JPH05283414A

JPH05283414A - 半導体装置用金属配線のバンプ高さ制御装置

Info

Publication number: JPH05283414A
Application number: JP11112091A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kawasaki; 篤川崎
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-04-16
Filing date: 1991-04-16
Publication date: 1993-10-29

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体ウェハの素子形成面やＴＡＢ技術にお
けるリード線に形成されたバンプの高さを一定範囲内に
均一化する。【構成】バンプの所定高さ以上に突出した部分を高温
プレスにより圧潰する。【効果】半導体チップを実装する際にボンディング不
良が発生する確率を少なくすることができる。また、バ
ンプ高さのばらつきのために従来は不良品として廃棄さ
れていた半導体チップも良品として使用できるようにな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置用金属配線の
バンプ高さ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣチップやＬＳＩチップのような半導
体装置を実装する際、通常、バンプと呼ばれる突起電極
が用いられる。例えば、ＴＡＢ（Tape Automated Bondi
ng) 技術のＩＬＢ（Inner Lead Bonding) 工程では、半
導体チップの素子形成面の所定位置（外周部分）に、内
部配線に接続した多数のバンプを予め形成しておき、こ
れらのバンプに、フィルムキャリア側の配線パターンか
ら延びた多数のリード線を夫々接続する。一方、逆に、
各リード線の先端にバンプを形成し、これらを、半導体
チップの金属配線の露出電極部分に接続する場合もあ
る。このリード線と半導体チップとの接続は機械的に一
括して行われることが多い（ギャングボンディング）。
バンプ材料としては、金、銅、はんだ等の低融点金属又
は合金が用いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したようなリード
線と半導体チップとの接続をバンプを介して機械的に行
うためには、バンプの突出高さが均一である必要があ
る。もし、このバンプの突出高さが均一でないと、機械
的にボンディングを行った時に接続不良の発生する確率
が高くなる。

【０００４】しかしながら、実際問題として、バンプを
均一に形成するのはかなり難しい技術である。例えば、
半導体チップの素子形成面へのバンプの形成は、通常、
半導体ウェハの段階で、その素子形成面の所定位置に電
解めっき法によってバンプ材料をデポジットすることに
より行われるが、このためには、半導体ウェハの素子形
成面（バンプ被着部）、電解液、対向電極及び電源から
なる電流の閉回路を構成する必要がある。そして、この
目的のために、通常、半導体ウェハの素子形成面の全面
にバリアメタルと呼ばれる導電膜を形成し、このバリア
メタルの不要部分をフォトレジストによりマスクした
後、半導体ウェハを電解液に浸漬し、半導体ウェハの端
部から上記バリアメタルを通じてバンプ形成位置にめっ
き電流を流すようにしている。ところが、種々の半導体
素子を形成した半導体ウェハの素子形成面は平坦ではな
く、特に、半導体ウェハを各チップに切断して分離する
ためのスクライブ線の部分には比較的大きな段差が存在
する。このため、この段差の大きな部分でバリアメタル
が段切れを起こして断線したり、平坦性が悪いためにバ
リアメタルの成膜性の悪い部分で抵抗が高くなったりし
て、ウェハ全体に均一に電流が流れない場合があった。
その結果、バンプ形成位置に均一にバンプ材料が被着せ
ず、バンプ高さにかなりのばらつきを生じていた。

【０００５】このため、従来は、上述したボンディング
不良の対策として、チップ毎にバンプ高さを測定し、一
定範囲を越えたばらつきがある場合には、そのチップを
不良品として廃棄していた。

【０００６】一方、バンプ形成を均一化する工夫や方法
も種々提案され、また、その幾つかは実用化もされてい
るが、いずれもプロセス条件及び負荷が厳しく、且つ、
一旦不良が発生すると、その修正が非常に困難であっ
た。

【０００７】そこで、本発明の課題は、形成されたバン
プの高さにばらつきがあっても、それを矯正して、少な
くとも一定範囲内に均一化することができる半導体装置
用金属配線のバンプ高さ制御装置を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の半導体装置用金属配線のバンプ高さ制御装
置は、バンプが形成された基材を支持するための支持手
段と、上記基材と平行なプレス面を有するプレス手段
と、上記プレス面が上記基材に対して垂直な方向に相対
的に移動するように、上記プレス手段及び上記支持手段
のうちの少なくとも一方を移動させるための駆動手段
と、上記プレス手段の少なくとも上記プレス面を上記バ
ンプの軟化点以上の温度に加熱するための加熱手段とを
具備している。

【０００９】なお、本発明で言う「半導体装置用金属配
線」には、半導体装置内部の金属配線の他に、例えばＴ
ＡＢ技術において用いられるようなリード線も含まれる
ものとする。

【００１０】上記基材が半導体ウェハの場合、上記支持
手段は、この半導体ウェハを真空吸着して固定する支持
台であるのが好ましい。

【００１１】また、上記支持台上には、上記プレス面と
上記基材との最小間隔を規定するためのストッパーを設
けるのが好ましい。

【００１２】

【作用】本発明においては、半導体装置用金属配線にバ
ンプを形成した後でそのバンプの高さを制御する。従っ
て、バンプ形成それ自体は、あまり厳しい条件下で行う
必要はなく、形成されるバンプの高さに或る程度のばら
つきがあっても良い。また、バンプを形成するための素
材、装置、方法等に格別の手段や工夫を凝らす必要もな
い。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を実施例につき図面を参照して
説明する。

【００１４】図１は、シリコンウェハに形成されたバン
プの高さを制御するための本発明の一実施例によるバン
プ高さ制御装置の基本構成を示す概略図である。また、
図２は、この装置によって実際にバンプの高さを制御す
る様子を示す拡大断面図である。これらの図において、
１はシリコンウェハ、２はバンプ、３はAl配線、４はパ
ッシベーション膜を夫々示す。実際には、シリコンウェ
ハ１には種々の半導体素子が形成され、また、既述した
バリアメタル等の導電膜も形成されていて、構造がもっ
と複雑であるが、図では簡略化してある。既述した電解
めっき法によりシリコンウェハ１の素子形成面にバンプ
２を形成した場合には、通常、数μｍ程度の高さのばら
つきが生じる。

【００１５】図１に示すように、シリコンウェハ１は、
その反りをなくすために支持台５の上面（基準面）５ａ
に真空吸着されて固定される。支持台５の上方には、基
準面５ａと平行なプレス面６ａを有するプレス６が配さ
れている。プレス６は、例えばパルスモーター７等の駆
動手段によって上下方向に移動するように構成されてい
る。

【００１６】８は、支持台５の基準面５ａとプレス６の
プレス面６ａとの最小間隔を規定するために支持台５の
基準面５ａに設けられたストッパーである。このストッ
パー８の作用によって、プレス面６ａの最下降位置が規
定され、従って、バンプ２の高さの上限が規定される。
即ち、このストッパー８によって規定された間隔よりも
上に突出したバンプ２の部分がプレス面６ａにより圧潰
されて、その高さのばらつきが矯正される（図２参
照）。なお、プレス６の駆動手段として本実施例のよう
なパルスモーター７を用いる場合には、パルスモーター
７によってプレス６の位置制御をかなり精密に行うこと
ができるので、ストッパー８は必ずしも必要ではない。
しかしながら、ストッパー８を用いることによってより
簡単且つ確実な制御を行うことができる。また、ストッ
パー８を用いる場合には、プレス６の駆動手段として、
例えば油圧シリンダーのようなものを用いることもでき
る。

【００１７】図１において、９は、プレス６のプレス面
６ａを加熱するための赤外線ランプである。加熱温度
は、例えば、バンプ２が、金の場合には３７０℃程度、
銅の場合には８００℃程度、はんだの場合には４００℃
程度である。この赤外線ランプ９により加熱されて高温
になったプレス面６ａを、所定高さ以上に突出したバン
プ２に押し当て、そのバンプ２が加熱されて軟化状態又
はリフロー状態となったところで、プレス６を更に下降
させ、図２に示すように、そのバンプ２の突出部分を圧
潰する。なお、プレス６の加熱は、抵抗加熱等によりプ
レス６の全体を加熱するようにしてもよい。また、この
プレス６による加熱圧潰処理を行う前に、ランプ加熱等
の方法によりバンプ２を予め軟化状態かリフロー状態に
しておくのが好ましい。

【００１８】なお、上述したバンプ２の加熱及び圧潰の
処理は還元雰囲気下で行われる。

【００１９】以上のようにして、本実施例の装置によれ
ば、所定高さ以上に突出したバンプの高さを矯正するこ
とができるので、シリコンウェハ全体のバンプ高さを一
定範囲内に均一化することができる。このため、従来は
不良品として廃棄されていた半導体チップも良品として
使用することができるようになる。

【００２０】なお、本実施例の応用として、シリコンウ
ェハに形成する全てのバンプを予め一定高さ以上に形成
しておき、これらのバンプを本実施例の装置で高さ制御
するようにすれば、ほぼ完全に均一な高さのバンプを形
成することができる。

【００２１】以上、本発明を一実施例につき説明した
が、本発明はこの実施例に限定されるものではない。例
えば、上記実施例では、プレス６を支持台５に対して移
動させるように構成したが、プレス６を固定して、支持
台５を移動させるように構成しても良い。勿論、プレス
６と支持台５の両方を移動可能に構成することもでき
る。更に、上記実施例では、半導体ウェハに形成したバ
ンプの高さを制御するための装置を説明したが、殆ど同
様の構成で、例えば、ＴＡＢ技術においてリード線の先
端に形成したバンプの高さを制御するための装置を構成
することもできる。また、バンプの形成された基材を支
持するための支持手段には、上記実施例のような真空吸
着の代わりに、ウェハダイシングによく用いられる粘着
テープ（シート）の利用も可能である。

【００２２】

【発明の効果】本発明の装置によれば、半導体装置のバ
ンプ高さを少なくとも一定範囲内に均一化することがで
きるので、半導体チップを実装する際にボンディング不
良が発生する確率を大幅に減少させることができる。ま
た、バンプを形成した後にそのバンプの高さを制御する
ことができるので、バンプ形成自体はそれ程厳密に行う
必要がなくなる。更に、従来は不良品として廃棄されて
いた半導体チップも良品として使用できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるバンプ高さ制御装置の
基本構成を示す概略図である。

【図２】図１の装置によってバンプ高さを制御する様子
を示す部分拡大断面図である。

【符号の説明】

１シリコンウェハ２バンプ５支持台５ａ基準面６プレス６ａプレス面７パルスモーター８ストッパー９赤外線ランプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バンプが形成された基材を支持するため
の支持手段と、上記基材と平行なプレス面を有するプレス手段と、上記プレス面が上記基材に対して垂直な方向に相対的に
移動するように、上記プレス手段及び上記支持手段のう
ちの少なくとも一方を移動させるための駆動手段と、上記プレス手段の少なくとも上記プレス面を上記バンプ
の軟化点以上の温度に加熱するための加熱手段とを具備
した半導体装置用金属配線のバンプ高さ制御装置。
【請求項２】上記基材が半導体ウェハであり、上記支
持手段が、この半導体ウェハを真空吸着して固定する支
持台であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装
置用金属配線のバンプ高さ制御装置。
【請求項３】上記支持台上に、上記プレス面と上記基
材との最小間隔を規定するためのストッパーが設けられ
ていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体
装置用金属配線のバンプ高さ制御装置。