JPH0474433A - Method and apparatus for manufacturing semiconductor intergrated circuit device - Google Patents

Method and apparatus for manufacturing semiconductor intergrated circuit device

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JPH0474433A
JPH0474433A JP18821090A JP18821090A JPH0474433A JP H0474433 A JPH0474433 A JP H0474433A JP 18821090 A JP18821090 A JP 18821090A JP 18821090 A JP18821090 A JP 18821090A JP H0474433 A JPH0474433 A JP H0474433A
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JP
Japan
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electrode
foil
metal foil
bump
electrodes
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Pending
Application number
JP18821090A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiko Nishiuma
雅彦 西馬
Chiyoshi Kamata
千代士 鎌田
Hiromitsu Mishimagi
三島木 宏光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013Alloys
    • H01L2924/0132Binary Alloys
    • H01L2924/01322Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases

Abstract

PURPOSE:To remarkably enhance the connecting relaibility of an electrode to a bump electrode by a method wherein a metal foil is placed on the electrode on a mounting board, the electrode and the metal foil are heated and alloyed and the bump electrode is formed on the electrode. CONSTITUTION:An Au ribbon 11 is sucked and fixed onto a chuck block 35; a ribbon cutting blade 37 is lowered; the Au ribbon 11 is cut; an Au foil 12 having a prescribed area is formed. In succession, the foil is sucked by a chuck collet 39; it is conveyed to a metal-foil positioning part C; it is placed in the chip-mounting face of a package board 2. While the foil has been placed on a carrier 40, it is conveyed to a heating part D and is placed on a heating block 42. Then, in this state an electric current is applied to a heater 45 which has been built in the heating block 42; the package board 2 is heated to a prescribed temperature. Sn on the surface of electrodes 6 is diffused into the Au foil 12; a eutectic alloying reaction is caused; bump electrodes 7a which are composed of an Au-Sn alloy and which are in a molten state are formed on the respective electrodes 6 in a self-aligned manner. The residue of the Au foil 12 which has been sucked to a metal-foil fixation collet 43 is collected in a pocket 47; it is regenerated and utilized as the Au ribbon 11.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路装置の製造技術に関し、特に
フェイスダウンボンディング方式により実装される半導
体集積回路装置のバンプ(Bump)電極の形成に適用
して有効な技術に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a manufacturing technology of semiconductor integrated circuit devices, and is particularly applicable to the formation of bump electrodes of semiconductor integrated circuit devices mounted by face-down bonding method. It is related to effective technology.

〔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は、その多機能化、高密度化に伴って外部端子(
入出力ピン)の数が急速に増大している。そのため、半
導体チップの周辺部に設けた電極パッドにワイヤをボン
ディングして外部との接続を行うワイヤボンディング方
式が限界に達し、これに代わって、チップの電極上に半
田などで構成したバンプ電極を形成し、このバンプ電極
を介してチップを基板にフェイスダウンボンディングす
るフリップチップ方式が注目されている。
In recent years, logic LSIs such as gate arrays and microcomputers have become more multi-functional and denser, and as a result, external terminals (
The number of input/output pins is rapidly increasing. For this reason, the wire bonding method, which connects external devices by bonding wires to electrode pads provided on the periphery of the semiconductor chip, has reached its limit, and instead, bump electrodes made of solder etc. are used on the chip electrodes. The flip-chip method, in which the chip is bonded face-down to the substrate via the bump electrodes, is attracting attention.

上記フリップチップ方式は、チップの周辺部のみならず
中央部にも端子を設けることができるので、チップの多
ピン化を促進することができ、かつチップ内部の配線長
を短くすることができるので、論理LSIの高速化を促
進することができるという特徴を有している。また、バ
ンプ電極は、チップを基板に実装する際の外部端子とし
てのみならず、パッケージ基板とキャップとから構成さ
れるキャビティ内にチップを気密封止したチップキャリ
ヤ(Chip Carrier)を基板に実装する際の
外部端子としても使われている。
The flip-chip method described above allows terminals to be provided not only at the periphery of the chip but also at the center, so it is possible to increase the number of pins on the chip, and it is also possible to shorten the wiring length inside the chip. , it has the feature of being able to accelerate the speeding up of logic LSIs. In addition, bump electrodes are used not only as external terminals when mounting a chip on a substrate, but also as chip carriers in which a chip is hermetically sealed in a cavity consisting of a package substrate and a cap. It is also used as an external terminal.

チップやチップキャリヤにバンプ電極を形成する方法と
して、半田蒸着法や半田ボール供給法が知みれている。
Solder vapor deposition and solder ball supply methods are known as methods for forming bump electrodes on chips and chip carriers.

半田蒸着法を用いてチップにバンプ電極を形成するには
、まずチップの表面保護膜をエツチングしてAβ配線に
達するコンタクトホールを開孔することによって電極パ
ッドを形成する。次に、蒸着法を用いてチップ上に、例
えばCr5CuおよびAuの薄膜を順次積層した後、電
極パッド以外の箇所の上記薄膜をエツチングにより除去
することによって電極パッド上に半田下地層(B L 
M ; Ba1l Limitting Metali
zation)を形成する。上記半田下地層は、前記コ
ンタクトホールの底部、側壁および上縁部を覆うように
形成する。半田下地層の最下層を構成するCrは、半田
とΔrとの合金化反応を防止するために設けられる。半
田下地層の中間層を構成するCuは、半田の濡れ件を向
上させて半田下地層との接合強度を大きくするために設
けられる。半田下地層の最上層を構成するAuは、上記
Cuの腐食を防止するために設けられる。次に、蒸着法
およびリフトオフ法を用いて上記半田下地層の上に5n
−Pb合金からなる半田層を選択的に形成し、最後にリ
フロー炉内でこの半田層を加熱、溶融することによって
半球状のバンプ電極を形成する。なお、以上説明したバ
ンプ電極の形成方法については、例えば日本金属学会会
報第23巻第12号(1984年’)P1004〜P1
013や、電気学会研究会資料(1989年3月17日
版)P46などに記載されている。
To form bump electrodes on a chip using the solder vapor deposition method, electrode pads are first formed by etching the surface protection film of the chip and opening contact holes that reach the Aβ wiring. Next, thin films of Cr5Cu and Au, for example, are sequentially laminated on the chip using a vapor deposition method, and then the thin films at locations other than the electrode pads are removed by etching to form a solder base layer (BL) on the electrode pads.
M; Ba1l Limiting Metali
zation). The solder base layer is formed to cover the bottom, sidewalls, and upper edge of the contact hole. Cr constituting the bottom layer of the solder base layer is provided to prevent alloying reaction between the solder and Δr. Cu constituting the intermediate layer of the solder base layer is provided to improve solder wettability and increase the bonding strength with the solder base layer. Au constituting the uppermost layer of the solder base layer is provided to prevent corrosion of the Cu. Next, a 5n
A hemispherical bump electrode is formed by selectively forming a solder layer made of -Pb alloy and finally heating and melting this solder layer in a reflow oven. The method for forming the bump electrode described above is described, for example, in Bulletin of the Japan Institute of Metals, Vol. 23, No. 12 (1984'), P1004-P1.
013, IEEJ study group materials (March 17, 1989 edition) P46, etc.

次に、半田ボール供給法を用いてチップキャリヤにバン
プ電極を接続するには、まず貫通孔を多数設けた平板な
ガラス製の治具を用意し、上記貫通孔のそれぞれに半田
ボールを挿入する。上記貫通孔は、チップキャリヤの下
面の電極(ランド)の位置と対応するように設けられて
いる。貫通孔の内径は、半田ボールの直径よりも投分小
さくしであるので、半田ボールはその一部が貫通孔内に
挿入され、残りは貫通孔の上にはみ出す。次に、上記半
田ボールが載った治具の上にチップキャリヤを載せ、チ
ップキャリヤの下面の電極のそれぞれが半田ボールの上
に載るように位置合わせを行う。この位置合わせは機械
で行っている。次に、この状態でチップキャリヤをリフ
ロー炉に搬送し、半田ポールを加熱、溶融することによ
ってチップキャリヤの下面の電極に半球状のバンプ電極
を形成する。なお、以上説明したバンプ電極の形成方法
については、例えば特開平1−243554号に詳しく
記載されている。
Next, to connect the bump electrodes to the chip carrier using the solder ball supply method, first prepare a flat glass jig with many through holes, and insert a solder ball into each of the through holes. . The through hole is provided so as to correspond to the position of the electrode (land) on the lower surface of the chip carrier. Since the inner diameter of the through hole is slightly smaller than the diameter of the solder ball, a portion of the solder ball is inserted into the through hole, and the rest protrudes above the through hole. Next, the chip carrier is placed on the jig on which the solder balls are placed, and the chip carrier is aligned so that each of the electrodes on the lower surface of the chip carrier is placed on the solder balls. This positioning is done mechanically. Next, the chip carrier in this state is transported to a reflow oven, and the solder poles are heated and melted to form hemispherical bump electrodes on the electrodes on the lower surface of the chip carrier. The method for forming the bump electrodes described above is described in detail in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-243554.

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

本発明者は、前述したバンプ電極の形成方法(半田蒸着
法および半田ボール供給法)についてそれぞれ検討した
結果、下記のような問題点を見出した。
The inventors of the present invention investigated the aforementioned bump electrode formation methods (solder vapor deposition method and solder ball supply method) and found the following problems.

まず半田蒸着法は、■厚膜プロセスの制御性に問題があ
る、■極めて高価な半田蒸着装置を必要とする、■半田
蒸着工程で使用するマスクを品種毎に作成しなければな
らない、などの理由から、バンプ電極の形成に多くの時
間と費用とを要し、そのため、バンプ電極の製造コスト
が極めて高価になるという問題がある。
First of all, the solder evaporation method has problems such as: ■ There are problems with the controllability of the thick film process, ■ It requires extremely expensive solder deposition equipment, and ■ The masks used in the solder deposition process must be created for each product. For this reason, it takes a lot of time and money to form the bump electrodes, and as a result, there is a problem in that the manufacturing cost of the bump electrodes is extremely high.

一方、半田ボール供給法は、半田ボールとそれが接続さ
れる電極との位置合わせ精度が低いために、バンプ電極
の接続信頼性に問題がある。すなわち、治具の上に位置
決めされた半田ボールは、その一部が貫通孔内に挿入さ
れているだけなので、チップキャリヤを載せた際に回転
し易く、この回転によって電極と半田ボールとの位置関
係がずれてしまう。また、治具の上にチップキャリヤを
載せた状態では、チップキャリヤの電極と半田ボールと
は点接触しているだけなので、リフロー炉に搬送する工
程で発生する振動によっても両者の位置関係がずれてし
まう。さらに、上記振動によって、半田ボールが貫通孔
から脱落してしまうこともある。
On the other hand, the solder ball supply method has a problem in connection reliability of bump electrodes because the accuracy of alignment between the solder balls and the electrodes to which they are connected is low. In other words, since the solder ball positioned on the jig is only partially inserted into the through hole, it easily rotates when the chip carrier is placed on it, and this rotation changes the position of the electrode and the solder ball. The relationship will shift. In addition, when the chip carrier is placed on the jig, the electrodes of the chip carrier and the solder balls are only in point contact, so vibrations generated during the process of transporting them to the reflow oven can also cause their positional relationship to shift. It ends up. Furthermore, the vibration may cause the solder ball to fall out of the through hole.

本発明は、上記し、た問題点に着目してなされたもので
あり、その目的は、バンプ電極を安価に形成することの
できる技術を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a technique that can form bump electrodes at low cost.

本発明の他の目的は、バンプ電極の接続信頼性を向上さ
せることのできる技術を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a technique that can improve the connection reliability of bump electrodes.

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.

本発明は、実装基板の電極上に金属箔を載置し、前記電
極と前記金属箔とを加熱により合金化させることによっ
て、前記電極上にバンプ電極を形成する方法である。
The present invention is a method of forming a bump electrode on the electrode by placing a metal foil on the electrode of a mounting board and alloying the electrode and the metal foil by heating.

〔作用〕[Effect]

上記した手段によれば、実装基板の電極とその上に載置
した金属箔との共晶合金化反応によって全ての電極上に
自己整合で、かつ−括してバンプ電極を形成することが
できるので、電極の数やそれらの配列に応じてマスクを
作成する必要がなく、また高価な製造装置も不要であり
、しかもバンプ電極の形成に要する時間が極めて短時間
で済むことから、バンプ電極を極めて安価に形成するこ
とができる。
According to the above-described means, bump electrodes can be formed on all electrodes in a self-aligned manner and collectively through a eutectic alloying reaction between the electrodes of the mounting board and the metal foil placed thereon. Therefore, there is no need to create masks depending on the number of electrodes or their arrangement, and there is no need for expensive manufacturing equipment.Furthermore, the time required to form bump electrodes is extremely short. It can be formed extremely inexpensively.

また、電極上に自己整合でバンプ電極を形成することが
できるので、電極とバンプ電極との間の接続信頼性が著
しく向上する。
Furthermore, since the bump electrode can be formed on the electrode in a self-aligned manner, the connection reliability between the electrode and the bump electrode is significantly improved.

以下、実施例により本発明を説明する。なお、実施例を
説明するための全図において、同一機能を有するものは
同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
The present invention will be explained below with reference to Examples. In addition, in all the figures for explaining the embodiment, parts having the same functions are given the same reference numerals, and repeated explanations thereof will be omitted.

〔実施例1〕 第6図に示すように、本実施例1のチップキャリヤ1a
は、パッケージ基板2とキャップ3とから構成されるキ
ャビティ4内に、フェイスダウンボンディング方式によ
って半導体チップ5を実装したものである。パッケージ
基板2はアルミナやムライトなどのセラミックからなり
、キャップ3はAINなどのセラミックからなる。上言
己チップ5の素子形成面(下面)には図示しない多数の
電極パッドが設けられており、パッケージ基板2のチッ
プ搭載面には上言己電極パッドと同数の電極6が設けら
れている。上g己電極6とチップ5の電極パッドとは、
後述する方法によって電極6上に形成されたバンプ電極
7aを介して電気的に接続されている。上記バンプ電極
7aは、20重量%程度のSnを含有するAu−Sn合
金からなる。
[Example 1] As shown in FIG. 6, the chip carrier 1a of this Example 1
In this example, a semiconductor chip 5 is mounted in a cavity 4 made up of a package substrate 2 and a cap 3 using a face-down bonding method. The package substrate 2 is made of ceramic such as alumina or mullite, and the cap 3 is made of ceramic such as AIN. A large number of electrode pads (not shown) are provided on the element formation surface (lower surface) of the upper chip 5, and the same number of electrodes 6 as the upper electrode pads are provided on the chip mounting surface of the package substrate 2. . The upper electrode 6 and the electrode pad of the chip 5 are:
They are electrically connected via bump electrodes 7a formed on the electrodes 6 by a method described later. The bump electrode 7a is made of an Au-Sn alloy containing about 20% by weight of Sn.

パッケージ基板2の外周部には、チップキャリヤ1aの
外部端子を構成する多数のリード8が設けられている。
A large number of leads 8 forming external terminals of the chip carrier 1a are provided on the outer periphery of the package substrate 2.

上記リード8は、42アロイなどのFe系合金からなり
、パッケージ基板2の内層に設けられた図示しない配線
を介してチップ搭載面の電極6と接続されている。キャ
ップ3は、ヒートシンクを兼ねており、その上面には多
数の放熱フィン9が設けられている。上記キャップ3は
、ろう材10を介してチップ5の背面およびパッケージ
基板2の上縁部にそれぞれ接合されており、これにより
、チップ5がキャビティ4内に気密封止されるとともに
、チップ5から発生した熱が、ろう材10を通じてキャ
ップ3に伝達される構造となっている。上記ろう材10
は、例えば10重量%程度のPbを含有するpb−Sn
合金からなる。
The leads 8 are made of an Fe-based alloy such as 42 alloy, and are connected to the electrodes 6 on the chip mounting surface via wiring (not shown) provided on the inner layer of the package substrate 2. The cap 3 also serves as a heat sink, and a large number of heat radiation fins 9 are provided on its upper surface. The cap 3 is bonded to the back surface of the chip 5 and the upper edge of the package substrate 2 through a brazing material 10, thereby hermetically sealing the chip 5 within the cavity 4 and separating it from the chip 5. The structure is such that the generated heat is transmitted to the cap 3 through the brazing material 10. The above brazing filler metal 10
is, for example, pb-Sn containing about 10% by weight of Pb.
Made of alloy.

次に、上述したチップキャリヤ1aのパッケージ基板2
の電極6上にバンプ電極7aを形成する方法を第1図〜
第5図を用いて説明する。第1図は、バンプ電極の形成
に用いるバンプ形成装置30の要部概略図、第2図〜第
5図は、工程毎に示すパッケージ基板の断面図である。
Next, the package substrate 2 of the chip carrier 1a described above is
The method of forming the bump electrode 7a on the electrode 6 is shown in FIGS.
This will be explained using FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of a bump forming apparatus 30 used for forming bump electrodes, and FIGS. 2 to 5 are cross-sectional views of a package substrate shown in each step.

第1図に示すように、本実施例1で使用するバンプ形成
装置30は、金属箔供給部(A)、金属箔切断部(B)
、金属箔位置決め部(C)、加熱部(D)および金属箔
回収部(E)により構成されている。上記金属箔位置決
め部(C)のステージ31上には、第2図に示すパッケ
ージ基板2が待機している。上記パッケージ基板2のチ
ップ搭載面に設けられた電極6は、パッケージ基板2の
成形時にW(タングステン)インクをスクリーン印刷し
て形成したメタライズからなり、その表面にはSnの電
気メツキが施されている。
As shown in FIG. 1, the bump forming apparatus 30 used in this embodiment 1 includes a metal foil supply section (A), a metal foil cutting section (B),
, a metal foil positioning section (C), a heating section (D), and a metal foil recovery section (E). A package substrate 2 shown in FIG. 2 is waiting on the stage 31 of the metal foil positioning section (C). The electrodes 6 provided on the chip mounting surface of the package substrate 2 are made of metallization formed by screen printing W (tungsten) ink during molding of the package substrate 2, and the surface thereof is electroplated with Sn. There is.

そこでまず、金属箔供給部(A)のスプール32に巻か
れたAuリボン11を送り出しローラ33の回転によっ
て前方に送り出し、その先端部分を金属箔切断部(B)
のチャックブロック35上に載置する。上記Auリボン
11は、100〜200μm程度の厚さを有している。
Therefore, first, the Au ribbon 11 wound around the spool 32 of the metal foil supply section (A) is sent forward by the rotation of the delivery roller 33, and its tip is transferred to the metal foil cutting section (B).
placed on the chuck block 35 of. The Au ribbon 11 has a thickness of about 100 to 200 μm.

Au1Jボン11の送り出し量は、回転角を電気的に制
御する図示しないパルスモータによって制御されている
The amount of feed of the Au1J bomb 11 is controlled by a pulse motor (not shown) that electrically controls the rotation angle.

パルスモータの回転運動は、駆動ロー534を介して送
り出しローラ33に伝達される。
The rotational motion of the pulse motor is transmitted to the delivery roller 33 via the drive row 534.

次に、チャックブロック35上に載置された上記Auリ
ボン11を真空排気口36からの排気によってチャック
ブロック35上に吸着、固定した後、リボン切断刃37
を下降させてAuリボン11を切断し、所定の面積を有
するAu箔12を形成する。続いて、上EAu箔12を
真空排気口38を備えたチャックコレット39により吸
着して金属箔位置決め部(C)に搬送し、そこに待機し
ているパッケージ基板2のチップ搭載面上に載置する。
Next, the Au ribbon 11 placed on the chuck block 35 is sucked and fixed onto the chuck block 35 by exhaust from the vacuum exhaust port 36, and then the ribbon cutting blade 37
is lowered to cut the Au ribbon 11 to form an Au foil 12 having a predetermined area. Next, the upper EAu foil 12 is adsorbed by a chuck collet 39 equipped with a vacuum exhaust port 38 and transported to the metal foil positioning section (C), where it is placed on the chip mounting surface of the package substrate 2 waiting there. do.

上記パッケージ基板2は、セラミックからなるキャリヤ
40上に載置されており、位置決めビン41によって固
定されている。第3図に示すように、パッケージ基板2
上に載置されたAu箔12の外形寸法は、チップ搭載面
の面積よりも僅かに小さくなっている。上記Au112
は、チップ搭載面に設けられた全ての電極6の上面を覆
うように載置されているので、それぞれの電極6とAu
箔12との位蓋合わせは全く不要である。
The package substrate 2 is placed on a carrier 40 made of ceramic and fixed by positioning pins 41. As shown in FIG.
The outer dimensions of the Au foil 12 placed thereon are slightly smaller than the area of the chip mounting surface. Above Au112
is placed so as to cover the upper surface of all the electrodes 6 provided on the chip mounting surface, so that each electrode 6 and the Au
No alignment with the foil 12 is necessary at all.

次に、チップ搭載面上にAu箔12が載置された上記パ
ッケージ基板2を図示しないキャリヤ搬送機構によって
キャリヤ40上に載置したまま加熱部(D)に搬送し、
ビートブロック42上に載置する。続いて、上方から金
属箔固定コレット43をパッケージ基板2上に接近させ
、真空排気口を兼ねた不活性ガス導入口44からAu箔
12の上面全体に窒素ガスを吹き付ける。これにより、
パッケージ基板2上のAu箔12は、窒素ガスの圧力に
よって電極6上に押し付けられるので、それ自体の反り
、変形や電極6の高さのばらつきなどに関係なく、全て
の電極6と完全に密着する。
Next, the package substrate 2 with the Au foil 12 placed on the chip mounting surface is transported to the heating section (D) while being placed on the carrier 40 by a carrier transport mechanism (not shown),
Place it on the beat block 42. Subsequently, the metal foil fixing collet 43 is brought close to the package substrate 2 from above, and nitrogen gas is sprayed onto the entire upper surface of the Au foil 12 from the inert gas inlet 44 which also serves as a vacuum exhaust port. This results in
Since the Au foil 12 on the package substrate 2 is pressed onto the electrodes 6 by the pressure of nitrogen gas, it is in perfect contact with all the electrodes 6, regardless of its own warpage, deformation, or variations in the height of the electrodes 6. do.

次に、この状態でヒートブロック42に内蔵されたヒー
タ45に通電し、パッケージ基板2を所定温度に加熱す
る。上記ヒートブロック42の加熱温度は、熱電対46
によってフィードバックされ、一定となるように制御さ
れる。このようにして、パッケージ基板2の電極6とそ
の上に密着したAu112とを、Sn(電極6の表面の
メツキ層)とAuとの共晶点である280℃よりも幾分
高い温度まで加熱することにより、電極6表面のSnが
Au箔12内に拡散して共晶合金化反応が生じ、第4図
に示すように、それぞれの電極6上にAu−Sn合金か
らなる溶融状態のバンプ電極7aが自己整合で形成され
る。続いて、上言己共晶合金化反応に関与しなかった残
りのAu箔12を金属箔固定コレット43により吸着し
てパッケージ基板2上から取り除くとともに、ヒートブ
ロック42の温度を下げて電極6上に残ったバンプ電極
7aを固化させる(第5図)。金属箔固定コレット43
に吸着されたAu箔12の残渣は、金属箔回収部(E)
に搬送されてポケット47に回収され、Auリボン11
として再生利用される。また、パッケージ基板2は、キ
ャリヤ40ごと図示しないキャリヤストッカーに収容さ
れ、室温まで冷却される。
Next, in this state, the heater 45 built into the heat block 42 is energized to heat the package substrate 2 to a predetermined temperature. The heating temperature of the heat block 42 is determined by the thermocouple 46
is fed back and controlled to be constant. In this way, the electrode 6 of the package substrate 2 and the Au 112 closely attached thereto are heated to a temperature somewhat higher than 280°C, which is the eutectic point between Sn (the plating layer on the surface of the electrode 6) and Au. As a result, Sn on the surface of the electrodes 6 diffuses into the Au foil 12 to cause a eutectic alloying reaction, and as shown in FIG. Electrode 7a is formed in self-alignment. Subsequently, the remaining Au foil 12 that did not participate in the above-mentioned self-eutectic alloying reaction is adsorbed by the metal foil fixing collet 43 and removed from the package substrate 2, and the temperature of the heat block 42 is lowered to remove it from the top of the electrode 6. The remaining bump electrode 7a is solidified (FIG. 5). Metal foil fixing collet 43
The residue of the Au foil 12 adsorbed to the metal foil recovery section (E)
The Au ribbon 11 is transported to the pocket 47 and collected in the pocket 47.
It is recycled as Further, the package substrate 2 is housed together with the carrier 40 in a carrier stocker (not shown), and is cooled to room temperature.

上呂己の方法で形成したバンプ電極7aを介してパッケ
ージ基板2上にチップ5を実装するには、あらかじめ電
極パッドの表面に半田下地層(BLM)を形成したチッ
プ5をパッケージ基板2の上に載せ、チップ5の下面の
電極パッドのそれぞれがバンプ電極7aの上に載るよう
に位置合わせを行う。この位置合わせは機械で行う。次
に、この状態でパッケージ基板2をリフロー炉に搬送し
、バンプ電極7aを加熱、溶融することによってチップ
5の電極パッドとバンプ電極7aとを接続する。
In order to mount the chip 5 on the package substrate 2 through the bump electrodes 7a formed by the method of Jeroki, the chip 5 with a solder base layer (BLM) formed on the surface of the electrode pad in advance is mounted on the package substrate 2. , and the chip 5 is positioned so that each of the electrode pads on the lower surface of the chip 5 is placed on the bump electrode 7a. This alignment is done mechanically. Next, the package substrate 2 in this state is transferred to a reflow oven, and the bump electrodes 7a are heated and melted to connect the electrode pads of the chip 5 and the bump electrodes 7a.

以上の構成からなる本実施例1のバンプ形成方法によれ
ば、下記の効果を得ることができる。
According to the bump forming method of Example 1 having the above configuration, the following effects can be obtained.

(1)、パッケージ基板2の電極6とその上に密着した
Au箔12との共晶合金化反応によって全ての電極6上
に自己整合で、かつ−括してバンプ電極7aを形成する
ので、■半田蒸着法のように、電極の数やそれらの配列
に応じて蒸着用マスクを作成する必要がない。■高価な
半田蒸着装置を必要としない。■バンプ電極の形成に要
する時間が極めて短時間で済む。これらの理由により、
バンプ電極を極めて安価に形成することができる。
(1) Since the bump electrodes 7a are formed on all the electrodes 6 in a self-aligned manner and collectively through a eutectic alloying reaction between the electrodes 6 of the package substrate 2 and the Au foil 12 in close contact thereon, ■Unlike the solder vapor deposition method, there is no need to create vapor deposition masks depending on the number of electrodes and their arrangement. ■No need for expensive solder evaporation equipment. ■The time required to form bump electrodes is extremely short. For these reasons,
Bump electrodes can be formed at extremely low cost.

(2)、電極6上に自己整合でバンプ電極7aを形成す
ることにより、電極6とバンプ電極7aとの位置合わせ
精度が極めて高くなるので、両者の接続信頼性が著しく
向上する。
(2) By forming the bump electrode 7a on the electrode 6 in a self-aligned manner, the alignment accuracy between the electrode 6 and the bump electrode 7a becomes extremely high, so that the connection reliability between the two is significantly improved.

なお、前述した本実施例1のバンプ形成方法においては
、パッケージ基板上に載置したAu箔の上面に窒素ガス
を吹き付け、その圧力によってAU箔を電極に密着させ
たが、上記した手段に代えて、第7図に示すように、A
u箔12の上面に圧着治具48を押圧してAu箔12と
電極6とを密着させてもよい。この場合は、圧着治具4
8内にヒータを埋込むことにより、Au箔12および電
極6を上方から加熱することもできる。また、圧着治具
48を超音波振動させることによってAu箔12および
電極6を圧着させることもできる。
In the bump forming method of Example 1 described above, nitrogen gas was sprayed onto the upper surface of the Au foil placed on the package substrate, and the AU foil was brought into close contact with the electrode by the pressure. As shown in Figure 7, A
A pressure bonding jig 48 may be pressed against the upper surface of the U foil 12 to bring the Au foil 12 and the electrode 6 into close contact. In this case, the crimping jig 4
By embedding a heater in 8, it is also possible to heat the Au foil 12 and the electrode 6 from above. Furthermore, the Au foil 12 and the electrode 6 can be crimped by ultrasonically vibrating the crimping jig 48.

なお、溶融したバンプ電極7aが圧着治具48の底面に
接着するのを防止するため、圧着治具48の底面をフッ
素樹脂のような摩擦係数の小さい材料でコーティング処
理しておくとよい。また、AU箔の上面にガスの吹き付
けや圧着治具で圧力を印加する手段に代えて、第8図に
示すように、パッケージ基板2の電極6間にチップ搭載
面から下面に貫通する多数の貫通孔49を設け、これら
の貫通孔49を通じてAu箔12の下面を下方に真空吸
引することによってAu箔12と電極6とを密着させて
もよい。ただし、この場合は電極6上にバンプ電極7a
を形成した後、貫通孔49の内部を樹脂等何らかの材料
で埋込む必要がある。
In order to prevent the molten bump electrode 7a from adhering to the bottom surface of the crimping jig 48, it is preferable to coat the bottom surface of the crimping jig 48 with a material having a small coefficient of friction such as fluororesin. In addition, instead of applying pressure to the top surface of the AU foil by blowing gas or using a pressure bonding jig, as shown in FIG. Through-holes 49 may be provided and the lower surface of the Au foil 12 may be vacuum-suctioned downward through these through-holes 49 to bring the Au foil 12 and the electrode 6 into close contact. However, in this case, the bump electrode 7a is placed on the electrode 6.
After forming the through hole 49, it is necessary to fill the inside of the through hole 49 with some kind of material such as resin.

本実施例1のチップキャリヤ1aのパッケージ基板2は
、そのチップ搭載面にキャビティ4が設けられているた
め、キャビティ4内にAu箔12を挿入するだけでAu
箔12をチップ搭載面上に自動的に位置決めすることが
できる。しかし、チップキャリヤの種類によっては、パ
ッケージ基板のチップ搭載面にキャビティが設けられて
いないものもある。このような場合は、第9図に示すよ
うに、チップ搭載面の電極6形成領域の外周を囲むよう
に枠50を配置し、上記枠50内にAu箔12を挿入す
ることによってAu箔12をチップ搭載面上に自動的に
位置決めすることができる。
Since the package substrate 2 of the chip carrier 1a of this embodiment 1 has a cavity 4 provided on its chip mounting surface, simply inserting the Au foil 12 into the cavity 4 creates an Au foil.
The foil 12 can be automatically positioned on the chip mounting surface. However, depending on the type of chip carrier, there are some that do not have a cavity provided on the chip mounting surface of the package substrate. In such a case, as shown in FIG. 9, a frame 50 is placed so as to surround the outer periphery of the electrode 6 forming area on the chip mounting surface, and the Au foil 12 is inserted into the frame 50. can be automatically positioned on the chip mounting surface.

前述した本実施例1のバンプ形成方法においては、電極
の表面のSnメツキとAuiとの間に共晶合金化反応を
生じさせることよってバンプ電極を形成したが、上記手
段に代えて、電極表面にAUメツキを施し、その上にS
n箔を載せることによっても、電極上にAu−Sn合金
からなるバンプ電極を形成することができる。また、電
極の表面にメツキを施す上記手段に代えて、パッケージ
基板上にAu(またはSn)の電極を形成し、その上に
載せたSn箔(またはAu箔)との間に直接共晶合金化
反応を生じさせてもよい。
In the bump forming method of Example 1 described above, the bump electrode was formed by causing a eutectic alloying reaction between the Sn plating on the surface of the electrode and the Au. AU plating is applied to the
A bump electrode made of an Au-Sn alloy can also be formed on the electrode by placing an n-foil on the electrode. In addition, instead of the above method of plating the surface of the electrode, it is also possible to form an Au (or Sn) electrode on the package substrate and directly connect it to the Sn foil (or Au foil) placed on the eutectic alloy. A chemical reaction may be caused.

電極(またはその表面のメツキ層)を構成する金属材料
と箔を構成する金属材料とは、上述したAuとSnとの
組み合わせに限定されるものではなく、合金化反応が生
ずる金属同士であれば、任意のものを組み合わせること
ができる。その代表的な組み合わせの例を下記の表−1
に記載する。
The metal material constituting the electrode (or the plating layer on its surface) and the metal material constituting the foil are not limited to the above-mentioned combination of Au and Sn, but may be metals that cause an alloying reaction. , any combination can be made. Examples of typical combinations are shown in Table 1 below.
Describe it in

表中に示されたそれぞれの組み合わせにおいて、いずれ
の金属(■または■)で箔を構成するかは任意である。
In each combination shown in the table, which metal (■ or ■) is used to form the foil is arbitrary.

表−1 C実施例2〕 第14図に示すように、本実施例2の半導体集積回路装
置は、実装配線基板13と、そのチップキャリヤ搭載面
の周囲にろう材14を介して接合されたキャップ15と
から構成されるキャビティ16内に′!x数個のチップ
キャリヤ1bを実装したものである。上記実装配線基板
13のチップキャリヤ搭載面には、チップキャリヤlb
を実装するための多数の電極17が設けられている。上
記電極17は、実装配線基板13の成形時にW(タング
ステン)インクをスクリーン印刷して形成したメタライ
ズからなる。実装配線基板13の下面には、多数の外部
ピン18が設けられている。上記外部ピン18と電極1
7とは、実装配線基板13の内層に設けられた図示しな
い配線を介して電気的に接続されている。キャップ15
の上面には、冷却ブロック19が接続されており、冷却
ブロック19内には、多数の冷媒路20が設けられてい
る。上記冷媒g820内には、水などの冷媒が流れる。
Table 1 C Example 2] As shown in FIG. 14, the semiconductor integrated circuit device of Example 2 has a mounting wiring board 13 bonded to the periphery of its chip carrier mounting surface via a brazing material 14. In the cavity 16 composed of the cap 15'! x number of chip carriers 1b are mounted. A chip carrier lb is mounted on the chip carrier mounting surface of the mounting wiring board 13.
A large number of electrodes 17 are provided for mounting. The electrode 17 is made of metallization formed by screen printing W (tungsten) ink during molding of the mounting wiring board 13. A large number of external pins 18 are provided on the lower surface of the mounting wiring board 13. The above external pin 18 and electrode 1
7 is electrically connected through wiring (not shown) provided in the inner layer of the mounting wiring board 13. cap 15
A cooling block 19 is connected to the upper surface of the cooling block 19, and a large number of refrigerant passages 20 are provided within the cooling block 19. A refrigerant such as water flows in the refrigerant g820.

上記チップキャリヤ1bは、パッケージ基板2と、その
チップ搭載面の周囲にろう材10を介して接合されたキ
ャップ3とから構成されるキャビティ4内にチップ5を
実装したものである。上記チップ5の素子形成面(下面
)には図示しない多数の電極パッドが設けられており、
パッケージ基板2のチップ搭載面には、上記電極パッド
と同数の電極6が設けられている。上記電極6とチップ
5の電極パッドとは、バンプ電極7bを介して電気的に
接続されている。上記バンプ電極7bは、前記実施例1
のバンプ形成方法を用いてパッケージ基板2の電極6上
に形成されたものであり、2゜5重量%程度のAgを含
有するPb−Ag合金からなる。バンプ電極7bは、例
えばAgのメツキを施した電極6上にpb箔を載置し、
両者をAgとPbとの共晶点である303℃よりも残分
高い温度で加熱して共晶合金化反応を生じさせることに
よって電極6上に自己整合で形成する。
The chip carrier 1b has a chip 5 mounted in a cavity 4 composed of a package substrate 2 and a cap 3 bonded to the periphery of the chip mounting surface via a brazing material 10. A large number of electrode pads (not shown) are provided on the element forming surface (lower surface) of the chip 5.
The chip mounting surface of the package substrate 2 is provided with the same number of electrodes 6 as the electrode pads. The electrode 6 and the electrode pad of the chip 5 are electrically connected via a bump electrode 7b. The bump electrode 7b is the same as that of the embodiment 1.
The bumps are formed on the electrodes 6 of the package substrate 2 using the bump forming method described above, and are made of a Pb-Ag alloy containing about 2.5% by weight of Ag. The bump electrode 7b is made by placing PB foil on the electrode 6 plated with Ag, for example.
Both are heated at a temperature higher than 303° C., which is the eutectic point of Ag and Pb, to cause a eutectic alloying reaction, thereby forming self-alignment on the electrode 6.

上記チップキャリヤ1bのパッケージ基板2の下面には
、多数の電極21が設けられている。上記電極21とチ
ップ搭載面の電極6とは、パッケージ基板2の内層に設
けられた図示しない配線を介して電気的に接続されてい
る。電極21は、パッケージ基板2の成形時にW(タン
グステン)インクをスクリーン印刷して形成したメタラ
イズからなる。チップキャリヤ1bは、後述する方法に
よって上記電極21上に形成されたバンプ電極7Cを介
して実装配線基板13のチップキャリヤ搭載面に実装さ
れている。上記バンプ電極7Cは、3.5重量%程度の
Agを含有するSn−Ag合金からなる。
A large number of electrodes 21 are provided on the lower surface of the package substrate 2 of the chip carrier 1b. The electrode 21 and the electrode 6 on the chip mounting surface are electrically connected via wiring (not shown) provided in the inner layer of the package substrate 2. The electrode 21 is made of metallization formed by screen printing W (tungsten) ink when the package substrate 2 is molded. The chip carrier 1b is mounted on the chip carrier mounting surface of the mounting wiring board 13 via bump electrodes 7C formed on the electrodes 21 by a method to be described later. The bump electrode 7C is made of a Sn-Ag alloy containing about 3.5% by weight of Ag.

前記キャビティ16内において、キャップ15とチップ
キャリヤ1bとの間には、冷却フィン22が介装されて
いる。上記冷却フィン22の下面は、チップキャリヤ1
bのキャップ3の上面と接続されている。冷却フィン2
2の上面は、キャップ15と接触している。冷却フィン
22とキャップ15とは、それらの接する面にそれぞれ
設けられた凹凸部を介して互いに嵌合されている。
In the cavity 16, cooling fins 22 are interposed between the cap 15 and the chip carrier 1b. The lower surface of the cooling fin 22 is connected to the chip carrier 1.
It is connected to the upper surface of the cap 3 of b. cooling fin 2
The upper surface of 2 is in contact with the cap 15. The cooling fins 22 and the cap 15 are fitted into each other through uneven portions provided on the surfaces in contact with each other.

次に、上述したチップキャリヤ1bのパッケージ基板2
の下面の電極21上にバンプ電極7Cを形成する方法を
、第10図〜第12図および第13図(a)〜(f)を
用いて説明する。なお、第10図〜第12図では、パッ
ケージ基板2の下面の電極21を概略的に示している。
Next, the package substrate 2 of the chip carrier 1b described above is
A method of forming the bump electrode 7C on the lower surface of the electrode 21 will be explained using FIGS. 10 to 12 and FIGS. 13(a) to (f). Note that in FIGS. 10 to 12, the electrodes 21 on the lower surface of the package substrate 2 are schematically shown.

まず、第10図に示すように、上記チップキャリヤ1b
のパッケージ基板2の下面、すなわち電極21が設けら
れている面を上に向ける。上記電極21は、パッケージ
基板2の成形時にW(タングステン)インクをスクリー
ン印刷して形成したメタライズからなり、その表面には
Agの電気メツキが施されている。続いて、第11図に
示すように、上に向けたパッケージ基板2の下面上にS
n箔23を載置する。上記Sn箔の上面には、電極21
間に相当する位置に格子状の切り欠き24が設けられて
いる。上記切り欠き24によって周囲を規定された領域
内のSn箔23の面積は、それぞれ同一となっている。
First, as shown in FIG. 10, the chip carrier 1b
The lower surface of the package substrate 2, that is, the surface on which the electrodes 21 are provided, faces upward. The electrode 21 is made of metallization formed by screen printing W (tungsten) ink during molding of the package substrate 2, and its surface is electroplated with Ag. Subsequently, as shown in FIG. 11, the S
Place the n-foil 23. On the upper surface of the Sn foil, an electrode 21
A grid-like cutout 24 is provided at a position corresponding to the gap. The area of the Sn foil 23 within the area defined by the cutout 24 is the same.

上記Sn箔23に設けられた切り欠き24の断面(第1
1図のA−A線で切った断面)の形状は、第13図(a
)に示すような三角形状になっている。切り欠き24の
断面形状は、第13図(b)に示すような方形状や、第
13図(C)に示すような半球状にしてもよい。また、
第13図(d)〜第13図(f)にそれぞれ示すように
、上記三角形状、方形状または半球状の切り欠き24を
Sn箔23の両面に設けてもよい。
Cross section of the notch 24 provided in the Sn foil 23 (first
The shape of the cross section taken along line A-A in Figure 1 is as shown in Figure 13 (a
) It has a triangular shape as shown in the figure. The cross-sectional shape of the notch 24 may be rectangular as shown in FIG. 13(b) or hemispherical as shown in FIG. 13(c). Also,
As shown in FIGS. 13(d) to 13(f), the triangular, square, or hemispherical notches 24 may be provided on both sides of the Sn foil 23.

次に、パッケージ基板2の電極21とその上に載置した
Sn箔23とを、AgとSnとの共晶点(221℃)よ
りも幾分高い温度まで加熱する。
Next, the electrode 21 of the package substrate 2 and the Sn foil 23 placed thereon are heated to a temperature somewhat higher than the eutectic point of Ag and Sn (221° C.).

これにより、電極21表面のAgがSn箔23内に拡散
して共晶合金化反応が生じ、電極21上のSn箔23内
にSn−Ag合金からなる溶融状態のバンプ電極7Cが
形成される。その後、上記共晶合金化反応に関与しなか
った残りのSn箔23を取り除くことにより、第12図
に示すように、電極21上にバンプ電極7aが自己整合
で形成される。
As a result, Ag on the surface of the electrode 21 diffuses into the Sn foil 23 and a eutectic alloying reaction occurs, forming a molten bump electrode 7C made of Sn-Ag alloy in the Sn foil 23 on the electrode 21. . Thereafter, by removing the remaining Sn foil 23 that did not participate in the eutectic alloying reaction, a bump electrode 7a is formed on the electrode 21 in a self-aligned manner, as shown in FIG. 12.

なお、本実施例2のチップキャリヤ1bのパフケージ基
板2は、その下面の外周部を除く全域に電極2が設けら
れているが、チップキャリヤの種類によっては、電極が
パッケージ基板の下面の外周部にのみ設けられているも
のもある。このような場合は、第15図に示すように、
Sn箔23の中央部に方形状の孔を設け、電極21が設
けられている領域上にのみSn箔23を設ける。この構
成によれば、電極21上にのみバンプ電極7Cを設け、
電極21がない領域にSn箔23を残さないようにする
ことができるので、パッケージ基板2の外周部にのみ電
極21が設けられたチップキャリヤにも、本実施例2の
バンプ電極の形成方法を適用することができる。
Note that the puff cage substrate 2 of the chip carrier 1b of Example 2 is provided with electrodes 2 over the entire area except for the outer periphery of the lower surface. Some are only available in In such a case, as shown in Figure 15,
A rectangular hole is provided in the center of the Sn foil 23, and the Sn foil 23 is provided only on the area where the electrode 21 is provided. According to this configuration, the bump electrode 7C is provided only on the electrode 21,
Since it is possible to prevent the Sn foil 23 from remaining in areas where the electrodes 21 are not present, the bump electrode formation method of Example 2 can also be applied to a chip carrier in which the electrodes 21 are provided only on the outer periphery of the package substrate 2. Can be applied.

〔実施例3〕 本実施例3によるバンプ電極の形成方法を第16図〜第
18図を用いて説明する。
[Example 3] A method for forming a bump electrode according to Example 3 will be described with reference to FIGS. 16 to 18.

第16図に示すように、本実施例3のSn箔23は、前
記実施例2のSn箔23をその切り欠き24から切断し
て一列に配列された電極21に対応する形状に構成する
とともに、その両端にSn箔23を固定するための孔5
1を設けたものである。
As shown in FIG. 16, the Sn foil 23 of Example 3 is constructed by cutting the Sn foil 23 of Example 2 from its notch 24 into a shape corresponding to the electrodes 21 arranged in a row. , holes 5 for fixing the Sn foil 23 at both ends thereof.
1.

まず、第17図に示すように、チップキャリヤ1bを金
属箔固定用治具52上に配置し、パッケージ基板2の電
極21上にSn箔23を載置する。
First, as shown in FIG. 17, the chip carrier 1b is placed on the metal foil fixing jig 52, and the Sn foil 23 is placed on the electrode 21 of the package substrate 2.

上記金属箔固定用治具52には、Sn箔23の孔51の
位置と対応した位置にビン53が設けられており、電極
21と5T1i23との位萱合わせは、上記ピン53を
孔51に挿入することによって行う。その後、前記実施
例2と同様の工程を行うことによって、本実施例3のバ
ンプ電極(図示せず)を電極21上に自己整合で形成す
る。なお、上記金属箔固定用治具52は、第18図に示
すように、チップキャリヤlb上に配置することもでき
る。
The metal foil fixing jig 52 is provided with a pin 53 at a position corresponding to the hole 51 of the Sn foil 23. To align the electrode 21 and 5T1i23, insert the pin 53 into the hole 51. This is done by inserting. Thereafter, by performing the same steps as in Example 2, the bump electrode (not shown) of Example 3 is formed on the electrode 21 in a self-aligned manner. Note that the metal foil fixing jig 52 can also be placed on the chip carrier lb, as shown in FIG. 18.

〔実施例4〕 本実施例4によるバンプ電極の形成方法を第19!!1
〜第22図を用いて説明する。
[Example 4] The method for forming a bump electrode according to Example 4 is described in the nineteenth example! ! 1
〜Explained using FIG. 22.

まず、第19図に示すようなチップ5を用意する。上記
チップ5は、GaAs  (ガリウム・ヒ素)からなり
、その主面には多数の電極パッド60が設けられている
。上記電極パッド60は、Auにより構成されている。
First, a chip 5 as shown in FIG. 19 is prepared. The chip 5 is made of GaAs (gallium arsenide), and a large number of electrode pads 60 are provided on its main surface. The electrode pad 60 is made of Au.

電極パッド6oを形成するには、まず半導体ウェハ上に
形成したΔU配線61の上にMOなどの高融点金属から
なるバリアメタル62を選択的に形成する。次に、CV
D法を用いてウェハ上の全面に酸化珪素の絶縁膜63を
堆積し、その一部を選択的に開孔して前記バリアメタル
62に達するコンタクトホール64を形成する。その後
、蒸着法またはスパッタ法を用いてウェハ上の全面に堆
積したΔUの薄膜をバターニングすることによって、バ
リアメタル62上に電極パッド6Dを形成する。最後に
、上記ウェハをグイシングしてチップ5を得る。
To form the electrode pad 6o, first, a barrier metal 62 made of a high melting point metal such as MO is selectively formed on the ΔU wiring 61 formed on the semiconductor wafer. Next, C.V.
A silicon oxide insulating film 63 is deposited on the entire surface of the wafer using the D method, and a contact hole 64 reaching the barrier metal 62 is formed by selectively opening a portion of the insulating film 63 . Thereafter, the electrode pad 6D is formed on the barrier metal 62 by patterning a thin film of ΔU deposited over the entire surface of the wafer using a vapor deposition method or a sputtering method. Finally, the wafer is diced to obtain chips 5.

次に、第20図に示すように、チップ5上にSn箔23
を載置する。上記Sn箔23は、チップ5上の全ての電
極パッド60の上面を覆うように載置する。この場合も
、例えばSn箔23の上面全体に窒素ガスを吹き付ける
ことにより、Sn箔23とそれぞれの電極パッド60と
を完全に密着させる。
Next, as shown in FIG. 20, a Sn foil 23 is placed on the chip 5.
Place. The Sn foil 23 is placed so as to cover the upper surfaces of all the electrode pads 60 on the chip 5. Also in this case, for example, by spraying nitrogen gas onto the entire upper surface of the Sn foil 23, the Sn foil 23 and each electrode pad 60 are brought into complete contact with each other.

次に、この状態で電極パッド6Qとその上に載置された
Sn箔23とを、SnとAuとの共晶点である280℃
よりも幾分高い温度まで加熱することにより、電極パッ
ド60を構成するAuの一部がSn箔23内に拡散して
共晶合金化反応が生じ、第21図に示すように、それぞ
れの電極パッド60上にAu−3n合金からなる溶融状
態のバンプ電極7dが自己整合で形成される。続いて、
上記共晶合金化反応に関与しなかった残りのSn箔23
をチップ5上から取り除くとともに、チップ5の温度を
下げて電極パッド60上に残ったバンプ電極7dを固化
させる(第22図)。
Next, in this state, the electrode pad 6Q and the Sn foil 23 placed thereon are heated at 280° C., which is the eutectic point of Sn and Au.
By heating to a temperature slightly higher than A molten bump electrode 7d made of Au-3n alloy is formed on the pad 60 in a self-aligned manner. continue,
The remaining Sn foil 23 that did not participate in the eutectic alloying reaction
is removed from the top of the chip 5, and the temperature of the chip 5 is lowered to solidify the bump electrodes 7d remaining on the electrode pads 60 (FIG. 22).

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1〜4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。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained based on Examples above, the present invention is not limited to Examples 1 to 4, and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. It goes without saying that there is.

前記実施例1〜4では、Au−3n合金、AgSn合金
、Pb−Ag合金などの二成分系の合金でバンプ電極を
形成する場合について説明したが、三成分系またはそれ
以上の多成分系の合金でバンプ電極を形成することもで
きる。例えばAgメツキを施した電極と半田(Pb−3
n合金)箔を用いることにより、PPb−3n−A合金
のバンプ電極を形成することができる。
In Examples 1 to 4, the bump electrodes were formed using binary alloys such as Au-3n alloy, AgSn alloy, and Pb-Ag alloy. Bump electrodes can also be formed from alloys. For example, Ag-plated electrodes and solder (Pb-3
By using a PPb-3n-A alloy foil, a bump electrode of PPb-3n-A alloy can be formed.

前記実施例1〜3では、セラミック基板の電極上にバン
プ電極を形成する場合について説明したが、合金に濡れ
難い基板く例えばポリイミド樹脂基板など)であれば、
任意のものを使用することができる。
In Examples 1 to 3, the bump electrodes are formed on the electrodes of a ceramic substrate.
Any one can be used.

〔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ε己の通りであ
る。
A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows.

実装基板の電極上に金属箔を載置し、前記電極と前記金
属箔とを加熱により合金化させることによって、前言己
電極上にバンプ電極を形成する本発明の半導体集積回路
装置の製造方法によれば、バンプ電極を極めて安価に形
成することができる。
In the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, a bump electrode is formed on the electrode by placing a metal foil on an electrode of a mounting board and alloying the electrode and the metal foil by heating. According to this method, bump electrodes can be formed at extremely low cost.

また、電極とバンプ電極との接続信頼性を著しく向上さ
せることができる。
Moreover, the connection reliability between the electrode and the bump electrode can be significantly improved.

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

第1図は、本発明の一実施例であるバンプ形成装置の概
略図、 第2図乃至第5図は、本発明の一実施例であるバンプ形
成方法を工程順に示すパッケージ基板の断面図、 第6図は、この実施例で用いるチップキャリヤの断面図
、 第7図乃至第9図は、本発明の他の実施例であるバンプ
形成方法をそれぞれ示すパッケージ基板の断面図、 第10図乃至第12図は、本発明の他の実施例であるバ
ンプ形成方法を工程順に示すチップキャリヤの斜視図、 第13図(a)乃至第13図(f)は、この実施例で用
いる金属箔の切り欠きの断面形状をそれぞれ示す概略図
、 第14図は、この実施例で用いるチップキャリヤの断面
図、 第15図は、本発明のさらに他の実施例であるバンプ形
成方法を示すチップキャリヤの斜視図、第16図は、本
発明のさらに他の実施例であるバンプ形成方法を示す金
属箔の斜視図、第17図は、第16図に示す金属箔を用
いたバンプ形成方法を示すチップキャリヤの要部斜視図
、第18図は、本発明のさらに他の実施例であるバンプ
形成方法を示すチップキャリヤの要部斜視図、 第19図乃至第22図は、本発明のさらに他の実施例で
あるバンプ形成方法を工程順に示す半導体チップの要部
断面図である。 la、lb・・・チップキャリヤ、2・・・パッケージ
基板、3.15・・・キャップ、4.16・・・キャビ
ティ、5・・・半導体チップ、6゜17.21・・・電
極、7a、7b、7c、7d・・・バンプ電極、8・・
・リード、9・・・放熱フィン、10.14 ・・・ろ
う材、11・・・Auリボン、12・・・Au箔、13
・・・実装配線基板、18・・・外部ピン、19・・・
冷却ブロック、20・・・冷媒路、22・・・冷却フィ
ン、23・・・Sn箔、24・・・切り欠き、30・・
・バンプ形成装置、31・・・ステージ、32・・・ス
プール、33・・・送り出しローラ、34・・・駆動ロ
ーラ、35・・・チャックブロック、36.38・・・
真空排気口、37・・・リボン切断刃、39・・・チャ
ックコレット、40・・・キャリヤ、41・・・位置決
めピン、42・・・ヒートブロック、43・・・金属箔
固定コレット、44・・・不活性ガス、45・・・ヒー
タ、46・・・熱電対、47・・・ポケット、48・・
・圧着治具、49・・・貫通孔、50・・・枠、51・
・・孔、52・・・金属箔固定用治具、53・・・ピン
、60・・・電極パッド、61・・・Au配線、62・
・・バリアメタル、63・・・絶縁膜、64・・・コン
タクトホール。 代理人 弁理士 筒 井 大 和 第 図 b 第 図
FIG. 1 is a schematic diagram of a bump forming apparatus that is an embodiment of the present invention; FIGS. 2 to 5 are cross-sectional views of a package substrate showing step-by-step a bump forming method that is an embodiment of the present invention; FIG. 6 is a sectional view of a chip carrier used in this embodiment, FIGS. 7 to 9 are sectional views of a package substrate showing bump forming methods according to other embodiments of the present invention, and FIGS. FIG. 12 is a perspective view of a chip carrier showing the process order of a bump forming method according to another embodiment of the present invention, and FIG. 13(a) to FIG. 14 is a sectional view of a chip carrier used in this embodiment, and FIG. 15 is a schematic diagram showing the cross-sectional shape of a notch. FIG. 15 is a sectional view of a chip carrier showing a bump forming method according to yet another embodiment of the present invention. FIG. 16 is a perspective view of a metal foil showing a bump forming method according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 17 is a chip showing a bump forming method using the metal foil shown in FIG. FIG. 18 is a perspective view of a main part of a chip carrier showing a bump forming method according to still another embodiment of the present invention; FIGS. 19 to 22 are a perspective view of a main part of a chip carrier according to still another embodiment of the present invention FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor chip showing a bump forming method according to an embodiment in the order of steps. la, lb...Chip carrier, 2...Package board, 3.15...Cap, 4.16...Cavity, 5...Semiconductor chip, 6°17.21...Electrode, 7a , 7b, 7c, 7d...bump electrode, 8...
・Lead, 9... Radiation fin, 10.14... Brazing metal, 11... Au ribbon, 12... Au foil, 13
...Mounted wiring board, 18...External pin, 19...
Cooling block, 20... Refrigerant path, 22... Cooling fin, 23... Sn foil, 24... Notch, 30...
- Bump forming device, 31...stage, 32...spool, 33...feeding roller, 34...drive roller, 35...chuck block, 36.38...
Vacuum exhaust port, 37... Ribbon cutting blade, 39... Chuck collet, 40... Carrier, 41... Positioning pin, 42... Heat block, 43... Metal foil fixing collet, 44... ...Inert gas, 45...Heater, 46...Thermocouple, 47...Pocket, 48...
・Crimp jig, 49...through hole, 50...frame, 51・
... hole, 52 ... metal foil fixing jig, 53 ... pin, 60 ... electrode pad, 61 ... Au wiring, 62 ...
... Barrier metal, 63 ... Insulating film, 64 ... Contact hole. Agent Patent Attorney Dai Tsutsui Diagram b Diagram

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、実装基板の電極上に金属箔を載置し、前記電極と前
記金属箔とを加熱により合金化させることによって、前
記電極上にバンプ電極を形成する工程を備えたことを特
徴とする半導体集積回路装置の製造方法。 2、前記金属箔の上面に圧力を印加することによって、
前記金属箔を前記電極上に密着させることを特徴とする
請求項1記載の半導体集積回路装置の製造方法。 3、前記金属箔の上面に気体を吹き付けることを特徴と
する請求項2記載の半導体集積回路装置の製造方法。 4、前記実装基板に設けた孔を通じて前記金属箔を真空
吸引することを特徴とする請求項2記載の半導体集積回
路装置の製造方法。 5、前記電極と前記金属箔との位置合わせを行うための
枠体を前記実装基板上に配置することを特徴とする請求
項1記載の半導体集積回路装置の製造方法。 6、上記金属箔に切り欠きを設けることを特徴とする請
求項1記載の半導体集積回路装置の製造方法。 7、半導体チップの電極パッド上に金属箔を載置し、前
記電極パッドと前記金属箔とを加熱により合金化させる
ことによって、前記電極パッド上にバンプ電極を形成す
る工程を備えたことを特徴とする半導体集積回路装置の
製造方法。 8、金属箔供給手段から供給されたリボン状の金属箔を
所定の寸法に切断する金属箔切断手段と、前記金属箔を
実装基板の電極上に載置する金属箔位置決め手段と、前
記電極と前記金属箔とを加熱により合金化させることに
よって、前記電極上にバンプ電極を形成する加熱手段と
、前記実装基板上に残った不要の金属箔を除去する金属
箔回収手段とを備えていることを特徴とする半導体集積
回路装置の製造装置。
[Claims] 1. The method includes the step of placing a metal foil on an electrode of a mounting board and forming a bump electrode on the electrode by alloying the electrode and the metal foil by heating. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, characterized in that: 2. By applying pressure to the top surface of the metal foil,
2. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the metal foil is brought into close contact with the electrode. 3. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 2, further comprising blowing gas onto the upper surface of the metal foil. 4. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 2, wherein the metal foil is vacuum-suctioned through a hole provided in the mounting board. 5. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, further comprising arranging a frame on the mounting board for aligning the electrode and the metal foil. 6. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the metal foil is provided with a notch. 7. The method further comprises the step of placing a metal foil on an electrode pad of a semiconductor chip and forming a bump electrode on the electrode pad by alloying the electrode pad and the metal foil by heating. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device. 8. Metal foil cutting means for cutting the ribbon-shaped metal foil supplied from the metal foil supply means into predetermined dimensions; metal foil positioning means for placing the metal foil on the electrode of the mounting board; A heating means for forming a bump electrode on the electrode by alloying the metal foil with the metal foil by heating, and a metal foil recovery means for removing unnecessary metal foil remaining on the mounting board. A semiconductor integrated circuit device manufacturing device characterized by:
JP18821090A 1990-07-17 1990-07-17 Method and apparatus for manufacturing semiconductor intergrated circuit device Pending JPH0474433A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7886955B2 (en) * 2007-11-02 2011-02-15 Ibiden Co., Ltd. Solder ball mounting device
JP2012074558A (en) * 2010-09-29 2012-04-12 Shibuya Kogyo Co Ltd Conductive ball mounting device

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US7886955B2 (en) * 2007-11-02 2011-02-15 Ibiden Co., Ltd. Solder ball mounting device
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