JPH04352439A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH04352439A
JPH04352439A JP12640491A JP12640491A JPH04352439A JP H04352439 A JPH04352439 A JP H04352439A JP 12640491 A JP12640491 A JP 12640491A JP 12640491 A JP12640491 A JP 12640491A JP H04352439 A JPH04352439 A JP H04352439A
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electrode
bump
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Masayuki Saito
雅之 斉藤
Miki Mori
三樹 森
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Toshiba Corp
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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】
【0001】[発明の目的]
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、特に半導体素子をフェイスダウンボンディング
する工程を含む半導体装置の製造方法の改良に関する。
【0003】
【従来の技術】近年、半導体集積回路技術の進歩により
、電極端子数が 100を超える半導体素子が製品化さ
れつつある。この半導体素子の多端子化に伴い、絶縁基
板面上に所要の配線パターンが形成されて成る配線基板
に、高密度に半導体素子を効率的にボンディングする技
術が望まれている。
【0004】半導体素子の多数の電極端子(バンプ電極
)を、配線基板面上の所定の配線パターン上に一括的に
ボンディングする手段が、特開昭62−132331 
号公報および特開昭62−169433 号公報などに
提案されている。これら提案された手段は、その実施態
様を図3(a) およびび図3(b) に模式的に示す
ように、先ず所要の配線パターン1を主面に有する絶縁
基板2(すなわち配線基板3)上の所定位置に、硬化収
縮性の樹脂4をポッティングした後に、半導体素子5の
バンプ電極5aを所定の配線パターン1に位置合わせす
る(図3(a) )。次いで、半導体素子5を配線基板
3面上に圧接しながら、前記硬化収縮性の樹脂4を硬化
・収縮させることにより、半導体素子5のバンプ電極5
aを配線基板3面上の所要の配線パターン1に接続して
いる(図3(b) )。つまり、前記半導体素子5のバ
ンプ電極5a端面が、配線基板3面上に介在させた硬化
収縮性の樹脂4を硬化・収縮作用によって、所要の配線
パターン1面に一括して圧接された形で電気的に接続さ
れる手段である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
一括的にボンディングする手段にあっては次のような問
題があった。すなわち、半導体素子5と配線パターン1
とが電気的に接続する前に、介在させた硬化収縮性の樹
脂4が半導体素子5の突起電極(バンプ電極)5aと配
線基板3の配線パターン1との接合界面に入り込む(侵
入する)ために、接続抵抗が高くなったりして、高信頼
性の高い電気的な接続が得られない場合がしばしばある
【0006】このように、予め樹脂4を配線基板3面上
もしくは半導体素子5のバンプ電極5a形成面に配置し
てから、その樹脂の硬化・収縮を利用して半導体素子5
を配線基板3面上にフェイスダウンでマウントする方法
では、十分な電気的接続を達成し得るとはいえず、電気
的な接続の信頼性が一般的に低く、実用上なお問題があ
る。
【0007】本発明は上述した問題点を考慮してなされ
たもので、半導体素子を配線基板面上にフェイスダウン
でマウントするに当たり、電気的な接続部の信頼性向上
が図られた半導体装置の製造方法の提供を目的とする。
【0008】[発明の構成]
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
の製造方法の骨子は、半導体素子を配線基板面上にフェ
イスダウンでマウントするに当たり、前記半導体素子に
形成された接続用突起電極(バンプ電極)を配線基板面
の所定の配線パターンに位置合わせし、これらを加圧圧
接したままの状態で半導体素子と配線基板との隙間に硬
化収縮する光硬化性もしくは熱硬化性の樹脂を含浸した
後、前記含浸した樹脂を硬化させて前記接続用突起電極
(バンプ電極)を位置合わせされた配線パターン面に電
気的に接続する工程を具備することを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明によれば、半導体素子と配線基板面上の
配線パターンとを、前記半導体素子の突起状電極(バン
プ電極)を介して接続を行う際、そのバンプ電極を配線
基板面の配線パターンに加圧圧接したままの状態で、硬
化収縮性樹脂を含浸させ、硬化させるのでバンプ電極と
配線パターンとの界面に樹脂が入り込み難い状態を採る
ため、信頼性が高いフェイスダウン接合が形成ないし達
成される。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【0012】実施例1 図1(a) 〜(c) は本発明に係わる半導体装置の
製造方法の実施態様例を模式的に示す断面図であり、先
ず図1(a) に示すごとく、バンプ電極5aが形成さ
れた半導体素子5および絶縁基板2の主面に所要の配線
パターン1が形成されて成る配線基板3を用意する。
【0013】一方、湿式バンプ法で形成したバンプサイ
ズは60×60μm、高さは15μm±2μm、バンプ
数は130 個、最小パッドピッチは80μmの金バン
プを有する半導体素子を用意した。
【0014】次いで、図1(b) に示すごとく、配線
基板3を支持台6面上に載置し、前記配線基板3上に形
成されている配線パターン1と、半導体素子5の接続用
突起電極(金バンプ)5aと絶縁基板2上の配線パター
ン(ニッケル配線)1との位置合わせを行い、半導体素
子5の裏面から加熱ヘッド7によって圧力を加え、前記
配線パターン1と電気的半導体素子5のバンプ電極5a
とを位置合わせして接触・配置する。このときの接合圧
力は、バンプ電極5aの材質、配線パターン1の材質な
どによりそれぞれ最適な条件が存在するが、ここでは1
個の半導体素子5当たり、10〜20kgf の加重を
加えればよい。前記バンプ電極5aを位置合わせして接
合し、加重を加えたままの状態で、すなわち半導体素子
5への加圧を保持したまま図1(c) に示すごとく、
半導体素子5と配線基板3との隙間に、熱硬化性エポキ
シに粒径 1μm以下の酸化シリコン粉末30重量部を
含んだものを、たとえばディスペンサー8によって、半
導体素子5の側面に接触するよう2カ所に、前記硬化収
縮性の樹脂4を滴下させ、毛細管現象によって含浸させ
た。その後、加熱ヘッド7の温度を樹脂4の網状化反応
が開始する温度以上、たとえば160 ℃に設定し、 
2分間保持することによって硬化させて、半導体素子5
の配線基板3面へのフェイスダウンボンディングを終了
した。
【0015】上記によって製造した半導体装置は、半導
体素子5と配線パターン1との接触抵抗が1バンプ電極
5a当たり平均で0.1 Ω以下であり、接触不良とな
る端子はなかった。さらに、テストサンプルを作って、
−40℃〜120 ℃で1サイクル各30分の熱衝撃試
験を行ったところ、500 サイクル後の接触抵抗値の
平均で0.1 Ω以下であった。また、70℃、90%
 R. H.の高温高湿放置試験を行ったところ、10
00時間経過後も接触抵抗値の平均が0.1 Ω以下で
あった。
【0016】なお、上記において、配線基板3は、たと
えばガラス、セラミック、ガラスエポキシ、金属コア基
板、ポリイミドおよびフェノール基板などを絶縁基板2
として構成されたものを用いることができ、また配線パ
ターン1は、たとえばニッケル、銅、チタン、ITO 
(Indium Tin Oxide)、クロム、アル
ミニウム、モリブデン、タンタル、タングステン、金、
銀、あるいはこれらの金属合金ないしは、複合した金属
材料で形成されていてもよい。そして、配線パターン1
の形成は、たとえばスパッタ法、蒸着法、メッキ法もし
くは印刷法などによってもよい。たとえば、絶縁基板2
として厚さ1.1 mmのソーダライムガラスを用い、
このガラス基板上に SiO2 を約100 オングス
トロームディップ形成した後、ITO を厚さ0.1 
μm蒸着し、さらに0.5 μmのニッケル無電解メッ
キを行い、所要の配線パターン1を形成し得る。  一
方、半導体素子5は、たたえばアルミニウムボンディン
グパッド上に適当な接着層や拡散防止層を設け、配線パ
ターンに接続するための突起状電極(バンプ電極)5a
を有している。この突起状電極5aは、たとえば金バン
プ、銅バンプ、ニッケルバンプ、半田バンプなどの単独
型、あるいは2種以上の金属層の積層型に構成されたも
のが挙げられる。そして、このバンプ電極5aの形成方
法としては、ウェーハ状態で、アルミボンディングパッ
ド上に薄膜、PEP (Photo Engravin
g Process) により接着層および拡散防止層
を形成し、電気メッキによりバンプを形成する、いわゆ
る湿式バンプ形成法を用いることができる。さらに、別
の支持台上に前述と同様の方法でバンプを形成しておき
、このバンプを半導体素子側に転写するいわゆる転写バ
ンプ形成方式を用いることもできる。また他の方法とし
ては、アルミニウムボンディングパッド上に半田に濡れ
る金属を着膜した後、溶融した半田槽に浸漬する方法や
ボールボンディングの手法を利用して、アルミニウムボ
ンディングパッド上にボールバンプを形成する方法でも
よい。
【0017】また、前記半導体素子5と配線基板3との
隙間に含浸・硬化させる硬化収縮性の樹脂4としては、
たとえばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂
、シリコーン樹脂、熱硬化型1−2 ポリブタジエン樹
脂などの熱あるいは光硬化性樹脂を単独、もしくは複合
ないし混合して使用することができる。またこれらの樹
脂中に酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、炭
酸カルシウム、酸化ベリリウム、酸化アルミニウム、窒
化アルミウム、窒化ボロンなどの粉体を混入したものを
用いると接続の信頼性向上にさらに好適である。ここで
使用する樹脂は粘土が500 cps 程度であれば、
いわゆる毛細管現象によって素早く含浸される。室温で
粘土が高い場合であっても、数10℃に加熱するか、あ
るいは 10 −3Torr程度に減圧すれば容易に含
浸させることができる。
【0018】実施例2 厚さ1.1 mmの無アルカリガラスから成る絶縁基板
2面上に、ガラスフリットと平均粒径 3μm の金粉
末と有機高分子バインダを主成分とする金厚膜ペースト
を印刷焼成して所要の配線パターン1を形成した配線基
板3を用意した。なお、前記配線パターン1の形成に当
たっての焼成条件は、ピーク温度が650 ℃、10分
間でトータル焼成時間は45分間であり、また配線パタ
ーン1の厚さは 7μm 、配線パターン1の幅は15
0 μm である。
【0019】一方、半導体素子5としてアルミニウムボ
ンディングパッド上に25μm の金線を用いてボール
ボンディングを行い、金線をボールの根元から切断して
直径約80μm の金ボールバンプ5aを、最小ピッチ
は200 μm として25個形成したものを用意した
【0020】次いで、図2に実施態様例を模式的に示す
ごとく、前記半導体素子5を加熱ヘッド7に、バンプ電
極5aを配線基板3面に向けて保持して、対応する配線
パターン1とバンプ電極5aを相互に位置を合わせし、
接合加重 5kgf で圧接した。このとき、配線基板
3を搭載するステージ(支持台)6は紫外光線に対して
透過率が高いガラスを使用した。前記により半導体素子
5を配線基板3面に圧接したまま、ディスペンサー8に
よって光硬化性アクリル系樹脂4を半導体素子5の周囲
に滴下し、半導体素子5下面と配線基板3上面との隙間
に含浸させた。その後、100 W 水銀ランプ9を光
源として、含浸樹脂4面において、800 mJのエネ
ルギーになるように調整し、前記ステージ6の裏面側か
ら光を照射して含浸させた樹脂4を硬化収縮させた。
【0021】上記で製造した半導体装置においては、2
5個のバンプ電極5aの接触抵抗値がいずれも0.1 
Ω以下であり、上記実施例1の場合と同様の信頼性評価
を実施したところ、まったく異常はなかった。
【0022】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
半導体素子の突起状電極(バンプ電極)と配線基板の配
線パターンとを圧接したままの状態で、硬化収縮性の樹
脂を半導体素子下面と配線基板上面との隙間に含浸し硬
化させるので、互いに対接して電気的に接続される突起
上電極と配線パターンとの界面に前記樹脂が侵入する現
象も全面的に回避される。つまり、突起上電極と配線パ
ターンとの界面に、絶縁層が介在する恐れも全面的に解
消されるため、容易に良好な電気的な接続を達成ないし
形成し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる半導体装置の製造方法の実施態
様例を模式的に示したもので、aは支持台に載置された
配線基板面にフェースダウンボンディングする半導体素
子を位置合わせする状態を示す断面図、bは配線基板面
に位置合わせした半導体素子を押圧したまま硬化収縮性
の樹脂を配線基板面と半導体素子面との隙間に含浸する
状態を示す断面図、cは製造された半導体装置の断面図
【図2】本発明に係わる半導体装置の製造方法の他の実
施態様例を模式的に示す断面図。
【図3】従来のフェースダウンボンディング手段の実施
態様を模式的に示したもので、aは配線基板面にフェー
スダウンボンディングする半導体素子を位置合わせする
状態を示す断面図、bは製造された半導体装置の断面図
【符号の説明】
1…配線パターン 2…絶縁基板 3…配線基板 4…硬化収縮性樹脂 5…半導体素子 5a…バンプ電極 6…ステージ(支持台) 7…加熱ヘッド 8…ディスペンサー 9…水銀ランプ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  半導体素子を配線基板面上にフェイス
    ダウンでマウントするに当たり、前記半導体素子に形成
    された接続用突起電極を配線基板面の所定の配線パター
    ンに位置合わせし、これらを加圧圧接したままの状態で
    半導体素子と配線基板との隙間に硬化収縮する光硬化性
    もしくは熱硬化性の樹脂を含浸した後、前記含浸した樹
    脂を硬化させて前記接続用突起電極を位置合わせされた
    配線パターン面に電気的に接続する工程を具備すること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
JP12640491A 1991-05-30 1991-05-30 半導体装置の製造方法 Pending JPH04352439A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19991102