JPH08340000A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH08340000A
JPH08340000A JP7144901A JP14490195A JPH08340000A JP H08340000 A JPH08340000 A JP H08340000A JP 7144901 A JP7144901 A JP 7144901A JP 14490195 A JP14490195 A JP 14490195A JP H08340000 A JPH08340000 A JP H08340000A
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JP
Japan
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layer
connecting means
bump
melting point
connection
Prior art date
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Application number
JP7144901A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukio Kizaki
幸男 木崎
Miki Mori
三樹 森
Takashi Ebitani
隆 戎谷
Masayuki Saito
雅之 斉藤
Taijun Murakami
泰淳 村上
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH08340000A publication Critical patent/JPH08340000A/en
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    • H01L24/98Methods for disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • 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
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    • H01L2224/81907Intermediate bonding, i.e. intermediate bonding step for temporarily bonding the semiconductor or solid-state body, followed by at least a further bonding step
    • HELECTRICITY
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    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01078Platinum [Pt]

Abstract

PURPOSE: To facilitate repairing and provide a highly reliable connection by aligning an interconnection layer with a connecting means through a repairing function layer, temporarily connecting them by heating at the melting point temperature of the low melting point connecting metal or below and forming a reaction layer by the solid-phase diffusion of the interconnection layer and the connecting means. CONSTITUTION: A gold bump 212 is formed on a semiconductor element 211, and a low melting point connecting metal bump is formed on the gold bump 212. Molybdenum/aluminum interconnection 214 is formed on a glass board 213. In a first connecting process (temporary connection), the semiconductor element is heated to the temperature of the melting point of the low melting point connecting metal bump or below to allow press-contact, and all the pads are connected at one time. Then, in a second connecting process (major connection), the semiconductor element is heated to approximately 400 deg.C to allow press-contact and all the pads are connected at one time. A reaction layer is formed by solid-phase diffusion reaction on the interface between the gold bump and the aluminum pad, and electrical and mechanical connection is performed.

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、バンプを介してフェイ
スダウンボンディングによって実装される半導体装置に
関する。また、本発明は、このような半導体装置の製造
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device mounted by face-down bonding via bumps. The present invention also relates to a method of manufacturing such a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体装置をより薄く、より高密
度に実装する方法として、配線基板上に半導体素子を固
着搭載し、ワイヤを用いて電気的接続を行うようにした
いわゆるワイヤボンディング実装に代わり、半導体素子
にバンプを形成して直接基板に接続し実装するフェイス
ダウン実装技術が開発されてきている。
2. Description of the Related Art In recent years, as a method of mounting a semiconductor device thinner and with higher density, so-called wire bonding mounting has been used in which a semiconductor element is fixedly mounted on a wiring board and an electrical connection is made by using a wire. Instead, a face-down mounting technique has been developed in which bumps are formed on a semiconductor element and directly connected to a substrate for mounting.

【0003】このフェイスダウン実装はスーパーコンピ
ュータなどに適用する半田バンプを用いたフリップチッ
プ技術や、液晶ディスプレイなどに適用するCOG(C
hip on glass)等、用途に応じて様々な接
続材料、実装方式が提案されている。
This face-down mounting is applied to flip-chip technology using solder bumps applied to supercomputers and COG (C) applied to liquid crystal displays and the like.
Various connection materials and mounting methods have been proposed depending on the application, such as hip on glass).

【0004】COG実装の一手法として、図26に示す
ように半導体素子41を基板43上の配線44に対し、
半導体素子上に形成された低融点で硬度の低い半田バン
プ42を圧接することにより接続用樹脂を介することな
く初期接続を行う技術も提案されているが、この方法で
は、機械的強度は弱く、信頼性確保のために最終的には
樹脂封止をしていた(特開平3−108734号公
報)。しかしながら、基板側の配線がアルミニウムなど
の強固な酸化膜を形成し易い金属である場合には、接続
に際し、配線表面が酸化膜で覆われていることになり、
その酸化膜を十分に破壊することができないため接続信
頼性が低いという問題があった。
As one method of COG mounting, as shown in FIG.
A technique has also been proposed in which a solder bump 42 formed on a semiconductor element and having a low melting point and a low hardness is pressure-contacted to perform initial connection without using a connecting resin, but in this method, mechanical strength is low, Finally, resin sealing was performed to ensure reliability (Japanese Patent Laid-Open No. 3-108734). However, when the wiring on the substrate side is a metal such as aluminum that easily forms a strong oxide film, the wiring surface is covered with the oxide film at the time of connection,
There is a problem that the connection reliability is low because the oxide film cannot be sufficiently destroyed.

【0005】一方、フリップチップ実装と同様に、半田
バンプを溶融し基板上の配線と合金化することで接続を
とる方法もあるが、配線としてアルミニウムなどの半田
に濡れにくい金属が用いられている場合には、十分な接
続をとることができなかった。
On the other hand, similar to flip-chip mounting, there is also a method of making a connection by melting a solder bump and alloying with a wiring on a substrate, but a metal such as aluminum which is hard to be wet by solder is used as the wiring. In some cases it was not possible to make a sufficient connection.

【0006】上記問題点を解決するものとして、特願平
5−51119号公報に示される半導体装置がある。こ
の半導体装置は、図27に示すように、表面に配線パタ
ーン54を有する絶縁性基板53と、前記配線パターン
上にバンプ52を介して実装せしめられた半導体素子5
1とから構成され、前記配線パターン54と前記バンプ
52との間が固相拡散によって反応層55を形成して接
合されていることにより、強固な酸化膜のあるアルミニ
ウム配線などの場合にも信頼性の高い接続を実現するこ
とができる。
As a solution to the above problems, there is a semiconductor device disclosed in Japanese Patent Application No. 5-511119. As shown in FIG. 27, this semiconductor device has an insulating substrate 53 having a wiring pattern 54 on its surface, and a semiconductor element 5 mounted on the wiring pattern via bumps 52.
1 and the wiring pattern 54 and the bump 52 are joined by forming a reaction layer 55 by solid-phase diffusion, so that they are reliable even in the case of aluminum wiring having a strong oxide film. A highly reliable connection can be realized.

【0007】半導体素子は、基板に実装後、例えば半導
体素子自体の不良、搭載位置ずれ、電子回路の論理の変
更等のため基板から取り外し、新しい半導体素子と交換
して再度実装する場合があり、この工程はリペアと呼ば
れている。このとき、前述の半田バンプによる方法では
再溶融することで基板から取り外すことが可能である
が、固相拡散による接続方法では、前記配線パターンを
構成する金属の一部と前記バンプを構成する金属の一部
との間に固相反応による金属間化合物が形成されてお
り、半田バンプのように溶融して着脱できないため、リ
ペアができないという問題を有する。
After the semiconductor element is mounted on the substrate, it may be removed from the substrate due to, for example, a defect in the semiconductor element itself, a mounting position shift, or a change in the logic of an electronic circuit, and may be replaced with a new semiconductor element and mounted again. This process is called repair. At this time, in the method using the solder bumps described above, it is possible to remove from the substrate by remelting, but in the connection method using the solid-phase diffusion, a part of the metal forming the wiring pattern and the metal forming the bumps are used. Since an intermetallic compound is formed by a solid-phase reaction with a part of the above, it cannot be repaired because it melts like a solder bump and cannot be attached or removed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてなされたもので、配線層と半導体素子の接続手段
との接続部に、固相拡散により共晶、固溶体、及び金属
間化合物等の合金を単独または組合せて含む反応層が形
成されている半導体装置において、そのリペア作業を容
易に行ない、信頼性の高い接続を得ることを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and a eutectic crystal, a solid solution, and an intermetallic compound are formed in a connecting portion between a wiring layer and a connecting means of a semiconductor element by solid phase diffusion. It is an object of the present invention to easily perform a repair work and obtain a highly reliable connection in a semiconductor device in which a reaction layer containing alloys such as the above is used alone or in combination.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、第1に、絶縁
性基板に形成されたアルミニウムを含有する配線層、ま
たはフリップチップ方式の半導体素子上に設けられた金
を含有するバンプ状の接続手段のうち少なくとも一方
に、低融点接合金属を含むリペア機能層を形成する工
程、前記配線層と前記接続手段とを前記リペア機能層を
介して位置合わせする工程、その後前記配線層と前記接
続手段とを低融点接合金属の融点以下の温度で加熱し、
仮接合を行なう工程、及びその後前記配線層と前記接続
手段とを固相拡散させ、反応層を形成せしめ、これによ
り本接合を行なう工程を含む半導体装置の製造方法を提
供する。
According to the present invention, firstly, a wiring layer containing aluminum formed on an insulating substrate, or a bump-shaped bump containing gold provided on a flip-chip type semiconductor element is provided. A step of forming a repair function layer containing a low melting point bonding metal on at least one of the connection means, a step of aligning the wiring layer and the connection means via the repair function layer, and then the wiring layer and the connection Heating means and a temperature below the melting point of the low melting point bonding metal,
Provided is a method for manufacturing a semiconductor device, which includes a step of performing temporary joining, and thereafter a step of solid-phase diffusing the wiring layer and the connecting means to form a reaction layer, and thereby performing main joining.

【0010】本発明は、第2に、絶縁性基板に形成され
たアルミニウムを含有する配線層と、フリップチップ方
式の半導体素子上に設けられた金を含有するバンプ状の
接続手段とを位置合わせする工程、その後前記配線層と
前記接続手段とを熱圧接により部分的に固相拡散させ、
反応層を形成せしめ、これにより仮接合を行なう工程、
及びその後前記配線層と前記接続手段とを熱圧接により
固相拡散させ、反応層を形成せしめ、これにより本接合
を行なう工程を含む半導体装置の製造方法を提供する。
Second, the present invention aligns the aluminum-containing wiring layer formed on the insulating substrate with the gold-containing bump-like connecting means provided on the flip-chip type semiconductor element. Step, then partially solid-phase diffusion of the wiring layer and the connecting means by thermocompression bonding,
A step of forming a reaction layer and thereby performing temporary joining,
Further, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device including a step of solid-phase diffusing the wiring layer and the connecting means by thermocompression bonding to form a reaction layer, and thereby performing main bonding.

【0011】本発明は、第3に、絶縁性基板、該絶縁性
基板上に形成されたアルミニウムを含有する配線層、該
配線層と固相拡散反応により反応層を形成して接合され
た金を含有するバンプ状の接続手段、該接続手段上に設
けられたフリップチップ方式の半導体素子とを含む半導
体装置であって、少なくとも前記配線層と前記接続手段
とのいずれか一方の上に低融点接合金属を含むリペア機
能層が設けられ、前記配線層と前記接続手段とを前記リ
ペア機能層を介して前記低融点接合金属の融点以下の温
度で加熱して予備接合を行なった後、熱圧接し、前記リ
ペア機能層を流動及び/または前記接続手段中に拡散さ
せることにより、前記配線層と前記接続手段とが固相拡
散により反応層を形成して接続されていることを特徴と
する半導体装置を提供する。
Thirdly, the present invention provides an insulating substrate, a wiring layer containing aluminum formed on the insulating substrate, and a gold layer bonded to the wiring layer by forming a reaction layer by a solid phase diffusion reaction. A semiconductor device including a bump-shaped connecting means containing a semiconductor element, and a flip-chip type semiconductor element provided on the connecting means, which has a low melting point on at least one of the wiring layer and the connecting means. A repair functional layer including a bonding metal is provided, and the wiring layer and the connecting means are heated at a temperature equal to or lower than the melting point of the low melting point bonding metal through the repair functional layer to perform preliminary bonding, and then thermocompression bonding is performed. Then, the wiring layer and the connecting means are connected by forming a reaction layer by solid phase diffusion by flowing and / or diffusing the repair functional layer into the connecting means. Equipment Subjected to.

【0012】本発明は、第4に、絶縁性基板、該絶縁性
基板上に形成された配線層、該配線層と固相拡散反応に
より合金を形成して接合されたバンプ状の接続手段、該
接続手段上に設けられたフリップチップ方式の半導体素
子とを含む半導体装置であって、前記配線層は、前記接
続手段と固相拡散して反応層を形成し得る第1の金属
と、前記接続手段と固相拡散による反応層を形成しない
第2の金属との金属合金から実質的になることを特徴と
する半導体装置を提供する。
A fourth aspect of the present invention is an insulating substrate, a wiring layer formed on the insulating substrate, and bump-shaped connecting means joined to the wiring layer by forming an alloy by a solid phase diffusion reaction. A semiconductor device including a flip-chip type semiconductor element provided on the connecting means, wherein the wiring layer includes a first metal capable of solid-phase diffusing with the connecting means to form a reaction layer, Provided is a semiconductor device, which is substantially made of a metal alloy of a connection means and a second metal that does not form a reaction layer by solid phase diffusion.

【0013】[0013]

【作用】まず、第1の発明ないし第3の発明の原理につ
いて、図面を用いて説明する。図1ないし図4は、本発
明に用いられる接合工程における概念図である。まず、
本発明の第1の接合工程(仮接続)について説明する。
図1に示すように、半導体素子61上に形成された金バ
ンプ62表面に低融点接合金属バンプ65が形成されて
いる。ここで、金バンプとしては、金の含有量は少なく
とも95重量%以上であればよい。
First, the principles of the first to third inventions will be described with reference to the drawings. 1 to 4 are conceptual diagrams in the joining process used in the present invention. First,
The first joining step (temporary connection) of the present invention will be described.
As shown in FIG. 1, a low melting point bonding metal bump 65 is formed on the surface of the gold bump 62 formed on the semiconductor element 61. Here, the gold bump may have a gold content of at least 95% by weight or more.

【0014】図2に示すように、前記金バンプ62と、
絶縁基板63上のアルミニウム配線64との間を、前記
低融点接合金属バンプ65を介して、前記低融点接合金
属の融点以下の加熱圧接工程で、電気的、機械的に接続
する。アルミニウム配線としては、アルミニウムの含有
量が95重量%以上であれば良い。この接続のメカニズ
ムは、低融点接合金属中の酸素親和力の強い元素アンチ
モン(Sb)とアルミニウム配線表面に存在する酸化物
皮膜中の酸素(O)とのSb−O結合によるものであ
る。または、亜鉛とアルミニウムの接続である。この結
合力は1チップあたり1〜2kgfの機械的強度で、ハ
ンドリングには十分耐え得る強度である。しかしなが
ら、固相反応で形成される反応層のような強固なもので
はなく容易に取り外せるものである。また、接合はアル
ミニウムパッドの極表面のみで行われるのであるから、
リペアの際、機械的に剥離しても、固相反応方式よりも
配線パターンのダメージを低減できる。また、固相反応
方式では金バンプは硬いので、フリップチップスタイル
のような一括接続では、均一にバンプが潰れるように高
精度な平行度制御が要求される。これに対し、第1の発
明および第3の発明で使用される低融点接合用金属は軟
らかいので、クッション材の役割を示し、厳密な平行度
制御は要求されずに均一に潰れる効果がある。この接続
で電気的検査を行う。
As shown in FIG. 2, the gold bumps 62,
The aluminum wiring 64 on the insulating substrate 63 is electrically and mechanically connected to the aluminum wiring 64 via the low melting point bonding metal bump 65 in a heating and pressure welding step at a melting point of the low melting point bonding metal or less. The aluminum wiring may have an aluminum content of 95% by weight or more. The mechanism of this connection is due to the Sb-O bond between the element antimony (Sb) having a strong oxygen affinity in the low melting point bonding metal and the oxygen (O) in the oxide film existing on the surface of the aluminum wiring. Alternatively, it is a connection between zinc and aluminum. This bonding strength is a mechanical strength of 1 to 2 kgf per chip, which is a strength that can withstand handling sufficiently. However, it is not a strong one such as a reaction layer formed by a solid-phase reaction and can be easily removed. Also, since the bonding is performed only on the extreme surface of the aluminum pad,
Even when mechanically peeled during repair, damage to the wiring pattern can be reduced as compared with the solid-phase reaction method. Further, since the gold bumps are hard in the solid-phase reaction method, highly accurate parallelism control is required so that the bumps are uniformly crushed in a collective connection such as a flip chip style. On the other hand, the low-melting-point joining metal used in the first and third aspects of the invention is soft and therefore plays the role of a cushioning material, and has the effect of being uniformly crushed without requiring strict parallelism control. An electrical test is performed on this connection.

【0015】ここで接合に問題がなければ第2の接合工
程(本接続)に移行するが、問題がある場合にはリペア
工程を行う。図3は、リペア工程の概念図である。半導
体素子61を取り外す方法には、治具を用いて機械的に
取り外す方法と、荷重をかけずに加熱して低融点接合金
属を金バンプ側に拡散させて取り外す方法との2種類が
ある。半導体素子61を取り外す際に剥離される部分
は、低融点接合用金属バンプ部分、すなわち金バンプ/
アルミニウム配線界面である。アルミニウム配線表面に
低融点接合用金属45が残存した場合には、これを洗
浄、除去する。次に、図4に示すように、別の半導体素
子161で同様な接続を行いリペアを終了する。
If there is no problem in joining, the process proceeds to the second joining process (main connection), but if there is a problem, a repair process is performed. FIG. 3 is a conceptual diagram of the repair process. There are two methods for removing the semiconductor element 61: a method for mechanically removing the semiconductor element 61 using a jig and a method for removing the semiconductor element 61 by heating without applying a load to diffuse the low melting point bonding metal to the gold bump side. The part that is peeled off when the semiconductor element 61 is removed is a metal bump part for low melting point bonding, that is, a gold bump /
This is the aluminum wiring interface. If the low melting point bonding metal 45 remains on the surface of the aluminum wiring, it is washed and removed. Next, as shown in FIG. 4, another semiconductor element 161 is similarly connected to complete the repair.

【0016】図5及び図6は、第1の発明に用いられる
第2の接合工程(本接続)を示し、これらの図はまた、
その結果得られる第3の発明にかかる半導体装置の概念
図を表わす。前記金バンプ62と前記アルミニウム配線
64との間が熱圧接による固相拡散反応によって反応層
層66を形成させて電気的、機械的に接続を行う。この
とき、前記低融点接合金属バンプ65は2種類の挙動を
示す。1つは、図5に示すように、圧接のために金バン
プ側面に移動する場合である。もう1つは、図6に示す
ように、加熱により金バンプ内に拡散する場合である。
この場合、特に金バンプと配線層とを荷重をかけて圧接
しなくともよい。低融点合金層が、金バンプ内に拡散す
る場合では、外見上前記低融点接合金属バンプは確認さ
れなくなるので、特に微細ピッチ接続に適している。ま
た、このような本接続は、共晶、固溶体及び金属間化合
物等の合金の単独または組合せが形成されることによる
ものであるから、機械的に強固で電気的に低抵抗な接
続、また信頼性の高い接続を得ることができる。
5 and 6 show a second joining step (main connection) used in the first invention, and these figures also show
A conceptual diagram of a semiconductor device according to a third invention obtained as a result is shown. The gold bump 62 and the aluminum wiring 64 are electrically and mechanically connected by forming a reaction layer layer 66 by a solid-phase diffusion reaction by thermocompression bonding. At this time, the low melting point bonding metal bump 65 exhibits two kinds of behaviors. One is a case of moving to the side surface of the gold bump for pressure welding as shown in FIG. The other is a case of diffusion into the gold bumps by heating, as shown in FIG.
In this case, it is not necessary to apply a load to the gold bump and the wiring layer, and to press them together. When the low melting point alloy layer diffuses into the gold bumps, the low melting point bonding metal bumps cannot be seen from the outside, which is particularly suitable for fine pitch connection. Further, such a main connection is made by forming a single or a combination of eutectic, solid solution, and alloys such as intermetallic compounds, so that the connection is mechanically strong, has a low electrical resistance, and is reliable. A highly reliable connection can be obtained.

【0017】また、第2の発明によれば、金バンプ上に
上記の低融点接合金属バンプのようなリペア機能層を予
め設けずに、金バンプのみでリペアすることが可能であ
る。この方法は最適条件出しを行うことで解決される。
その方法は、まず、第1の接合工程(仮接続)では金−
アルミニウム間の固相拡散反応をリペア可能な低温度で
行い、金−アルミニウム界面の一部を固相拡散による反
応層により接合させ、機械的に弱い接合状態で電気的検
査を行う。その後、第2の接合工程(本接続)で固相拡
散反応をリペア不可能な高温度で行い、金−アルミニウ
ム界面を全体的に固相拡散による反応層により接合し、
電気的、機械的接続を行うものである。
According to the second aspect of the invention, it is possible to perform repair using only the gold bumps without previously providing a repair function layer such as the above low melting point bonding metal bumps on the gold bumps. This method is solved by performing optimum conditions.
As for the method, first, in the first bonding step (temporary connection), gold-
A solid phase diffusion reaction between aluminum is performed at a repairable low temperature, a part of the gold-aluminum interface is bonded by a reaction layer by solid phase diffusion, and an electrical inspection is performed in a mechanically weak bonding state. Then, in the second bonding step (main connection), the solid phase diffusion reaction is performed at a high temperature at which repair is not possible, and the gold-aluminum interface is entirely bonded by the reaction layer by solid phase diffusion,
Electrical and mechanical connections are made.

【0018】本発明によれば、第1の接合工程(仮接
続)において電気的検査を可能とし、リペアの必要時に
は配線パターンのダメージを低減するような半導体装置
及びその製造方法を実現し、第2の接合工程(本接続)
において固相拡散反応により電気的、機械的接続を行う
という2段階接続方式により、半導体装置のリペアを容
易にし、信頼性の高い接続を得ることができる。
According to the present invention, a semiconductor device and a method of manufacturing the same are realized which enable an electrical inspection in the first bonding step (temporary connection) and reduce damage to a wiring pattern when repair is required. 2 joining process (main connection)
In the two-step connection method in which electrical and mechanical connection is performed by solid-phase diffusion reaction, the semiconductor device can be easily repaired and highly reliable connection can be obtained.

【0019】なお、リペア機能層は、その主成分として
低融点半田合金と、その副成分として接合面の電気的、
機械的結合性を向上させる金属とを含むことが好まし
い。低融点半田合金は、鉛、錫、カドミウム、ビスマ
ス、及びインジウムからなる群から選択される少なくと
も1種の金属からなり、前記接合面の電気的、機械的結
合性を向上させる金属は、アンチモンまたは亜鉛である
ことが好ましい。
The repair function layer has a low-melting-point solder alloy as its main component and electrical properties of the bonding surface as its sub-component.
It is preferable to include a metal that improves mechanical bondability. The low melting point solder alloy is made of at least one metal selected from the group consisting of lead, tin, cadmium, bismuth, and indium, and the metal for improving the electrical and mechanical bondability of the joint surface is antimony or It is preferably zinc.

【0020】低融点半田合金として、Pb−Sn−In
を用い、前記アンチモンは、アンチモンを含有する合金
Zn−Sbから提供されることが好ましい。リペア機能
層は、その微量成分として亜鉛、アルミニウム、チタ
ン、ケイ素、クロム、ベリリウム、及び希土類元素から
なる群から選択される酸素と親和力の強い元素とをさら
に含むことが好ましい。
As a low melting point solder alloy, Pb--Sn--In
Preferably, the antimony is provided from an antimony-containing alloy Zn-Sb. It is preferable that the repair function layer further contains, as a trace component thereof, oxygen selected from the group consisting of zinc, aluminum, titanium, silicon, chromium, beryllium, and a rare earth element, and an element having a strong affinity.

【0021】本発明の第4の発明によれば、該配線が該
バンプと固相拡散反応によって反応層を形成する第1の
金属と反応層を形成しない第2の金属から構成される合
金であることにより半導体装置のリペアを容易にし、信
頼性の高い接続を得ることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, the wiring is an alloy composed of a first metal forming a reaction layer and a second metal not forming a reaction layer by solid-phase diffusion reaction with the bump. By doing so, repair of the semiconductor device can be facilitated and highly reliable connection can be obtained.

【0022】例えば、金バンプとアルミニウム配線の場
合には、金と反応層を形成せず、アルミニウムとのみ反
応層を形成する金属材料であるモリブデンを上記第2の
金属に用いる。アルミニウム配線にモリブデンを混入す
ることにより、アルミニウム−モリブデン合金で形成さ
れる配線パターンを形成し、前記配線パターンと半導体
素子上の金バンプとの間が熱圧接による固相拡散反応に
よって反応層を形成させて電気的、機械的に接続を行
う。このとき、モリブデンは金と反応層を形成しないか
ら、アルミニウム単独で金と接続を行った場合よりも、
機械的接続強度は低下する。これにより半導体装置のリ
ペアを容易にすることが可能となる。
For example, in the case of gold bumps and aluminum wiring, molybdenum, which is a metal material that does not form a reaction layer with gold but forms a reaction layer only with aluminum, is used as the second metal. By mixing molybdenum into the aluminum wiring, a wiring pattern formed of an aluminum-molybdenum alloy is formed, and a reaction layer is formed between the wiring pattern and the gold bump on the semiconductor element by a solid-phase diffusion reaction by thermocompression bonding. To connect electrically and mechanically. At this time, since molybdenum does not form a reaction layer with gold, it is better than when aluminum is connected to gold alone.
The mechanical connection strength is reduced. This makes it possible to easily repair the semiconductor device.

【0023】なお、第1の金属は、好ましくは、金、
銅、錫、鉛、インジウム、及びアルミニウムからなる群
から選択される。また、第2の金属は、好ましくは、モ
リブデン、タングステン、及びタンタルからなる群から
選択される。また、ここで反応層とは、固相拡散反応に
よって得られる共晶、固溶体、及び金属間化合物の単独
または組合せをいう。
The first metal is preferably gold,
It is selected from the group consisting of copper, tin, lead, indium, and aluminum. Also, the second metal is preferably selected from the group consisting of molybdenum, tungsten, and tantalum. Further, the reaction layer here means a eutectic, a solid solution, and an intermetallic compound obtained by a solid phase diffusion reaction, alone or in combination.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明の具体例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。図7は、本発明に関わる半導体装
置の第1の例の一部分を示す断面図である。半導体素子
211上に、金バンプ12をメッキによって形成し、バ
ンプサイズ50μm角、バンプピッチ80μm、バンプ
高さ20μmとした。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 7 is a sectional view showing a part of a first example of a semiconductor device according to the present invention. Gold bumps 12 were formed on the semiconductor element 211 by plating, and the bump size was 50 μm square, the bump pitch was 80 μm, and the bump height was 20 μm.

【0025】次に、金バンプ212上に低融点接合金属
バンプ215を蒸着により形成した。前記低融点接合金
属バンプ215は、Pb−Sn−Inが主成分、Zn−
Sbが副添加物、Tiを微量の添加物とする合金であ
る。ガラス基板213としては、配線はモリブデン/ア
ルミニウムの積層構造にした基板を用いた。モリブデン
/アルミニウム配線214は、基板上にスパッタ法によ
って形成し、モリブデンを500A形成した上にアルミ
ニウムを5000A形成した。
Next, a low melting point bonding metal bump 215 was formed on the gold bump 212 by vapor deposition. The low melting point bonding metal bump 215 contains Pb-Sn-In as a main component and Zn-
Sb is an alloy containing a minor additive and Ti as a minor additive. As the glass substrate 213, a wiring having a laminated structure of molybdenum / aluminum was used. The molybdenum / aluminum wiring 214 was formed on the substrate by a sputtering method, and 500 A of molybdenum was formed thereon and 5000 A of aluminum was formed thereon.

【0026】第1の接合工程(仮接続)では、半導体素
子側を120℃に加熱するとともに、ガラス基板を80
℃に加熱し、1バンプ当り20gの荷重をかけながら
1.5秒間圧接し、一度にすべてのパッドを接続した。
この接続は、低融点接合金属バンプ/アルミニウムパッ
ド界面で行われており、金バンプがアルミニウムパッド
界面に達するほどは潰れていない。この接合力は、1チ
ップあたり1〜2kgfの機械的強度で、ハンドリング
には十分耐え得るものであり、電気的検査による接続不
良はなかった。ここで、半導体素子不良を想定して、半
導体素子を簡易治具を用いて取り外した。
In the first bonding step (temporary connection), the semiconductor element side is heated to 120 ° C. and the glass substrate is heated to 80 ° C.
After heating to 0 ° C. and applying a load of 20 g per bump, pressure was applied for 1.5 seconds to connect all pads at once.
This connection is made at the low melting point metal bump / aluminum pad interface and is not collapsed to the extent that the gold bump reaches the aluminum pad interface. This bonding force has a mechanical strength of 1 to 2 kgf per chip, can withstand handling sufficiently, and has no defective connection due to electrical inspection. Here, assuming a semiconductor element failure, the semiconductor element was removed using a simple jig.

【0027】剥離される部分は、低融点接合用金属/ア
ルミニウムパッド界面である。アルミニウムパッド表面
に低融点接合用金属が残存したので、これを洗浄、除去
した。
The part to be peeled off is the low melting point bonding metal / aluminum pad interface. Since the low melting point bonding metal remained on the surface of the aluminum pad, it was washed and removed.

【0028】そして、別の半導体素子を同様な方法で接
続した。電気的検査による接続不良はなかった。次に、
第2の接合工程(本接続)では、半導体素子側を400
℃に加熱するとともに、ガラス基板を80℃に加熱し、
1バンプ当り50gの荷重をかけながら1.5秒間圧接
し、一度にすべてのパッドを接続した。この接続は金バ
ンプ/アルミニウムパッド界面における固相拡散反応に
よって反応層を形成させて電気的、機械的に接続を行っ
たものである。このとき、低融点接合金属バンプは金バ
ンプ内部に拡散した。この接続による電気的不良はなか
った。次に、信頼性試験として−40℃、120℃で各
々30分ずつ、1000サイクルの熱衝撃試験を実施し
た。その結果、極めて安定な電気的接続が得られた。
Then, another semiconductor element was connected in the same manner. There was no poor connection due to electrical inspection. next,
In the second bonding step (main connection), the semiconductor element side is set to 400
Heating the glass substrate to 80 ° C. while heating to
While applying a load of 50 g per bump, pressure was applied for 1.5 seconds to connect all the pads at once. In this connection, a reaction layer is formed by a solid phase diffusion reaction at the gold bump / aluminum pad interface, and the connection is made electrically and mechanically. At this time, the low melting point bonding metal bump diffused inside the gold bump. There was no electrical failure due to this connection. Next, as a reliability test, a thermal shock test of 1000 cycles was carried out at -40 ° C and 120 ° C for 30 minutes each. As a result, an extremely stable electrical connection was obtained.

【0029】次に、低融点接合金属バンプの形成方法に
ついて詳細に説明する。図8ないし図12は、本発明の
半導体装置の製造に用いられる工程の説明図である。図
8に示すように、半導体素子71上にバリアメタル層7
2をスパッタ法で成膜し、その上にフォトリソグラフィ
によりレジスト74を形成する。金バンプ73を電気メ
ッキによって形成し、図9に示すように、その上に低融
点接合金属層75を蒸着で全面に形成する。次に、図1
0に示すように、耐エッチング用レジスト金属76を蒸
着する。この材料はバリアメタル層72と同様なもので
ある。次に、図11に示すようにリフトオフ工程を行な
い、さらに、図12に示すようにバリアメタルエッチン
グ工程を行い、工程を終了する。ここでは、レジスト金
属を用いたが、耐ッチングレジストをスピンコートによ
り形成し、リフトオフ、バリアメタルエッチング、及び
レジスト剥離により形成することができる。
Next, the method for forming the low melting point bonding metal bump will be described in detail. 8 to 12 are explanatory views of the steps used for manufacturing the semiconductor device of the present invention. As shown in FIG. 8, the barrier metal layer 7 is formed on the semiconductor element 71.
2 is formed into a film by a sputtering method, and a resist 74 is formed thereon by photolithography. Gold bumps 73 are formed by electroplating, and a low melting point bonding metal layer 75 is formed on the entire surface by vapor deposition, as shown in FIG. Next, FIG.
As shown in 0, an etching resistant resist metal 76 is deposited. This material is similar to the barrier metal layer 72. Next, a lift-off process is performed as shown in FIG. 11, a barrier metal etching process is further performed as shown in FIG. 12, and the process is completed. Although the resist metal is used here, it is possible to form the anti-etching resist by spin coating, lift-off, barrier metal etching, and resist peeling.

【0030】前記低融点接合金属層75は、Pb−Sn
−Inが主成分、Zn−Sbが副添加物、Tiを微量の
添加物とする合金である。図13は、本発明にかかる半
導体装置の第2の例の一部分を示す断面図である。半導
体素子221上に金バンプ222をメッキによって形成
し、バンプサイズ30μm角、バンプピッチ40μm、
バンプ高さ20μmとした。この金バンプは鼓形状とな
るように形成した。
The low melting point bonding metal layer 75 is made of Pb-Sn.
-In is a main component, Zn-Sb is an additive, and Ti is an alloy containing a small amount of additive. FIG. 13 is a sectional view showing a part of a second example of the semiconductor device according to the present invention. Gold bumps 222 are formed on the semiconductor element 221 by plating, the bump size is 30 μm square, the bump pitch is 40 μm,
The bump height was 20 μm. This gold bump was formed to have a drum shape.

【0031】次に、金バンプ222上に低融点接合金属
バンプ225を蒸着により形成した。前記低融点接合金
属バンプは、Pb−Zn−Inが主成分、Zn−Sbが
副添加物、Siを微量の添加物とする合金である。セラ
ミック基板223としては、配線はモリブデン/アルミ
ニウムの積層構造にした基板を用いた。モリブデン/ア
ルミニウム配線224は,基板上にスパッタ法によって
形成し、モリブデンを500A形成した上にアルミニウ
ムを2000A形成した。
Next, a low melting point bonding metal bump 225 was formed on the gold bump 222 by vapor deposition. The low melting point bonding metal bump is an alloy containing Pb-Zn-In as a main component, Zn-Sb as a secondary additive, and Si as a trace additive. As the ceramic substrate 223, a wiring having a laminated structure of molybdenum / aluminum was used. The molybdenum / aluminum wiring 224 was formed on the substrate by a sputtering method, and 500 A of molybdenum was formed on the substrate and 2000 A of aluminum was formed thereon.

【0032】第1の接合工程(仮接続)では、半導体素
子側を100℃に加熱するとともに、セラミック基板を
80℃に加熱し、1バンプ当り20gの荷重をかけなが
ら超音波併用で5秒間圧接し、一度にすべてのパッドを
接続した。この接続は低融点接合金属バンプ/アルミニ
ウムパッド界面で行われており金バンプがアルミニウム
パッド界面に達するほどは潰れていない。この接合力は
ハンドリングには十分耐え得る機械的強度であり、電気
的検査による接続不良はなかった。ここで、半導体素子
の不良を想定して、半導体素子を簡易治具を用いて取り
外した。剥離される部分は低融点接合用金属/アルミニ
ウムパッド界面である。アルミニウムパッド表面に低融
点接合用金属が残存したのでこれを洗浄、除去した。そ
して、別の半導体素子を同様な方法で接続した。
In the first bonding step (temporary connection), the semiconductor element side is heated to 100 ° C., the ceramic substrate is heated to 80 ° C., and a load of 20 g is applied to each bump while pressure welding is performed for 5 seconds using ultrasonic waves. And then connected all the pads at once. This connection is made at the low melting point bonded metal bump / aluminum pad interface and is not collapsed to the extent that the gold bump reaches the aluminum pad interface. This joining force was mechanical strength sufficient to withstand handling, and there was no connection failure by electrical inspection. Here, assuming that the semiconductor element is defective, the semiconductor element was removed using a simple jig. The part to be peeled off is the low melting point bonding metal / aluminum pad interface. Since the low melting point bonding metal remained on the surface of the aluminum pad, it was washed and removed. Then, another semiconductor element was connected in the same manner.

【0033】以上のリペア工程を3回行ったが電気的検
査による接続不良はなかった。次に、第2の接合工程
(本接続)では、半導体素子側を300℃に加熱すると
ともに、セラミック基板を80℃に加熱し、1バンプ当
り60gの荷重をかけながら5秒間圧接し、一度にすべ
てのパッドを接続した。この接続は金バンプ/アルミニ
ウムパッド界面における固相拡散反応によって反応層を
形成させて電気的、機械的に接続を行ったものである。
このとき、低融点接合金属バンプは金バンプ側面に移動
したが、金バンプ形状を鼓型にしてあるため隣接パッド
とのショートはなく、その他の電気的接続不良はなかっ
た。
The above repair process was carried out three times, but no connection failure was found by electrical inspection. Next, in the second bonding step (main connection), the semiconductor element side is heated to 300 ° C., the ceramic substrate is heated to 80 ° C., and a pressure of 60 g per bump is applied to the ceramic substrate for 5 seconds to apply pressure at one time. Connected all pads. In this connection, a reaction layer is formed by a solid phase diffusion reaction at the gold bump / aluminum pad interface, and the connection is made electrically and mechanically.
At this time, the low melting point bonding metal bump was moved to the side surface of the gold bump, but since the gold bump shape was hourglass-shaped, there was no short-circuit with an adjacent pad, and there was no other electrical connection failure.

【0034】次に、信頼性試験として−40℃と120
℃で、各々30分ずつ、1000サイクルで、熱衝撃試
験を実施した。その結果、極めて安定な電気的接続が得
られた。
Next, as a reliability test, -40 ° C. and 120
A thermal shock test was carried out at 1000C for 1000 minutes for 30 minutes each. As a result, an extremely stable electrical connection was obtained.

【0035】次に、低融点接合金属バンプの形成方法に
ついて詳細に説明する。図14ないし図16は、低融点
接合金属バンプの形成に用いられる工程を説明するため
の図である。図14に示すように、半導体素子71上に
バリアメタル層72をスパッタ法で成膜し、その上にフ
ォトリソグラフィによりレジスト74を形成する。金バ
ンプ73を電気メッキによって形成する。図15に示す
ように、レジスト除去を行ない、その後、図16に示す
ように、バリアメタルエッチングを行う。次に、メタル
マスクを用いて低融点接合金属層75を蒸着で金バンプ
73上に形成し工程を終了する。前記低融点接合金属層
75は、Pb−Zn−Inが主成分、Zn−Sbが副添
加物、Siを微量の添加物とする合金である。
Next, the method of forming the low melting point bonding metal bump will be described in detail. 14 to 16 are views for explaining the process used for forming the low melting point bonding metal bump. As shown in FIG. 14, a barrier metal layer 72 is formed on the semiconductor element 71 by a sputtering method, and a resist 74 is formed thereon by photolithography. The gold bump 73 is formed by electroplating. As shown in FIG. 15, resist is removed, and then barrier metal etching is performed as shown in FIG. Next, a low melting point bonding metal layer 75 is formed on the gold bump 73 by vapor deposition using a metal mask, and the process is completed. The low melting point bonding metal layer 75 is an alloy containing Pb-Zn-In as a main component, Zn-Sb as a secondary additive, and Si as a trace additive.

【0036】図17は、本発明にかかる半導体装置の第
3の例の一部分を示す断面図である。図17に示すよう
に、半導体素子231上に金バンプ232をメッキによ
って形成し、バンプサイズ20μm角、バンプピッチ3
0μm、バンプ高さ20μmとした。この金バンプは鼓
形状となるように形成した。
FIG. 17 is a sectional view showing a part of a third example of the semiconductor device according to the present invention. As shown in FIG. 17, a gold bump 232 is formed on the semiconductor element 231 by plating, and the bump size is 20 μm square and the bump pitch is 3 μm.
The bump height was 0 μm and the bump height was 20 μm. This gold bump was formed to have a drum shape.

【0037】次に、金バンプ232上に低融点接合金属
バンプ235をメッキにより形成した。前記金バンプ、
前記低融点接合金属バンプのパターニングはフォトリソ
グラフィ技術により行った。前記低融点接合金属バンプ
は、Bi−Inが主成分、Zn−Sbが副添加物、Be
を微量の添加物とする合金である。ガラス基板233と
しては、配線はモリブデン/アルミニウムの積層構造に
した基板を用いた。モリブデン/アルミニウム配線34
は基板上にスパッタ法によって形成し、モリブデンを5
00A形成した上にアルミニウムを7000A形成し
た。
Next, a low melting point bonding metal bump 235 was formed on the gold bump 232 by plating. The gold bump,
The patterning of the low melting point bonding metal bump was performed by a photolithography technique. In the low melting point bonding metal bump, Bi-In is a main component, Zn-Sb is a secondary additive, and Be.
Is an alloy containing a small amount of. As the glass substrate 233, a wiring substrate having a stacked structure of molybdenum / aluminum was used. Molybdenum / aluminum wiring 34
Is formed on the substrate by sputtering and molybdenum
Aluminum of 7000A was formed on top of 00A of aluminum.

【0038】第1の接合工程(仮接続)では、半導体素
子側を100℃に加熱するとともに、ガラス基板を80
℃に加熱し、1バンプ当り20gの荷重をかけながら5
秒間圧接し、一度にすべてのパッドを接続した。この接
続は、低融点接合金属バンプ/アルミニウムパッド界面
で行われており、金バンプがアルミニウムパッド界面に
達するほどは潰れていない。この接合力は、ハンドリン
グには十分耐え得る機械的強度であり、電気的検査によ
る接続不良はなかった。ここで、半導体素子の不良を想
定して半導体素子側を300℃に加熱し、荷重をかけな
い状態で5秒間保持した。低融点接合金属バンプは金バ
ンプ内に拡散したので機械的接合力はなくなり、簡易治
具を用いて取り外した。剥離される部分は、低融点接合
用金属、金/アルミニウムパッド界面である。一部、ア
ルミニウムパッド表面に、低融点接合用金属は残存した
が、上述した同様の方法で洗浄、除去した。そして、別
の半導体素子を同様な方法で接続した。
In the first bonding step (temporary connection), the semiconductor element side is heated to 100 ° C. and the glass substrate is heated to 80 ° C.
5 ℃ while applying a load of 20g per bump while heating to ℃
Pressed for seconds and connected all pads at once. This connection is made at the low melting point metal bump / aluminum pad interface and is not collapsed to the extent that the gold bump reaches the aluminum pad interface. This joining force was mechanical strength sufficient to withstand handling, and there was no connection failure by electrical inspection. Here, assuming that the semiconductor element is defective, the semiconductor element side was heated to 300 ° C. and held for 5 seconds without applying a load. Since the low melting point bonding metal bumps diffused into the gold bumps, the mechanical bonding force disappeared and they were removed using a simple jig. The part to be peeled off is the low melting point bonding metal, gold / aluminum pad interface. A part of the low melting point bonding metal remained on the surface of the aluminum pad, but it was washed and removed by the same method as described above. Then, another semiconductor element was connected in the same manner.

【0039】以上のリペア工程を5回行ったが、電気的
検査による接続不良はなかった。次に、第2の接合工程
(本接続)では、半導体素子側を320℃に加熱すると
ともに、ガラス基板を60℃に加熱し、1バンプ当り6
0gの荷重をかけながら5秒間圧接し、一度にすべての
パッドを接続した。この接続は金バンプ/アルミニウム
パッド界面における固相拡散反応によって、反応層を形
成させて電気的、機械的に接続を行ったものである。こ
のとき、低融点接合金属バンプは、金バンプ内部に拡散
しているため、隣接パッドとのショートはなく、その他
の電気的接続不良はなかった。
The above repair process was carried out 5 times, but no connection failure was found by electrical inspection. Next, in the second joining step (main connection), the semiconductor element side is heated to 320 ° C. and the glass substrate is heated to 60 ° C.
While applying a load of 0 g, pressure was applied for 5 seconds to connect all the pads at once. In this connection, a reaction layer is formed by a solid phase diffusion reaction at the gold bump / aluminum pad interface, and the connection is made electrically and mechanically. At this time, since the low-melting-point bonding metal bumps were diffused inside the gold bumps, there was no short-circuit with an adjacent pad, and there was no other electrical connection failure.

【0040】次に、信頼性試験として、−40℃及び1
20℃で各々30分ずつ、1000サイクルで熱衝撃試
験を実施したところ、極めて安定な電気的接続が得られ
た。次に、低融点接合金属バンプの形成方法について詳
細に説明する。図18ないし図20は、本発明にかかる
半導体装置の第3の例の製造工程の説明図である。図1
8に示すように、半導体素子71上にバリアメタル層7
2をスパッタ法で成膜し、その上にフォトリソグラフィ
によりレジスト74を形成する。金バンプ73を電気メ
ッキによって形成する。その後図19に示すように、そ
の上に低融点接合金属層75を電気メッキで形成し、図
20に示すように、レジスト除去、バリアメタルエッチ
ングを行い、工程を終了する。前記低融点接合金属層7
5は、Zn−Bi−Inが主成分、Zn−Sbが副添加
物、Beを微量の添加物とする合金である。
Next, as a reliability test, -40 ° C. and 1
When a thermal shock test was conducted at 20 ° C. for 30 minutes each for 1000 cycles, an extremely stable electrical connection was obtained. Next, a method of forming the low melting point bonding metal bump will be described in detail. 18 to 20 are explanatory views of the manufacturing process of the third example of the semiconductor device according to the present invention. FIG.
8, the barrier metal layer 7 is formed on the semiconductor element 71.
2 is formed into a film by a sputtering method, and a resist 74 is formed thereon by photolithography. The gold bump 73 is formed by electroplating. Thereafter, as shown in FIG. 19, a low melting point bonding metal layer 75 is formed thereon by electroplating, resist removal and barrier metal etching are performed as shown in FIG. 20, and the process is completed. The low melting point bonding metal layer 7
5 is an alloy containing Zn-Bi-In as a main component, Zn-Sb as a secondary additive, and Be as a trace additive.

【0041】なお、仮接続における低融点接合金属の溶
融温度Ta と、本接合における金バンプの固相反応温度
b とは、Ta<Tbで表わされる関係を有する。ま
た、低融点接合金属層の厚さは、本接合時に低融点接合
金属バンプ中に拡散させずに溶融させる場合には、例え
ば金バンプが20μm厚の場合、1μm以上4μm以下
であることが好ましく、1μm未満であると、接続が困
難であり、4μmを越えるとショートしやすくなる傾向
がある。
The melting temperature T a of the low melting point bonding metal in the temporary connection and the solid phase reaction temperature T b of the gold bump in the main bonding have a relationship represented by Ta <Tb. Further, the thickness of the low melting point bonding metal layer is preferably 1 μm or more and 4 μm or less in the case of melting without diffusion into the low melting point bonding metal bump during the main bonding, for example, when the gold bump is 20 μm thick. If it is less than 1 μm, the connection is difficult, and if it exceeds 4 μm, a short circuit tends to occur easily.

【0042】低融点接合金属層の好ましい上限は、例え
ば以下のようにして導かれる。図21ないし図23は、
接続によるバンプの変形の様子を表わすモデル図であ
る。
A preferable upper limit of the low melting point bonding metal layer is derived as follows, for example. 21 to 23 show
It is a model figure showing the mode of deformation of the bump by connection.

【0043】ハンダ79が、最初図21のように金バン
プ78上に形成されるとする。仮接続では、図22の状
態となり、本接続で図23のように金バンプ側面に移動
する。
It is assumed that the solder 79 is first formed on the gold bump 78 as shown in FIG. In the temporary connection, the state shown in FIG. 22 is obtained, and in the main connection, it moves to the side surface of the gold bump as shown in FIG.

【0044】ここで図23における金バンプ78、ハン
ダ79の全体積をV1 、点線の円錐台の体積をV2 とす
ると、 V1 =πh/6{h2 +3(r0 2 +r2 )} V2 =πh/3(r0 2 +r0 r+r2 ) 側面のハンダバンプの体積Vは、 V=V1 −V2 =πh/6{h2 +(r0 −r)2 } また、V=πr2 y ∴y=h/6r2 {h2 +(r0 −r)2 } 例えば h=20μm,r0 =20μm,r=18μm
の場合 y=4.16(μm) バンプピッチは2r0 となるからこの場合は40μmピ
ッチに相当する。
Here, assuming that the total volume of the gold bump 78 and the solder 79 in FIG. 23 is V 1 and the volume of the truncated cone of the dotted line is V 2 , V 1 = πh / 6 {h 2 +3 (r 0 2 + r 2 ). } V 2 = πh / 3 (r 0 2 + r 0 r + r 2 ) The volume V of the solder bump on the side surface is V = V 1 −V 2 = πh / 6 {h 2 + (r 0 −r) 2 }, and V = Πr 2 y ∴y = h / 6r 2 {h 2 + (r 0 −r) 2 } For example, h = 20 μm, r 0 = 20 μm, r = 18 μm
In the case of y = 4.16 (μm) Since the bump pitch is 2r 0 , this corresponds to a 40 μm pitch.

【0045】よって金バンプ20μm厚の場合、ハンダ
バンプが4.16μm以上だとショートする可能性が高
い。図24は、本発明にかかる半導体装置の第4の例の
一部分を示す断面図である。図24に示すように、半導
体素子311上に金バンプ312をメッキによって形成
し、バンプサイズ50μm角、バンプピッチ80μm、
バンプ高さ20μmとした。セラミック基板313とし
ては、配線はモリブデン/アルミニウム/モリブデンの
積層構造にした基板を用いた。モリブデン/アルミニウ
ム/モリブデン配線314は基板上にスパッタ法によっ
て形成し、モリブデンを500A形成した上にアルミニ
ウムを5000A形成し、その上にモリブデンを100
A形成した。次に、約1000℃でアニールを行い配線
314の表面にモリブデン−アルミニウム合金層315
を形成した。
Therefore, when the gold bump is 20 μm thick, if the solder bump is 4.16 μm or more, there is a high possibility of a short circuit. FIG. 24 is a sectional view showing a part of the fourth example of the semiconductor device according to the present invention. As shown in FIG. 24, a gold bump 312 is formed on the semiconductor element 311 by plating, the bump size is 50 μm square, the bump pitch is 80 μm,
The bump height was 20 μm. As the ceramic substrate 313, a wiring having a laminated structure of molybdenum / aluminum / molybdenum was used. The molybdenum / aluminum / molybdenum wiring 314 is formed on the substrate by a sputtering method, 500A of molybdenum is formed, 5000A of aluminum is formed thereon, and 100A of molybdenum is formed thereon.
A formed. Next, annealing is performed at about 1000 ° C. to form a molybdenum-aluminum alloy layer 315 on the surface of the wiring 314.
Was formed.

【0046】接合工程では、半導体素子側を300℃に
加熱するとともに、ガラス基板を60℃に加熱し、1バ
ンプ当り50gの荷重をかけながら3.5秒間圧接し、
金−アルミニウム合金層316を形成させて一度にすべ
てのパッドを接続した。この接合力は1チップあたり2
〜3kgfの機械的強度でハンドリングには十分耐え得
るものであり、電気的検査による接続不良はなかった。
In the bonding step, the semiconductor element side is heated to 300 ° C., the glass substrate is heated to 60 ° C., and a pressure of 50 g per bump is applied to the glass substrate for 3.5 seconds,
A gold-aluminum alloy layer 316 was formed to connect all pads at once. This bonding force is 2 per chip
It had a mechanical strength of ˜3 kgf and was able to withstand handling sufficiently, and there was no poor connection due to electrical inspection.

【0047】ここで、半導体素子の不良を想定して、半
導体素子を簡易治具を用いて取り外した。剥離される部
分は金バンプ/タングステン−アルミニウム合金界面で
ある。このとき、剥離された界面は、次の接続をするた
めに十分良好であった。半導体素子を取り替えて、同様
に加熱、圧接し、接続を行なったところ、良好な接続を
得た。最後に、接続界面を外部から保護するため、及び
機械的強度の補強のために、接続界面を熱硬化性の樹脂
で封止し、機械的強度の補強を行った。
Here, assuming that the semiconductor element is defective, the semiconductor element was removed using a simple jig. The part to be peeled off is the gold bump / tungsten-aluminum alloy interface. At this time, the separated interface was good enough for the next connection. When the semiconductor element was replaced, and heating and pressure contact were performed in the same manner to perform connection, good connection was obtained. Finally, in order to protect the connection interface from the outside and to reinforce the mechanical strength, the connection interface was sealed with a thermosetting resin to reinforce the mechanical strength.

【0048】次に、信頼性試験として、−40℃と12
0℃で、各々30分ずつ、1000サイクルで、熱衝撃
試験を実施したところ、極めて安定な電気的接続が得ら
れた。モリブデン−アルミニウム合金層315のAES
(オージェ光電子分光法)分析を行ったところ、深さ方
向の分析結果では合金層表面はモリブデンリッチであっ
たが、深さ方向に進むにつれてアルミニウムリッチな組
成に変化していることが確認された。
Next, as a reliability test, -40 ° C. and 12
A thermal shock test was carried out at 0 ° C. for 30 minutes each for 1000 cycles and a very stable electrical connection was obtained. AES of molybdenum-aluminum alloy layer 315
(Auger photoelectron spectroscopy) analysis showed that the alloy layer surface was molybdenum-rich in the depth direction analysis results, but it was confirmed that the composition changed to aluminum-rich as it progressed in the depth direction. .

【0049】なお、ここでは、金と固相拡散しない金属
としてモリブデンを使用した。このとき、アルミニウム
−モリブデン合金中のアルミニウム組成は、30ないし
80atm%であることが好ましい。
Here, molybdenum is used as a metal that does not solid-phase diffuse with gold. At this time, the aluminum composition in the aluminum-molybdenum alloy is preferably 30 to 80 atm%.

【0050】図25は本発明にかかる半導体装置の第5
の例の一部分を示す断面図である。図25に示すよう
に、半導体素子321上に金バンプ322をメッキによ
って形成し、バンプサイズ30μm角、バンプピッチ4
0μm、バンプ高さ20μmとした。ガラス基板323
上の配線は基板上に、以下のようなスパッタ法を用いて
形成した。
FIG. 25 shows a fifth example of the semiconductor device according to the present invention.
It is sectional drawing which shows a part of example of FIG. As shown in FIG. 25, gold bumps 322 are formed on the semiconductor element 321 by plating, and the bump size is 30 μm square and the bump pitch is 4 μm.
The bump height was 0 μm and the bump height was 20 μm. Glass substrate 323
The upper wiring was formed on the substrate by the following sputtering method.

【0051】まず、複数のターゲットを同時にスパッタ
可能な装置、例えば2元同時イオンビームスパッタ装置
に、ターゲットとして純度99.999%のアルミニウ
ム板と純度99.999%のタングステン板を所定の位
置に取り付ける。
First, an aluminum plate having a purity of 99.999% and a tungsten plate having a purity of 99.999% are attached to predetermined positions as targets in an apparatus capable of simultaneously sputtering a plurality of targets, for example, a binary simultaneous ion beam sputtering apparatus. .

【0052】次に、予め配線パターン324が形成され
たガラス基板323に、接続部の形状に見合った所定の
パターンを抜いたステンレス製のマスクをかぶせ、スパ
ッタ装置内の所定の位置に設置する。
Next, the glass substrate 323 on which the wiring pattern 324 is formed in advance is covered with a stainless mask in which a predetermined pattern corresponding to the shape of the connecting portion is removed, and the glass substrate 323 is set at a predetermined position in the sputtering apparatus.

【0053】次に、アルミニウムとタングステンのター
ゲットをそれぞれ同時にアルゴンイオンビーム等により
スパッタして、ガラス多層基板323上にアルミニウム
とタングステンが均一に混合した薄膜(原子パーセント
で90%アルミニウム、10%タングステンの組成)を
膜厚0.5μmまで積層する。このときガラス多層基板
を100℃程度に加熱してもよい。
Next, targets of aluminum and tungsten are simultaneously sputtered by an argon ion beam or the like to form a thin film on the glass multilayer substrate 323 in which aluminum and tungsten are uniformly mixed (90% aluminum in atomic percent, 10% tungsten). Composition) is laminated to a film thickness of 0.5 μm. At this time, the glass multilayer substrate may be heated to about 100 ° C.

【0054】かくして所定のパターン形状を有するタン
グステン−アルミニウム合金配線325を基板上に選択
的に形成した。なお、ステンレス製のマスクを用いずに
金属薄膜層を形成し、その後、所定のマスクを用いてリ
ソグラフィにより選択エッチングして接続部を形成する
こともできる。
Thus, the tungsten-aluminum alloy wiring 325 having a predetermined pattern shape was selectively formed on the substrate. It is also possible to form the metal thin film layer without using a mask made of stainless steel, and then selectively etch by lithography using a predetermined mask to form the connection portion.

【0055】接合工程では、半導体素子側を400℃に
加熱するとともに、ガラス基板を60℃に加熱し、1バ
ンプ当り50gの荷重をかけながら1.5秒間圧接し、
金−アルミニウム合金層326を形成させて一度にすべ
てのパッドを接続した。この接合力は1チップあたり2
〜3kgfの機械的強度でハンドリングには十分耐え得
るものであり、電気的検査による接続不良はなかった。
ここで、半導体素子の不良を想定して、半導体素子を簡
易治具を用いて取り外した。剥離される部分は金バンプ
/タングステン−アルミニウム合金界面である。このと
き、剥離された界面は、次の接続をするために十分良好
であった。半導体素子を取り替えて、同様に加熱、圧接
し、接続を行なったところ、良好な接続を得た。最後
に、接続界面を外部から保護するため、及び機械的強度
の補強のために、接続界面を熱硬化性の樹脂で封止し、
機械的強度の補強を行った。
In the bonding step, the semiconductor element side is heated to 400 ° C., the glass substrate is heated to 60 ° C., and a pressure of 50 g per bump is applied to the glass substrate for 1.5 seconds.
A gold-aluminum alloy layer 326 was formed to connect all pads at once. This bonding force is 2 per chip
It had a mechanical strength of ˜3 kgf and was able to withstand handling sufficiently, and there was no poor connection due to electrical inspection.
Here, assuming that the semiconductor element is defective, the semiconductor element was removed using a simple jig. The part to be peeled off is the gold bump / tungsten-aluminum alloy interface. At this time, the separated interface was good enough for the next connection. When the semiconductor element was replaced, and heating and pressure contact were performed in the same manner to perform connection, good connection was obtained. Finally, in order to protect the connection interface from the outside and to reinforce the mechanical strength, the connection interface is sealed with a thermosetting resin,
Mechanical strength was reinforced.

【0056】次に、信頼性試験として、40℃と120
℃とで各々30分、1000サイクルで熱衝撃試験を実
施したところ、極めて安定な電気的接続が得られた。な
お、ここでは、金と固相拡散しない金属としてタングス
テンを使用した。このとき、アルミニウム−タングステ
ン合金中のアルミニウム組成は、30ないし80atm
%であることが好ましい。
Next, as a reliability test, at 40 ° C. and 120 ° C.
When a thermal shock test was carried out at 1000 ° C. for 30 minutes each and 1000 cycles, an extremely stable electrical connection was obtained. Here, tungsten is used as a metal that does not solid-phase diffuse with gold. At this time, the aluminum composition in the aluminum-tungsten alloy is 30 to 80 atm.
% Is preferable.

【0057】以上詳述したように、本発明により該配線
が該バンプと固相拡散反応によって反応層を形成する第
一の金属と反応層を形成しない第二の金属から構成され
る合金であることにより、固相拡散接続によって形成さ
れる合金層の機械的強度を下げることが可能となり半導
体装置のリペア性が容易になった。
As described in detail above, according to the present invention, the wiring is an alloy composed of the first metal forming the reaction layer and the second metal not forming the reaction layer by the solid phase diffusion reaction with the bump. As a result, the mechanical strength of the alloy layer formed by the solid phase diffusion connection can be reduced, and the repairability of the semiconductor device is facilitated.

【0058】本発明の第6の例によれば、金バンプ上に
邸融点接合金属バンプのようなリペア機能層を予め設け
ずに金バンプのみでリペアすることができる。以下に第
6の例について示す。
According to the sixth example of the present invention, it is possible to repair only the gold bumps without previously providing a repair function layer such as a house melting point bonding metal bump on the gold bumps. The sixth example will be described below.

【0059】半導体素子上に金バンプをメッキによって
形成し、基板には、アルミニウム配線を形成した。接合
工程では、半導体素子側を200℃に加熱するととも
に、基板を60℃に加熱し、1バンプ当り50gの荷重
をかけながら2秒間圧接し、金−アルミニウム合金層を
形成させて一度にすべてのパッドを接続した。この接合
力は1チップあたり1〜3kgfの機械的強度でハンド
リングには十分耐え得るものであり、電気的検査による
接続不良はなかった。
Gold bumps were formed on the semiconductor element by plating, and aluminum wiring was formed on the substrate. In the bonding step, the semiconductor element side is heated to 200 ° C., the substrate is heated to 60 ° C., and pressure is applied for 2 seconds while applying a load of 50 g per bump to form a gold-aluminum alloy layer and all of them at once. The pad is connected. This bonding force was such that the mechanical strength per chip was 1 to 3 kgf, which was sufficient to withstand handling, and there was no connection failure due to electrical inspection.

【0060】ここで、半導体素子の不良を想定して、半
導体素子を簡易治具を用いて取り外した。剥離される部
分は金バンプ−アルミニウム合金界面である。このと
き、剥離された界面は、部分的にアルミニウム表面に反
応痕があるものの、次の接続をするために十分良好であ
った。半導体素子を取り替えて、同様に加熱、圧接し、
接続を行なったところ、良好な接続を得た。
Here, assuming that the semiconductor element is defective, the semiconductor element was removed using a simple jig. The part to be peeled off is the gold bump-aluminum alloy interface. At this time, the peeled interface was good enough for the next connection, although there was a reaction mark on the aluminum surface partially. Replace the semiconductor element and heat and press likewise,
When the connection was made, a good connection was obtained.

【0061】リペアを要しない場合には、ヒーターによ
る熱源や、赤外線等を用いてAu−Al界面を300〜
400℃に加熱し、Au−Alの反応層を1000A以
上にすることができる。このことにより、安定した接続
が得られる。ここでは熱だけによってAu−Alの反応
を進めたが、当然熱と加圧を併用しても良い。最後に、
接続界面を外部から保護するため、及び機械的強度の補
強のために、接続界面を熱硬化性の樹脂で封止し、機械
的強度の補強を行った。
When the repair is not required, the Au-Al interface is heated to 300 to 300 by using a heat source such as a heater or infrared rays.
By heating to 400 ° C., the reaction layer of Au—Al can be made 1000 A or more. As a result, a stable connection can be obtained. Here, the reaction of Au—Al was promoted only by heat, but naturally heat and pressure may be used together. Finally,
In order to protect the connection interface from the outside and to reinforce the mechanical strength, the connection interface was sealed with a thermosetting resin to reinforce the mechanical strength.

【0062】[0062]

【発明の効果】本発明の半導体装置の接続構造によれ
ば、配線層と半導体素子の接続手段との接続部に、固相
拡散により、共晶、固溶体、または金属化合物等の合金
を含む反応層が形成されている場合でも、そのリペア作
業を容易にさせ、信頼性の高い接続を得ることができ
る。
According to the semiconductor device connection structure of the present invention, a reaction containing a eutectic crystal, a solid solution, or an alloy such as a metal compound in the connection portion between the wiring layer and the connection means of the semiconductor element by solid phase diffusion. Even if a layer is formed, the repair work can be facilitated and a highly reliable connection can be obtained.

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

【図1】 本発明に用いられる接合工程を説明するため
の概念図
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a joining process used in the present invention.

【図2】 本発明に用いられる接合工程を説明するため
の概念図
FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining a joining process used in the present invention.

【図3】 本発明に用いられる接合工程を説明するため
の概念図
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining a joining process used in the present invention.

【図4】 本発明に用いられる接合工程を説明するため
の概念図
FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining a joining process used in the present invention.

【図5】 本発明に用いられる第2の接合工程(本接
続)を説明するための概念図
FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining a second joining step (main connection) used in the present invention.

【図6】 本発明に用いられる第2の接合工程(本接
続)を説明するための概念図
FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining a second joining step (main connection) used in the present invention.

【図7】 本発明にかかる半導体装置の第1の例の一部
分を示す断面図
FIG. 7 is a sectional view showing a part of a first example of a semiconductor device according to the present invention.

【図8】 本発明にかかる半導体装置の第1の例の製造
に用いられる工程を説明するための図
FIG. 8 is a diagram for explaining steps used in manufacturing the first example of the semiconductor device according to the invention.

【図9】 本発明にかかる半導体装置の第1の例の製造
に用いられる工程を説明するための図
FIG. 9 is a view for explaining a process used for manufacturing the first example of the semiconductor device according to the invention.

【図10】 本発明にかかる半導体装置の第1の例の製
造に用いられる工程を説明するための図
FIG. 10 is a view for explaining a process used for manufacturing the first example of the semiconductor device according to the invention.

【図11】 本発明にかかる半導体装置の第1の例の製
造に用いられる工程を説明するための図
FIG. 11 is a diagram for explaining a process used for manufacturing the first example of the semiconductor device according to the invention.

【図12】 本発明にかかる半導体装置の第1の例の製
造に用いられる工程を説明するための図
FIG. 12 is a view for explaining a process used for manufacturing the first example of the semiconductor device according to the invention.

【図13】 本発明にかかる半導体装置の第2の例の一
部分を示す断面図
FIG. 13 is a sectional view showing a part of a second example of a semiconductor device according to the present invention.

【図14】 低融点接合金属バンプの形成に用いられる
工程を説明するための図
FIG. 14 is a view for explaining a process used for forming a low melting point bonding metal bump.

【図15】 低融点接合金属バンプの形成に用いられる
工程を説明するための図
FIG. 15 is a view for explaining a process used for forming a low melting point bonding metal bump.

【図16】 低融点接合金属バンプの形成に用いられる
工程を説明するための図
FIG. 16 is a view for explaining a process used for forming a low melting point bonding metal bump.

【図17】 本発明にかかる半導体装置の第3の例の一
部分を示す断面図
FIG. 17 is a sectional view showing a part of a third example of a semiconductor device according to the present invention.

【図18】 本発明にかかる半導体装置の第3の例の製
造工程の説明図
FIG. 18 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the third example of the semiconductor device according to the invention.

【図19】 本発明にかかる半導体装置の第3の例の製
造工程の説明図
FIG. 19 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the third example of the semiconductor device according to the invention.

【図20】 本発明にかかる半導体装置の第3の例の製
造工程の説明図
FIG. 20 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the third example of the semiconductor device according to the invention.

【図21】 接続によるバンプの変形の様子を表わすモ
デル図
FIG. 21 is a model diagram showing how bumps are deformed by connection.

【図22】 接続によるバンプの変形の様子を表わすモ
デル図
FIG. 22 is a model diagram showing how bumps are deformed by connection.

【図23】 接続によるバンプの変形の様子を表わすモ
デル図
FIG. 23 is a model diagram showing how bumps are deformed by connection.

【図24】 本発明にかかる半導体装置の第4の例の一
部分を示す断面図
FIG. 24 is a sectional view showing a part of a fourth example of a semiconductor device according to the present invention.

【図25】 本発明にかかる半導体装置の第5の例の一
部分を示す断面図
FIG. 25 is a sectional view showing a part of a fifth example of a semiconductor device according to the present invention.

【図26】 従来の半導体素子の接続構造の一例を説明
するための図
FIG. 26 is a view for explaining an example of a conventional semiconductor element connection structure.

【図27】 従来の半導体素子の接続構造の他の一例を
説明するための図
FIG. 27 is a view for explaining another example of the conventional semiconductor element connection structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

45…低融点接合金属 61,71,211,231,311,321…半導体
素子 62,73,78,222,232,312,322…
金バンプ 63…絶縁基板 65,215,225,235…低融点接合金属バンプ 66,,316,326…反応層 72…バリアメタル層 74…レジスト 75…低融点接合金属層 76…耐エッチング用レジスト金属 79…ハンダ 213,233,323…ガラス基板 214,224…アルミニウム配線 223,313…セラミック基板 314,324,325…配線 315…合金層
45 ... Low melting point bonding metal 61, 71, 211, 231, 311, 321 ... Semiconductor element 62, 73, 78, 222, 232, 312, 322 ...
Gold bump 63 ... Insulating substrate 65, 215, 225, 235 ... Low melting point bonding metal bump 66, 316, 326 ... Reaction layer 72 ... Barrier metal layer 74 ... Resist 75 ... Low melting point bonding metal layer 76 ... Etching resistant resist metal 79 ... Solder 213, 233, 323 ... Glass substrate 214, 224 ... Aluminum wiring 223, 313 ... Ceramic substrate 314, 324, 325 ... Wiring 315 ... Alloy layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 雅之 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 村上 泰淳 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Masayuki Saito 33, Shinisogo-cho, Isogo-ku, Yokohama No. 1 Incorporated company Toshiba Research & Development Center

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁性基板に形成されたアルミニウムを
含有する配線層、またはフリップチップ方式の半導体素
子上に設けられた金を含有するバンプ状の接続手段のう
ち少なくとも一方に、低融点接合金属を含むリペア機能
層を形成する工程、前記配線層と前記接続手段とを前記
リペア機能層を介して位置合わせする工程、その後前記
配線層と前記接続手段とを低融点接合金属の融点以下の
温度で加熱し、仮接合を行なう工程、及びその後前記配
線層と前記接続手段とを固相拡散させ、反応層を形成せ
しめ、これにより本接合を行なう工程を含む半導体装置
の製造方法。
1. A low melting point bonding metal is provided on at least one of a wiring layer containing aluminum formed on an insulating substrate and a bump-shaped connecting means containing gold provided on a flip-chip type semiconductor element. A step of forming a repair functional layer including, a step of aligning the wiring layer and the connecting means via the repair functional layer, and then a temperature of the wiring layer and the connecting means which are equal to or lower than the melting point of the low melting point bonding metal. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: heating the substrate to perform temporary bonding, and then performing solid-phase diffusion of the wiring layer and the connecting means to form a reaction layer, and thereby performing main bonding.
【請求項2】 絶縁性基板に形成されたアルミニウムを
含有する配線層と、フリップチップ方式の半導体素子上
に設けられた金を含有するバンプ状の接続手段とを位置
合わせする工程、その後前記配線層と前記接続手段とを
熱圧接により部分的に固相拡散させ、反応層を形成せし
め、これにより仮接合を行なう工程、及びその後前記配
線層と前記接続手段とを熱圧接により固相拡散させ、反
応層を形成せしめ、これにより本接合を行なう工程を含
む半導体装置の製造方法。
2. A step of aligning a wiring layer containing aluminum formed on an insulating substrate with a bump-shaped connecting means containing gold provided on a flip-chip type semiconductor element, and then the wiring. A step of partially solid-phase diffusing the layer and the connecting means by thermocompression bonding to form a reaction layer, whereby temporary bonding is performed, and then the wiring layer and the connecting means are solid-phase diffused by thermocompression bonding. A method for manufacturing a semiconductor device, which includes a step of forming a reaction layer and performing main bonding by using the reaction layer.
【請求項3】 絶縁性基板、該絶縁性基板上に形成され
たアルミニウムを含有する配線層、該配線層と固相拡散
反応により反応層を形成して接合された金を含有するバ
ンプ状の接続手段、該接続手段上に設けられたフリップ
チップ方式の半導体素子とを含む半導体装置であって、
少なくとも前記配線層と前記接続手段とのいずれか一方
の上に低融点接合金属を含むリペア機能層が設けられ、
前記配線層と前記接続手段とを前記リペア機能層を介し
て前記低融点接合金属の融点以下の温度で加熱して予備
接合を行なった後、熱圧接し、前記リペア機能層を流動
及び/または前記接続手段中に拡散させることにより、
前記配線層と前記接続手段とが固相拡散により反応層を
形成して接続されていることを特徴とする半導体装置。
3. An insulating substrate, a wiring layer containing aluminum formed on the insulating substrate, and a bump-like bump containing gold bonded to the wiring layer by forming a reaction layer by a solid phase diffusion reaction. A semiconductor device comprising a connecting means and a flip-chip type semiconductor element provided on the connecting means,
A repair function layer containing a low melting point bonding metal is provided on at least one of the wiring layer and the connecting means,
The wiring layer and the connecting means are heated through the repair function layer at a temperature equal to or lower than the melting point of the low melting point bonding metal to perform preliminary bonding, and then thermocompression bonding is performed to flow and / or flow through the repair function layer. By diffusing into the connecting means,
A semiconductor device, wherein the wiring layer and the connecting means are connected by forming a reaction layer by solid phase diffusion.
【請求項4】 絶縁性基板、該絶縁性基板上に形成され
た配線層、該配線層と固相拡散反応により合金を形成し
て接合されたバンプ状の接続手段、該接続手段上に設け
られたフリップチップ方式の半導体素子とを含む半導体
装置であって、前記配線層は、前記接続手段と固相拡散
して反応層を形成し得る第1の金属と、前記接続手段と
固相拡散による反応層を形成しない第2の金属との金属
合金から実質的になることを特徴とする半導体装置。
4. An insulating substrate, a wiring layer formed on the insulating substrate, bump-shaped connecting means joined by forming an alloy with the wiring layer by a solid phase diffusion reaction, and provided on the connecting means. A semiconductor device including a flip-chip type semiconductor element, wherein the wiring layer is a first metal capable of forming a reaction layer by solid-phase diffusion with the connecting means, and the connecting means and solid-phase diffusion. The semiconductor device is essentially composed of a metal alloy with a second metal that does not form a reaction layer according to.
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