JPH06168949A - Solder bump forming method - Google Patents

Solder bump forming method

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JPH06168949A JP34168392A JP34168392A JPH06168949A JP H06168949 A JPH06168949 A JP H06168949A JP 34168392 A JP34168392 A JP 34168392A JP 34168392 A JP34168392 A JP 34168392A JP H06168949 A JPH06168949 A JP H06168949A
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  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a method of forming solder bumps of sufficient height by using a thin screen. CONSTITUTION:Via a screen 10 wherein apertures 11 are formed at positions corresponding with bonding pads 2 of a semiconductor wafer 1, solder paste 12 is transferred on each bonding pad 2, and the wafer 1 on which solder paste 12 is transferred is heat-treated. Thereby a solder bump 14 is formed on each of the bonding pad 2. The area of the aperture 11 formed in the screen 10 is set larger than that of the bonding pad 2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハやセラミ
ック基板などの基板上にハンダバンプを形成する方法に
係り、特に、スクリーン印刷法によってハンダバンプを
形成する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming solder bumps on a substrate such as a semiconductor wafer or a ceramic substrate, and more particularly to a method for forming solder bumps by a screen printing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体ウエハなどの基板へハンダ
バンプを形成する手法として、メッキ法、蒸着法、スク
リーン印刷法などが知られている。このうちスクリーン
印刷法は、生産効率が高く、また、材料コストを低減で
きることから、バンプ形成手法として注目されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for forming solder bumps on a substrate such as a semiconductor wafer, a plating method, a vapor deposition method, a screen printing method and the like are known. Among them, the screen printing method is attracting attention as a bump forming method because it has high production efficiency and can reduce material cost.

【0003】スクリーン印刷法によるバンプ形成は、概
ね次のように行われている。例えば半導体ウエハのボン
ディングパッドに対応して、前記パッドと略同じ大きさ
の開口部が形成されたスクリーンを、半導体ウエハ上に
若干の間隙を隔てて配置する。このスクリーン上にハン
ダペーストを供給し、スキージでスクリーンを下方に押
し付けながら、スキージを水平移動させることにより、
ハンダペーストを半導体ウエハのボンディングパッド上
に転写する。ハンダペーストが転写された半導体ウエハ
を250℃程度で加熱処理することにより、ハンダペー
スト内のフラックスが飛散するとともに、ペースト内の
ハンダ粒が溶融結合し、ハンダバンプが形成される。
Bump formation by the screen printing method is generally performed as follows. For example, a screen having openings having substantially the same size as the pads corresponding to the bonding pads of the semiconductor wafer is arranged on the semiconductor wafer with a slight gap. By supplying the solder paste on this screen and pressing the screen downward with the squeegee, the squeegee is moved horizontally,
The solder paste is transferred onto the bonding pad of the semiconductor wafer. By heating the semiconductor wafer to which the solder paste has been transferred at about 250 ° C., the flux in the solder paste is scattered and the solder particles in the paste are melt-bonded to form solder bumps.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たスクリーン印刷法によるハンダバンプ形成方法には、
次のような問題点がある。一般に、大規模集積回路(L
SI)などのボンディングパッドの寸法は、100μm
□で、最小ピッチが150μm程度である。したがっ
て、パッド間の最小寸法が約50μmであるので、これ
に応じてスクリーンの開口部の間隔を同程度に設定する
ために、スクリーンの孔開け加工上の制限から、厚みが
50μm程度の薄いスクリーンを用いている。
However, in the solder bump forming method by the above-mentioned screen printing method,
There are the following problems. Generally, large scale integrated circuits (L
The size of the bonding pad such as SI) is 100 μm
□, the minimum pitch is about 150 μm. Therefore, the minimum size between the pads is about 50 μm, and accordingly, in order to set the spacing of the openings of the screen to the same extent, the thin screen with a thickness of about 50 μm is required due to the restriction on the perforating process of the screen. Is used.

【0005】ところが、このような厚みのスクリーンを
使って、100μm□のボンディングパッド上にハンダ
ペーストを転写し、加熱処理によってハンダバンプを形
成すると、40〜45μm程度の高さの低いハンダバン
プになる。ハンダバンプの高さが十分でない場合、半導
体素子を基板へ実装した後に温度サイクルが加わると、
半導体素子と基板との熱膨張差に基づく熱応力をバンプ
部分で吸収しきれなくなり、バンプに亀裂が生じるとい
った問題を引き起こす。そのためハンダバンプは、少な
くとも50〜60μmの高さが必要であると言われてい
るが、従来手法によれば、厚みの薄いスクリーンを用い
て高さの高いハンダバンプを形成することができない。
However, when a solder paste is transferred onto a 100 μm square bonding pad using a screen having such a thickness and a solder bump is formed by heat treatment, a solder bump having a height of about 40 to 45 μm is obtained. If the height of the solder bumps is not enough, if a temperature cycle is applied after mounting the semiconductor element on the substrate,
The thermal stress due to the difference in thermal expansion between the semiconductor element and the substrate cannot be absorbed by the bump portion, which causes a problem that the bump is cracked. Therefore, it is said that the solder bump needs to have a height of at least 50 to 60 μm. However, according to the conventional method, it is not possible to form a high solder bump by using a thin screen.

【0006】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、十分な高さをもったハンダバンプを厚
みの薄いスリーンを用いて形成することができるハンダ
バンプ形成方法を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a solder bump forming method capable of forming a solder bump having a sufficient height by using a thin screen. Has an aim.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、請求項1に記載の発明は、基板上のハンダバンプ形
成領域に対応した位置に開口部が形成されたスクリーン
を介して、ハンダペーストを前記領域に転写し、前記ハ
ンダペーストが転写された基板を加熱処理することによ
って前記領域上にハンダバンプを形成するハンダバンプ
形成方法において、前記スクリーンに形成された開口部
は、その面積が前記基板上のハンダバンプ形成領域より
も大きいことを特徴とする。
The present invention has the following constitution in order to achieve such an object. That is, the invention according to claim 1 transfers the solder paste to the area through a screen having openings formed at positions corresponding to the solder bump forming area on the board, and the substrate to which the solder paste is transferred. In the solder bump forming method of forming a solder bump on the area by heating, the opening formed in the screen has an area larger than that of the solder bump forming area on the substrate.

【0008】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載のハンダバンプ形成方法において、前記スクリー
ンの開口部は、基板上のハンダバンプ形成領域の配列方
向と略直交する方向に拡げられているものである。
The invention described in claim 2 is the same as claim 1.
In the method for forming solder bumps according to the item [4], the opening of the screen is expanded in a direction substantially orthogonal to the arrangement direction of the solder bump forming regions on the substrate.

【0009】[0009]

【作用】本発明の作用は次のとおりである。請求項1に
記載の発明によれば、スクリーンに形成された開口部
が、ハンダバンプ形成領域よりも、その面積が大きいの
で、前記領域上にその領域からはみ出だ状態で過剰のハ
ンダペーストが転写される。この状態で基板が加熱処理
されると、ペースト内のハンダ粒が溶融して前記領域内
に吸い寄せられるので、高さの高いハンダバンプが形成
される。
The operation of the present invention is as follows. According to the first aspect of the invention, since the opening formed in the screen has a larger area than the solder bump forming area, the excess solder paste is transferred onto the area in a state of protruding from the area. It When the substrate is heat-treated in this state, the solder particles in the paste are melted and sucked into the region, so that a solder bump having a high height is formed.

【0010】請求項2に記載の発明によれば、スクリー
ンの開口部は、基板上のハンダバンプ形成領域の配列方
向と略直交する方向に拡げられているので、前記領域が
狭いピッチで配列されていても、各領域間を短絡させる
ことなく過剰のハンダペーストが各領域に転写され、各
々の領域に高さの高いハンダバンプが形成される。
According to the second aspect of the present invention, since the openings of the screen are expanded in the direction substantially orthogonal to the arrangement direction of the solder bump forming areas on the substrate, the areas are arranged at a narrow pitch. However, the excess solder paste is transferred to each area without short-circuiting the areas, and a high solder bump is formed in each area.

【0011】[0011]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図1は本発明に係るハンダバンプ形成方法の一
実施例を示した断面図である。図中、符号1はハンダバ
ンプが形成される半導体ウエハである。半導体ウエハ1
上には、ハンダバンプ形成領域としての複数個のボンデ
ィングパッド2が形成されている。図2の拡大断面図に
示すように、ボンディングパッド2は、シリコン基板1
a上に、例えばアルミニウム層2a、ニッケル層2b、
および金層2cをその順に積層して形成されている。ボ
ンディングパッド2以外の半導体ウエハ1の表面は、リ
ンガラスなどのパシベーション膜3で覆われている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a solder bump forming method according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 is a semiconductor wafer on which solder bumps are formed. Semiconductor wafer 1
A plurality of bonding pads 2 are formed on the top as solder bump forming regions. As shown in the enlarged cross-sectional view of FIG. 2, the bonding pad 2 is a silicon substrate 1
On a, for example, an aluminum layer 2a, a nickel layer 2b,
And the gold layer 2c are laminated in that order. The surface of the semiconductor wafer 1 other than the bonding pads 2 is covered with a passivation film 3 such as phosphor glass.

【0012】図1(a)中の符号10はスクリーンであ
り、半導体ウエハ1の各ボンディングパッド2に対応す
る位置に、ボンディングパッド2よりも面積の大きな開
口部11が形成されている。半導体ウエハ1との間に若
干の間隙を隔てて配置された上記スクリーン10にハン
ダペースト12を供給し、スキージ13でスクリーン1
0を下方に押し付けながら、スキージ13を水平移動さ
せることにより、ハンダペースト12を半導体ウエハ1
の各ボンディングパッド2上に転写する(図1(b)お
よび図2参照)。
Reference numeral 10 in FIG. 1A is a screen, and an opening 11 having a larger area than the bonding pad 2 is formed at a position corresponding to each bonding pad 2 of the semiconductor wafer 1. The solder paste 12 is supplied to the screen 10 which is arranged with a slight gap from the semiconductor wafer 1, and the squeegee 13 is used to screen the screen 1.
While pressing 0 downward, the squeegee 13 is moved horizontally to remove the solder paste 12 from the semiconductor wafer 1.
On each bonding pad 2 (see FIG. 1B and FIG. 2).

【0013】ハンダペースト12が転写された半導体ウ
エハ1を250℃程度で加熱処理することにより、ハン
ダペースト12内のフラックスが飛散するとともに、ペ
ースト内のハンダ粒が溶融する。ボンディングパッド2
の領域をはみ出して、パシベーション膜3上に転写され
ているハンダペースト12は、パシベーション膜3がハ
ンダに対して濡れ性がないので、溶融した際にボンディ
ングパッド2側に引き込まれ、その結果として図1
(c)および図3に示すように、ボンディングパッド2
上に盛り上がったハンダバンプ14が形成される。な
お、図3に示すように、ハンダバンプ14が溶融形成さ
れる際、ボンディングパッド2の最上層の金層2cは、
ハンダバンプ14内に食われて消失する。
By heating the semiconductor wafer 1 on which the solder paste 12 is transferred at about 250 ° C., the flux in the solder paste 12 is scattered and the solder particles in the paste are melted. Bonding pad 2
Of the solder paste 12 transferred onto the passivation film 3 because the passivation film 3 has no wettability with respect to the solder, and is drawn to the bonding pad 2 side when melted. 1
As shown in (c) and FIG. 3, the bonding pad 2
The raised solder bump 14 is formed. As shown in FIG. 3, when the solder bumps 14 are formed by melting, the uppermost gold layer 2c of the bonding pad 2 is
The solder bumps 14 are eaten and disappear.

【0014】ボンディングパッド2に対するスクリーン
10の開口部11の大きさは、ハンダバンプ14の高さ
に応じて適宜に設定される。図4は、直径100μmの
ボンディングパッド2上にハンダバンプ14を形成する
場合のスクリーン10の開口部11の1辺の長さと、ハ
ンダバンプ14の高さとの関係を示している。ここで、
スクリーン10の厚みは、約50μmである。例えば、
開口部11の1辺の長さを150μmに設定すれば、約
75μmの高さのハンダバンプ14が得られる。
The size of the opening 11 of the screen 10 with respect to the bonding pad 2 is appropriately set according to the height of the solder bump 14. FIG. 4 shows the relationship between the length of one side of the opening 11 of the screen 10 and the height of the solder bump 14 when the solder bump 14 is formed on the bonding pad 2 having a diameter of 100 μm. here,
The thickness of the screen 10 is about 50 μm. For example,
If the length of one side of the opening 11 is set to 150 μm, the solder bump 14 having a height of about 75 μm can be obtained.

【0015】因みに、図6および図7は従来手法による
ハンダバンプ形成方法を示す。図6に示すように、ボン
ディングパッド2上に、これと略同じ大きさの1辺10
0μmのハンダペースト22を転写した場合、図7に示
すように、ハンダバンプ24の高さは45μm程度にな
る。
Incidentally, FIGS. 6 and 7 show a solder bump forming method according to a conventional method. As shown in FIG. 6, one side 10 of approximately the same size is formed on the bonding pad 2.
When the solder paste 22 of 0 μm is transferred, the height of the solder bump 24 becomes about 45 μm as shown in FIG.

【0016】ボンディングパッド2に対するスクリーン
10の開口部11の形状は、種々変更実施することがで
きる。例えば、図5(a)は、ボンディングパッド2の
配列ピッチが比較的広い場合で、スクリーン10の開口
部11を、ボンディングパッド2と略相似形に拡大した
形状に形成することができる。一方、ボンディングパッ
ド2の配列ピッチが狭い場合は、開口部11をボンディ
ングパッド2の配列方向に拡大すると、隣接するハンダ
バンプが短絡したり、あるいは、スクリーン10の開口
加工処理が困難になる。そこで、このような場合は、図
5(b)〜(d)に示すように、ボンディングパッド2
の配列方向と直交する方向に拡大して開口部11を形成
する。
The shape of the opening 11 of the screen 10 with respect to the bonding pad 2 can be variously modified. For example, FIG. 5A shows a case where the arrangement pitch of the bonding pads 2 is relatively wide, and the openings 11 of the screen 10 can be formed in a shape enlarged to a shape substantially similar to that of the bonding pads 2. On the other hand, when the arrangement pitch of the bonding pads 2 is narrow, when the openings 11 are enlarged in the arrangement direction of the bonding pads 2, adjacent solder bumps are short-circuited or the opening processing of the screen 10 becomes difficult. Therefore, in such a case, as shown in FIGS.
The opening 11 is formed by enlarging in the direction orthogonal to the arrangement direction.

【0017】なお、上述の実施例では、半導体ウエハ1
上にハンダバンプ14を形成する場合を例に採って説明
したが、本発明はセラミックなどの基板上にハンダバン
プを形成する場合にも適用することができる。
In the above embodiment, the semiconductor wafer 1
Although the case of forming the solder bumps 14 on the upper surface has been described as an example, the present invention can also be applied to the case of forming the solder bumps on a substrate such as a ceramic.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
1に記載の発明によれば、ハンダバンプ形成領域よりも
面積の大きな開口部が形成されたスクリーンを介して、
前記領域にハンダペーストを転写することにより、ハン
ダバンプを形成しているので、厚みの薄いスクリーンを
使って、高さの高いハンダバンプを容易に形成すること
ができる。
As is apparent from the above description, according to the first aspect of the invention, through the screen in which the opening having a larger area than the solder bump forming region is formed,
Since the solder bumps are formed by transferring the solder paste to the areas, it is possible to easily form the solder bumps having a high height by using a thin screen.

【0019】また、請求項2に記載の発明によれば、ス
クリーンの開口部は、基板上のハンダバンプ形成領域の
配列方向と略直交する方向に拡げられているので、前記
領域が狭いピッチで配列されていても、各領域間を短絡
させることなく過剰のハンダペーストを各領域に転写し
て、各々の領域に高さの高いハンダバンプを形成するこ
とができる。
According to the second aspect of the invention, since the openings of the screen are expanded in a direction substantially orthogonal to the arrangement direction of the solder bump forming areas on the substrate, the areas are arranged at a narrow pitch. Even if it is done, an excessive solder paste can be transferred to each area without short-circuiting between the areas to form a solder bump having a high height in each area.

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

【図1】本発明に係るハンダバンプ形成方法の一実施例
の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of a solder bump forming method according to the present invention.

【図2】実施例に係るハンダペースト転写後の基板断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a substrate after transferring a solder paste according to an example.

【図3】実施例に係るハンダバンプ形成後の基板断面図
である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a substrate after formation of solder bumps according to an example.

【図4】スクリーン開口部とハンダバンプの高さとの関
係を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a screen opening and a height of a solder bump.

【図5】スクリーン開口部の形状の例を示した図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing an example of the shape of a screen opening.

【図6】従来例に係るハンダペースト転写後の基板断面
図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a substrate after transferring a solder paste according to a conventional example.

【図7】従来例に係るハンダバンプ形成後の基板断面図
である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a substrate after forming solder bumps according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体ウエハ(基板) 2…ボンディングパッド(ハンダバンプ形成領域) 10…スクリーン 12…ハンダペースト 13…スキージ 14…ハンダバンプ 1 ... Semiconductor wafer (substrate) 2 ... Bonding pad (solder bump formation region) 10 ... Screen 12 ... Solder paste 13 ... Squeegee 14 ... Solder bump

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上のハンダバンプ形成領域に対応し
た位置に開口部が形成されたスクリーンを介して、ハン
ダペーストを前記領域に転写し、前記ハンダペーストが
転写された基板を加熱処理することによって前記領域上
にハンダバンプを形成するハンダバンプ形成方法におい
て、 前記スクリーンに形成された開口部は、その面積が前記
基板上のハンダバンプ形成領域よりも大きいことを特徴
とするハンダバンプ形成方法。
1. A solder paste is transferred to the area through a screen having openings formed at positions corresponding to the solder bump forming area on the board, and the substrate on which the solder paste is transferred is heat-treated. A solder bump forming method for forming a solder bump on the area, wherein an area of the opening formed in the screen is larger than a solder bump forming area on the substrate.
【請求項2】 請求項1に記載のハンダバンプ形成方法
において、前記スクリーンの開口部は、基板上のハンダ
バンプ形成領域の配列方向と略直交する方向に拡げられ
ているハンダバンプ形成方法。
2. The solder bump forming method according to claim 1, wherein the opening of the screen is expanded in a direction substantially orthogonal to the arrangement direction of the solder bump forming regions on the substrate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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