JPH03116838A - 半導体集積回路装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置およびその製造方法

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JPH03116838A
JPH03116838A JP1251902A JP25190289A JPH03116838A JP H03116838 A JPH03116838 A JP H03116838A JP 1251902 A JP1251902 A JP 1251902A JP 25190289 A JP25190289 A JP 25190289A JP H03116838 A JPH03116838 A JP H03116838A
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cap
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JP1251902A
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Ikuo Yoshida
吉田 育生
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    • H01L2924/16152Cap comprising a cavity for hosting the device, e.g. U-shaped cap

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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、半導体集積回路装置およびその製造方法に関
し、特にCCB(Controlled Co11ap
se Bonding) バンプを介して半導体チップ
を基板に実装するフリップチップ方式の半導体集積回路
装置に適用して有効な技術に関するものである。
〔従来の技術] 半導体集積回路装置の実装方式の一つに、CCBバンプ
を介してパッケージ基板に実装された半導体チップをキ
ャップで気密封止したチップキャリヤ(Chip Ca
rrier)がある。このチップキャリヤについては、
例えば特開昭62−249429号、特開昭63−31
0139号公報に記載されている。
第61!lは、上記文献に記載されたチップキャリヤの
断面構造を示している。このチップキャリヤ20は、ム
ライトなどのセラミック材料からなるパッケージ基板2
1の主面に形成された電極22上にCCBバンプ23を
介して接続された半導体チップ24をキャップ25で気
密封止した構造を有している。キャップ25は、例えば
窒化アルミニウム(A J2 N>からなり、封止用半
田26を介してパッケージ基板21の主面に接合されて
いる。
キャップ25の下面と半導体チップ24の裏面(上面)
とは、伝熱用半田27を介して接合されており、半導体
チップ24から発生した熱が伝熱用半田27を経てキャ
ップ25から外部に放散される構造になっている。また
、パッケージ基板21の下面に形成された電極22上に
は、CCBバンプ28が接続されている。チップキャリ
ヤ20は、このCCBバンプ28を介してモジュール基
板に実装される。
パッケージ基板21の内部には、例えばW(タングステ
ン)からなる内部配線29が形成されており、この内部
配線29を通じてパッケージ基板21の主面および下面
の電極22.22間が電気的に接続されている。
上記チップキャリヤを組立てるには、まずチップマウン
ト装置を用いて半導体チップをパフケージ基板の主面に
正確に位置決めする。すなわち、半導体チップのCCB
バンプをパッケージ基板の電極上に正確に位置決めする
。続いて、リフロー装置内でCCBバンプを加熱、溶融
してCCBバンプを電極に固着させる。次に、パッケー
ジ基板の主面にキャップを被せ、封止用半田を用いてこ
のキャップをパッケージ基板の主面に固着させるととも
に、伝熱用半田を用いて半導体チップの裏面をキャップ
に固着させる。この場合、CCBバンプはその融点が封
止用半田および伝熱用半田の融点よりも高い材料で構成
される。さもないと、リフロー装置内で封止用半田を溶
融してキャップをパッケージ基板に固着させる際にCC
Bパン、ブが再溶融し、キャップの荷重でCCBバンプ
が潰れることにより、隣り合ったCCBバンプ同士が短
絡してしまうからである。このような理由から、CCB
バンプは、例えば2重量%程度のSnを含有するP b
 / S n合金(融点=320〜330℃程度)のよ
うな高融点半田で構成されてあり、封1為用半田や伝熱
用半田は、例えばlO重景%程度のSnを含有するP 
b / S n合金(融点=290〜300℃程度)の
ような低融点半田で構成されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、実際にチップキャリヤを組立てる工程では、
CCBバンプを構成するP b / S n合金の組成
のばらつきやりフロー装置内の温度のばらつきに起因し
て、キャップをパッケージ基板に固着させる際にCCB
バンプが再溶融し、隣り合ったCCBバンプ同士が短絡
してしまうことがある。
他方、その対策としてCCBバンプの組成やりフロー装
置内の温度を高精度に制御しようとすると、材料、設備
等の費用の増大が避けられず、また組立て工程のスルー
ブツトの低下も避けられない。
本発明は、上記した問題点に着目してなされたものであ
り、その目的はCCBバンプの組成やりフロー装置内の
温度のばらつきに起因するCCBバンプ同士の短絡不良
を防止し、CCBバンプの接続信頼性を向上させること
のできる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
〔課題を解決するための手段〕
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
本願の一発明は、CCBバンプを介してパッケージ基板
の主面に実装された半導体チップをキャップで気密封止
した半導体集積回路装置において、前記CCBバンプの
一部を残余のCCBバンプよりも融点が高い材料で構成
するものである。
本願の他の発明は、前記発明における高融点CCBバン
プをパッケージ基板側に形成し、残余のCCBバンプを
半導体チップ側に形成する半導体集積回路装置の製造方
法である。
〔作用〕
前記した第一の発明によれば、リフロー装置内で封止用
半田を溶融させてキャップをパッケージ基板に接合する
際に、CCBバンプの組成やりフロー装置内の温度のば
らつきに起因して残余のCCBバンプが再溶融した場合
においても、高融点CCBバンプは溶融しないので、キ
ャップの荷重がこの高融点CCBバンプで支えられる。
これにより、再溶融したCCBバンプの潰れを防止する
ことができるので、CCBバンプ同士の短絡不良を確実
に防止することができる。
前記した第二の発明によれば、半導体チップの素子形成
面に異なる組成のCCBバンプを形成する煩雑な工程に
比べてCCBバンプの形成工程を簡略化することができ
る。
以下、実施例を用いて本発明を詳述する。
〔実施例〕
第1図に示すように、本実施例のチップキャリヤ1は、
CCBバンプ2を介してパッケージ基板3の電極4上に
実装された半導体チップ5をキャップ6で気密封止した
ものである。パッケージ基板3は、ムライトなどのセラ
ミックで構成されている。キャップ6は、例えば窒化ア
ルミニウム(AIlN>で構成されており、封止用半田
7を介してパッケージ基板3の主面に固着されている。
半導体チップ5の裏面(上面)は、伝熱用半田8を介し
てキャップ6の裏面に固着されており、これにより、半
導体チップ5から発生する熱が伝熱用半田8を経てキャ
ップ6の表面から外部に放散される構造になっている。
上記伝熱用半田8および前記封止用半田7は、例えばl
O重量%程度のSnを含有するP b / S n合金
(融点=290〜300℃程度)で構成されている。
本実施例においては、上記CCBバンプ2のうち、一部
のCCBバンプ2aが残余のCCBバンプ2よりも融点
の高い材料で構成されている。この高融点CCBバンプ
2aは、例えばCu(融点=1083℃)で構成されて
おり、残余のCCBバンプ2は、例えば2重量%程度の
Snを含有するP b / S n合金(融点=320
〜330℃〉で構成されている。高融点CCBバンプ2
 a lt、必ずしも半導体チップ5の内部配線と電気
的に接続されている必要はない。すなわち、高融点CC
Bバンプ2aは電極としての機能を有しないダミーバン
プであってもよい。従って、高融点CCBバンプ2aは
、Cuのような電気伝導度の大きい材料に限定されるも
のではなく、他のCCBバンプ2に比べて融点が充分高
いものであれば、その材質は問わない。高融点CCBバ
ンプ2aの数は1〜4個程度あれば充分であるが、これ
に限定されるものではない。
前記パッケージ基板3の下面の電極4には、上記CCB
バンプ2.2aよりも大径のCCBバンプ9が接合され
ている。チップキャリヤlは、このCCBバンプ9を介
してモジニール基板に実装されるようになっている。C
CBバンプ9は、パッケージ基板3内に設けられたW(
タングステン)などの内部配線10を通じてCCBバン
プ2、さらには半導体チップ5と電気的に接続されてい
る。CCBバンプ9は、例えば3.5重量%程度のAg
を含有するP b / S n合金からなり、その融点
は220〜230℃程度である。
次に、上記チップキャリヤ1の組立工程を説明する。
まず、第2図に示すパッケージ基板3および第3図に示
す半導体チップ5を用意する。パッケージ基板3の主面
には、多数の電極4が形成されており、その−11(例
えば3個)の電極4上には、前記高融点CCBバンプ2
aが接合されている。
一方、半導体チップ5の素子形成面には、前記パッケー
ジ基板3の電極4に対応する箇所にCCBバンプ2が接
合されている。CCBバンプ2のそれぞれは、半導体チ
ップ5の内部配線に接続された下地電極11上に接合さ
れている。ただし、前記3個の高融点CCBバンプ2a
に対応する3箇所の下地電極11上にはCCBバンプ2
は接合されていない。な右下地電極11は、例えばCr
CuおよびAuの薄膜を順次積層した複合金属膜で構成
されている。このように、本実施例では、高融点CCB
バンプ2aをパッケージ基板3側に形成し、残余のCC
Bバンプ2を半導体チップ5側に形成したので、半導体
チップ5側に異なる組成のCCBバンプ2,2aを形成
する煩雑な工程に比べてCCBバンプ2,2aの形成工
程を簡略化することができる。
次に、第4図に示すように、チップマウント装置(図示
せず)を用いて半導体チップ5のCCBバンプ2をパッ
ケージ基板3の対応する電極4上に正確に位置決めする
。このとき、パッケージ基板3側の高融点CCBバンプ
2aも半導体チップ5の対応する下地電極11に当接さ
れる。続いてM5図に示すように、パッケージ基板3を
リフロー装置(図示せず)に搬送し、不活性雰囲気にし
たりフロー装置内がCCBバンプ2の融点以上の温度(
例えば350℃程度)となるように加熱してCCBバン
プ2をパッケージ基板3の電極4に固着させる。このと
き、高融点CCBバンプ2aは溶融しないので、下地電
極11に強固に固着されることはないが、高融点CCB
バンプ2aは電極としての機能を有しないダミーバンプ
であるため何ら支障はない。一方、高融点CCBバンプ
2aが残余のCCBバンプ2と同様、電極としての機能
を有する場合は、あらかじめ高融点CCBバンプ2aの
表面にNiメツキあるいはAuメツキおよび表面にP 
b / S n層膜の被覆処理を施しておくことにより
、高融点CCBバンプ2aと下地電極11との接合強度
を充分確保することができる。
このようにしてパッケージ基板3の主面に半導体チップ
5を実装した後は、この半導体チップ5の気密封止を行
う。半導体チップ5を気密封止するには、まずパッケー
ジ基板3の主面に封止用半田7 (半田プリフォーム)
を挟んでキャップ6を被せるとともに、半導体チップ5
とキャップ6との隙間に伝熱用半田8 (半田プリフォ
ーム)を挟み、この状態でパッケージ基板3をリフロー
装置に搬送する。そして、不活性雰囲気にしたりフロー
装置内を封止用半田7 (および伝熱用半田8)の融点
以上、かつCCBバンプ2の融点以下の温度(例えば3
10〜315℃程度)となるように加熱してキャップ6
をパッケージ基板3の主面に固着させると同時に、半導
体チップ5の裏面をキャップ6に固着させることにより
、前記第1図に示すチップキャリヤ1が完成する。
上記半導体チップ5の気密封止工程では、CCBバンプ
2の組成やりフロー装置内の温度のばらつきに起因して
CCBバンプ2が再溶融してしまうことがあるが、この
場合でも高融点バンプ2aが溶融することはない。従っ
て、たとえ全てのCCBバンプ2が再溶融した場合でも
、高融点CCBバンプ2aがキャップ6の荷重を支える
ので、CCBバンプ2の潰れを防止することができる。
その結果、CCBバンプ2の組成やりフロー装置内の温
度のばらつきに起因するCCBバンプ2同士の短絡不良
を防止し、CCBバンプ2の接続信頼性を向上させるこ
とができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。
〔発明の効果〕
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
CCBバンプを介してパッケージ基板の主面に実装され
た半導体チップをキャップで気密封止する半導体集積回
路装置において、前記CCBバンプの一部を残余のCC
Bバンプよりも融点が高い材料で構成することにより、
半導体チップの気密封止工程で再溶融したCCBバンプ
の潰れを防止することができるので、CCBバンプの組
成やりフロー装置内の温度のばらつきに起因するCCB
バンプ同士の短絡不良を防止し、CCBバンプの接続信
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、本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の要部断面図、 第2図は、パッケージ基板の平面図、 第3図は、半導体チップの平面図、 第4図および第5図は、この半導体集積回路装置の製造
方法を示す要部断面図、 第6図は、従来の半導体集積回路装置の要部断面図であ
る。 1.20・・・チップキャリヤ、2,9,23゜28・
・・CCBバンプ、2a・・・高融点CCBバンプ、3
.21・・・パッケージ基板、4゜22・・・電極、5
,24・・・半導体チップ、6.25・・・キャップ、
7.26・・・封止用半田、8.27・・・伝熱用半田
、10・・・内部配線、11・・・下地電極。 第 図 第 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、CCBバンプを介してパッケージ基板の主面に実装
    された半導体チップをキャップで気密封止した半導体集
    積回路装置であって、前記CCBバンプの一部を残余の
    CCBバンプよりも融点の高い材料で構成したことを特
    徴とする半導体集積回路装置。 2、前記高融点CCBバンプが銅からなり、残余のCC
    Bバンプが鉛−錫合金からなることを特徴とする請求項
    1記載の半導体集積回路装置。 3、前記高融点CCBバンプが電極としての機能を有し
    ないダミーバンプであることを特徴とする請求項1記載
    の半導体集積回路装置。 4、前記高融点CCBバンプをパッケージ基板側に形成
    し、残余のCCBバンプを半導体チップ側に形成するこ
    とを特徴とする請求項1、2または3記載の半導体集積
    回路装置の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5700715A (en) * 1994-06-14 1997-12-23 Lsi Logic Corporation Process for mounting a semiconductor device to a circuit substrate
US6028364A (en) * 1994-09-20 2000-02-22 Hitachi, Ltd. Semiconductor device having a stress relieving mechanism
US6137185A (en) * 1996-01-16 2000-10-24 Hitachi, Ltd. Electrode structure of a wiring substrate of semiconductor device having expanded pitch
US6423571B2 (en) 1994-09-20 2002-07-23 Hitachi, Ltd. Method of making a semiconductor device having a stress relieving mechanism

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5700715A (en) * 1994-06-14 1997-12-23 Lsi Logic Corporation Process for mounting a semiconductor device to a circuit substrate
US6028364A (en) * 1994-09-20 2000-02-22 Hitachi, Ltd. Semiconductor device having a stress relieving mechanism
US6423571B2 (en) 1994-09-20 2002-07-23 Hitachi, Ltd. Method of making a semiconductor device having a stress relieving mechanism
US6137185A (en) * 1996-01-16 2000-10-24 Hitachi, Ltd. Electrode structure of a wiring substrate of semiconductor device having expanded pitch

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