JPH0158863B2 - - Google Patents
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- JPH0158863B2 JPH0158863B2 JP58008365A JP836583A JPH0158863B2 JP H0158863 B2 JPH0158863 B2 JP H0158863B2 JP 58008365 A JP58008365 A JP 58008365A JP 836583 A JP836583 A JP 836583A JP H0158863 B2 JPH0158863 B2 JP H0158863B2
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- H01L24/01—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
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- H01L2924/01082—Lead [Pb]
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は半導体素子上の電極と外部金属リード
とを接合する場合のボンデイング方法に関するも
のである。
とを接合する場合のボンデイング方法に関するも
のである。
従来例の構成とその問題点
近年、IC、LSI等の半導体素子は各種の家庭電
化製品、産業用機器の分野へ導入されている。こ
れら家庭電化製品、産業用機器は省資源化、省電
力化のためにあるいは利用範囲を拡大させるため
に、小型化、薄型化のいわゆるポータブル化が促
進されてきている。
化製品、産業用機器の分野へ導入されている。こ
れら家庭電化製品、産業用機器は省資源化、省電
力化のためにあるいは利用範囲を拡大させるため
に、小型化、薄型化のいわゆるポータブル化が促
進されてきている。
半導体素子においてもポータブル化に対応する
ために、パツケージングの小型化、薄型化が要求
されてきている。拡散工程、電極配線工程の終了
したシリコンスライスは半導体素子単位のチツプ
に切断され、チツプの周辺に設けられたアルミ電
極端子から外部端子へ電極リードを取出して取扱
いやすくしまた機械的保護のためにパツケージン
グされる。通常、これら半導体素子のパツケージ
ングにはDIL、チツプキヤリヤ、テープキヤリヤ
方式等が用いられている。この中で、接続箇所の
信頼性が高く、小型化、薄型化のパツケージング
を提供できるものとして、テープキヤリヤ方式が
ある。テープキヤリヤ方式による半導体素子のパ
ツケージングは半導体素子上の電極端子上にバリ
ヤメタルと呼ばれる多層金属膜を設け、さらに、
この多層金属膜上に電気メツキ法により金属突起
を設ける。そして、一定幅の長尺のポリイミドテ
ープ上に金属リード端子を設け、半導体素子の電
極端子上の金属突起とリード端子とを、電極端子
数に無関係に同時に一括接続するものである。し
かしながら従来のテープキヤリヤ方式も種々問題
を含んでいる。そこで本発明者らは特願昭56−
37499号においてテープキヤリヤ方式を基本にし
た新規なる接合方法（以下転写バンプ方式とよ
ぶ）を提案した。
ために、パツケージングの小型化、薄型化が要求
されてきている。拡散工程、電極配線工程の終了
したシリコンスライスは半導体素子単位のチツプ
に切断され、チツプの周辺に設けられたアルミ電
極端子から外部端子へ電極リードを取出して取扱
いやすくしまた機械的保護のためにパツケージン
グされる。通常、これら半導体素子のパツケージ
ングにはDIL、チツプキヤリヤ、テープキヤリヤ
方式等が用いられている。この中で、接続箇所の
信頼性が高く、小型化、薄型化のパツケージング
を提供できるものとして、テープキヤリヤ方式が
ある。テープキヤリヤ方式による半導体素子のパ
ツケージングは半導体素子上の電極端子上にバリ
ヤメタルと呼ばれる多層金属膜を設け、さらに、
この多層金属膜上に電気メツキ法により金属突起
を設ける。そして、一定幅の長尺のポリイミドテ
ープ上に金属リード端子を設け、半導体素子の電
極端子上の金属突起とリード端子とを、電極端子
数に無関係に同時に一括接続するものである。し
かしながら従来のテープキヤリヤ方式も種々問題
を含んでいる。そこで本発明者らは特願昭56−
37499号においてテープキヤリヤ方式を基本にし
た新規なる接合方法（以下転写バンプ方式とよ
ぶ）を提案した。
この発明の主な特徴は半導体素子上に金属突起
を形成する必要がないとともに、さらに金属突起
を転写方式により金属リード側に形成することに
ある。
を形成する必要がないとともに、さらに金属突起
を転写方式により金属リード側に形成することに
ある。
第１図をもとにして本発明者らが先に提案した
上記発明の一実施例の方法をのべる。
上記発明の一実施例の方法をのべる。
まず長尺のポリイミド樹脂テープ２１上に電極
リード２２が形成される。電極リード２２は例え
ば35μｍ厚さCu箔に0.2〜1.0μｍ程度のSnメツキ
を施こしたもので、通常のフイルムキヤリヤ方式
に用いる構成と同一のものである。次に基板２３
上に金属リード２２の間隔と同一寸法に金属突起
２４が電解メツキ法で形成される（第１図ａ）。
リード２２が形成される。電極リード２２は例え
ば35μｍ厚さCu箔に0.2〜1.0μｍ程度のSnメツキ
を施こしたもので、通常のフイルムキヤリヤ方式
に用いる構成と同一のものである。次に基板２３
上に金属リード２２の間隔と同一寸法に金属突起
２４が電解メツキ法で形成される（第１図ａ）。
金属突起２４と金属リード２２とを位置合せ
し、ツール２６で矢印２７のごとく加熱、加圧す
れば（第１図ｂ）、仮に金属突起２４がAuで構成
されておれば、金属リード２２に形成されている
Snと共晶を起こし、完全な接合を得ることがで
きる。加圧２７を取り去れば、金属突起２４は基
板２３側から剥離され、金属リード２２に接合さ
れた状態となる（第１図ｃ）。第１図ｃの状態は
基板２３の金属突起２４を、金属リード２２側に
転写したことになる。
し、ツール２６で矢印２７のごとく加熱、加圧す
れば（第１図ｂ）、仮に金属突起２４がAuで構成
されておれば、金属リード２２に形成されている
Snと共晶を起こし、完全な接合を得ることがで
きる。加圧２７を取り去れば、金属突起２４は基
板２３側から剥離され、金属リード２２に接合さ
れた状態となる（第１図ｃ）。第１図ｃの状態は
基板２３の金属突起２４を、金属リード２２側に
転写したことになる。
次に半導体素子２５上のアルミニウム電極２８
に金属突起２４を位置合せし、ツール２６′で２
７′のごとく加熱、加圧する（第１図ｄ）。この動
作により、金属突起２４のAnと半導体素子２５
上のアルミニウム電極２８とは合金化し、完全な
接合を得ることができる。この状態を第１図ｅに
示した。
に金属突起２４を位置合せし、ツール２６′で２
７′のごとく加熱、加圧する（第１図ｄ）。この動
作により、金属突起２４のAnと半導体素子２５
上のアルミニウム電極２８とは合金化し、完全な
接合を得ることができる。この状態を第１図ｅに
示した。
この第１図の方法において、金属リード２２の
間隔、基板２３上に形成した金属突起２４の間隔
さらに半導体素子２５上のアルミニウム電極２８
の間隔は同一値である。
間隔、基板２３上に形成した金属突起２４の間隔
さらに半導体素子２５上のアルミニウム電極２８
の間隔は同一値である。
以上のべた本発明にかかる方法は通常用いられ
ているフイルムキヤリヤのリードに、別の基板上
に形成した金属突起とを接合せしめ、この段階で
リードに金属突起を転写するものである。そして
リードに形成された金属突起は半導体素子上のア
ルミニウム電極に容易に接合される。
ているフイルムキヤリヤのリードに、別の基板上
に形成した金属突起とを接合せしめ、この段階で
リードに金属突起を転写するものである。そして
リードに形成された金属突起は半導体素子上のア
ルミニウム電極に容易に接合される。
本発明者は、この方式において、金属リード表
面に形成されている材料が、転写用の金属突起と
容易に合金を形成しやすいと、半導体素子上のア
ルミニウム電極へ前記金属突起を加圧・加熱して
接合する際、金属リードと金属突起同志の合金化
が先行し、アルミニウム電極と金属突起との合金
時には、前記金属突起の全体量が不足したり、あ
るいは、先行している合金層のために加圧力が不
均一になつてしまつていた。このために、アルミ
ニウム電極と金属突起との接合が不充分になり、
信頼度の低い接合になつていた。
面に形成されている材料が、転写用の金属突起と
容易に合金を形成しやすいと、半導体素子上のア
ルミニウム電極へ前記金属突起を加圧・加熱して
接合する際、金属リードと金属突起同志の合金化
が先行し、アルミニウム電極と金属突起との合金
時には、前記金属突起の全体量が不足したり、あ
るいは、先行している合金層のために加圧力が不
均一になつてしまつていた。このために、アルミ
ニウム電極と金属突起との接合が不充分になり、
信頼度の低い接合になつていた。
作えば前記金属リード表面にSnメツキ処理が
施こされ、金属突起Au、半導体素子上の電極が
アルミニウムの場合、AuとSnの合金化温度は、
AuとAlの合金化温度よりも約半分程度低い。こ
のような場合、Au−Snの合金化が著るしく先行
し、SnにAuが溶けこみ、Auの絶対量が不足する
ばかりでなく、進行するAu−Snの溶けた合金層
のため、圧力は不均一になり、加圧する事によつ
て金属突起Auによるアルミニウム表面に形成さ
れている酸化膜を除去できなくなり、接合不良を
現出することを見い出した。
施こされ、金属突起Au、半導体素子上の電極が
アルミニウムの場合、AuとSnの合金化温度は、
AuとAlの合金化温度よりも約半分程度低い。こ
のような場合、Au−Snの合金化が著るしく先行
し、SnにAuが溶けこみ、Auの絶対量が不足する
ばかりでなく、進行するAu−Snの溶けた合金層
のため、圧力は不均一になり、加圧する事によつ
て金属突起Auによるアルミニウム表面に形成さ
れている酸化膜を除去できなくなり、接合不良を
現出することを見い出した。
発明の目的
本発明は、このような従来の問題に鑑み、特に
金属リード表面材料を選択することにより、金属
突起と半導体素子上の電極との接合をより確実に
実施し、接合の信頼性をより高めた転写バンプ方
式におけるボンデイング方法を提供することを目
的とする。
金属リード表面材料を選択することにより、金属
突起と半導体素子上の電極との接合をより確実に
実施し、接合の信頼性をより高めた転写バンプ方
式におけるボンデイング方法を提供することを目
的とする。
発明の構成
転写バンプ方式における接合において、フイル
ムキヤリヤの金属リードの表面材料と金属突起と
の合金化温度が、半導体素子上の電極材料と金属
突起との合金化温度よりも高くするために、前記
金属リード表面材料を金属突起と合金を形成しに
くい材料でかつ、前記金属突起と熱圧着できる材
料で構成するものである。
ムキヤリヤの金属リードの表面材料と金属突起と
の合金化温度が、半導体素子上の電極材料と金属
突起との合金化温度よりも高くするために、前記
金属リード表面材料を金属突起と合金を形成しに
くい材料でかつ、前記金属突起と熱圧着できる材
料で構成するものである。
実施例の説明
まず、第２図で本発明に用いる金属リード部分
を説明する。
を説明する。
長尺のテープで半導体素子を載置するための開
孔部３２を有するポリイミイドフイルム３１上
に、前記開孔部３２まで延在した金属リード３３
が設けられている。前記金属リード３３の用材は
Cu箔３４を蝕刻して形成したもので、前記金属
リード３３の表面には、Au又はNi層３５が電解
法又は無電解法により形成される。前記Au又は
Ni層３５の厚さ0.2〜1.0μｍ程度の厚さである。
次に本発明のフイルムキヤリヤの金属リード３３
により基板上の金属突起を転写接合する状態を説
明する。第３図で示される様に基板４０上の金属
突起４１は少なくとも金で形成される（第３図
ａ）。前記金属リード３３と前記金属突起４１と
を位置合せし、ツール４２で矢印のごとく加熱、
加圧すれば、仮に前記金属リード３３の表面金属
がAu層で形成されるならば、AuとAu同志の単
なる熱圧着で、前記金属突起４１は金属リード３
３側へ転写接合される（第３図ｂ）。この場合、
AuとAu間の熱圧着であるから、従来例で述べた
ごとくのAu−Snの合金は発生しないから、前記
突起４１の形状変化も見られない。
孔部３２を有するポリイミイドフイルム３１上
に、前記開孔部３２まで延在した金属リード３３
が設けられている。前記金属リード３３の用材は
Cu箔３４を蝕刻して形成したもので、前記金属
リード３３の表面には、Au又はNi層３５が電解
法又は無電解法により形成される。前記Au又は
Ni層３５の厚さ0.2〜1.0μｍ程度の厚さである。
次に本発明のフイルムキヤリヤの金属リード３３
により基板上の金属突起を転写接合する状態を説
明する。第３図で示される様に基板４０上の金属
突起４１は少なくとも金で形成される（第３図
ａ）。前記金属リード３３と前記金属突起４１と
を位置合せし、ツール４２で矢印のごとく加熱、
加圧すれば、仮に前記金属リード３３の表面金属
がAu層で形成されるならば、AuとAu同志の単
なる熱圧着で、前記金属突起４１は金属リード３
３側へ転写接合される（第３図ｂ）。この場合、
AuとAu間の熱圧着であるから、従来例で述べた
ごとくのAu−Snの合金は発生しないから、前記
突起４１の形状変化も見られない。
次に半導体素子４３上のアルムミニウム電極４
４と前記金属リード３３へ転写した金属突起４１
とを位置合せし（第３図ｃ）、ツール４２′で加
圧、加熱すれば、前記金属突起４１とアルミニウ
ム電極４４とは約300℃以上の温度でAu−Alの
合金層を形成し、接合されるものである（第３図
ｄ）。
４と前記金属リード３３へ転写した金属突起４１
とを位置合せし（第３図ｃ）、ツール４２′で加
圧、加熱すれば、前記金属突起４１とアルミニウ
ム電極４４とは約300℃以上の温度でAu−Alの
合金層を形成し、接合されるものである（第３図
ｄ）。
前記ツール４２′で加圧、加熱した段階で、半
導体素子４３上のアルミニウム電極４４と前記金
属突起４１とは、その界面で合金化するわけであ
るが、前記金属リード３３のAuと金属突起４１
のAuとは、合金化しないし、この界面での溶融
物が発生しない。したがつてツール４２′による
圧力は均一に金属リード３３に加わり、前記金属
リード３３を介して、前記金属突起４１を押しつ
ぶし、前記アルミニウム電極４４の表面の酸化物
を除去し、Au−Alの強い合金層を形成するもの
である。
導体素子４３上のアルミニウム電極４４と前記金
属突起４１とは、その界面で合金化するわけであ
るが、前記金属リード３３のAuと金属突起４１
のAuとは、合金化しないし、この界面での溶融
物が発生しない。したがつてツール４２′による
圧力は均一に金属リード３３に加わり、前記金属
リード３３を介して、前記金属突起４１を押しつ
ぶし、前記アルミニウム電極４４の表面の酸化物
を除去し、Au−Alの強い合金層を形成するもの
である。
又、他の実施例として、前記金属リード３３の
表面の金属層３５がNiで構成されるならばNiと
Auとの合金化温度は、300℃前後から開始される
が、Au−Snの如きの積極的な合金層を形成しな
い。Au−Alの合金化温度は525℃であるが、実
際には300℃前後の温度で合金化を開始する。し
たがつて、ツール４２′での加圧、加熱時には、
前記金属リード３３上のNi層と金属突起４１間
の合金化は余り促進されず、もつぱら、前記金属
突起４１とアルミニウム電極４４のAu−Alの合
金化が積極的に促進される事となるから、ツール
４２′による圧力は均一に金属リード３３に加わ
り、前記金属リード３３を介して、前記金属突記
４１を押しつぶし、前記アルミニウム電極４４の
表面の酸化物を除去し、Au−Alの強い合金層を
形成するものである。
表面の金属層３５がNiで構成されるならばNiと
Auとの合金化温度は、300℃前後から開始される
が、Au−Snの如きの積極的な合金層を形成しな
い。Au−Alの合金化温度は525℃であるが、実
際には300℃前後の温度で合金化を開始する。し
たがつて、ツール４２′での加圧、加熱時には、
前記金属リード３３上のNi層と金属突起４１間
の合金化は余り促進されず、もつぱら、前記金属
突起４１とアルミニウム電極４４のAu−Alの合
金化が積極的に促進される事となるから、ツール
４２′による圧力は均一に金属リード３３に加わ
り、前記金属リード３３を介して、前記金属突記
４１を押しつぶし、前記アルミニウム電極４４の
表面の酸化物を除去し、Au−Alの強い合金層を
形成するものである。
前記金属リード３３上の金属層３５は、第２図
では、前記金属リード３３の全面に形成されてい
るが、金属突起４１が転写接合される領域のみに
形成しても良い。
では、前記金属リード３３の全面に形成されてい
るが、金属突起４１が転写接合される領域のみに
形成しても良い。
発明の効果
以上の様に本発明のボンデング方法は、金属リ
ード表面に合金化温度を高くする層を形成するこ
とにより、半導体素子上のアルミニウム電極と金
属突起とのより確実な、信頼性の高い接合を得る
ことができるものである。
ード表面に合金化温度を高くする層を形成するこ
とにより、半導体素子上のアルミニウム電極と金
属突起とのより確実な、信頼性の高い接合を得る
ことができるものである。
すなわち、従来のごとく金属リード上のSn層
を使えば、前記アルミニウム電極と金属突起との
加圧、加熱時の接合時に、Au−Snの合金化が先
行してしまい、前記Snが著じるしく前記金属突
起を侵蝕し、かつ溶融状態のAu−Sn合金のため
に圧力が、前記金属突起へ均一に加わらないとい
う現象が発生していた。しかしながら本発明のボ
ンデイング方法によれば、リード表面にAu−Ni
等の合金化温度を高くする層を形成するため、前
記金属突起とアルミニウム電極との接合時の加
圧、加熱時において、前記金属リードと金属突起
の合金化が促進されない。このために圧力は前記
金属リードを通して前記金属突起へ均一に加わる
から、確実な信頼性の高い接合が、前記金属突起
と半導体素子上のアルミニウム電極および前記金
属突起と金属リード間に得られるものである。
を使えば、前記アルミニウム電極と金属突起との
加圧、加熱時の接合時に、Au−Snの合金化が先
行してしまい、前記Snが著じるしく前記金属突
起を侵蝕し、かつ溶融状態のAu−Sn合金のため
に圧力が、前記金属突起へ均一に加わらないとい
う現象が発生していた。しかしながら本発明のボ
ンデイング方法によれば、リード表面にAu−Ni
等の合金化温度を高くする層を形成するため、前
記金属突起とアルミニウム電極との接合時の加
圧、加熱時において、前記金属リードと金属突起
の合金化が促進されない。このために圧力は前記
金属リードを通して前記金属突起へ均一に加わる
から、確実な信頼性の高い接合が、前記金属突起
と半導体素子上のアルミニウム電極および前記金
属突起と金属リード間に得られるものである。
第１図ａ〜ｅは本発明者らがすでに提案した転
写バンプ方法を示す製造工程図、第２図は本発明
に用いるフイルムキヤリヤの断面図、第３図ａ〜
ｄは本発明の実施例の方法による転写バンプ方式
のボンデイング方法を示す製造工程図である。 ２２，３３……金属リード、３５……金属層、
２４，４１……金属突起、２５，４３……半導体
素子、２８，４４……アルミニウム電極。
写バンプ方法を示す製造工程図、第２図は本発明
に用いるフイルムキヤリヤの断面図、第３図ａ〜
ｄは本発明の実施例の方法による転写バンプ方式
のボンデイング方法を示す製造工程図である。 ２２，３３……金属リード、３５……金属層、
２４，４１……金属突起、２５，４３……半導体
素子、２８，４４……アルミニウム電極。
Claims (1)
- １ 基板上に形成された金属突起を金属リードに
接合し、前記基板より前記金属突起を分離した
後、前記金属リードに接合した金属突起と半導体
素子上の電極とを加圧、加熱して接合する方法に
おいて、前記金属リードの表面材料と前記金属突
起との合金化温度が前記金属突起と前記半導体素
子上の電極との合金化温度よりも高いことを特徴
とするボンデイング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58008365A JPS59139635A (ja) | 1983-01-20 | 1983-01-20 | ボンデイング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58008365A JPS59139635A (ja) | 1983-01-20 | 1983-01-20 | ボンデイング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59139635A JPS59139635A (ja) | 1984-08-10 |
| JPH0158863B2 true JPH0158863B2 (ja) | 1989-12-13 |
Family
ID=11691205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58008365A Granted JPS59139635A (ja) | 1983-01-20 | 1983-01-20 | ボンデイング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59139635A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01214032A (ja) * | 1988-02-22 | 1989-08-28 | Canon Inc | 電気回路装置 |
| JP2556881B2 (ja) * | 1988-05-31 | 1996-11-27 | キヤノン株式会社 | 電気回路装置 |
-
1983
- 1983-01-20 JP JP58008365A patent/JPS59139635A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59139635A (ja) | 1984-08-10 |
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