JPH03171643A - Jointing of metal member, method and device for manufacture of semiconductor integrated circuit device using same - Google Patents

Jointing of metal member, method and device for manufacture of semiconductor integrated circuit device using same

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JPH03171643A
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Koichiro Sekiguchi
関口 浩一郎
Masayuki Iketani
昌之 池谷
Kunizo Sawara
佐原 邦造
Ikuo Yoshida
吉田 育生
Akiomi Kono
顕臣 河野
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Abstract

PURPOSE:To reduce heat damage to a semiconductor chip and to realize a reduction in a reflow time and a reduction in the size of a reflow furnace by a method wherein an atomic beam or an ion energy beam is irradiated on the joint surfaces of a pair of metal members housed in a vacuum container and thereafter, the metal members are transferred to a container, in which a high-purity inert gas-containing atmosphere is formed, and the joint surfaces of the metal members are pressure-welded to each other under normal pressures. CONSTITUTION:A pair of source guns 18 for transforming Ar gas introduced in a surface activating chamber 17 into an atom beam are installed in the chamber 17 and a semiconductor chip 5 and a package substrate 3 are irradiated with this atomic beam. Thereby, an activating treatment is performed on the surfaces of CCB bumps 2 and electrodes 4. After that, the chip 5 and the substrate 3 are immediately transferred to a jointing chamber 20 as they are respectively housed in trays 15a and 15b through a second load-lock chamber 19. A high-purity inert gas-containing atmosphere of normal pressures is formed in the chamber 20. A temporary jointing mechanism and a fusion jointing mechanism are provided in the interior of the chamber 20 and the temporary jointing and the final jointing are performed using these mechanisms.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属接合方法およびそれを用いた半導体集積
回路装置の製造技術に関し、例えばフリップチップ(N
ip chip)方式や、T A B (Tape A
utomated Bonding)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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a metal bonding method and a manufacturing technology of semiconductor integrated circuit devices using the same.
ip chip) method, T A B (Tape A
The present invention relates to a technique that is effective when applied to a semiconductor integrated circuit device using an automated bonding method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、ゲートアレイやマイクロコンピュータなどの論理
LSIにおいては、集積回路の多機能化や高密度化に伴
って外部回路との接続を行う端子(人出力ピン)の数が
急速に増大しているため、半導体チップの間辺部に設け
たボンデイングノくツドにワイヤを接続して外部回路と
の接続を行うワイヤボンディング方式が限界に達してい
る。またワイヤボンディング方式は、内部回路領域の配
線を周辺部のボンディングパッドまで引き回す必要があ
るために配線長が長くなり、その結果、信号伝達速度が
遅延するという欠点を有していることから、高速動作が
要求される論理LSIの実装方式としては不向きである
In recent years, in logic LSIs such as gate arrays and microcomputers, the number of terminals (output pins) for connecting with external circuits has rapidly increased as integrated circuits have become more multifunctional and denser. The wire bonding method, in which wires are connected to bonding holes provided at the edges of a semiconductor chip to connect external circuits, has reached its limit. In addition, the wire bonding method has the disadvantage that the wiring in the internal circuit area must be routed to the bonding pad in the peripheral area, which increases the wiring length, resulting in a delay in signal transmission speed. This is not suitable as a mounting method for logic LSIs that require high performance.

このような理由から、半導体チップのA1電極上に半田
材料で構成したCCBバンプ(Bump,突起電極)を
接合し、このCCB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や、前記Al電極上にA
 u / Sn共晶合金からなるバンプを接合し、絶縁
フィルムの主面に形成されたリードにこのバンプを介し
て半導体チップを実装するTAB方式が注目されている
。とりわけフリソブチップ方式は、半導体チップの周辺
部のみならず、内部回路領域にも端子を設けることがで
きるので、半導体チップの多ビン化に極めて有効な実装
方式である。また、内部回路領域に端子を設けることに
より配線長も短くなるので、高速論理LSIの実装方式
としても極めて有用である。
For these reasons, the flip-chip method, in which a CCB bump (bump, protruding electrode) made of a solder material is bonded onto the A1 electrode of a semiconductor chip, and the semiconductor chip is mounted on a substrate via this CCB bump, and the above-mentioned Al A on the electrode
The TAB method is attracting attention in which bumps made of a u/Sn eutectic alloy are bonded and a semiconductor chip is mounted via the bumps on leads formed on the main surface of an insulating film. In particular, the Frisob chip method is an extremely effective mounting method for increasing the number of bins of semiconductor chips because it is possible to provide terminals not only in the periphery of the semiconductor chip but also in the internal circuit area. Furthermore, since the wiring length is shortened by providing terminals in the internal circuit area, it is extremely useful as a mounting method for high-speed logic LSIs.

上記フリップチップ方式にわけるCCBバンプの形成方
法としては、従来より半田蒸着法や半田ボール供給法が
用いられている。例えば半田蒸着法では、次のようにし
てCCBバンプを形戊する。
Conventionally, solder vapor deposition and solder ball supply methods have been used as methods for forming CCB bumps, which are categorized into the above-mentioned flip-chip method. For example, in the solder vapor deposition method, CCB bumps are formed as follows.

まず、半導体チップのAll電極上に、例えばCr,C
uおよびAuからなる薄膜を順次蒸着して半田下地層(
B L M ; Bump Limitting Me
tallurgy)を形成する。半田下地層のうち、最
下層のCrは半田バンプとAA電極との合金化反応を防
止するために設けられ、中間層のCuは半田の濡れ性を
向上させるために設けられる。また、最上層のAuは下
層のCuの腐食を防止するために設けられる。
First, on the All electrode of the semiconductor chip, for example, Cr, C
A solder base layer (
BLM; Bump Limiting Me
tallurgy). Of the solder base layers, Cr in the lowest layer is provided to prevent an alloying reaction between the solder bumps and the AA electrode, and Cu in the intermediate layer is provided to improve solder wettability. Further, the uppermost layer of Au is provided to prevent corrosion of the lower layer of Cu.

次に、上記半田下地層の上にP b / S n合金な
どからなる半田膜を選択的に蒸着した後、不活性ガス雰
囲気の溶融炉内でこの半田膜を加熱、溶融し、溶融時の
表面張力を利用して球状のCCBバンプを作戊する。一
方、半田ボール供給法は、例えば1987年7月発行、
「溶接技術」P88〜P91に記載のように、Af電極
表面に付着している酸化物、水分、油脂分などの汚染物
をイオン衝撃で完全に除去した後、超高真空中で球状の
半田ボールを重ね合せて接合する方法である。
Next, after selectively depositing a solder film made of a Pb/Sn alloy or the like on the solder base layer, this solder film is heated and melted in a melting furnace with an inert gas atmosphere. Spherical CCB bumps are created using surface tension. On the other hand, the solder ball supply method, published in July 1987, for example,
As described in "Welding Techniques" on pages 88 to 91, after completely removing contaminants such as oxides, moisture, and fats and oils adhering to the surface of the Af electrode by ion bombardment, spherical solder is formed in an ultra-high vacuum. This is a method of joining balls by overlapping them.

上記フリップチップ方式を用いた半導体集積回路装置の
一つに、チンプキャリャ(Chip Carrier)
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6 3−3 10139
号公報などに記載されている。
One of the semiconductor integrated circuit devices using the flip-chip method is the chip carrier.
There is. Regarding this chip carrier, for example, JP-A-62-249429, JP-A-63-3-10139,
It is stated in the issue bulletin etc.

第15図は、上記文献に記載されたチップキャリアの断
面構造を示している。このチップキャリア50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5l
の主面に形成された電極52上にCCBバンプ53を介
して接続された半導体チップ54をキャップ55で気密
封止したパッケージ構造を備えている。キャップ55は
、例えば窒化アルミニウム(A f N)からなり、封
止用半田56を介してパッケージ基板51の主面に接合
されている。
FIG. 15 shows a cross-sectional structure of the chip carrier described in the above-mentioned document. This chip carrier 50 includes a package substrate 5l made of a ceramic material such as mullite.
It has a package structure in which a semiconductor chip 54 is hermetically sealed with a cap 55, which is connected to an electrode 52 formed on the main surface of the semiconductor chip 54 via a CCB bump 53. The cap 55 is made of aluminum nitride (A f N), for example, and is bonded to the main surface of the package substrate 51 via a sealing solder 56 .

半導体チγプ54の背面(上面)は、伝熱用半田57を
介してキャップ55の下面に接合されている。これは、
半導体チップ54から発生した熱を伝鵠用半田57を通
じてキャップ55に伝達するためである。また、パッケ
ージ基板51の下面の電極52には、このチップヰヤリ
ア50をモジ一−ル基板などに実装するためのCCBバ
ンプ58が形成される。このCCBバンプ58は、チッ
プキャリア50の組立てが完了した後、例えば半田ボー
ル供給法により前記電極52に接合される。
The back surface (upper surface) of the semiconductor chip 54 is bonded to the lower surface of the cap 55 via heat transfer solder 57. this is,
This is to transfer heat generated from the semiconductor chip 54 to the cap 55 through the solder 57. Furthermore, CCB bumps 58 are formed on the electrodes 52 on the lower surface of the package substrate 51 for mounting the chip carrier 50 on a modular substrate or the like. After the assembly of the chip carrier 50 is completed, the CCB bumps 58 are bonded to the electrodes 52 by, for example, a solder ball supply method.

パッケージ基板51の内部には、例えばW(タングステ
ン)からなる内部配線59が形成されており、この内部
配線59を通じてパッケージ基板51の主面および下面
の電極52.52間が電気的に接続されている。
An internal wiring 59 made of, for example, W (tungsten) is formed inside the package substrate 51, and electrodes 52 and 52 on the main surface and the bottom surface of the package substrate 51 are electrically connected through this internal wiring 59. There is.

上記チップキャリアを組立てるには、まずチップマウン
ト装置を用いて半導体チップのCCBバンプをパッケー
ジ基板の主面の電極上に正確に位置決めする。このとき
、CCBバンプと電極との接合部にフラックスを塗布す
る。フラックスは、CCBバンプを構或する半田の表面
に形成された自然酸化膜の除去およびリフロ一時におけ
る半田表面の再酸化防止を目的として塗布される。また
フラックスは、リフロ一時における半田の濡れ性の向上
を目的として塗布される。
To assemble the chip carrier, first, a chip mounting device is used to accurately position the CCB bumps of the semiconductor chip on the electrodes on the main surface of the package substrate. At this time, flux is applied to the joint between the CCB bump and the electrode. Flux is applied for the purpose of removing a natural oxide film formed on the surface of the solder constituting the CCB bump and preventing re-oxidation of the solder surface during reflow. Further, flux is applied for the purpose of improving solder wettability during reflow.

続いて、上記パッケージ基板をリフロー炉に移送する。Subsequently, the package substrate is transferred to a reflow oven.

その際、振動などによるCCBバンプの位置ずれを防止
する必要があるが、前記フラックスは、この位置ずれを
防止する役割をも果たしている。そして、リフロー炉内
に不活性ガスの雰囲気を形戊し、この中でCCBバンプ
を加熱、再溶融することによって、半導体チップをパッ
ケージ基板の主面にフェイスダウンボンディングする。
At this time, it is necessary to prevent displacement of the CCB bump due to vibrations, and the flux also plays a role in preventing this displacement. Then, an inert gas atmosphere is created in the reflow oven, and the CCB bumps are heated and remelted in the atmosphere to perform face-down bonding of the semiconductor chip to the main surface of the package substrate.

次に、封止用半田を用いて上記パッケージ基板の主面に
キャップを半田付けする。また、伝熱用半田を用いて半
導体チップの背面をキャップの下面に半田付けする。パ
ッケージ基板の主面にキャップを半田付けするには、あ
らかじめパッケージ基坂の主面およびキャップの脚部に
封止用の予備半田を被着しておき、この予備半田の表面
にフラックスを塗布した後、パッケージ基板の主面にキ
ャップを搭載し、次いでリフロー炉にて予備半田を加熱
、再溶融する。また、半導体チップの背面をキャップの
下面に半田付けするには、キャップの下面、または半導
体チップの背面にあらかじめ伝怨用の予備半田を被着し
ておき、この予備半田の表面にフラックスを塗布した後
、前記リフロー炉にてこの予備半田を加熱、再溶融する
Next, a cap is soldered to the main surface of the package substrate using sealing solder. Further, the back surface of the semiconductor chip is soldered to the bottom surface of the cap using heat transfer solder. To solder the cap to the main surface of the package board, apply preliminary solder for sealing to the main surface of the package board and the legs of the cap in advance, and then apply flux to the surface of this preliminary solder. After that, a cap is mounted on the main surface of the package substrate, and then the preliminary solder is heated and remelted in a reflow oven. To solder the back of the semiconductor chip to the bottom of the cap, apply preliminary solder to the bottom of the cap or the back of the semiconductor chip in advance, and then apply flux to the surface of this preliminary solder. After that, this preliminary solder is heated and remelted in the reflow oven.

キャップをパッケージ基板の主面に半田付けする作業と
、半導体チップの背面をキャップの下面に半田付けする
作業は同一工程で行われる。従って、封止用半田と伝熱
用半田とは、溶融温度がほぼ等しい半田材料で構戊され
る。また、封止用半田および伝熱用半田は、CCBバン
プを構戒する半田よりも低い溶融温度の半田で構威され
る。さもないと、リフロー炉内で予備半田を加熱、溶融
する際にCCBバンプが再溶融し、キャップの荷重でC
CBバンプが潰れてしまうために、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1よ、例えば2〜3重量%程度のS
nを含有するP b / S n合金(溶融温度=32
0〜330℃程度)などの高融点半田で構威され、封止
用半田および伝熱用半田は、例えば10重量%程度のS
nを含有するP b / S n合金(溶融温度=29
0〜300℃程度)のような低融点半田で構或される。
The operation of soldering the cap to the main surface of the package substrate and the operation of soldering the back surface of the semiconductor chip to the lower surface of the cap are performed in the same process. Therefore, the sealing solder and the heat transfer solder are made of solder materials having approximately the same melting temperature. In addition, the sealing solder and the heat transfer solder are made of solder having a lower melting temperature than the solder that protects the CCB bump. Otherwise, the CCB bump will remelt when the pre-solder is heated and melted in the reflow oven, and the CCB bump will be damaged by the load of the cap.
This is because the CB bumps are crushed, resulting in short circuits between adjacent CCB bumps. For this reason, for CCB bump 1, for example, about 2 to 3% by weight of S.
P b /S n alloy containing n (melting temperature = 32
The sealing solder and the heat transfer solder contain, for example, about 10% by weight of S.
P b /S n alloy containing n (melting temperature = 29
The solder is made of a low melting point solder (about 0 to 300°C).

このように、チップキャリアの組立て工程では、パッケ
ージ基板の主面にCCBバンプを介して半導体チップを
実装する工程や、パッケージ基板の主面にキャップを半
田付けして半導体チップを気密封止したり、半導体チッ
プの背面をキャップの下面に半田付けしたりする工程が
伴われるため、半田付け′の良否がCCBバンプの接続
信頼性や、パッケージの気密信頼性ならびに冷却効率を
大きく左右する。
In this way, the chip carrier assembly process involves mounting the semiconductor chip on the main surface of the package substrate via CCB bumps, and hermetically sealing the semiconductor chip by soldering a cap to the main surface of the package substrate. Since this method involves a step of soldering the back surface of the semiconductor chip to the bottom surface of the cap, the quality of the soldering greatly affects the connection reliability of the CCB bumps, the hermetic reliability of the package, and the cooling efficiency.

また、半田ボールの他の接合方法としては、1987年
7月発行、「溶接技術」P88〜P91に記載のように
、接合表面に付着している酸化物、水分、油脂分などの
汚染物をイオン衝撃で完全に除去し、超高真空中で材料
を重ね合せて接合する方法も知られている。
In addition, as another method for joining solder balls, as described in "Welding Technology" published in July 1987, pages 88 to 91, there is a method to remove contaminants such as oxides, moisture, oil, and fats adhering to the joining surface. A method is also known in which the material is completely removed by ion bombardment and then the materials are stacked and bonded in an ultra-high vacuum.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

前記TAB方式やフリップチップ方式には、下記のよう
な問題がある。
The TAB method and flip-chip method have the following problems.

まず、TAB方式においては、半導体チップのAI電極
上に高価なAuを含んだバンプを形成するため、TAB
の製造コストが増大するという問題が指摘されている。
First, in the TAB method, bumps containing expensive Au are formed on the AI electrodes of the semiconductor chip.
It has been pointed out that there is a problem of increased manufacturing costs.

一方、フリップチップ方式には下記のような問題がある
On the other hand, the flip-chip method has the following problems.

■リフローエ程の後、フラックスを洗浄する工程が必要
となるため、その分、実装工程が増加する。
■After the reflow process, a flux cleaning process is required, which increases the number of mounting processes.

また、フラックス洗浄工程で使用するクロル炭化水素や
フルオル炭化水素などの洗浄液は、自然環境保護の見地
からその使用が規制されつつあるため、この観点からも
フラックス洗浄工程の廃止が急務となっている。
Additionally, the use of cleaning liquids such as chloro hydrocarbons and fluoro hydrocarbons used in the flux cleaning process is being regulated from the standpoint of protecting the natural environment, and from this perspective, there is an urgent need to abolish the flux cleaning process. .

■フラックスの洗浄を行っても、その完全な除去は困難
であるため、フラッグス残渣による集積回路の配線腐食
が避けられない。また、フラックス残渣は、半田接合部
にボイドなどの欠陥を誘発するため、CCBバンプの接
続信頼性の低下を引き起こし、チップキャリヤの場合に
は、さらにパッケージの気密信頼性の低下や冷却効率の
低下などを引き起こす。
■Even if flux is cleaned, it is difficult to completely remove it, so corrosion of integrated circuit wiring due to flag residue is unavoidable. In addition, flux residue induces defects such as voids in solder joints, leading to a decrease in the connection reliability of CCB bumps, and in the case of chip carriers, it can further decrease the hermetic reliability of the package and the cooling efficiency. cause etc.

■フラックスを使用しても、半田の表面に形成された自
然酸化膜を短時間で除去することは困難である。そのた
め、リフロー炉内で半田を加熱、再溶融する際に炉内の
温度を半田溶融温度よりもかなり高くしなければならな
いので、半導体チップの熱ダメージが避けられない。ま
た、半田が再溶融するまでに長時間を要するため、リフ
ロー炉が大形化してしまう。
■Even if flux is used, it is difficult to remove the natural oxide film formed on the solder surface in a short time. Therefore, when heating and remelting the solder in a reflow oven, the temperature inside the oven must be made much higher than the solder melting temperature, so thermal damage to the semiconductor chip is unavoidable. Furthermore, since it takes a long time for the solder to remelt, the reflow oven becomes large.

■超高真空域(1 0−’〜1 0−”  To r 
r)での被接合材のチャッキング、移動、位置決めなど
のハンドリングが困難で量産性に劣る。すなわち、真空
室内で被接合材をつかんで、所定の位置に移動し、接合
面を重ね合わせて接合するには、その機構が非常に複雑
になり、寸法精度の高い接合は困難となる。また、真空
内では機械的摺動部に凝着という問題が生じる。
■Ultra-high vacuum area (10-' to 10-” Tor
r) Handling such as chucking, moving, and positioning of the materials to be joined is difficult, and mass productivity is poor. That is, in order to grasp the materials to be joined in a vacuum chamber, move them to a predetermined position, overlap the joining surfaces, and join them, the mechanism becomes extremely complicated, and it becomes difficult to join them with high dimensional accuracy. Also, in a vacuum, there is a problem of adhesion on mechanical sliding parts.

■イオンビーム照射は、半導体(LSIなど)やセラミ
ンクスへの適用が困難である。すなわち、一般に半導体
チップの表面は絶縁膜で覆われているため、イオンビー
ム照射は帯電(チャージアップ)による素子のダメージ
を引き起こす。また絶縁性の高いセラミックスに対して
はイオンビーム明射による接合面の清浄化は困難である
■Ion beam irradiation is difficult to apply to semiconductors (such as LSI) and ceramics. That is, since the surface of a semiconductor chip is generally covered with an insulating film, ion beam irradiation causes damage to the device due to charging (charge-up). Furthermore, it is difficult to clean the joint surface of highly insulating ceramics by direct ion beam irradiation.

■従来接合法では、接合面の密着を十分にするためには
接合表面を超平滑に仕上げなければならないという問題
があった。現実の接合表面は凹凸があり、それらを互い
に重ねてもほとんど密着していない(真空接続面積は非
常に小さい〉。そのため、接合表面を超平滑にしなけれ
ばならない。
■ Conventional bonding methods had the problem that the bonding surfaces had to be finished extremely smooth in order to ensure sufficient adhesion between the bonding surfaces. In reality, bonding surfaces are uneven, and even when they are stacked on top of each other, they hardly stick together (the vacuum connection area is very small).Therefore, the bonding surfaces must be made ultra-smooth.

本発明の目的は、フリップチップ方式の半導体集積回路
装置において、フラックスの使用に伴う前述の問題点を
解消することのできる技術を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a technique that can solve the above-mentioned problems associated with the use of flux in a flip-chip type semiconductor integrated circuit device.

本発明の他の目的は、TAB方式の半導体集積回路装置
において、その製造コストを低減することのできる技術
を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a technique that can reduce the manufacturing cost of a TAB type semiconductor integrated circuit device.

本発明のさらに他の目的は、ハンドリングが容易で、量
産に適した接合技術を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a joining technique that is easy to handle and suitable for mass production.

本発明のさらに他の目的は、半導体チ゜ツプやセラミッ
クスなどの絶縁性物質の接合面洗浄化技術を提供するこ
とにある。
Still another object of the present invention is to provide a technique for cleaning the bonding surfaces of insulating materials such as semiconductor chips and ceramics.

本発明のさらに他の目的は、接合表面を超平滑にする技
術を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a technique for making the joining surface ultra-smooth.

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
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

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。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

本願の一発明であるフリップチップの製造方法は、CC
Bバンプを介して半導体チップを基板にフェイスダウン
ボンディングするに際して、まず半導体チップおよび基
板を真空の容器に収容し、CCBバンプの表面および基
板の電極の表面に原子またはイオンのエネルギービーム
を照射して接合面を洗浄化した後、前記半導体チップお
よび基板を高純度不活性ガス雰囲気の容器に移送し、常
圧(約1気圧)下にてCCBバンプを電極に圧接して仮
接合を行った後、前記CCBバンプをリフローシて接合
を行う方法である。なお、前記高純度不活性ガス雰囲気
の形成には、例えば油脂分、酸素がいずれも10ppb
以下、水分が1 0 0ppb以下の単一ガスあるいは
混合ガスで、露点−70℃以下のものを使用する。
The flip chip manufacturing method, which is one of the inventions of the present application, is based on CC
When face-down bonding a semiconductor chip to a substrate via a B bump, the semiconductor chip and substrate are first housed in a vacuum container, and the surfaces of the CCB bumps and electrodes of the substrate are irradiated with an energy beam of atoms or ions. After cleaning the bonding surfaces, the semiconductor chip and substrate were transferred to a container with a high-purity inert gas atmosphere, and temporary bonding was performed by pressing the CCB bumps against the electrodes under normal pressure (about 1 atmosphere). , a method in which the CCB bumps are bonded by reflow soldering. Note that in order to form the high-purity inert gas atmosphere, for example, oil and fat content and oxygen are both 10 ppb.
Hereinafter, a single gas or a mixed gas with a moisture content of 100 ppb or less and a dew point of -70°C or less will be used.

本願の他の発明であるフリップチップの製造方法は、C
CBバンプを非共晶半田により構成し、この非共晶半田
を溶融した後、直ちに急冷することによって、あらかじ
めその表面に共晶半田層またはそれ:こ近い組戊の半田
層を偏析させた後、前記発明と同様の方法によってフェ
イスダウンボンディングを行う方法である。
The method for manufacturing a flip chip, which is another invention of the present application, is
The CB bump is made of non-eutectic solder, and after the non-eutectic solder is melted and immediately rapidly cooled, a eutectic solder layer or a nearby solder layer is segregated on its surface. , is a method of performing face-down bonding by a method similar to the above invention.

本願のさらに他の発明であるTABの製造方法は、絶縁
フィルムの主面に形成されたリードにバンプを介して半
導体チップをギャングボンディングするに際して、まず
半導体チップおよび絶縁フィルムを真空の容器に収容し
、バンプの表面およびリードの表面に原子またはイオン
のエネルギービームを照射した後、前記半導体チップお
よび絶縁フィルムを直ちに高純度不活性ガス雰囲気の容
器に移送し、この容器内にて前記リードをバンプに圧接
することによってギャングボンディングを行う方法であ
る。
In a method for manufacturing a TAB, which is still another invention of the present application, when gang bonding a semiconductor chip to leads formed on the main surface of an insulating film via bumps, the semiconductor chip and the insulating film are first housed in a vacuum container. After irradiating the surfaces of the bumps and the leads with an energy beam of atoms or ions, the semiconductor chip and the insulating film are immediately transferred to a container with a high-purity inert gas atmosphere, and the leads are attached to the bumps in this container. This is a method of performing gang bonding by pressure contact.

本願のさらに他の発明である金属接合方法は、真空容器
に収容された一対の金属部材の接合面に原子またはイオ
ンのエネルギービームを照射した後、前記金属部材を高
純度不活性ガス雰囲気の容器に移送し、常圧下にてそれ
らの接合面同士を圧接する方法である。この接合面同士
を圧接する際に、金属部祠をその溶融温度以下の温度で
加熱する場合もある。また、金属部材の少なくとも一方
の表面に、被接合金属よりも軟質な金属をあらかじめ形
戊し、この軟質金属の塑性変形を利用して接合を行って
もよい。その際、接合圧力を下げる目的で接合部を加熱
し、軟質金属の降伏点を下げる場合もある。
A metal bonding method according to still another invention of the present application includes irradiating the bonding surfaces of a pair of metal members housed in a vacuum container with an energy beam of atoms or ions, and then moving the metal members into a container with a high-purity inert gas atmosphere. In this method, the joint surfaces are brought into pressure contact with each other under normal pressure. When the joint surfaces are pressed together, the metal part may be heated to a temperature below its melting temperature. Alternatively, a metal softer than the metal to be joined may be formed in advance on at least one surface of the metal member, and the joining may be performed using plastic deformation of the soft metal. At that time, the joint may be heated to lower the yield point of the soft metal in order to lower the joining pressure.

〔作用〕[Effect]

本願の一発明である前記フリップチップの製造方法によ
れば、次のような作用がある。
According to the method for manufacturing a flip chip, which is one of the inventions of the present application, the following effects are achieved.

■CCBバンプの表面および基板の電極の表面に原子ま
たはイオンのエネルギービームを照射スることにより、
そのスバッタ効果によって自然酸化膜や異物が除去され
るので、CCBパンプの表面および電極の表面を活性化
することができる。
■By irradiating the surface of the CCB bump and the surface of the electrode of the substrate with an energy beam of atoms or ions,
Since the natural oxide film and foreign matter are removed by the spatter effect, the surface of the CCB pump and the surface of the electrode can be activated.

■上記エネルギービームの照射による表面活性化処理の
後、直ちに半導体チップおよび基板を高純度不活性ガス
雰囲気の容器に移送して仮接合およびリフローを行うこ
とにより、CCBバンプの表面に自然酸化膜が再形成さ
れたり、異物が再付着したりするのを防止することがで
きる。
■After the surface activation treatment by irradiation with the energy beam, the semiconductor chip and substrate are immediately transferred to a container with a high-purity inert gas atmosphere for temporary bonding and reflow, thereby forming a natural oxide film on the surface of the CCB bump. It is possible to prevent re-formation and re-adhesion of foreign substances.

■上記エネルギービームが電気的に中性な原子ビームで
ある場合は、イオンビームと異なり照射面に帯電が起こ
らないので、半導体チップの照射ダメージを小さくする
ことができる。また、原子ビームの照射により、ガラス
、セラミックスあるいはプラスチックなどの絶縁物質の
表面も容易に清浄化できる。一方、イオンビームの照射
によって絶縁物質表面を清浄化するには、電子シャワー
を同時に照射して、イオン電荷の中和を行うとよい。
(2) When the energy beam is an electrically neutral atomic beam, unlike an ion beam, the irradiated surface is not charged, so that damage to the semiconductor chip due to the irradiation can be reduced. Furthermore, the surface of insulating materials such as glass, ceramics, or plastic can be easily cleaned by irradiation with the atomic beam. On the other hand, in order to clean the surface of an insulating material by irradiation with an ion beam, it is preferable to simultaneously irradiate an electron shower to neutralize the ion charges.

■リフローエ程に先立って、CCBバンプを基板の電極
に圧接して仮接合することにより、この基板をリフロー
エ程に移送する際の振動などによるCCBバンプの位置
ずれを防止することができる。
(2) Prior to the reflow process, by press-contacting the CCB bumps to the electrodes of the substrate for temporary bonding, it is possible to prevent the CCB bumps from shifting due to vibrations or the like when the substrate is transferred to the reflow process.

■上記■〜■により、CCBバンプを介して半導体チッ
プを基板にフエイスダウンボンディングする際にフラッ
クスが不要となる。
(2) According to (1) to (2) above, flux is not required when face-down bonding a semiconductor chip to a substrate via a CCB bump.

■CCBバンプの表面に自然酸化膜がない状態でリフロ
ーを行うことにより、CCBバンプをその溶融温度より
低い温度で溶融することができるので、半導体チップの
熱ダメージを低減することができる。また、CCBバン
プが溶融するまでの時間およびその後の冷却時間を短縮
することができ、かつリフロー炉を小形化することがで
きる。
(2) By performing reflow without a natural oxide film on the surface of the CCB bump, the CCB bump can be melted at a temperature lower than its melting temperature, thereby reducing thermal damage to the semiconductor chip. Further, the time required for the CCB bump to melt and the subsequent cooling time can be shortened, and the reflow oven can be downsized.

■CCBバンプを基板の電極に圧接して仮接合すること
により、リフローエ程に先立って、CCBバンプを電極
に完全接触させることができるので、CCBバンプの径
のばらつきや基板のそりに起因するCCBバンプの接続
不良を未然に防止することができる。
■ By temporarily bonding the CCB bumps to the electrodes of the substrate by pressing them, it is possible to bring the CCB bumps into complete contact with the electrodes prior to the reflow process. Poor connection of bumps can be prevented.

本願の他の発明である前記フリップチップの製造方法に
よれば、非共晶半田からなるCCBバンプの表面にあら
かじめ共晶半田層またはそれに近い組或の半田層を偏析
させておくことにより、半田の共融点(共晶点、約18
3℃〉近傍の温度でリフロ一を行うことができるので、
半導体チップの熱ダメージをさらに低減することができ
る。また、リフロ−時間の短縮およびリフロー炉の小形
化をさらに促進することができる。
According to the flip chip manufacturing method, which is another invention of the present application, by pre-segregating a eutectic solder layer or a solder layer with a similar composition to the surface of the CCB bump made of non-eutectic solder, the solder The eutectic point of (eutectic point, approx. 18
Since reflow can be performed at a temperature around 3℃,
Thermal damage to the semiconductor chip can be further reduced. Moreover, it is possible to further promote shortening of reflow time and miniaturization of a reflow oven.

本願のさらに他の発明である前記TABの製造方法によ
れば、Auよりも安価な金属材料を用いてバンプを形成
することができるので、TABの製造コストを低減する
ことができる。
According to the method for manufacturing the TAB, which is still another aspect of the present invention, the bumps can be formed using a metal material that is cheaper than Au, so the manufacturing cost of the TAB can be reduced.

本願のさらに他の発明である前記金属接合方法によれば
、被接合金属を加熱することにより被接合金属自体が軟
化し、接合面の密着性が向上する。
According to the metal joining method which is still another invention of the present application, by heating the metals to be joined, the metals to be joined themselves are softened, and the adhesion of the joining surfaces is improved.

また、接合面に予め被接合金属よりも軟質な金属を形成
することにより、軟質金属の塑性変形を利用して容易に
接合面の密着性を向上させることができる。
Further, by forming a metal softer than the metal to be joined in advance on the joint surface, the adhesion of the joint surface can be easily improved by utilizing the plastic deformation of the soft metal.

〔実施例〕〔Example〕

第14図は、本実施例の製造方法により得られるチップ
キャリヤ1の断面構造を示している。
FIG. 14 shows a cross-sectional structure of the chip carrier 1 obtained by the manufacturing method of this example.

このチップキャリヤ1は、CCBバンプ2を介してパッ
ケージ基板3の主面の電極4上にフエイスダウンボンデ
ィングした半導体チツブ5をキャップ6で気密封止した
パッケージ構造を備えている。キャップ6は、封止用半
田7を介してノくツケージ基板3の主面に半田付けされ
ており、半導体チップ5の背面は、伝熱用半田8を介し
てキャップ6の下面に半田付けされている。パッケージ
基板3の下面の電極4には、前記CCBバンプ2よりも
径の大きいCCBバンプ9が接合されている。
This chip carrier 1 has a package structure in which a semiconductor chip 5 is face-down bonded onto an electrode 4 on the main surface of a package substrate 3 via a CCB bump 2 and hermetically sealed with a cap 6. The cap 6 is soldered to the main surface of the socket cage substrate 3 via a sealing solder 7, and the back surface of the semiconductor chip 5 is soldered to the bottom surface of the cap 6 via a heat transfer solder 8. ing. A CCB bump 9 having a larger diameter than the CCB bump 2 is bonded to the electrode 4 on the lower surface of the package substrate 3 .

このCCBバンプ9は、パッケージ基板3の内部に設け
られた、W(タングステン)などからなる内部配線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、チップキャ
リヤlをモジュール基板に実装する際の外部端子となり
、チップキャリヤ1の気密封止工程が完了した後に、パ
ッケージ基板3の下面の電極4に接合される。
This CCB bump 9 is connected to an internal wiring 10 made of W (tungsten), etc., provided inside the package substrate 3.
It is electrically connected to the CCB bump 2 and further to the semiconductor chip 5 through it. The CCB bumps 9 serve as external terminals when the chip carrier 1 is mounted on the module substrate, and are bonded to the electrodes 4 on the lower surface of the package substrate 3 after the hermetic sealing process of the chip carrier 1 is completed.

パッケージ基板3の主面の周縁部およびキャップ6の脚
部には、例えばT i / N i / A uあるい
は’v¥ / N i / A uなどの複合金属膜で
構或された半田メタライズ層11が必要に応じて形成さ
れる。
At the periphery of the main surface of the package substrate 3 and the legs of the cap 6, a solder metallized layer is formed of a composite metal film such as Ti/Ni/Au or 'v\/Ni/Au. 11 is formed as necessary.

また、キャップ6の下面にも上記複合金属膜で構或され
た半田メタライズ層11が必要に応じて形戒される。こ
れらの半田メタライズ層1lは、主として封止用半田7
や伝熱用半田8の濡れ性の向上を目的として形成される
Furthermore, a solder metallized layer 11 made of the composite metal film is formed on the lower surface of the cap 6 as required. These solder metallized layers 1l mainly contain sealing solder 7.
It is formed for the purpose of improving the wettability of the heat transfer solder 8.

なお、パッケージ基板3は、ムライトなどのセラミック
材料で構或されており、キャップ6は、例えば窒化アル
ミニウム(AIlN)で構或されている。CCBバンプ
2は、例えば2〜3重量%程度のSnを含有するP b
 / S n合金(溶融温度=320〜330℃程度)
で構戊されており、CCBパンブ9は、例えば3.5重
量%程度のAgを含有するS n / A g合金(溶
融温度=220〜230℃程度)で構戊されている。封
止用半田7および伝熱用半田8は、例えば10重量%程
度のSnを含有するP ’b / S n合金(溶融温
度=290〜300℃程度)で構戊されている。
Note that the package substrate 3 is made of a ceramic material such as mullite, and the cap 6 is made of, for example, aluminum nitride (AIIN). The CCB bump 2 is made of, for example, Pb containing about 2 to 3% by weight of Sn.
/Sn alloy (melting temperature = about 320-330℃)
The CCB bread 9 is made of, for example, a Sn/Ag alloy (melting temperature: about 220 to 230°C) containing about 3.5% by weight of Ag. The sealing solder 7 and the heat transfer solder 8 are made of, for example, a P′b/Sn alloy (melting temperature: about 290 to 300° C.) containing about 10% by weight of Sn.

第2図は、上記チップキャリヤlの組立て工程で使用す
る製造装置l2の要部を示している。
FIG. 2 shows the main parts of a manufacturing apparatus 12 used in the assembly process of the chip carrier 1. As shown in FIG.

この製造装置l2の基台13の一端(図の手前側)には
、ロードマガジン14a.14bが1けられている。一
方のロードマガジン14aには、多数のチップトレイ1
5aが収容されており、各チップトレイ15aには、所
定数の半導体チップ5が載置されている。各半導体チッ
プ5は、CCBバンプ2が接合された面を上に向けた状
態で載置されている。もう一方のロードマガジン14b
には、多数の基板トレイ15bが収容されており、各基
板トレイ15bには、所定数のパッケージ基板3が載置
されている。各パッケージ基板3は、その主面を上に向
けた状態で載置されている。
A load magazine 14a. 14b is digitized by one. One load magazine 14a has a large number of chip trays 1.
A predetermined number of semiconductor chips 5 are placed on each chip tray 15a. Each semiconductor chip 5 is placed with the surface to which the CCB bumps 2 are bonded facing upward. The other load magazine 14b
A large number of board trays 15b are accommodated in the board tray 15b, and a predetermined number of package boards 3 are placed on each board tray 15b. Each package substrate 3 is placed with its main surface facing upward.

ロードマガジン14a,14bに収容されたトレイ15
a,15bは、まず第一のロードロック室l6を通じて
表面活性化室17に移送される。
Tray 15 accommodated in load magazines 14a, 14b
a, 15b are first transferred to the surface activation chamber 17 through the first load lock chamber l6.

この表面活性化室17は、室内を10−’Torr以下
の真空度にまで排気することができるようになっている
。表面活性化室l7には、室内に導入されたArガスを
原子ビームに変換する一対のソースガン18.18が設
置されており、この原子ビームを半導体チップ5および
パッケージ基板3に照射することにより、後述するCC
Bバンプ2および電極4の表面活性化処理が行われる。
This surface activation chamber 17 can be evacuated to a vacuum level of 10-' Torr or less. A pair of source guns 18 and 18 are installed in the surface activation chamber l7 to convert the Ar gas introduced into the chamber into an atomic beam, and by irradiating the semiconductor chip 5 and the package substrate 3 with this atomic beam, , CC (described later)
Surface activation treatment of the B bumps 2 and electrodes 4 is performed.

表面活性化処理が完了した後、半導体チップ5およびパ
ッケージ基板3は、トレイ15a,15bに収容された
まま直ちに第二のロードロック室19を通じて接合室2
0に移送される。この接合室20には、常圧(約1気圧
)の高純度不活性ガス雰囲気が形戊されている。高純度
の不活性ガス雰囲気とは、ガス清浄器などを通して化学
的に水分、油脂分、酸素を除去した窒素あるいはArな
どの不活性ガス雰囲気をいう。
After the surface activation process is completed, the semiconductor chip 5 and the package substrate 3 are immediately transferred to the bonding chamber 2 through the second load lock chamber 19 while being accommodated in the trays 15a and 15b.
0. A high-purity inert gas atmosphere at normal pressure (approximately 1 atmosphere) is formed in this bonding chamber 20 . The high-purity inert gas atmosphere refers to an inert gas atmosphere such as nitrogen or Ar that has been chemically removed from moisture, oil, and oxygen through a gas purifier or the like.

接合室20の内部には、チップ反転ステージ21、チッ
プ反転ユニット22、チップ搭載ハンド23、仮接合ス
テージ24、プリズムミラー25、位置認識カメラ26
などからなる仮接合機構と、溶融接合ステージ27、ヒ
ートブロック28、チップ移載ハンド29、整列ステー
ジ30などからなる溶融接合機構とが設けられており、
これらの機構を用いて後述する仮接合および本接合が行
われる。
Inside the bonding chamber 20, there are a chip inversion stage 21, a chip inversion unit 22, a chip mounting hand 23, a temporary bonding stage 24, a prism mirror 25, and a position recognition camera 26.
A temporary bonding mechanism consisting of a melt bonding stage 27, a heat block 28, a chip transfer hand 29, an alignment stage 30, etc. are provided.
Temporary bonding and permanent bonding, which will be described later, are performed using these mechanisms.

仮接合および本接合が完了した後、半導体チップ5がフ
エイスダウンボンディングされたパッケージ基板3は、
基板トレイ15bに載置され、第三のロードロック室3
1を通じてアンロードマガジン37に収容される。
After the preliminary bonding and main bonding are completed, the package substrate 3 to which the semiconductor chip 5 is face-down bonded is
The third load lock chamber 3 is placed on the substrate tray 15b.
1 and is housed in the unload magazine 37.

次に、上記製造装置12を用いたチップキャリヤ1の組
立て方法を詳細に説明する。
Next, a method for assembling the chip carrier 1 using the manufacturing apparatus 12 will be described in detail.

まず第3図に示すように、例えば半田蒸着法を用いて半
導体チップ5の各電極4上に半田膜40を選択的に形成
する。半導体チップ5の電極4はAfからなり、その表
面にはCrSCuおよびAUの複合金属膜からなる半田
下地層が蒸着されている。また半田膜40は、2〜3重
量%程度のSnを含有ずる非共晶P b / S n合
金(溶融温度=320〜330℃程度〉からなる。
First, as shown in FIG. 3, a solder film 40 is selectively formed on each electrode 4 of the semiconductor chip 5 using, for example, a solder vapor deposition method. The electrode 4 of the semiconductor chip 5 is made of Af, and a solder base layer made of a composite metal film of CrSCu and AU is deposited on the surface thereof. The solder film 40 is made of a non-eutectic Pb/Sn alloy (melting temperature: about 320 to 330°C) containing about 2 to 3% by weight of Sn.

続いて、窒素またはArなどの不活性ガス雰囲気を形成
した溶融炉にて上記半田膜4oを加熱、溶融し、溶融時
の表面張力を利用して球状のccBバンプ2を作戊する
。その際、CCBバンプ2を直ちに急冷することにより
、第4図に示すように、その表面に60重量%のSnを
含有する共晶P b / S n合金からなる薄い共晶
半田層(またはそれに近い組戊の半田層)41を偏析さ
せる。この共晶半田層41の融点(共融点)は、CCB
バンプ2の内層を構或する非共晶P b / S n合
金の溶融温度よりも這かに低い183℃程度である。
Subsequently, the solder film 4o is heated and melted in a melting furnace in which an inert gas atmosphere such as nitrogen or Ar is formed, and a spherical ccB bump 2 is formed using the surface tension during melting. At that time, by immediately quenching the CCB bump 2, as shown in FIG. 4, a thin eutectic solder layer (or a The solder layer (41) of a nearby assembly is segregated. The melting point (eutectic point) of this eutectic solder layer 41 is CCB
The temperature is about 183° C., which is slightly lower than the melting temperature of the non-eutectic P b /S n alloy that constitutes the inner layer of the bump 2 .

次に、上記半導体チップ5の所定数をチップトレイ15
aに載置し、前記製造装置12のロードマガジン14a
に収容する。また、パッケージ基板3の所定数を基板ト
レイ15bに載置し、ロードマガジン14bに収容する
Next, a predetermined number of the semiconductor chips 5 are placed on the chip tray 15.
the load magazine 14a of the manufacturing apparatus 12.
to be accommodated. Further, a predetermined number of package substrates 3 are placed on the substrate tray 15b and housed in the load magazine 14b.

以下、第1図に示すフローに従って、半導体チップ5を
パッケージ基板3の主面にフェイスダウンポンディング
する工程を説明する。
Hereinafter, the process of face-down bonding the semiconductor chip 5 onto the main surface of the package substrate 3 will be explained according to the flow shown in FIG.

まず、チップトレイ15aおよび基板トレイ15bの各
1枚をロードロック室16に移送し、一旦この室内を1
 0−’To r r程度の真空度にまで排気した後、
上記チップトレイ15aおよび基板トレイ15bを表面
活性化室17に移送する。この表面活性化室l7は、あ
らかじめ10−lITorr程度の真空度にまで排気し
ておく。続いて、高純度のArガス〈八rガス中の水分
はl00ppb以下、露点−70℃以下〉を表面活性化
室17に供給して室内を10−3〜l O−’To r
 r.程度の真空度にした後、ソースガンl8を作動し
、ソースガン18から発生するAr原子ビームを半導体
チップ5およびパッケージ基板3に5分間程度照射する
。その際、トレイ15a.15bを回転させることによ
り、CCBバンプ2の表面や電極4の表面に均一にAr
原子ビームを照射することができる。
First, one chip tray 15a and one substrate tray 15b are transferred to the load lock chamber 16, and once this chamber is
After evacuating to a degree of vacuum of about 0-'Torr,
The chip tray 15a and substrate tray 15b are transferred to the surface activation chamber 17. This surface activation chamber 17 is evacuated in advance to a degree of vacuum of about 10 −1 Torr. Next, high-purity Ar gas (moisture in the 8R gas is 100ppb or less, dew point is -70°C or less) is supplied to the surface activation chamber 17, and the interior is heated to 10-3 to 10-100°C.
r. After achieving a certain degree of vacuum, the source gun 18 is activated to irradiate the semiconductor chip 5 and package substrate 3 with an Ar atomic beam generated from the source gun 18 for about 5 minutes. At that time, tray 15a. By rotating 15b, Ar is uniformly applied to the surface of the CCB bump 2 and the surface of the electrode 4.
Can irradiate with atomic beams.

このように、真空の表面活性化室17にて半導体チップ
5およびパッケージ基板3に均一にAr原子ビームを照
射することにより、そのスバッタ効果によってCCBバ
ンプ2の表面および電極4の表面の自然酸化膜や異物を
除去し、それらの表面を活性化する。
In this way, by uniformly irradiating the semiconductor chip 5 and the package substrate 3 with the Ar atomic beam in the vacuum surface activation chamber 17, the natural oxide film on the surface of the CCB bump 2 and the surface of the electrode 4 is formed by the spatter effect. remove foreign substances and activate their surfaces.

次に、トレイ15a.15bを表面活性化室17から第
二のロード口ツタ室19に移送する。ロードロック室1
9は、あらかじめ10−3〜10Torr程度の真空度
にまで排気しておく。続いて、高純度の窒素ガス〈また
はArガス)をロード口ツタ室l9に供給して一旦室内
を常圧(約1気圧)にした後、トレイ15a,15bを
接合室20に移送し、チップトレイ15aをチップ反転
ステージ21上に、また基板トレイ15bを仮接合ステ
ージ24上にそれぞれ載置する。この接合室20は、あ
らかじめ前記高純度の窒素ガス(またはArガス〉を供
給してその内部を常圧にしておく。接合室20に供給す
る高純度ガスは、例えば窒素ガスに10〜20%程度の
水素ガスを添加した還元性ガスでもよい。
Next, tray 15a. 15b is transferred from the surface activation chamber 17 to the second load opening ivy chamber 19. Load lock chamber 1
No. 9 is evacuated to a degree of vacuum of about 10 −3 to 10 Torr in advance. Next, high-purity nitrogen gas (or Ar gas) is supplied to the load port chamber 19 to bring the pressure inside the chamber to normal pressure (approximately 1 atm), and then the trays 15a and 15b are transferred to the bonding chamber 20, where the chips are bonded. The tray 15a is placed on the chip inversion stage 21, and the substrate tray 15b is placed on the temporary bonding stage 24. The bonding chamber 20 is supplied with the high-purity nitrogen gas (or Ar gas) in advance to maintain normal pressure inside.The high-purity gas supplied to the bonding chamber 20 is, for example, 10 to 20% nitrogen gas A reducing gas to which a certain amount of hydrogen gas is added may also be used.

このように、Ar原子ビームの照射による表面活性化処
理の後、半導体チップ5およびパッケージ基板3を直ち
に高純度不活性ガス雰囲気の接合室20に移送すること
により、表面活性化室l7から接合室20に移送する間
にCCBバンプ2の表面や電極4の表面に自然酸化膜が
再形戒されたり、異物が再付着したりするのを防止する
In this way, after the surface activation treatment by Ar atomic beam irradiation, the semiconductor chip 5 and the package substrate 3 are immediately transferred to the bonding chamber 20 in a high-purity inert gas atmosphere. This prevents the natural oxide film from being reformed on the surface of the CCB bump 2 and the surface of the electrode 4 and foreign matter from re-adhering during the transfer to the CCB bump 20.

次に、第5図(a)に示すように、チップ反転ステージ
21に埋設された突き上げピン32をチップトレイ15
aの裏面から上昇させて一つの半導体チップ5を持ち上
げる。そして、第5図(b)に示すように、上記半導体
チγプ5の上方に待機させておいたコレット33の下端
に半導体チップ5を真空吸着させる。続いて第5図(C
)に示すように、コレット33を180゜反転させた後
、コレット33の上方に待機させておいたチップ搭載ハ
ンド23の下端に半導体チップ5を真空吸着させ、この
半導体チップ5を仮接合ステージ24に移送する。
Next, as shown in FIG. 5(a), the push-up pins 32 embedded in the chip inversion stage 21 are
One semiconductor chip 5 is lifted up from the back surface of a. Then, as shown in FIG. 5(b), the semiconductor chip 5 is vacuum-adsorbed onto the lower end of the collet 33 which is kept in standby above the semiconductor chip 5. Next, Figure 5 (C
), after inverting the collet 33 by 180 degrees, the semiconductor chip 5 is vacuum-adsorbed to the lower end of the chip mounting hand 23 that is waiting above the collet 33, and the semiconductor chip 5 is placed on the temporary bonding stage 24. Transfer to.

この移送の間に、チップ搭載ハンド23に内蔵されたヒ
ータ(図示せず〉により半導体チップ5を加熱する。加
熱温度は、共晶半田の融点(183℃)よりも幾分低い
温度(例えば150℃)である。
During this transfer, the semiconductor chip 5 is heated by a heater (not shown) built into the chip mounting hand 23.The heating temperature is slightly lower than the melting point (183°C) of the eutectic solder (for example, 150°C). ℃).

第6図に示すように、仮接合ステージ24上には、基板
トレイ15bに載置された所定数のパッケージ基板3が
待機している。そして、半導体チップ5が吸着、保持さ
れたチップ搭載ハンド23を仮接合ステージ24の上方
で停止させた後、プリズムミラー25に投影した半導体
チップ5の像を位置認識カメラ26゛により検出し、精
密XYテーブル34、高速XYテーブル35、回転テー
ブル36を駆動することにより、各CCBバンプ2の位
置とこれに対応する各電極4の位置とを正確に対応させ
る。
As shown in FIG. 6, a predetermined number of package substrates 3 placed on a substrate tray 15b are waiting on the temporary bonding stage 24. After the chip mounting hand 23 with the semiconductor chip 5 sucked and held thereon is stopped above the temporary bonding stage 24, the image of the semiconductor chip 5 projected onto the prism mirror 25 is detected by the position recognition camera 26', and precision By driving the XY table 34, high-speed XY table 35, and rotary table 36, the position of each CCB bump 2 and the corresponding position of each electrode 4 are made to correspond accurately.

続いて第7図に示すように、チップ搭載ハンド23を下
降させ、半導体チップ5の背面に0. 5 kgf /
 crl程度の荷重を印加しながらCCBバンプ2を約
10秒間電極4に圧接する。これにより、あらかじめ共
晶半田の融点よりも幾分低い温度まで加熱されていたC
CBバンプ2は、容易に塑性変形して電極4に仮接合さ
れる。
Subsequently, as shown in FIG. 7, the chip mounting hand 23 is lowered, and a zero point is placed on the back surface of the semiconductor chip 5. 5kgf/
The CCB bump 2 is pressed against the electrode 4 for about 10 seconds while applying a load of about crl. This allows C to be heated to a temperature somewhat lower than the melting point of the eutectic solder.
The CB bump 2 is easily plastically deformed and temporarily joined to the electrode 4.

このように、本接合に先立って、CCBバンプ2を電極
4に仮接合することにより、すべてのCCBバンプ2を
電極4に完全接触させ、CCBバンプ2の径のばらつき
やパッケージ基板3のそりに起因するCCBバンプ2一
電極4間の接続不良を未然に防止する。
In this way, by temporarily bonding the CCB bumps 2 to the electrodes 4 prior to the actual bonding, all the CCB bumps 2 are brought into complete contact with the electrodes 4, and variations in the diameter of the CCB bumps 2 and warpage of the package substrate 3 are avoided. This prevents a connection failure between the CCB bump 2 and the electrode 4 that may otherwise occur.

次に、上記のようにしてパフケージ基板3の主面に仮接
合された半導体チツプ5を再びチップ搭載ハンド23に
より吸着、保持し、パッケージ基板3とともに溶融接合
ステージ27に移送する。
Next, the semiconductor chip 5 temporarily bonded to the main surface of the puff cage substrate 3 as described above is sucked and held by the chip mounting hand 23 again, and transferred to the melt bonding stage 27 together with the package substrate 3.

このように、CCBバンプ2を電極4に仮接合した後、
パッケージ基板3(およびその主面に仮接合された半導
体チップ5〉を溶融接合ステージ27に移送することに
より、移送の際の振動などによるCCBバンプ2一電極
4間の位置ずれを防止する。
After temporarily bonding the CCB bump 2 to the electrode 4 in this way,
By transferring the package substrate 3 (and the semiconductor chip 5 temporarily bonded to its main surface) to the melting bonding stage 27, displacement between the CCB bumps 2 and the electrodes 4 due to vibrations during transfer is prevented.

続いて第8図に示すように、溶融接合ステージ27の上
方に設置されたヒートブロック28を下降させ、半導体
チップ5の背面に0.5〜5 kg f /cnt程度
の荷重を印加しながら半導体チップ5を加熱する。加熱
温度は、共晶半田の融点(183℃)よりも幾分高い温
度(例えば200℃〉である。
Subsequently, as shown in FIG. 8, the heat block 28 installed above the melting bonding stage 27 is lowered, and while applying a load of approximately 0.5 to 5 kgf/cnt to the back surface of the semiconductor chip 5, the semiconductor chip 5 is heated. Heat chip 5. The heating temperature is somewhat higher (for example, 200° C.) than the melting point of the eutectic solder (183° C.).

この加軌により、あらかじめCCBバンプ2の表面に偏
析させておいた薄い共晶半田層4lが溶融し、CCBバ
ンプ2の内部および電極4の内部に拡敗ずる桔果、CC
Bバンプ2と電極4とが強固に接合する。また、半導体
チップ5の背面に荷重を印加することにより、溶融した
共晶半田層41の濡れ性が向上する。
Due to this addition, the thin eutectic solder layer 4l, which has been segregated on the surface of the CCB bump 2 in advance, melts and spreads into the inside of the CCB bump 2 and the inside of the electrode 4.
The B bump 2 and the electrode 4 are firmly bonded. Furthermore, by applying a load to the back surface of the semiconductor chip 5, the wettability of the melted eutectic solder layer 41 is improved.

以上のようにして半導体チップ5をパフケージ基板3の
主面にフェイスダウンボンデイングした後、この半導体
チップ5をチップ移載ノ\ンド29により吸着し、パッ
ケージ基板3とともに整列ステージ30に移送して基板
トレイ15aに載置する。そして半導体チップ5および
パフケージ基板3を室温まで冷却させた後、基板トレイ
15aを第三のロードロック室を通じてアンロードマガ
ジン37に収容することにより、フエイスダウンボンデ
ィング工程が完了する。
After the semiconductor chip 5 is face-down bonded to the main surface of the puff cage substrate 3 as described above, the semiconductor chip 5 is adsorbed by the chip transfer node 29, and transferred together with the package substrate 3 to the alignment stage 30, where the substrate Place it on the tray 15a. After cooling the semiconductor chip 5 and the puff cage substrate 3 to room temperature, the substrate tray 15a is housed in the unload magazine 37 through the third load lock chamber, thereby completing the face-down bonding process.

このように、本実施例のフェイスダウンポンディング工
程においては、まず真空の表面活性化室17にて半導体
チップ5およびパッケージ基板3にAr原子ビームを照
射することにより、CCBバンプ2の表面および電極4
の表面の自然酸化膜や異物を除去し、次いで半導体チッ
プ5およびパッケージ基板3を直ちに高純度不活性ガス
雰囲気の接合室20に移送することにより、表面活性化
室l7から接合室20に移送する間にCCBバンプ2の
表面や電極4の表面に自然酸化膜が再形成されたり、異
物が再付着したりするのを防止し、次いてCCBバンプ
2を電極4に仮接合してすべてのCCBバンプ2を電極
4に完全接触させることにより、CCBバンプ2の径の
ばらつきやパッケージ基板3のそりに起因するCCBバ
ンプ2電極4間の接続不良を未然に防止し、次いでパッ
ケージ基板3 (およびその主面に仮接合された半導体
チップ5)を溶融接合ステージ27に移送することによ
り、移送の際の振動などによるCCBバンプ2一電極4
間の位置ずれを防止し、次いでCCBバンプ2の表面に
あらかじめ偏析させておいた共晶半田層41をCCBバ
ンプ2の内部および電極4の内部に拡敗させてCCBバ
ンプ2と電極4とを接合する。
As described above, in the face-down bonding process of this embodiment, the semiconductor chip 5 and the package substrate 3 are first irradiated with an Ar atomic beam in the vacuum surface activation chamber 17, thereby forming the surfaces of the CCB bumps 2 and the electrodes. 4
The natural oxide film and foreign matter on the surface of the semiconductor chip 5 and the package substrate 3 are removed, and then the semiconductor chip 5 and the package substrate 3 are immediately transferred to the bonding chamber 20 in a high-purity inert gas atmosphere, thereby transferring them from the surface activation chamber 17 to the bonding chamber 20. During this process, the natural oxide film is prevented from re-forming on the surface of the CCB bump 2 and the surface of the electrode 4, and foreign matter is prevented from re-adhering. Next, the CCB bump 2 is temporarily bonded to the electrode 4, and all CCB By bringing the bumps 2 into complete contact with the electrodes 4, poor connection between the CCB bumps 2 and the electrodes 4 due to variations in the diameter of the CCB bumps 2 or warping of the package substrate 3 can be prevented. By transferring the semiconductor chip 5) temporarily bonded to the main surface to the melting bonding stage 27, the CCB bumps 2 and electrodes 4 are
Then, the eutectic solder layer 41, which has been segregated in advance on the surface of the CCB bump 2, is spread inside the CCB bump 2 and the electrode 4 to connect the CCB bump 2 and the electrode 4. Join.

これにより、共晶半田の融点に近い温度で半導体チップ
5をパッケージ基板3の主面にフエイスダウンボンディ
ングすることができるので、非共晶半田の溶融温度より
もかなり高温のりフロー炉内でCCBバンプをリフロー
させてフエイスダウンボンディングを行う従来技術に比
べて、■半導体チップの熱ダメージを著しく低減するこ
とができる。■フェイスダウンボンディングを短時間で
行うことができる。■装置を小形化することができる。
As a result, the semiconductor chip 5 can be face-down bonded to the main surface of the package substrate 3 at a temperature close to the melting point of the eutectic solder. Compared to the conventional technology that performs face-down bonding by reflowing, it is possible to significantly reduce thermal damage to semiconductor chips. ■Face-down bonding can be performed in a short time. ■The device can be made smaller.

次に、上記パッケージ基板3の主面にキャップ6を半田
付けして半導体チップ5の気密封止を行う工程を説明す
る。
Next, a process for hermetically sealing the semiconductor chip 5 by soldering the cap 6 to the main surface of the package substrate 3 will be described.

まず第9図に示すように、キャップ6に形成された半田
メタライズ層1lの表面に封止用予備半田7a,伝熱用
予備半田8aを被着する。これらの予備半田7a,8a
は、いずれも10重量%程度のSnを含有するP b 
/ S n合金(溶融温度=290〜300℃程度〉か
らなる。予備半田?a,8aを被着するには、半田メタ
ライズ層11の上に所定形状の半田プリフォーム(図示
せず)を載置し、窒素またはArなどの不活性ガス雰囲
気を形戊した溶融炉にてこの半田ブリフォームを加熱、
溶融する。
First, as shown in FIG. 9, preliminary sealing solder 7a and preliminary heat transfer solder 8a are applied to the surface of the solder metallized layer 1l formed on the cap 6. These preliminary solders 7a, 8a
are Pb containing approximately 10% by weight of Sn.
/Sn alloy (melting temperature = about 290 to 300°C). To apply the preliminary solder ?a, 8a, a solder preform (not shown) of a predetermined shape is placed on the solder metallized layer 11. This solder preform is then heated in a melting furnace with an inert gas atmosphere such as nitrogen or Ar.
melt.

封止用予備半田7aおよび伝熱用予備半田8aは、第l
O図に示すように、前記フェイスダウンボンディング工
程が完了したパッケージ基板3の半田メタライズ層l1
の表面および半導体チップ5の背面′に被着してもよい
。またキャップ6とパッケージ基板3の両方に被着して
もよい。なお、以下の説明ではキャップ6側のみに予備
半田7a,8aを被着した場合(第9図〉について説明
する。
The sealing preliminary solder 7a and the heat transfer preliminary solder 8a are
As shown in Figure O, the solder metallized layer l1 of the package substrate 3 after the face-down bonding process has been completed.
and the back surface of the semiconductor chip 5. Further, it may be applied to both the cap 6 and the package substrate 3. In the following description, a case will be described in which preliminary solder 7a, 8a is applied only to the cap 6 side (FIG. 9).

次に、上記キャップ6の所定数を専用のキャップトレイ
 (図示せず)に載置し、前記製造装置12のロードマ
ガジン14aに収容する。また、前記フェイスダウンボ
ンディング工程が完了したパッケージ基板3の所定数を
基板トレイ15bに載置シ、ロードマガジン14bに収
容する。
Next, a predetermined number of the caps 6 are placed on a dedicated cap tray (not shown) and housed in the load magazine 14a of the manufacturing apparatus 12. Further, a predetermined number of package substrates 3 that have undergone the face-down bonding process are placed on the substrate tray 15b and housed in the load magazine 14b.

以下、前述したフエイスダウンボンディングエ程に準じ
て表面活性化処理、仮接合、リフローを行う。
Thereafter, surface activation treatment, temporary bonding, and reflow are performed in accordance with the face-down bonding process described above.

すなわち、キャップトレイおよび基板トレイ15bの各
1枚をロードロック室l6を通じて表面活性化室17に
移送し、1 0−’〜1 0−’T o r r程度の
高純度Arガス雰囲気にてソースガン18を作動してA
r原子ビームをパッケージ基板3の主面およびキャップ
6に均一に照射することにより、キャップ6に被着され
た予備半田7a8aの表面の自然酸化膜や異物を除去し
、それらの表面を活性化する。また、同時にパッケージ
基板3の主面に形成された半田メタライズ層l1の表面
の自然酸化膜や異物を除去し、それらの表面を活性化す
る。
That is, one each of the cap tray and the substrate tray 15b is transferred to the surface activation chamber 17 through the load lock chamber l6, and sourced in a high purity Ar gas atmosphere of about 10-' to 10-' Torr. Activate gun 18 and press A
By uniformly irradiating the main surface of the package substrate 3 and the cap 6 with the r-atomic beam, natural oxide films and foreign substances on the surface of the preliminary solder 7a8a adhered to the cap 6 are removed and the surfaces thereof are activated. . At the same time, natural oxide films and foreign substances on the surface of the solder metallized layer l1 formed on the main surface of the package substrate 3 are removed, and the surfaces thereof are activated.

次に、第二のロードロック室19を通じてキャップトレ
イおよび基板トレイ15bを高純度窒素ガス(またはA
rガス)雰囲気(常圧)が形成された接合室20に移送
し、キャップトレイをチップ反転ステージ2l上に、ま
た基板トレイ15bを仮接合ステージ24上にそれぞれ
載置する。そして、突き上げピン32およびコレット3
3を用いてキャップ6を180゜反転させた後、チップ
搭載ハンド23を用いてキャップ6を仮接合ステージ2
4に移送する。またこの移送の間に、チップ搭載ハンド
23に内蔵されたヒータによりキャップ6を加熱する。
Next, the cap tray and substrate tray 15b are heated through the second load lock chamber 19 using high-purity nitrogen gas (or
The cap tray is placed on the chip inversion stage 2l, and the substrate tray 15b is placed on the temporary bonding stage 24. Then, the push-up pin 32 and the collet 3
3 to invert the cap 6 by 180 degrees, then use the chip mounting hand 23 to temporarily attach the cap 6 to the temporary bonding stage 2.
Transfer to 4. During this transfer, the cap 6 is heated by a heater built into the chip mounting hand 23.

加熱温度は、予備半田?a,8aの溶融温度よりも幾分
低い温度(例えば250℃)である。なお、CCBバン
プ2の表面に偏析した前記共晶半田層41は、前記フェ
イスダウンポンディング工程でCCBバンプ2の内部お
よび電極4の内部に拡敗してしまうため、この加熱の際
にCCBバンプ2の表面が再溶融することはない。
Is the heating temperature pre-soldering? The temperature is somewhat lower (for example, 250° C.) than the melting temperature of a and 8a. Note that the eutectic solder layer 41 segregated on the surface of the CCB bump 2 spreads into the inside of the CCB bump 2 and the inside of the electrode 4 during the face-down bonding process, so the CCB bump The surface of 2 will not re-melt.

続いてプリズムミラー25に投影されたキャップ6の位
置を位置認識カメラ26により検出し、精密XYテーブ
ル34、高速xYテーブル35、回転テーブル36を駆
動して一つのパッケージ基板3をキャップ6の直下に位
置決めした後、第11図に示すように、チップ搭載ハン
ド23を下降させてキャップ6の脚部をパッケージ基板
3の主面に圧接(荷重− 0. 5 〜5 kg f 
/ crl程度)すること1;より、キャップ6をパッ
ケージ基板3の主面に仮接合し、パッケージ基板3(お
よびその主面に仮接合されたキャップ6〉を溶融接合ス
テージ27に移送する際の振動などによるキャップ6一
パッケージ基板3間の位置ずれを防止する。
Next, the position of the cap 6 projected on the prism mirror 25 is detected by the position recognition camera 26, and the precision XY table 34, high speed After positioning, as shown in FIG. 11, the chip mounting hand 23 is lowered and the legs of the cap 6 are pressed against the main surface of the package substrate 3 (load: -0.5 to 5 kg f).
/ crl) 1; the cap 6 is temporarily bonded to the main surface of the package substrate 3, and the package substrate 3 (and the cap 6 temporarily bonded to the main surface thereof) is transferred to the melt bonding stage 27. This prevents misalignment between the cap 6 and the package substrate 3 due to vibration or the like.

次に、チップ搭載ハンド23を用いて上記キャップ6を
パッケージ基板3とともに溶融接合ステージ27に移送
した後、第12図に示すように、ヒートブロック28を
下降させ、キャップ6の上面に0.5〜5 kg f 
/ cI1!程度の荷重を印加しながらキャップ6を加
熱する。この加熱温度は、予備半田7a,8aの溶融温
度よりも幾分高い温度(例えば310℃〉である。この
加熱により、封止用予備半田7aおよび伝熱用予備半田
8aが再溶融する結果、キャップ6がパッケージ基板3
の主面に半田付けされると同時に、半導体チップ5の背
面がキャップの下面に半田付けされる。また、キャップ
6の上面に荷重を印加することにより、予備半田7a,
8aの濡れ性が向上する。なお、CCBバンプ2の溶融
温度は320〜330℃程度であるため、予備半田7a
,8aが溶融した際にCCBバンプ2が再溶融すること
はない。
Next, after transferring the cap 6 together with the package substrate 3 to the melting bonding stage 27 using the chip mounting hand 23, the heat block 28 is lowered as shown in FIG. ~5 kg f
/ cI1! The cap 6 is heated while applying a certain amount of load. This heating temperature is somewhat higher than the melting temperature of the preliminary solders 7a and 8a (for example, 310° C.). As a result of this heating, the preliminary sealing solder 7a and the preliminary heat transfer solder 8a are remelted. Cap 6 is package substrate 3
At the same time, the back surface of the semiconductor chip 5 is soldered to the lower surface of the cap. Further, by applying a load to the upper surface of the cap 6, the preliminary solder 7a,
The wettability of 8a is improved. Note that since the melting temperature of the CCB bump 2 is about 320 to 330°C, the preliminary solder 7a
, 8a are melted, the CCB bump 2 will not be melted again.

以上のようにして半導体チップ5をキャップ6で気密封
止した後、このキャップ6をチップ移載ハンド29によ
り吸着してパッケージ基板3とともに整列ステージ30
に移送し、室温まで冷却させた後、第三のロードロック
室を通じてアンロードマガジン37に収容することによ
り、気密封止する工程が完了し、チップヰヤリャ1が完
戒する。
After the semiconductor chip 5 is hermetically sealed with the cap 6 as described above, the cap 6 is sucked by the chip transfer hand 29 and aligned with the package substrate 3 on the alignment stage 30.
After cooling to room temperature, the chips are stored in the unload magazine 37 through the third load lock chamber, thereby completing the airtight sealing process and the chip carrier 1 is completely sealed.

このように、本実施例の気密封止工程においては、予備
半田7a,3aの溶融温度に近い温度で半導体チップ5
の気密封止を行うことができるので、予備半田?a,8
aの溶融温度よりもかなり高温のりフロー炉内で予備半
田?a,8aをリフローさせて気密封止を行う従来技術
に比べて、■半導体チップの熱ダメージを著しく低減す
ることができる。■半導体チップ5の気密封止を短時間
で行うことができる。
In this way, in the hermetic sealing process of this embodiment, the semiconductor chip 5 is heated at a temperature close to the melting temperature of the preliminary solders 7a and 3a.
Pre-solder so you can do an airtight seal? a, 8
Preliminary soldering in a glue flow furnace at a temperature much higher than the melting temperature of a? Compared to the conventional technique in which airtight sealing is performed by reflowing a and 8a, thermal damage to the semiconductor chip can be significantly reduced. (2) The semiconductor chip 5 can be hermetically sealed in a short time.

次に、パッケージ基板3の下面の電極4にCCBバンプ
9を接合する工程を説明する。
Next, a process of bonding the CCB bumps 9 to the electrodes 4 on the lower surface of the package substrate 3 will be explained.

まず第13図に示すように、多数の孔42を形成したガ
ラス製治具43の主面に半田ボール9aを供給して各孔
42に一つずつ半田ボール9aを嵌人する。孔42の数
およびそれらの位置は、パッケージ基板3の下面に形成
された電極4の数およびそれらの位置に対応している。
First, as shown in FIG. 13, solder balls 9a are supplied to the main surface of a glass jig 43 in which a large number of holes 42 are formed, and one solder ball 9a is inserted into each hole 42. The number of holes 42 and their positions correspond to the number of electrodes 4 formed on the lower surface of package substrate 3 and their positions.

半田ボール9aは、3.5重量%程度のAgを含有する
S n / Ag合金(溶融温度=220〜230℃程
度〉からなる。
The solder ball 9a is made of an Sn/Ag alloy (melting temperature: about 220 to 230°C) containing about 3.5% by weight of Ag.

次に、上記ガラス製治具43の所定数を専用のトレイ 
(図示せず〉に載置し、前記製造装置l2のロードマガ
ジン14aに収容する。また、前記チップキャリヤlの
所定数を基板トレイ15bに載置し、ロードマガジン1
4bに収容する。チップキャリヤlは、その下面(CC
Bバンプ9を接合すべき電極4が形戒された面)を上に
向けた状態で載置する。
Next, a predetermined number of the glass jigs 43 are placed on a special tray.
(not shown) and housed in the load magazine 14a of the manufacturing apparatus l2.Also, a predetermined number of the chip carriers l are placed on the substrate tray 15b, and the load magazine 1
It is accommodated in 4b. The chip carrier l has its underside (CC
The electrode 4 to which the B bump 9 is to be bonded is placed with the side (on which the shaped surface) is facing upward.

以下、前記フェイスダウンボンディング工程および気密
封止工程に準じて表面活性化処理、゛仮接合、リフロー
を行う。
Thereafter, surface activation treatment, temporary bonding, and reflow are performed in accordance with the face-down bonding process and hermetic sealing process.

すなわち、前記ガラス製治具43およびチップキャリヤ
1をロードロック室16を通じて表面活性化室l7に移
送し、半田ボール9aおよび電極4にAr原子ビームを
照射することにより、それらの表面の自然酸化膜や異物
を除去する。続いて前記ガラス製治具43およびチップ
ヰヤリャ1をロードロック室19を通じて接合室20に
移送し、チップキャリヤ1を180°反転させて電極4
を半田ボール9aに圧接することにより仮接合を行う。
That is, the glass jig 43 and the chip carrier 1 are transferred to the surface activation chamber 17 through the load lock chamber 16, and the solder balls 9a and the electrodes 4 are irradiated with an Ar atomic beam to remove the natural oxide film on their surfaces. remove foreign matter. Subsequently, the glass jig 43 and the chip carrier 1 are transferred to the bonding chamber 20 through the load lock chamber 19, and the chip carrier 1 is turned over by 180° to attach the electrode 4.
Temporary bonding is performed by pressing the solder ball 9a against the solder ball 9a.

この仮接合は、半田ボール9aの溶融温度よりも幾分低
い温度(例えば150℃〉で行う。次に、チップキャリ
ヤlを溶融接合ステージ27に移送し、半田ボール9a
をその溶融温度よりも幾分高い温度(例えば250℃)
で加熱する。これにより、半田ボール9aが溶融して電
極4にCCBバンプ9が接合される(第14図)。
This temporary bonding is performed at a temperature somewhat lower than the melting temperature of the solder balls 9a (for example, 150° C.). Next, the chip carrier l is transferred to the melting bonding stage 27, and the solder balls 9a are
at a temperature somewhat higher than its melting temperature (e.g. 250°C)
Heat it up. As a result, the solder ball 9a melts and the CCB bump 9 is joined to the electrode 4 (FIG. 14).

このように、本実施例のバンプ接合工程においては、半
田ボール9aの溶融温度に近い温度で、かつ短時間でパ
ッケージ基板3の下面の電極4にCCBバンプ9を接合
することができる。
In this manner, in the bump bonding process of this embodiment, the CCB bumps 9 can be bonded to the electrodes 4 on the lower surface of the package substrate 3 at a temperature close to the melting temperature of the solder balls 9a and in a short time.

以上のように、Ar原子ビームを発生するソースガン1
8を備えた真空の表面活性化室17と、仮接合機構およ
び溶融接合機構を備えた高純度不活性ガス雰囲気の接合
室20とをロードロック室19を介して連設した前記製
造装置12を使用してチップキャリヤ1の組立て(フェ
イスダウンボンディグ、気密封止、CCBバンプの接合
)を行う本実施例によれば、いずれの工程においてもフ
ラックス使用することなく良好な半田付けを行うことが
可能となる。従って、■フラックス塗布工程およびフラ
ックス洗浄工程が不要となり、その分、チップキャリヤ
1の組立て工程が減少する。
As described above, source gun 1 that generates an Ar atomic beam
A vacuum surface activation chamber 17 equipped with According to this embodiment, in which the chip carrier 1 is assembled (face-down bonding, hermetic sealing, and CCB bump bonding) by using a flux, good soldering can be performed without using flux in any process. It becomes possible. Therefore, (1) the flux application process and the flux cleaning process are unnecessary, and the number of assembly processes for the chip carrier 1 is reduced accordingly.

■フラックス残渣に起因する集積回路の配線腐食を回避
することができる。■フラックス残渣に起因する半田接
合部の欠陥発生を回避することができるため、CCBバ
ンプ2,9の接続信頼性の向上、チップキャリヤ1の気
密信頼性および冷却効率の向上を実現することができる
■It is possible to avoid wiring corrosion of integrated circuits caused by flux residue. ■Since defects in solder joints caused by flux residue can be avoided, it is possible to improve the connection reliability of the CCB bumps 2 and 9, and improve the airtight reliability and cooling efficiency of the chip carrier 1. .

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。
As above, the invention made by the present inventor has been specifically explained based on Examples, but the present invention is not limited to the above-mentioned Examples, and it is understood that various changes can be made without departing from the gist thereof. Needless to say.

前記実施例では、半導体チップの電極上にCCBバンプ
を形成した後、このCCBバンプを直ちに急冷してその
表面に共晶半田層〈またはそれに近い組戊の半田層〉を
偏析させ、この共晶半田層の拡散を利用して半導体チッ
プをパッケージ基板にフェイスダウンボンディングした
が、これに限定されるものではなく、表面に共晶半田層
を有しないCCBパンプを使用することもできる。この
場合においても、表面活性化室にてCCBバンプの表面
の酸化膜や異物を除去した後、直ちに高純度不活性ガス
雰囲気の接合室にて仮接合、リフローを行うことにより
、CCBバンプを構戊する非共晶半田の融点に近い温度
でフェイスダウンボンディングを行うことができるので
、非共晶半田の溶融温度よりもかなり高温のりフロー炉
内でCCBバンプをリフローさせてフエイスダウンボン
ディングを行う従来技術に比べて、半導体チップの熱ダ
メージを著しく低減することができ、かつフェイスダウ
ンボンディングを短時間で行うことができる。
In the above embodiment, after a CCB bump is formed on the electrode of a semiconductor chip, the CCB bump is immediately quenched to segregate a eutectic solder layer (or a solder layer with a similar composition) on its surface. Although the semiconductor chip is face-down bonded to the package substrate using the diffusion of the solder layer, the invention is not limited to this, and a CCB pump without a eutectic solder layer on the surface can also be used. In this case as well, after removing the oxide film and foreign matter from the surface of the CCB bump in a surface activation chamber, the CCB bump is assembled by immediately performing temporary bonding and reflow in a bonding chamber with a high-purity inert gas atmosphere. Since face-down bonding can be performed at a temperature close to the melting point of the non-eutectic solder, it is possible to perform face-down bonding by reflowing the CCB bump in a glue flow furnace at a temperature considerably higher than the melting temperature of the non-eutectic solder. Compared to other techniques, thermal damage to semiconductor chips can be significantly reduced, and face-down bonding can be performed in a short time.

さらに、接合表面を超平滑にするために、CCBバンプ
または電極の少なくとも一方の表面に、被接合金属より
も軟質な金属を接合面にあらかじめ形戊し、この軟質金
属の塑性変形を利用して密着を図ることもできる。その
際、接合圧力を下げる目的で接合部を加熱し、軟質金属
の降伏点を下げる場合もある。上記軟質金属としては、
例えばSnなどを例示することができる。
Furthermore, in order to make the bonding surface ultra-smooth, a metal softer than the metal to be bonded is preformed on the surface of at least one of the CCB bumps or electrodes, and the plastic deformation of this soft metal is utilized. It is also possible to achieve close contact. At that time, the joint may be heated to lower the yield point of the soft metal in order to lower the joining pressure. The above soft metals include:
For example, Sn can be used.

前記実施例では、チップキャリヤの組立て(フエイスダ
ウンボンディグ、気密封止、CCBバンプの接合)方法
に適用した場合について説明したが、CCBバンプを介
してこのチップヰヤリャをモジュール基板に実装する工
程に適用することもできる。
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a method of assembling a chip carrier (face-down bonding, hermetic sealing, bonding of CCB bumps) was explained, but it is also applicable to the process of mounting this chip carrier on a module board via CCB bumps. You can also.

また本発明は、パッケージ基板の主面にフェイスダウン
ボンディングした複数の半導体チップをキャップで気密
封止した、いわゆるマルチチップパッケージの紐立て方
法に適用することもできる。
The present invention can also be applied to a so-called multi-chip package tying method in which a plurality of semiconductor chips face-down bonded to the main surface of a package substrate are hermetically sealed with a cap.

また本発明は、フリップチップのみならず、第16図に
示すようにTABの製造方法に適用することもできる。
Further, the present invention can be applied not only to flip chips but also to a method for manufacturing TAB as shown in FIG. 16.

すなわち、絶縁フィルム61の主面に形成されたリード
62にバンプ63を介して半導体チップ60をギャング
ボンディングするに際して、まず半導体チップ60のA
I電極64の表面に、例えばCrSCuおよびAuの複
合金属膜からなる半田下地層を蒸着した後、半田蒸着法
あるいは半田ボール供給法を用いて上記電極上に半田バ
ンプ63を形戊する。その際、半田パンブ63を直ちに
急冷することにより、その表面に共晶半田層(またはそ
れに近い組戊の半田層〉を偏析させる。
That is, when gang-bonding the semiconductor chip 60 to the leads 62 formed on the main surface of the insulating film 61 via the bumps 63, first the A of the semiconductor chip 60 is
After a solder base layer made of a composite metal film of CrSCu and Au, for example, is deposited on the surface of the I electrode 64, solder bumps 63 are formed on the electrode using a solder vapor deposition method or a solder ball supply method. At this time, by immediately rapidly cooling the solder pan 63, a eutectic solder layer (or a solder layer with a similar composition) is segregated on its surface.

そして、この半導体チップ60および絶縁フィルム61
を前記表面処理室の如き真空の容器に収容し、半田バン
プ63の表面およびリード62の表面にAr原子ビーム
を照射して半田バンプ63の表面およびリード62の表
面の酸化膜や異物を除去した後、上記半導体チップ60
および絶縁フィルム61を直ちに高純度不活性ガス雰囲
気の容器に移送し、この容器内にてリード62を半田バ
ンプ63に圧接することによってギャングボンディング
を行う。
Then, this semiconductor chip 60 and the insulating film 61
was housed in a vacuum container such as the surface treatment chamber, and the surfaces of the solder bumps 63 and the leads 62 were irradiated with an Ar atomic beam to remove oxide films and foreign substances on the surfaces of the solder bumps 63 and the leads 62. After that, the semiconductor chip 60
Then, the insulating film 61 is immediately transferred to a container with a high-purity inert gas atmosphere, and gang bonding is performed by pressing the leads 62 onto the solder bumps 63 in this container.

このようなTABの製造方法によれば、Auよりも安価
な半田を用いてバンプを形戒することができるので、T
ABの製造コストを低減することができる。
According to this TAB manufacturing method, the bumps can be shaped using solder that is cheaper than Au, so the TAB
The manufacturing cost of AB can be reduced.

以上の説明では、主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野であるフリップチップや
TABに適用した場合について説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、例えばLSIの実装、超
音波探触子、EDX入射窓、レーザーダイオードパッケ
ージなどにおける半導体部品、電子部品、光部品の金属
接合方法として広く適用することができる。これらの部
品の接合を行う際、金属部材の接合面が帯電(チャージ
アップ〉しても支障ない場合には、Ar原子ビームの照
射による表面活性化に代えて、’Arイオンなどのイオ
ンビームを照射して表面活性化を行ってもよい。
In the above explanation, the invention made by the present inventor was mainly applied to flip chips and TABs, which are the background application fields, but the present invention is not limited to this, and for example, LSI It can be widely applied as a metal bonding method for semiconductor components, electronic components, and optical components in ultrasonic probes, EDX entrance windows, laser diode packages, etc. When joining these parts, if there is no problem even if the joint surfaces of the metal members become charged (charge-up), an ion beam such as Ar ions can be used instead of surface activation by Ar atomic beam irradiation. Surface activation may be performed by irradiation.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

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
A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows.

(1).CCBバンプを介して半導体チップを基板にフ
ェイスダウンボンディングするに際して、半導体チップ
および基板を真空の容器に収容し、CCBバンプの表面
および基板の電極の表面に原子またはイオンのエネルギ
ービームを照射した後、前記半導体チップおよび基板を
直ちに高純度不活性ガス雰囲気の容器に移送し、常圧下
にてCCBバンプを電極に圧接して仮接合を行った後、
前記CCBバンプをリフローする本発明の半導体集積回
路装置の塾造方法によれば、CC,Bバンプをその溶融
温度近傍の温度でリフローすることができるので、半導
体チップの熱ダメージを低減することができる。また、
リフロー時間の短縮およびリフロー炉の小形化を実現す
ることができる。
(1). When face-down bonding a semiconductor chip to a substrate via a CCB bump, the semiconductor chip and substrate are housed in a vacuum container, and after irradiating the surface of the CCB bump and the surface of the electrode of the substrate with an energy beam of atoms or ions, The semiconductor chip and the substrate were immediately transferred to a container with a high-purity inert gas atmosphere, and the CCB bumps were pressed against the electrodes to perform temporary bonding under normal pressure.
According to the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention in which the CCB bumps are reflowed, the CC and B bumps can be reflowed at a temperature close to their melting temperature, so that thermal damage to the semiconductor chip can be reduced. can. Also,
It is possible to shorten the reflow time and downsize the reflow oven.

また、本発明の半導体集積回路装置の製造方法によれば
、CCBバンプを介して半導体チップを基板にフエイス
ダウンボンディングするに際して、フラックスが不要と
なるので、フラックス塗布工程およびフラックス洗浄工
程が不要となり、その分、フエイスダウンボンディング
工程が減少する。
Further, according to the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, flux is not required when face-down bonding a semiconductor chip to a substrate via a CCB bump, so a flux application process and a flux cleaning process are not required. The face-down bonding process is reduced accordingly.

また、フラックス残渣に起因する集積回路の配線腐食を
回避することができる。さらに、フラックス残渣に起因
する半田接合部の欠陥発生を回避することができるため
、CCBバンプの接続信頼性が向上する。
Moreover, wiring corrosion of the integrated circuit caused by flux residue can be avoided. Furthermore, since the occurrence of defects in solder joints due to flux residue can be avoided, the connection reliability of CCB bumps is improved.

(2).CCBバンプを非共晶半田により構威し、この
非共晶半田を溶融した後、直ちに急冷することによって
、あらかじめその表面に共晶半田層またはそれに近い組
或の半田層を偏析させた後、前記(11の発明と同様の
方法によってフェイスダウンボンディングを行う半導体
集積回路装置の製造方法によれば、CCBバンプを前記
(1)の発明よりもさらに低温でリフローすることがで
きるので、半導体チップの熱ダメージをさらに低減する
ことができる。また、リフロー時間の短縮およびリフロ
ー炉の小形化をさらに促進することができる。
(2). After constructing the CCB bump with non-eutectic solder, melting the non-eutectic solder, and immediately rapidly cooling it, a eutectic solder layer or a solder layer having a similar composition is segregated on the surface of the bump, and then According to the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device that performs face-down bonding by the same method as the invention (11) above, CCB bumps can be reflowed at a lower temperature than the invention (1) above, so that the semiconductor chip Thermal damage can be further reduced. Also, the reflow time can be shortened and the size of the reflow oven can be further promoted.

〔3).絶縁フィルムの主面に形成されたリードにバン
プを介して半導体チップをギャングボンディングするに
TABの製造に際して、半導体チップおよび絶縁フィル
ムを真空の容器に収容し、バンプの表面およびリードの
表面に原子またはイオンのエネルギービームを照射した
後、前記半導体チップおよび絶縁フィルムを直ちに高純
度不活性ガス雰囲気の容器に移送し、この容器内にて前
記リードをバンプに圧接することによってギャングボン
ディングを行う本発明の半導体集積回路装置の製造方法
によれば、Auよりも安価な金属材料を用いてバンプを
形成することができるので、TABの製造コストを低減
することができる。
[3). When manufacturing a TAB in which a semiconductor chip is gang-bonded via bumps to leads formed on the main surface of an insulating film, the semiconductor chip and the insulating film are housed in a vacuum container, and atoms or After irradiation with the ion energy beam, the semiconductor chip and the insulating film are immediately transferred to a container with a high-purity inert gas atmosphere, and gang bonding is performed by pressing the leads to the bumps in this container. According to the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, the bumps can be formed using a metal material that is cheaper than Au, so the manufacturing cost of the TAB can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第l図は、本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造工程を示すフロー図、 第2図は、この実施例で使用する製造装置の概略斜視図
、 第3図および第4図は、この実施例におけるCCBバン
プ形戊工程を示す半導体チップの断面図、第5図(a)
〜第5図(C)は、この実施例で使用する製造装置の仮
接合機構を示す部分正面図、第6図は、この実施例で使
用する製造装置の仮接合機構を示す部分斜視図、 第7図および第8図は、この実施例におけるフェイスダ
ウンボンディング工程を示す半導体チップおよびパッケ
ージ基板の断面図、 第9図は、この実施例における予備半田形成工程を示す
キャップの断面図、 第lO図は、この実施例における予備半田形戊工程を示
す半導体チップおよびパッケージ基板の断面図、 第11図および第l2図は、この実施例における気密封
止工程を示すチップキャリヤの断面図、第13図は、こ
の実施例におけるCCBバンプ形戊工程を示すガラス匁
治具の部分断面図、第14図は、この実施例により製造
されたチップキャリヤを示す断面図、 第15図は、従来のチップキャリヤを示す断面図、 第16図は、本発明の他の実施例である半導体集積回路
装置の製造工程を示す要部断面図である。 1.50・・・チップキャリヤ、2,9,53.58・
・・CCBバンプ、3.51・・・パッケージ基板、4
,52.64・・・電極、5,54.60・・・半導体
チップ、6.55・・・キャップ、7.56・・・封止
用半田、7a・・・封止用予備半田、8.57・・・伝
熱用半田、8a・・・伝熱用予備半田、9a・・・半田
ボール、10.59・・・内部配線、11・・・半田メ
タライズ層、12・・・製造装置、l3・・・基台、1
4a,14b・−・0−ドマガジン、15a・・・チッ
プトレイ、15b・・・基板トレイ、16,19.31
・・・ロードロック室、17・・・表面活性化室、18
・・・ソースガン、20・・・接合室、2l・・・チッ
プ反転ステージ、22・・・チップ反転ユニット、23
・・・チップ搭載ハンド、24・・・仮接合ステージ、
25・・・プリズムミラー 26・・・位置認識カメラ
、27・・・溶融接合ステージ、28・・・ヒートブロ
ック、29・・・チップ移載ノ\ンド、30・・・整列
ステージ、32・・・突き上げピン、33・・・コレッ
ト、34・・・精密XYテーブル、35・・・高速XY
テーブル、36・・・回転テーブル、37・・●アンロ
ードマガジン、40・・・半田膜、41・・・共晶半田
層、42・・・孔、43・・・ガラス製治具、6l・・
・絶縁フィルム、62・・・リード、63・・・半田ハ
ンブ。
FIG. 1 is a flow diagram showing the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic perspective view of the manufacturing equipment used in this embodiment, and FIGS. 3 and 4. FIG. 5(a) is a cross-sectional view of a semiconductor chip showing the CCB bump forming process in this embodiment.
5(C) is a partial front view showing the temporary joining mechanism of the manufacturing apparatus used in this example, and FIG. 6 is a partial perspective view showing the temporary joining mechanism of the manufacturing apparatus used in this example, 7 and 8 are cross-sectional views of the semiconductor chip and the package substrate showing the face-down bonding process in this example. FIG. 9 is a cross-sectional view of the cap showing the preliminary solder forming process in this example. 11 and 12 are cross-sectional views of the chip carrier showing the hermetic sealing process of this example, and FIG. The figure is a partial cross-sectional view of a glass protrusion jig showing the CCB bump shape forming process in this example, FIG. 14 is a cross-sectional view showing a chip carrier manufactured by this example, and FIG. 15 is a conventional chip 16 is a sectional view showing a main part of a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention. FIG. 1.50...Chip carrier, 2,9,53.58.
・CCB bump, 3.51 ・Package board, 4
, 52.64... Electrode, 5, 54.60... Semiconductor chip, 6.55... Cap, 7.56... Solder for sealing, 7a... Preliminary solder for sealing, 8 .57... Solder for heat transfer, 8a... Preliminary solder for heat transfer, 9a... Solder ball, 10.59... Internal wiring, 11... Solder metallized layer, 12... Manufacturing equipment , l3... base, 1
4a, 14b -- 0-door magazine, 15a... Chip tray, 15b... Board tray, 16, 19.31
...Loadlock chamber, 17...Surface activation chamber, 18
... Source gun, 20... Bonding chamber, 2l... Chip inversion stage, 22... Chip inversion unit, 23
...Chip loading hand, 24...Temporary bonding stage,
25... Prism mirror 26... Position recognition camera, 27... Melting bonding stage, 28... Heat block, 29... Chip transfer node, 30... Alignment stage, 32...・Push-up pin, 33...Collet, 34...Precision XY table, 35...High speed XY
Table, 36...Rotary table, 37...●Unload magazine, 40...Solder film, 41...Eutectic solder layer, 42...Hole, 43...Glass jig, 6l...・
- Insulating film, 62...Lead, 63...Solder handle.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、真空容器に収容された一対の金属部材の接合面に原
子またはイオンのエネルギービームを照射した後、前記
金属部材を高純度不活性ガス雰囲気の容器に移送し、常
圧下にてそれらの接合面同士を圧接することを特徴とす
る金属接合方法。 2、接合面同士を圧接する際に、金属部材をその溶融温
度以下の温度で加熱することを特徴とする請求項1記載
の金属接合方法。 3、金属部材の少なくとも一方が非共晶合金からなり、
あらかじめ前記非共晶合金を溶融させた後、急冷するこ
とによって、その表面に共晶合金層またはそれに近い組
成の合金層を偏析させておくことを特徴とする請求項1
または2記載の金属接合方法。 4、絶縁フィルムの主面に形成されたリードにバンプを
介して半導体チップをギャングボンディングするTAB
の製造に際し、請求項1、2または3記載の金属接合方
法を用いて前記ギャングボンディングを行うことを特徴
とする半導体集積回路装置の製造方法。 5、CCBバンプを介して半導体チップを基板にフェイ
スダウンボンディングするフリップチップの製造に際し
、請求項1、2または3記載の金属接合方法を用いて前
記CCBバンプを基板の電極に仮接合した後、前記CC
Bバンプをリフローすることを特徴とする半導体集積回
路装置の製造方法。 6、前記半導体集積回路装置は、CCBバンプを介して
半導体チップをフェイスダウンボンディングしたパッケ
ージ基板の主面にキャップを半田付けして前記半導体チ
ップを気密封止するとともに、前記半導体チップの背面
を前記キャップの下面に半田付けしてなるパッケージ構
造を備えたチップキャリヤであることを特徴とする請求
項5記載の半導体集積回路装置の製造方法。 7、前記半導体チップを気密封止するとともに、前記半
導体チップの背面を前記キャップの下面に半田付けする
に際し、あらかじめパッケージ基板の主面またはキャッ
プの脚部に封止用の予備半田を被着するとともに、半導
体チップの背面またはキャップの下面に伝熱用の予備半
田を被着し、請求項1、2または3記載の金属接合方法
を用いて前記パッケージ基板の主面に前記キャップを仮
接合した後、前記封止用の予備半田および伝熱用の予備
半田をリフローすることを特徴とする請求項6記載の半
導体集積回路装置の製造方法。 8、CCBバンプを介して前記チップキャリヤをモジュ
ール基板の主面に実装するに際し、請求項1、2または
3記載の金属接合方法を用いて前記CCBバンプをパッ
ケージ基板の下面の電極に接合することを特徴とする請
求項6または7記載の半導体集積回路装置の製造方法。 9、原子またはイオンのエネルギービームを発生するソ
ースガンを備えた真空の表面活性化室と、仮接合機構お
よび溶融接合機構を備え、かつ高純度不活性ガス雰囲気
を形成した常圧の接合室とをロードロック室を介して連
設したことを特徴する請求項5、6、7または8記載の
半導体集積回路装置の製造方法に用いる製造装置。
[Claims] 1. After irradiating the joint surface of a pair of metal members housed in a vacuum container with an energy beam of atoms or ions, the metal members are transferred to a container with a high-purity inert gas atmosphere and A metal joining method characterized by pressing the joining surfaces together under pressure. 2. The metal joining method according to claim 1, wherein the metal member is heated at a temperature below its melting temperature when the joining surfaces are pressed together. 3. At least one of the metal members is made of a non-eutectic alloy,
Claim 1, wherein the non-eutectic alloy is melted in advance and then rapidly cooled to segregate a eutectic alloy layer or an alloy layer having a composition close to it on its surface.
Or the metal joining method described in 2. 4. TAB, which gang-bonds the semiconductor chip to the leads formed on the main surface of the insulating film via bumps.
4. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein the gang bonding is performed using the metal bonding method according to claim 1, 2, or 3. 5. When manufacturing a flip chip in which a semiconductor chip is face-down bonded to a substrate via a CCB bump, after temporarily bonding the CCB bump to an electrode of the substrate using the metal bonding method according to claim 1, 2 or 3, Said CC
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising reflowing B bumps. 6. In the semiconductor integrated circuit device, the semiconductor chip is hermetically sealed by soldering a cap to the main surface of the package substrate on which the semiconductor chip is face-down bonded via CCB bumps, and the back surface of the semiconductor chip is hermetically sealed. 6. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 5, wherein the chip carrier has a package structure formed by soldering to the bottom surface of a cap. 7. When the semiconductor chip is hermetically sealed and the back surface of the semiconductor chip is soldered to the bottom surface of the cap, preliminary solder for sealing is applied to the main surface of the package substrate or the legs of the cap in advance. At the same time, preliminary solder for heat transfer is applied to the back surface of the semiconductor chip or the lower surface of the cap, and the cap is temporarily bonded to the main surface of the package substrate using the metal bonding method according to claim 1, 2, or 3. 7. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 6, wherein the preliminary solder for sealing and the preliminary solder for heat transfer are then reflowed. 8. When mounting the chip carrier on the main surface of the module substrate via the CCB bump, bonding the CCB bump to the electrode on the lower surface of the package substrate using the metal bonding method according to claim 1, 2 or 3. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 6 or 7, characterized in that: 9. A vacuum surface activation chamber equipped with a source gun that generates an atomic or ion energy beam, and a normal pressure bonding chamber equipped with a temporary bonding mechanism and a fusion bonding mechanism and with a high-purity inert gas atmosphere. 9. A manufacturing apparatus for use in a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 5, 6, 7, or 8, wherein the semiconductor integrated circuit devices are connected to each other via a load lock chamber.
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