプ２２の先端部２２０を圧潰することにより、第２のワイヤボンディングバンプ２２の基部２２２（先端部２２０ではない部分）が過剰に圧潰される事態を回避することができる。
なお、バンプ平坦面の総面積（各バンプ平坦面の面積の和）の大きさは、例えば、押圧ブロック５４に作用する圧力の大きさと相関する。このため、例えば、押圧ブロック５４（押圧ブロック５４の表面）に配置された圧力センサ５８によって、押圧ブロック５４に作用する圧力を測定し、当該圧力に基づいて押圧部材移動機構５６を制御することにより、バンプ平坦面の総面積の大きさを制御することが可能である。
なお、図６Ｋにおいて、第２のワイヤボンディングバンプ２２の最大断面積（Ｆ−Ｆ矢視断面における断面積）は、例えば、２．５×１０−１１πｍ２以上、１．０×１０−８πｍ２以下である。また、バンプ平坦面２２１の面積は、例えば、７．５×１０−１２πｍ２以上、９．０×１０−９πｍ２以下である。
第６工程Ｓ１０６は、平坦化されたワイヤボンディングバンプを加熱する加熱工程である。第６工程Ｓ１０６では、バンプ平坦面を備える第２のワイヤボンディングバンプが第１のワイヤボンディングバンプよりも高温となるように、第２のワイヤボンディングバンプが加熱される。
図６Ｌを参照して、第６工程Ｓ１０６について説明する。図６Ｌに記載の例では、第６工程Ｓ１０６は、第５工程Ｓ１０５の実行後、後述の第７工程Ｓ１０７の実行前に実行される。図６Ｌには、加熱装置であるステージ７２が示されている。ステージ７２には、例えば、ヒータが具備されている。図６Ｌに記載の例では、ステージ７２にチップ２０が支持されている。しかし、加熱装置の配置は、図６Ｌに記載の例に限定されず、任意である。
加熱装置は、平坦化された第２のワイヤボンディングバンプ２２を当該バンプの融点以下に加熱する。加熱装置は、平坦化された第２のワイヤボンディングバンプ２２を、例えば、１００℃以上２５０℃未満に加熱する。加熱によって、平坦化された第２のワイヤボンディングバンプ２２は、軟化する。なお、第６工程（加熱工程）は、第５工程に組み込まれていてもよい。例えば、図６Ｉおよび図６Ｊに示された押圧ブロック５４に加熱装置を組み込むことにより、第５工程（バンプ平坦面を形成する工程）と、第６工程とを同時に実行することが可能である。代替的に、第６工程（加熱工程）は、後述の第７工程に組み込まれていてもよい。例えば、第７工程において、チップ２０を保持する保持ブロックに加熱装置を組み込むことにより、第７工程と、第６工程とを同時に実行することが可能である。
なお、第６工程Ｓ１０６は、省略されてもよい。
第７工程Ｓ１０７は、第１のワイヤボンディングバンプと第２のワイヤボンディングバンプとを圧着する圧着工程である。第７工程は、第５工程Ｓ１０５よりも後に実行される。
図６Ｍおよび図６Ｎを参照して、第７工程Ｓ１０７について説明する。図６Ｍには、圧着装置８０が示されている。圧着装置８０は、例えば、保持ブロック８２と、保持ブロック移動機構８４とを備える。圧着装置８０は、圧力センサ８６を備えていてもよい。
保持ブロック８２は、チップ２０を保持する保持部材である。図６Ｍに記載の例では、保持ブロック８２は、チップ２０を吸着するための吸着孔８２ａ、および、吸着孔８２ａに連通する管路８２ｂを備える。管路８２ｂは、吸引ポンプ等（図示されず）に接続される。図６Ｍに記載の例では、保持ブロック８２は、真空吸着により、チップ２０を着脱自在に保持する。
保持ブロック移動機構８４は、保持ブロック８２を、ステージ９２上に配置された基板１０に対して相対的に移動させる機構である。保持ブロック移動機構８４は、例えば、駆動装置（図示されず）と、アーム部材８４ａと、ピボット部８４ｂとを備えていてもよい。保持ブロック移動機構８４は、保持ブロック８２を、Ｚ軸に沿う方向（換言すれば、基板１０のおもて面１６に垂直な方向）にのみ移動可能であってもよい。代替的に、保持ブロック移動機構８４は、保持ブロック８２を、３次元の任意の方向に移動可能であってもよい。保持ブロック移動機構８４は、保持ブロック８２を、第１のワイヤボンディングバンプ１２の先端部１２０に向けて移動する。保持ブロック８２とともにチップ２０が移動することにより、第１のワイヤボンディングバンプ１２の先端部１２０が、第２のワイヤボンディングバンプ２２のバンプ平坦面２２１に接触する。保持ブロック８２とともにチップ２０が移動することにより、第１のワイヤボンディングバンプ１２の先端部１２０が、第２のワイヤボンディングバンプ２２のバンプ平坦面２２１に食い込む。保持ブロック８２とともにチップ２０が移動することにより、第１のワイヤボンディングバンプ１２の先端部１２０と、第２のワイヤボンディングバンプのバンプ平坦面２２１とが互いに圧着する。
なお、上述の第３工程Ｓ１０３における説明、および、図６Ｍを参照して、第１のワイヤボンディングバンプ１２の先端部１２０と第３のワイヤボンディングバンプ１２’の先端部１２０’とは、互いに向かい合う方向に傾いている。このため、第１のワイヤボンディングバンプ１２と第２のワイヤボンディングバンプ２２とが圧着され、かつ、第３のワイヤボンディングバンプ１２’と第４のワイヤボンディングバンプ２２’とが圧着される際に、基板１０とチップ２０とが、例えばＸ軸方向に沿って、互いに相対移動することが抑制される。その結果、基板１０とチップ２０との接合において、位置ずれの発生が効果的に抑制される。
なお、第１のワイヤボンディングバンプ１２の先端部１２０と第３のワイヤボンディングバンプ１２’の先端部１２０’とが、互いに離間する方向に傾いている場合についても、基板１０とチップ２０との接合において、位置ずれの発生が効果的に抑制される。
なお、バンプ平坦面２２１を有する第２のワイヤボンディングバンプ２２が、第６工程（加熱工程）によって、軟化されている場合、バンプ平坦面２２１に対する第１のワイヤボンディングバンプ１２の先端部１２０の食い込み量が増加する。食い込み量の増加により、ワイヤボンディングバンプ間の接合強度が増加する。また、バンプ平坦面２２１を有する第２のワイヤボンディングバンプ２２が、第６工程（加熱工程）によって、軟化されている場合、相対的に低い押圧力を用いて、第１のワイヤボンディングバンプ１２の先端部１２０と、第２のワイヤボンディングバンプのバンプ平坦面２２１とを互いに圧着することが可能である。このため、圧着工程により、基板１０、基板電極１４、チップ２０、および、チップ電極２４が損傷することが抑制される。
なお、各バンプ平坦面に作用する押圧力の総和は、例えば、保持ブロック８２に作用する圧力の大きさと相関する。このため、例えば、保持ブロック８２（保持ブロック８２の表面）に配置された圧力センサ８６によって、保持ブロック８２に作用する圧力を測定し、当該圧力に基づいて保持ブロック移動機構８４を制御することにより、バンプ平坦面に作用する押圧力の大きさを制御することが可能である。
図６Ｎに、第７工程Ｓ１０７を実行後の状態を示す。第７工程Ｓ１０７を実行した後の状態では、基板１０とチップ２０とは、第１のワイヤボンディングバンプ１２と第２のワイヤボンディングバンプ２２とを介して接合されている。また、基板１０とチップ２０とは、第３のワイヤボンディングバンプ１２’と第４のワイヤボンディングバンプ２２’とを介して接合されている。そして、基板１０とチップとは、１つの接合体を形成している。
図６Ｎに記載の例において、互いに接合された１つの接合ワイヤボンディングバンプ１００Ａと、隣接する互いに接合された他の接合ワイヤボンディングバンプ１００Ｂとの間の距離Ｌ１は、例えば、１μｍ以上１０００μｍ以下、１０μｍ以上１０００μｍ以下、１μｍ以上１００μｍ以下、あるいは、１０μｍ以上１００μｍ以下である。図５乃至図６Ｎに記載の基板とチップの接合方法を採用することにより、互いに隣接する接合ワイヤボンディングバンプ間の距離を、短くすることが可能である。このため、例えば、基板上にチップを高密度に搭載することが可能となる。
図５乃至図６Ｎに記載の例は、図４Ａ乃至図４Ｄに記載の例と同様の効果を奏する。また、図５乃至図６Ｎに記載の例において、押圧部材５２がシリコン板である場合には、押圧部材５２との接触により形成されるバンプ平坦面の平面度を高くすることが可能である。図５乃至図６Ｎに記載の例において、基板とバンプの接合方法が、バンプ平坦面を有するワイヤボンディングバンプを加熱する工程を含む場合には、相対的に低い押圧力を用いて、第１のワイヤボンディングバンプと第２のワイヤボンディングバンプとを接合することが可能である。
本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。また、各実施形態又は変形例で用いられる種々の技術は、技術的矛盾が生じない限り、他の実施形態又は変形例にも適用可能である。
１０ ：基板
１２ ：第１のワイヤボンディングバンプ
１２’ ：第３のワイヤボンディングバンプ
１４ ：第１電極
１４’ ：第３電極
１６ ：おもて面
２０ ：チップ
２２ ：第２のワイヤボンディングバンプ
２２’ ：第４のワイヤボンディングバンプ
２４ ：第２電極
２４’ ：第４電極
２６ ：チップ裏面
４０ ：ワイヤボンディング装置
４０ａ ：本体部
４０ｂ ：放電電極
４６ ：球状体
５０ ：平坦面形成装置
５２ ：押圧部材
５２ａ ：平坦面
５４ ：押圧ブロック
５４ａ ：吸着孔
５４ｂ ：管路
５６ ：押圧部材移動機構
５８ ：圧力センサ
６０ ：ステージ
７２ ：ステージ
８０ ：圧着装置
８２ ：保持ブロック
８２ａ ：吸着孔
８２ｂ ：管路
８４ ：保持ブロック移動機構
８６ ：圧力センサ
９２ ：ステージ
１００Ａ ：接合ワイヤボンディングバンプ
１００Ｂ ：接合ワイヤボンディングバンプ
１２０ ：先端部
１２０’ ：先端部
１２１ ：バンプ平坦面
２２０ ：先端部
２２０’ ：先端部
２２１ ：バンプ平坦面
２２２ ：基部

Claims (4)

  1. 第１部材に配置された第１電極上に第１のワイヤボンディングバンプを形成する工程と、
    第２部材に配置された第２電極上に、前記第１のワイヤボンディングバンプと同じ材料で第２のワイヤボンディングバンプを形成する工程と、
    前記第２のワイヤボンディングバンプの先端部を平坦化して、バンプ平坦面を形成する工程と、
    前記第２のワイヤボンディングバンプが前記第１のワイヤボンディングバンプよりも高温となるように、前記第１のワイヤボンディングバンプを加熱せずに前記第２のワイヤボンディングバンプを加熱する加熱工程と、
    前記第１のワイヤボンディングバンプの先端部と、前記加熱工程により軟化した前記第２のワイヤボンディングバンプの前記バンプ平坦面とを互いに圧着する圧着工程と
    を具備し、
    前記圧着工程より前に、前記第１のワイヤボンディングバンプの先端部は、平坦化されない
    接合方法。
  2. 前記バンプ平坦面を形成する工程は、前記第２のワイヤボンディングバンプの先端部を押圧部材の平坦面に接触させることにより、前記第２のワイヤボンディングバンプの先端部を平坦化する工程を含み、
    前記押圧部材の平坦面は、シリコン板の表面である
    請求項１に記載の接合方法。
  3. 前記第１部材に配置された第３電極上に第３のワイヤボンディングバンプを形成する工程を更に備え、
    前記第１のワイヤボンディングバンプを形成する工程によって形成される前記第１のワイヤボンディングバンプの先端部と、前記第３のワイヤボンディングバンプを形成する工程によって形成される前記第３のワイヤボンディングバンプの先端部とは、互いに向かい合う方向に傾いている
    請求項１または２に記載の接合方法。
  4. 前記第１部材に配置された第３電極上に第３のワイヤボンディングバンプを形成する工程を更に備え、
    前記第１のワイヤボンディングバンプを形成する工程によって形成される前記第１のワイヤボンディングバンプの先端部と、前記第３のワイヤボンディングバンプを形成する工程によって形成される前記第３のワイヤボンディングバンプの先端部とは、互いに離間する方向に傾いている
    請求項１または２に記載の接合方法。
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