JPH01164041A - バンプ構造を有するｉｃ素子とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はバンプ（突起）構造を有するＩＣ（集積回路）
素子とその製造方法に関する。

（従来の技術） バンプ構造を有するＩＣ（集積回路）素子は、フリツブ
チップと呼ばれ、最近ではファクシミリの印字回路等の
厚膜回路として面実装されるようになってきている。

これによれば、コストダウンを図ることができ、益々需
要が増大する傾向にある。

以下、図に基づいて説明する。

第３図及び第４図はかかる従来のバンプ構造を有するＩ
Ｃ素子の実装方法の説明図である。

第３図は、通常、厚膜及び薄膜回路に使用されるフェー
スダウン（Ｆａｃｅ　ｄｏｗｎ）方式で基板に接合され
る、所謂フリップチップ（Ｆｌｉｐ　ｃｈｉｐ）の実装
方法を示したものであり、第３図（ａ）はＩＣ素子の断
面図、第３図（ｂ）はＩＣ素子の回路基板への実装状態
を示す断面図、第３図（ｃ）はＩＣ素子の回路基板への
実装状態を示す平面図である。

この実装方法の特徴は、ＩＣ素子（ウェハ）ｌ上にハン
ダ、金、銀２ｗ４．ニッケルからなるバンプ２を設ける
。基板回路３との接合はバンプ２がハンダの融点を利用
し、リフローで行う。ハンダ以外の他の金、銀、銅、ニ
ッケルの場合は、熱圧着又は超音波エネルギー、或いは
熱圧着と超音波を併用することで、回路基板３に接合さ
せる０回路基板３はガラス系、セラミック系、プラスチ
ック系と多枝に使用できる。そして、信鎖性を向上させ
るために、フェースダウンボンディングを行った後に、
樹脂でコーティングするのが一般的である。

このようにコーティングするのは、バンプが形成された
ＩＣ素子の表面１ａは、Ｓｉｎｇ　（酸化シリコン）　
、　ＰＳＧ（リン、ガラス）　、　ＡＩ　（アルミニウ
ム）。

５ｉＮｅ　（窒化シリコン）で構成されており、コーテ
ィングなしでは耐湿性が悪くなり、水分の浸入を防ぐた
めに、通常はシリコン系樹脂（例えばＪＣＲ−６１１０
）を最初にコーティングし、次に、エポキシ系樹脂のコ
ーティングを行う、このコーティングは、要求する信鯨
度によって、シリコン系樹脂コーティングのままでもよ
いし、エポキシ系樹脂のみのコーティングでもよいが、
エポキシは一般的に硬化時の収縮応力が大きく、Ｉ／Ｃ
チップ表面にダメージを与えることもあり、注意を要す
る。

なお、第３図において、４は回路基板３上に形成される
ニッケル、金メツキの配線パターン、５はシール樹脂で
ある。

第４図は、従来の他の例を示すテープキャリアボンディ
ング（ｔａｐｅ　ｃａｒｒｉｅｒ　ｂｏｎｄｉｎｇ　）
又はＴＡＢ（ｔａｐｅ　ａｕｔｍａｔｉｃ　ｂｏｎｄｌ
ｎｇ）と呼ばれる方式の説明図であり、次のような特徴
を持っている。

このボンディング方式はインナー・リードボンディング
〔第４図（ａ）及び第４図（ｂ）参照〕とアウター・リ
ードボンディング〔第４図（ｃ）参照〕に分かれる。

まず、第４図（ａ）及び第４図（ｂ）に示すように、Ｉ
Ｃ素子１１のバンプ１２上にメンキされたり−ド１４の
インナー・リード１４ａを接合する。所謂インナー・リ
ードボンディングを行い、その後、樹脂１６等でシール
し、電気的測定を行い、その組み立てられたＩＣ素子１
１のアウター・リード１４ｂを、第４図（ｃ）に示すよ
うに、例えば、ガラスエポキシ或いはセラミックからな
る基板１９上の配線パターン１７のパッド１８に接合す
る。所謂アウター・リードボンディングを行う。

インナー・リードボンディングの時のリードはポリイミ
ドテープ１３に張り付けられた銅箔をエツチングでリー
ド１４状にし、ハンダメツキ又はスズメツキを行い、こ
のハンダ又はスズメツキ層１５を介し、バンプ構造をも
つＩＣ素子１１のバンプ１２上に熱圧着又は超音波エネ
ルギー、又は超音波エネルギーと熱圧着を併用すること
で接合を行う、そして、先のフリップチップの場合と同
様ＩＣチップの表面の構造は変わらないから樹脂による
シールを行う、この樹脂シールカ月Ｃの信転性、耐湿性
を決める。しかし、液状樹脂の場合はバンプ側のみのポ
ツテングなので得られる耐湿性には限界がある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前記した第３図及び第４図のバンプ構造
を有するＩＣ素子は、以下の問題点を有している。

（１）浸入してくる水分に弱い、これはＩＣ素子の表面
構造が水分に弱い構造であり、しばしば配線電極が浸入
してくる水分と反応し、腐食が起こるためである。

（２）バンプ構造を有するＩＣ素子は時にシリコン（Ｓ
ｉ）等の粉末カケラが付着しており、これがフェースダ
ウンで基板に接合する時に、チップ表面に傷をつけ不良
に至らしめる。

（３）バンブ構造を有するＩＣ素子に僅かな欠陥がある
場合、フェースダウンで基板へ接合後、樹脂でシールし
た際、その収縮応力でＩＣ素子の表面に応力がかかり僅
かな欠陥を更に大きくし、不良に至らしめる。

本発明は、上記問題点を除去し、信鯨性の高いバンブ構
造を有するＩＣ素子とその製造方法を提供するものであ
る。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決するために、バンプ構造を
有するＩＣ素子において、バンプの頂上部が露出し、そ
の他の部分は保２１１１５１によって覆われるように構
成したものである。

そのバンプ構造を有するＩＣ素子の製造方法は、（ａ）
バンプを有するＩＣの全表面に保護膜を形成する工程と
、（ｂ）前記バンプの頂上部を除去して該バンプを露出
する工程を有するものである。

（作用） 本発明によれば、酸化、ホトリソ、拡散、ホトリソ、蒸
着工程を経たＩＣ素子にバンプ処理を施した後、このＩ
Ｃ素子の表面を、例えば、エポキシ樹脂コーテング材を
含む有機溶剤液に浸漬し、その後、硬化のための乾燥を
行う、この処理によりバンプ構造をもつウェハの表裏全
面に樹脂の薄い膜がバンプ表面を含む全面に得られる。

この後、バンプの頂上側を研摩砥石で研摩し、所定の金
属接合面を得る。その後、研摩汚れを洗い落とし、ＩＣ
素子をスクライビング整列を行う。こうして得られたバ
ンプ構造をもつＩＣ素子は表面と裏面に樹脂の薄い保護
膜が具備される。このように保護膜が形成される結果、
スクライビング工程で受ける外部からの衝撃や基板への
接合時に受ける衝撃時の保護機能を有すると共に、基板
への搭載後の水分の浸入に対する保護機能を有する。

（実施例・） 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図は本発明の実施例を示すバンブ構造を有するＩＣ
素子の外観を示す斜視図、第２図は第１図に示すＩＣ素
子の製造工程断面図である。

本発明に係るＩＣ素子は、第１図に示すように、Ｓｉ基
板２０（シリコンサブストレート）に設けられるＩＣ素
子のバンプ２６の頂上部を除去して、金属面２８が露出
し、その他の部分は保護膜２７によって覆われた構造を
有する。

次に、本発明のＩＣ素子の製造方法を第２図を参照しな
がら説明する。

第２図（ａ）に示すように、２０はＳｉ基板で、例えば
、Ｐ型拡散層２１．　Ｎ型拡散層２２の様に拡散処理が
行われ、同時に、５ｉ（ｈ膜２３が形成される。その後
、ＡＩ　（アルミニウム）導通回路２４が形成され、更
に、ＰＳＧ膜２５又は窒化膜等の保護膜処理が行われ、
その後、バンプを形成したい箇所のみホトリソでＰＳＧ
膜２５又は窒化膜等の保護膜の穴あけを行い、金属層２
６を形成し、その金属層２６上にバンプ２７が形成され
る。このバンプ２７の形成は、−Ｍに、バンプ材質の電
気メツキによって行い、この電気メツキ後、バンプ以外
のメタルを除去し、最終的にバンプ２７が得られる。

次に、第２図（ｂ）に示すように、バンブ処理が完了し
たウェハに、例えば、エポキシ樹脂からなる保護膜２８
を形成する。即ち、まず、バンブ処理を終えたらウェハ
は表面に埃等が付着しないように保管する。もし、異物
とか埃が付着した時は洗浄を行う。このウェハの保護膜
形成の前に処理液の原液、例えば、エポキシ樹脂（例え
ば、市販のＣＣ−０１−Ｌ３）を有機溶剤、例えば、ア
セトンで希釈し混合した液にこのウェハを浸漬する。こ
の混合の比率は要求する保護膜の厚みによって決められ
る。浸漬したら十分に攪拌し、バンプのつけ根まで気泡
がないように塗布する。塗布後、このエポキシ膜を完全
に硬化させる。気泡なく均一な被膜を得るための硬化条
件は最初１００℃×３０分で、次に２００℃×６０分の
ように低温側で有機溶剤を飛ばし高温側で完全に硬化さ
せる２段キュアーが望ましい。

なお、上記エポキシ樹脂に代えて、例えば、エポキシ系
、ポリイミド系、シリコン系樹脂を用いるようにしても
よい。

この第２図（ｂ）の状態では、フェースダウンで基板等
に接合する場合は、バンプの頂上に保護膜２８があるの
で接合ができない。そこで、この頂上の保護膜２８を均
一に取り除くために、ウェハのままでチャックし、テー
ブルにバキューム（真空）でバンプ側を表面にして吸引
し、ボール盤のテーフ゛ルに相当するものをウェハのチ
ャックテーブルとしてドリルを取り付ける側に砥石をセ
ットし、回転させることで、第２図（ｃ）に示すように
、バンプ頂上の金属面２９を露出させる。勿論、このバ
ンプの金属面２８を露出させる方法は幾通りも有り、ラ
ッピングマシンにセットし、処理できることは勿論であ
る。以上のように処理されたものは切削屑等が生じるの
できれいに洗浄、乾燥を行い、最詩的に保護膜を有する
バンプ構造を有するＩＣ素子を得ることができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、バンブ
構造を有するＩＣ素子がバンブの頂上部を除いて保護膜
を有するので、 （１）個々のダイスにする際、スクライビングしてダイ
ストレイ等に吸引ビンセント等でピンクアップして並べ
る時、保護膜があるからダイスの表面に傷がつくことは
ない、これに対して、従来の方法では、ウェハからダイ
スにする時のスクライビングでＳｔの粉末が発生し、そ
の粉末がエアーピンセットの先端に付着し、ダイスの吸
引時にダイス表面に傷がつく。

（２）スクライビングされたダイスが実際の回路基板に
フェースダウンで接合する時、異物等が介在するとダイ
ス面に傷が発生するが、本発明の場合、異物等が介在し
ても保護膜の存在によりダイス面に傷が発生することは
ない。

（３）上記のように保護膜が形成される結果、スクライ
ビング工程で受ける外部からの衝撃や基板への接合時に
受ける衝撃時の保護機能を有すると共に、基板への搭載
後の水分の浸入に対する保護機能をも有する。

特に、上記したＩＣ素子を数十個用いて１回路を構成す
る場合、それらのＩＣ素子のうち１個でも不良があると
、その１回路が不良となり大きな損失となるが、上記し
た信頼性の高いＩＣ素子を得ることにより、それによっ
て、組み合わされる回路の信頼性を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すバンプ構造を有するＩＣ
素子の外観を示す斜視図、第２図は第１図に示すＩＣ素
子の製造工程断面図、第３図及び第４図は従来のバンブ
構造を有するＩＣ素子の実装方法の説明図である。 ２０・・・Ｓｉ基板、２１・・・Ｐ型拡散層、２２・・
・Ｎ型拡散層、２３・・・ｓ＋ｏｔ膜、２４・・・ＡＩ
　（アルミニウム）導通回路、２５・・・ｐｓｃ膜、２
６・・・金属層、２７・・・バンプ、２８・・・保護膜
、２９・・・金属面。 特許出願人　沖電気工業株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）バンプの頂上部が露出し、その他の部分は保護膜
   によって覆われるように構成したことを特徴とするバン
   プ構造を有するＩＣ素子。
2. （２）バンプ構造を有するＩＣ素子の製造方法において
   、 （ａ）該バンプを有するＩＣの全表面に保護膜を形成す
   る工程と、 （ｂ）前記バンプの頂上部を除去して該バンプを露出す
   る工程を施こすことを特徴とするバンプ構造を有するＩ
   Ｃ素子の製造方法。