JPH01256154A - バンプ電極を備えた半導体素子の製造方法 - 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〕 この発明は、少量多品種の生産に容易に対応でき、且つ
低コストで形成可能なバンプ電極を備えた半導体素子の
製造方法に関する。

（従来の技術〕 従来、半導体チップを実装する際の、半導体チツブと基
板の配線パターンとを電気的に接続する手段としては、
Ｖツイヤボンディングの他にワイヤレスボンディングが
あり、その一つとしてバンプ電極を用いて基板の配線パ
ターン面に直接接続させる方式がある。そしてかかるバ
ンプ電極の形成方法とし２ては、ＳＴＬやＣＣＢと称さ
れる方法が知られている。

Ｓ　Ｔ　Ｌ方法は、第５図に示すように、半導体チップ
１０１のＡｌ電罹パフド１０２上に、Ｃｒ　−Ｃｕ−＾
Ｕの多層金属からなる下地電極層１０３を蒸着などによ
り形成し、該下地電極層１０３上にＮｉと＾Ｕのメッキ
したＣｕボール１０４をハンダ１０５で溶着してバンプ
電極を形成するものである。なお１０６は電極パッド１
０２以外の半導体チップ１０１の表面に形成されている
ガラス等からなるパンシヘーション膜である。またＣＣ
Ｂ方法は、第６図に示すようにＳＴＬ法におけるＣｕボ
ールに代えて、ハンダを用いて半球状のバンプ電極を形
成するもので、半導体チップ１０１の電極パッド１０２
上に形成した下池電挽層１０３にハンダを蒸着したのち
、リフローすることＣよりハンダの表面張力で半球状の
ハンダバンプ１０７を形成するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで従来の半導体素子へのバンプ？１ｔＰｉ形成方
法においては、下地電極層を形成するために、半導体ウ
ェハ表面にマスクを作成する工程と、多層金属層を蒸着
又はメッキ等で形成する工程と、必要部分だけに金属層
を残ずエノチング工程などを必要とし、更には孔を設け
たマスクを介してＣｕボールを埋め込んだり、あるいは
蒸着によりハンダ層を形成するなどの工程を必要とし、
製造装置や工程が複雑であり、生産性も悪く製品がコス
ト高になるという問題点がある。更には多量生産を行う
場合には、生産ラインを一旦設定すれば効率的に製造す
ることが可能となるが、少量多品種の半導体素子を製造
する場合に、品種毎に生産ラインの組み直し等を行うこ
とは煩雑で困難であり、従来のバンプ電極形成方法は小
回りがきかず少量多品種の生産に対応することは困難で
あるという問題点がある。

本発明は、従来の半導体素子のバンプ電極形成方法にお
ける上記問題点を解決するためになされたもので、少量
多品種の生産に容易に対応でき、低コストで形成できる
バンプ電極を備えた半導体素子の製造方法を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段及び作用〕上記問題点を解
決するため、本発明は、電極パッド上にバンプ電極を備
えた半導体素子の製造方法において、酸化防止雰囲気中
で、半導体素子の電極パッド上に、該電極パッドサイズ
と同等又は細い径のハンダ細線を一定量溶融させ、ハン
ダバンプ電極を形成するものである。

このようにしてバンプ電極を形成するものであるため、
電極バンドの位置、数等の異なる種々の半導体素子に対
しても、極めて簡単な工程で電極パッド上に容易にバン
プ電極を形成することができる。

〔実施例〕

以下実施例について説明する。第１図へ〜（０１は、本
発明に係る半導体素子の製造方法の一実施例の各工程を
示す説明図である。第１図へにおいて、■は１００℃〜
３００℃程度に熱せられている加熱板で、該加熱板ｌ上
には半導体ウェハ２が載置されて加熱されるようになっ
ている。半導体ウェハ２にはＡＩ等で形成されたｔｉバ
ッド３が設けられており、該ｔｉパフド３の一辺の大き
さは８０μ〜２５０μで、好ましくは１００μ〜１５０
μ程度である。４は半導体ウェハ２の上方に配置された
ハンダ細線導出用ガイドで、半導体ウェハ２の電極パッ
ド３に沿って移動できるように構成されている。ハンダ
細線５は前記ガイド４の導出孔から導出され、且つクラ
ンパー６でクランプされて半導体ウニ４ハ２の電極バッ
ド３に向けて上下動されるように配置されている。ハン
ダ細線５の径は３０μ〜１５０μで、好ましくは５０μ
〜１００μ程度であり、その最大径は半導体ウェハ２の
電極バッド３のサイズと同等かそれより細い径に設定さ
れている。

次に各製造工程について説明する。まず第１図（８）に
示すように、半導体ウェハ２を加熱板１に載置する。こ
れにより半導体ウェハ２の電極パッド３は所定温度に加
熱される。次いでハンダ細線導出用ガイド４を、クラン
パー６によりクランプされているハンダ細線５が半導体
ウェハ２の？４８ｉパッド３上に位置するように移動さ
せる。

次いで第１図＋Ｂ＋に示すように、ハンダ細線５をクラ
ンプしているクランパー６を一定量降下させ、Ｎ２のよ
うな酸化防止雰囲気内において、ハンダ細線５の先端部
を７４極パフド３上に当接させて、ハンダ細線５の先端
部の一定量を電極パッド３上に溶融付着させる。なおＮ
２などからなる酸化防止雰囲気は、電極パッド部分にカ
バーをかけて形成される。

次に、第１［ｇ（Ｃ）に示すように、クランパー６を上
昇させると、ハンダ細線５は溶融部分５ａより分離して
、その先端はガイド４の下端近傍まで退避させられる。

そして電極パッド３上のハンダ溶融部７は表面張力によ
り電極パッド３上に半球状に保持される。

次いで第１図の）に示すように、クランパー６を一旦開
いてハンダ細線５のクランプを解き、クランパー６のみ
を一定量上昇させ、再びクランパー６を閉じてハンダ細
ｖＡ５をクランプさせる。そしてクランパー６を一定量
降下させて、ハンダ細線５が次の電極パッド３と対向す
るようにガイド４を移行させ、第１図八に示す状態にす
る。

以下同様な工程を繰り返して、１＠次電極パッド３にハ
ンダ細線５を一定量溶融付着させ、ハンダ溶融部７を形
成する。半導体ウェハ２の全ての電極パッド３にハンダ
溶融部７を形成したのち、半導体ウェハ２を加熱板１よ
り取り外して冷却することにより、電極パッド３上にハ
ンダバンプ７ａの形成された半導体ウェハが得られる。

次いでチップ毎に切断するためのスクライブライン８に
沿ってダイシングを行うことにより、ハンダバンプ７ａ
を備えた半導体素子が得られる。

なお上記実施例では、半導体ウェハ２を固定しておいて
ハンダ細線導出用ガイド４を移動させるようにしたもの
を示したが、両者をそれぞれ一方向に移動できるように
構成するなどして、要するに両者を相対的に移動できる
ように構成すればよい。

次に、本発明の第２実施例を第２図へ〜（０１の工程説
明図に基づいて説明する。この実施例は、ハンダ細線を
クランプするクランパーを２個用いて、ハンダ！ｉＩ線
の保持、搬送を確実にしてハンダバンプを形成するよう
にしたものである。すなわち、まず第２国人に示すよう
に、ハンダ細線５が、加熱板１上に載置した半導体ウェ
ハ２の電極バッド３上に位置するようにハンダ細線導出
用ガイド４を移動させ、第１クランパー１１を開き、第
１クランパー１１の下方に離間して配置した第２クラン
パー１２でハンダ細線５をクランプする。

次いで第２図（Ｂｌに示すように、ハンダ細線５をクラ
ンプした第２クランパー１２を一定量降下させて、電極
パッド３にハンダ細線５の一定量を溶融接着させる。電
極パッド３にハンダ細線５の一定量を溶融付着させたの
ち、第２図１０＋に示すように、第２クランパー１２を
上昇させて、ハンダ細線５を溶融部分５ａより分離して
、ガイド４の先端部近傍へ退避させる。

次いで第１クランパーでハンダ細線５をクランプし、一
方第２クランパー１２を開放したのち、第２図（０）に
示すように、第１クランパー１１を降下させ、ハンダ細
線５を導出用ガイド４から一定量導出させ、次いで第２
クランパー１２でハンダ細ｖＡ５をクランプし、第１ク
ランパー１１を開放して上昇させ、第２国人に示す状態
にする。以下同様にして順次各電極パッド３ヘハンダ溶
融部７を形成し、半導体ウェハ２を加熱板１より取り外
し、スクライブライン８で分離することにより、ハンダ
バンプ７ａを備えた半導体素子が得られる。

このように、本発明によるバンプ電極形成方法によれば
、従来のハンダを蒸着又はメッキしたのち加熱して成形
する方法に比べ、加熱された半導体ウェハの電極パッド
に単にハンダ細線を当接して加熱しながら溶融形成する
ものであるため、極めて簡易な工程でバンプ電極を形成
することができ、少量多品種の半導体素子の作成に極め
て有益なものである。

なお、半導体ウェハの電極パッド面を、硝酸。

硫酸、塩酸、リン酸、オレイン酸、バルミチン酸。

ステアリン酸、酪酸、レジン、炭酸ソーダ、ホウフッ化
亜鉛、ホウフッ化カドミウム、ヒドラジンの少なくとも
１種類を含む溶液で、予め洗浄してお（ことにより、ハ
ンダ溶融部７の接着状態を良好にすることができる。

また第３図に示すように、半導体ウェハ２の電極バッド
３上に予め、＾ｕ、　Ｃｒ、　Ｃｕ、　Ｓｎ、　Ｎｉ＋
　Ｔｉの少なくとも１種類以上の金属を蒸着又はメッキ
することにより下地電極１３を形成し、その上に上記し
た方法によりハンダ溶融部７を接着してハンダバンプ７
ａを形成することにより、−層密着性のよいバンプ電極
を形成することができる。な麺第３図において、１４は
パフシベーソヨン膜である。

次にこのように構成したバンプ電極を備えた半導体素子
を、基板やリードフレームに実装した半導体装置の一構
成例を、第４図に基づいて説明する。まず半導体素子１
５のハンダバンプ７ａを、セラミックやガラスエボキソ
樹脂等からなる実装基板１６の配線パターン１７へ位置
合わせを行ってフラックスや接着剤などを介して接着し
、半導体素子１５を基板１６へ仮止めする。次いでハン
ダの溶融温度（１５０’ｃ〜３００℃）に加熱されたオ
ーブン又はコンベア炉などにおいてハンダバンプ１ａ＠
？８融して、半導体素子１５を基板１６へ接着固定し、
次いで樹脂１８等で封止することによって、第４図に示
すように半導体素子１５を基板１６へ実装した半導体装
置が１′Ｊられる。

なお、上記仮止めの際の位置合わせは、加熱してハンダ
バンプ７ａを溶融させると、ハンダの表面張力により基
板１６の配線パターン１７の位置に自動１つ止が行われ
るため（これはセルフアライメントといわれる）、それ
ほどの精度を必要としない。

また半導体素子１５と基板１６との接合は、位置合わせ
を行ったのち、接合時に半導体素子１５と基板１６とを
加熱しておきハンダバンプ７ａを溶融して接合さゼるよ
うにしてもよい。

マイクロ波用ＩＣチップ、ディジタルＩＣチップ、ある
いはガリウムヒ素ＩＣチップにおいては、信号の伝播遅
延時間の短縮化を計るために、ＩＪ−ドレス実装の適用
が好ましいものである。したがってこのような高速信号
伝送用の半導体装置に、本発明に係るハンダバンプ電極
の形成法を適用して実装することは極めて有利となるも
のである。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれば
、ハンダ細線を用いて橿めて簡単な工程で電極パッド上
にバンプ電極を形成することができる。また電極パッド
の位置２種類が異なる場合でも容易に対応できるので、
生型多品種の半導体素子の生産に極めて有利となる等の
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図へ〜ｆＤ）は、本発明に係る半導体素子の製造方
法の一実施例の各工程を示す説明図、第２図へ〜ｉｎ＋
は、第２実施例の各工程を示す説明図、第３図は、本発
明の更に他の実施例で得られたバンプ１掻部分の構成を
示す断面ｌ、第４図は、本発明により得られた半導体素
子を基板に実装した半導体装置の一例を示す断面図、第
５図及び第６図は、従来のバンプ電極の構成例を示す断
面図である。 図において、ｌは加熱板、２は半導体ウェハ、３は電極
バッド、４はハンダ細線導出用ガイド、５はハンダ細線
、６はクランパー、７はハンダ溶融部、７ａはハンダバ
ンプ、１１は第１クランパー、１２は第２クランパー、
１３は下地電極、１４はパッシベーション膜を示す。 特許出願人　オリンパス光学工業株式会社第１図 （Ａ） １ニア１！熱板 （Ｂ） 第１図 （Ｃ） （Ｄ） 第２図 （Ａ） （Ｂ） 第２図 （Ｃ） （Ｄ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電極パッド上にバンプ電極を備えた半導体素子の製
   造方法において、酸化防止雰囲気中で、半導体素子の電
   極パッド上に該電極パッドサイズと同等又は細い径のハ
   ンダ細線を一定量溶融させ、ハンダバンプ電極を形成す
   ることを特徴とするバンプ電極を備えた半導体素子の製
   造方法。 ２、電極パッド上にバンプ電極を備えた半導体素子の製
   造方法において、酸化防止雰囲気中で、ハンダ細線の一
   部をクランプし、該ハンダ細線の先端を加熱してある半
   導体素子の電極パッド上に一定量降下させてハンダ細線
   の先端部を溶融し、ハンダバンプ電極を形成することを
   特徴とするバンプ電極を備えた半導体素子の製造方法。 ３、半導体素子の電極パッド面上に、予めＡｕ、Ｃｒ、
   Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｔｉの少なくとも１種類以上の金属
   を蒸着又はメッキすることにより金属層を形成すること
   を特徴とする請求項１又は２記載のバンプ電極を備えた
   半導体素子の製造方法。 ４、半導体素子の電極パッドを、予め硝酸、硫酸、塩酸
   、リン酸、オレイン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、
   酪酸、レジン、炭酸ソーダ、ホウフッ化亜鉛、ホウフッ
   化カドミウム、ヒドラジンの少なくとも１種類を含む溶
   液で洗浄することを特徴とする請求項１又は２記載のバ
   ンプ電極を備えた半導体素子の製造方法。