JPH04151843A - Ｉｃチップのボンディング方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、ＩＣチップのボンデイ 関する。

ング方法に ［従来の技術］ 従来、ＩＣチップを基板に搭載する場合には、予めＩＣ
チップの一面に多数配列されたパッド電極にバンプ電極
を形成し、このバンプ電極を基板の表面に設けられた接
続電極上に対応させて配置し、この状態でフリップチッ
プ方式によりバンプ電極を溶融させて、−度にＩＣチッ
プの各バンプ電極を基板の各接続電極に接合している。

この場合、バンプ電極は一般に軟質の導電材料、例えば
Ｐｂ−３ｎなどの半田のみで形成した構造のものが採用
されている。

［発明が解決しようとする課題］ このようなＩＣチップの接合構造では、バンプ電極が半
田のみで形成されていると、熱圧着のときにバンプ電極
が溶融して押し潰されるため、バンプ電極の高さを確保
することができない。このため、冷熱衝撃試験などを行
うと、ＩＣチップと基板の熱膨張係数の差によって両者
の変位量に差が生じ、この変位量の差に応じてバンプ電
極に歪が発生する。例えば、ＩＣチップと基板を加熱し
た際、基板に対してＩＣチップが相対的に膨張すると、
両者間に大きな変位量の差か生じ、この変位量の差が押
し潰されたバンプ電極に集中するため、バンプ電極がそ
の応力に耐えきれず、バンプ電極にクラックが発生した
り、バンプ電極が破壊されたりするという問題がある。

この発明の目的は、接合時にバンプ電極が押し潰されず
に、接合部分の高さを十分に確保でき、接合後における
熱膨張係数の差によって生じる変位量の差を吸収するこ
とのできるＩＣチップのボンディング方法を提供するこ
とである。

［課題を解決するための手段］ この発明は」二連した目的を達成するために、丁Ｃチッ
プのパッド電極および基板の接続電極にそれぞれバンプ
電極を設け、両バンプ電極の少なくとも一方にバンプ電
極より融点が低い材料の接合層を設け、実質的に接合層
のみを溶融させて両バンプ電極を接合することである。

［作用］ この発明の作用は次の通りである。

ＩＣチップのパッド電極と基板の接続電極に設けられた
両バンプ電極を接合する際には、接合層がバンプ電極よ
り融点の低い材料であるから、接合層のみが実質的に溶
融して両バンプ電極を接合する。このため、従来のよう
にバンプ電極が溶融して押し潰されることがないので、
接合部分の高さを十分に確保することができる。しかも
、両バンプ電極を接合した状態では、ＩＣチップと基板
の両者に熱膨張係数の差によって変位量に差が生じても
、接合部分が高いので、変位量の差によって生じる応力
が接合部分の高さ方向に分散され、接合部分が変位量の
差に応じて変形して変位量の差を吸収する。

［実施例］ 以下、第１図〜第５図を参照して、この発明の詳細な説
明する。

第１図はＩＣチップを基板に接合する前の状態を示す。

この図において、１はＩＣチップであり、２は基板であ
る。ＩＣチップ１の下面における周辺部分には、パッド
電極３が所定間隔で多数設けられている。このパッド電
極３はＡ］などの金属よりなり、その下面には図示しな
いバリア層や接着層などを介してバンプ電極４が設けら
れている。

このバンプ電極４は融点の高い導電材料、例えばＣｕ、
Ｔ　ｊ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎ１、およびこれらの合金な
どよりなり、その下面には接合層５が設けられている。

この接合層５はバンプ電極４より融点の低い軟質の導電
材料、例えばＰｂ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉ　ｎ、Ｐｂ−３ｎな
どよりなり、バンプ電極４よりも薄い膜厚で形成されて
いる。一方、基板２の上面にはＣｕ、Ａ］などの金属膜
よりなる接続電極６が所定形状に形成されており、この
接続電極６上にバンプ電極７がＩＣチップｌのバンプ電
極４と対応して設けられている。このバンプ電極７はＩ
Ｃチップ１のバンプ電極４と同じ材料でほぼ同じ大きさ
に形成されている。

次に、第３図および第４図を参照して、上述した各バン
プ電極４．７および接合層５を形成する場合について説
明する。まず、第３図に示すように、パッド電極３が設
けられたＩＣチップ１を」１下反転し、その上面にレジ
スト８を塗布する。このレジスト８をフォトリソグラフ
ィ法により不要な部分を除去して、パッド電極３と対応
する箇所のバンプ形成領域にコンタクトホール９を形成
する。このコンタクトホール９の深さはバンプ電極４と
接合層５を積層した厚さとほぼ等しく形成される。そし
て、電解メツキにより、コンタクトホール９内にバンプ
電極４を形成するとともに、このバンプ電極４上に接合
層５を形成する。なお、この後は、レジスト８を除去し
て、ＩＣチップ１を上下反転させれば、第１図に示すバ
ンプ電極４および接合層５が形成されたＩＣチップ１が
得られる。

また、基板２にバンプ電極７を形成する場合には、第４
図に示すように、基板２上に接続電極６を形成した」二
、これらの上面にレジスト１ｏを塗布して上述と同様に
パターニングし、接続電極６上のバンプ形成領域にコン
タクトホール］１を形成する。そして、電解メツキによ
りコンタクトホール１１内にバンプ電極７を形成する。

最後に、レジスト１０を除去すれば、第１図に示すバン
プ電極７が接続電極６上に設けられた基板２が得られる
。

次に、第２図を参照して、ＩＣチップ１と基板２を接合
する場合について説明する。この場合には、ＩＣチップ
１のバンプ電極４に設けられた接合層５を基板２のバン
プ電極７上に対応させて配置し、この状態で両者を熱圧
着する。このときの加熱温度は接合層５の融点より高く
両バンプ電極４．７の融点よりも低い温度に設定する。

これにより、実質的に接合層５のみを溶融して両者のバ
ンプ電極４．７を接合する。したがって、バンプ電極４
．７は熱圧着時に押し潰されることがないので、接合部
分の高さを十分に確保することができる。また、熱圧着
時には接合層５が溶融するが、接合層５はバンプ電極４
．７に比べて厚さが薄いので、流れだす量が少なく、バ
ンプ電極４．７の外周面に多少流れだしたとしてもバン
プ電極４．７からＩＣチップ１や基板２の表面に流れだ
して接合層５が隣接するバンプ電極４．７を短絡するこ
とはない。このため、接続信頼性が高く、バンプ電極４
．７の配列間隔が微細なピッチのものにも適用すること
ができる。

また、このようにＩＣチップ１と基板２が接合された場
合には、冷熱衝撃試験などを行ってＩＣチップ１と基板
２の熱膨張係数の差によって両者の変位量に差が生じて
も、バンプ電極４．７の接合部分が十分に高いため、変
位量の差によって生じた応力が接合部分の高さ方向に分
散され、接合部分が変位量の差に応じて変形し、ＩＣチ
ップｌと基板２の変位量の差を吸収する。このため、バ
ンプ電極４．７にクラックなどが発生せず、バンプ電極
４．７が破壊されることがなく、ＴＣチップｌと基板２
の接合を確保することができる。

なお、この発明は上述した実施例に限定されるものでは
ない。例えば、第５図に示すように、予め基板２のバン
プ電極７上に接合層５を設け、この接合層５にＩＣチッ
プ１のバンプ電極４を接合するようにしても良い。また
、図示はしないが、ＪＣチップＪのバンプ電極４上面と
基板２のバンプ電極」二面の両方に接合層５を設ける構
造とすることも可能である。

［発明の効果コ 以上詳細に説明したように、この発明によれば、ＩＣチ
ップのパッド電極および基板の接続電極に設けられた両
バンプ電極の少なくとも一方に、このバンプ電極より融
点が低い材料の接合層を設け、実質的に接合層のみを溶
融させて両バンプ電極を接合するので、接合時にバンプ
電極が押し潰されることがなく、接合部分の高さを十分
に確保することができ、しかも接合後には接合部分が高
いので、熱膨張係数の差によって生じる変位量の差を接
合部分で吸収することができ、バンプ電極にクラックが
発生したり、バンプ電極が破壊されたりすることがなく
、両者の接合を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図はこの発明の実施例を示し、第１図はＩ
Ｃチップを基板に接合する前の状態の断面図、第２図は
接合した状態の断面図、第３図はＩＣチップにバンプ電
極および接合層を形成する状態の断面図、第４図は基板
にバンプ電極を形成する状態の断面図、第５図は他の実
施例を示す断面図である。 １・・・・・ＩＣチップ、２・・・・・・基板、３・・
・・・パッド電極、４．７・・・・・・バンプ電極、５
・・・・・・接合層、６・・・・・・接続電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＩＣチップのパッド電極および基板の接続電極にそれぞ
   れバンプ電極を設け、両バンプ電極の少なくとも一方に
   前記バンプ電極より融点が低い材料の接合層を設け、実
   質的に前記接合層のみを溶融させて両バンプ電極を接合
   することを特徴とするＩＣチップのボンディング方法。