JPH0878475A - 半導体チップの実装方法 - Google Patents

半導体チップの実装方法

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JPH0878475A
JPH0878475A JP21361594A JP21361594A JPH0878475A JP H0878475 A JPH0878475 A JP H0878475A JP 21361594 A JP21361594 A JP 21361594A JP 21361594 A JP21361594 A JP 21361594A JP H0878475 A JPH0878475 A JP H0878475A
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JP
Japan
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semiconductor chip
circuit board
conductor
bumps
mounting
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JP21361594A
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Tsunetaro Nose
恒太郎 能勢
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Mitsubishi Materials Corp
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Mitsubishi Materials Corp
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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
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工程が簡素化され、伝送損失の低減および信
頼性の向上が図られた半導体チップの実装方法を提供す
る。 【構成】 半導体チップ18のAu電極パッド12上に
Auバンプ13を形成し、そのAuバンプ13および回
路基板19上に形成された導体パターン16にAu系半
田14を付着して半導体チップ18を回路基板19に実
装する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体チップの実装方
法に関し、詳細には、半導体チップの導体上に導電性バ
ンプを形成し、その導電性バンプを回路基板の導体に接
続して実装する、いわゆるフェイスダウンボンディング
法による半導体チップの実装方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、上述のような半導体チップの
実装方法の一例として、以下の方法が知られている。先
ずSi(シリコン)ウエハ上に、Al(アルミニウム)
電極パッドを有する半導体チップを形成し、次にそのA
l電極パッド上に、例えばCr(クロム),Cu(銅)
からなる金属薄膜であるバリアメタルを形成し、このバ
リアメタルの上にSn・Pb(錫・鉛)系の半田バンプ
を形成する。
【0003】次にウエハをダイシングして、個々の半導
体チップに切断し、切断された半導体チップ上の半田バ
ンプが回路基板上の導体に接するように配置し、リフロ
ーして、半田バンプと回路基板上の導体とを接続する。
このようにして半導体チップを回路基板に実装する。ま
た、3GHz以上のマイクロ波帯域の信号や30GHz
以上のミリ波帯域の信号が伝送される半導体チップを回
路基板に実装するには、半導体チップの基板としてSi
基板よりも電子の移動度が高いGaAs(ガリウム・ヒ
素)基板を使用し、そのGaAs基板上にAu(金)電
極パッドを形成する。次にAu電極パッド上に、ボール
ボンダで球状のAuをボンディングし、これによりAu
バンプを形成する。次にAuバンプに導電接着剤を塗布
し、この導電接着剤でAuバンプと回路基板の導体とを
接着して接続する。このようにして半導体チップを回路
基板に実装する。
【0004】また、これらAuバンプと導電接着剤との
接続に代えて、Au電極パッド上に半田バンプを形成
し、リフローして、半田バンプと回路基板上の導体とを
接続することにより半導体チップを回路基板に実装する
方法も提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したSi基板から
なる半導体チップを半田バンプで回路基板に実装する方
法では、その半導体チップのAl電極パッド上にSn・
Pb系の半田バンプを直接形成するのは、互いの材質等
が異なるため容易でなく、またリフロー工程において半
田バンプが溶融するとAl電極パッドがその半田バンプ
に溶け込んでしまうため、ウエハの段階で半導体チップ
のAl電極パッドにバリアメタルを付着する必要があ
り、工程が複雑となりコストアップの要因となり、問題
がある。
【0006】一方、GaAs基板からなる半導体チップ
をAuバンプと導電接着剤とで回路基板に実装する方法
では、高周波帯域において、導電接着剤で接着された部
分のインピーダンスが大きいため、伝送損失も大きく動
作不良の要因となり信頼性の面で問題がある。また、A
uバンプと導電接着剤に代わる半田バンプで半導体チッ
プを回路基板に実装する方法では、リフロー工程におい
てAu電極パッドが半田バンプの中に溶け込んでしま
い、信頼性に欠け問題がある。
【0007】本発明は、上記事情に鑑み、工程が簡素化
され、伝送損失の低減および信頼性の向上が図られた半
導体チップの実装方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する半導
体チップの実装方法は、半導体チップの導体上に導電性
バンプを形成するとともにその半導体チップが実装され
る回路基板上に導体を形成し、上記導電性バンプが上記
回路基板上の導体に接するように配置することによりそ
の半導体チップをその回路基板に実装する半導体チップ
の実装方法において、上記半導体チップの導体上に金バ
ンプを形成するとともに上記回路基板上に導体を形成
し、上記金バンプもしくは上記回路基板上に形成された
導体の少なくとも一方に金を含有する半田を付着し、上
記半導体チップを上記回路基板に実装することを特徴と
するものである。
【0009】
【作用】本発明の半導体チップの実装方法は、先ず半導
体チップの導体上にワイヤボンディング等で金バンプを
形成するため、例えばウエハの段階で半導体チップのA
l電極パッドにバリアメタルを付着し、そのバリアメタ
ル上に半田バンプを形成する場合と比較し、バリアメタ
ルを形成する必要がなくなり工程が簡素化される。さら
にウエハをダイシングして個々の半導体チップに切断し
た後でも金バンプを容易に形成できるため、多品種少量
品の生産にも容易に対応できる。
【0010】また、半導体チップと回路基板との接続
は、金バンプおよび金を含有する半田で行うため、高周
波帯域における伝送損失も極めて少なく、例えば半導体
チップの金バンプに導電接着剤を塗布して半導体チップ
を回路基板に実装する方法と比較し、導電接着剤で接着
された部分の伝送損失により動作不良の要因となるよう
なこともなく、信頼性が向上する。
【0011】さらに、例えば半導体チップのAu電極パ
ッドに半田バンプを形成する場合と比較し、リフロー工
程において、Au電極パッドが半田バンプの中に溶け込
むようなこともなく、信頼性が向上する。さらに、リフ
ロー工程において、半導体チップと回路基板との接続は
金を含有する半田を溶融して行うため、接続が容易にな
りフラックスも不要となる。このためフラックスを除去
する洗浄工程も不要となる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
1は、本発明の半導体チップの実装方法により、半導体
チップ18が回路基板19に実装された一例を示す図で
ある。図1に示す半導体チップ18は、超高周波帯域の
信号を伝送するのに好適なGaAsで形成されたベアチ
ップ11と、このベアチップ11上に形成されたAu電
極パッド12とを有している。このAu電極パッド12
上にAuバンプ13が形成されている。このAuバンプ
13の先端にAu系半田14が付着されている。Au系
半田14としては、Au・Sn(金・錫),Au・Ge
(金・ゲルマニウム),Au・Sb(金・アンチモ
ン),Au・Si(金・シリコン)等の2種類以上の結
晶の混合物である共晶を用いることが好ましい。
【0013】一方、回路基板19は、Al2 3 (アル
ミナ)からなるセラミック基板15と、セラミック基板
15上に形成された導体パターン16とを有している。
この導体パターン16上に、前述したと同様なAu系半
田14が付着されている。半導体チップ18と回路基板
19は、Auバンプ13およびAu系半田14で接続さ
れているため、高周波帯域においてもそのインピーダン
スは低く、このため伝送損失も小さく安定した動作特性
を有する伝送路が構成され、信頼性が向上する。
【0014】図2は、本発明の一実施例の半導体チップ
の実装の過程を示す図である。先ず、図2(a)に示す
ように、GaAsで形成されたベアチップ11上にAu
電極パッド12を形成し、半導体チップ18を製造し
た。次に、ワイヤーボンディングを利用し、その第1ボ
ンディングにおいて、Au電極パッド12上にAu球体
(図示せず)をボンディングし、その上部から延出して
いるワイヤを切断し、その切り口を平坦化して、図2
(b)に示すようなAuバンプ13を形成した。また、
このようなワイヤーボンディングを利用する方法に代え
て、転写する方法でAu電極パッド12上にAuバンプ
13を形成してもよい。これらの方法は、ウエハをダイ
シングして、個々に切断された半導体チップ18それぞ
れに対してAuバンプ13を形成することができる方法
である。このため多品種少量生産に容易に対応できる。
【0015】一方、大量生産の場合には、半導体チップ
が多数個取りに配列されている、ダイシングする前のウ
エハレベルの段階で、前述した方法で半導体チップ18
にAuバンプ13を形成すればよく、また薄膜法,メッ
キ法等を使用して半導体チップ18にAuバンプ13を
形成してもよい。次に、Au・SnからなるAu系半田
を半田槽に溶かしておき、図2(c)に示すように、A
uバンプ13が形成された半導体チップ18を反転し、
Auバンプ13に付着させたい高さと同じ深さになるよ
うにその半田槽にAuバンプ13を浸し、Auバンプ1
3の先端にAu系半田14を付着した。またこの方法と
は別に、例えばAu系半田からなるボンディングワイヤ
を利用して、Auバンプ13にワイヤボンディングし
て、Au系半田14を付着してもよい。
【0016】一方、図2(d)に示すように、Al2
3 (アルミナ)からなるセラミック基板15上に、薄膜
技術により、その表面にAuからなる導体パターン16
を形成して回路基板19を製造した。次に、図2(e)
に示すように、導体パターン16の上にAu系半田14
を施した。ここではAu・SnからなるAu系半田14
のふん流(ウェーブ)に通し、導体パターン16のAu
表面をAu系半田14でコーティングした。この方法に
代えて、厚膜印刷し、その後リフローして導体パターン
16のAu表面をAu系半田14でコーティングしても
よく、さらに薄膜技術やメッキにより導体パターン16
のAu表面をAu系半田14でコーティングしてもよ
い。
【0017】次に図2(f)において、半導体チップ1
8を樹脂接着剤17で回路基板19の所望の位置に仮止
めし、さらにこの樹脂接着剤17を硬化した。この樹脂
接着剤17には、エポキシ、ポリイミド、シリコン等を
利用することができる。次に、半導体チップ18と回路
基板19の接続部分をリフローし、Auバンプ13に付
着したAu系半田14と導体パターン16のAu系半田
14とを溶融して接続し、図2(g)に示すように半導
体チップ18を回路基板19に実装した。
【0018】このように簡素化された工程で、半導体チ
ップ18を回路基板19に実装することができ、またそ
の接続部分は伝送損失が低減され信頼性も向上した。ま
た、本実施例の方法は、半導体チップ18のAuバンプ
13を回路基板19上の導体パターン16に形成された
Au系半田14に接するように配置しリフローして、半
導体チップ18を回路基板19に実装する方法のため、
例えばGaAs基板からなり、その表面がエアブリッジ
と呼ばれる構造を有する超高周波のMMIC(Mono
lithic Microwave Integrat
edCircuit)を回路基板に実装する場合でも、
一般に利用されているダイボンディング用ピックアップ
ツールで、MMICの裏面を直接吸引して回路基板に実
装すればよく、例えば、その表面を傷付けないように、
ピンセットでそのMMICの横をつまんで実装する方法
や、MMICのチップサイズの寸法毎に製作されたツー
ルを用意し、このツールでそのMMICの角に接触させ
吸収して実装する方法を採用する必要はなく、容易に実
装することができる。
【0019】また、エアブリッジ部は、GaAs基板面
より数μmの高さであるので、その基板面より10μm
以上の高さのバンプを形成し、MMICを逆さにしてこ
のバンプで回路基板に実装すると、回路基板に対してエ
アブリッジ部が保護される。尚、本実施例においては、
Auバンプ13と回路基板19の導体パターン16との
双方にAu系半田14を付着して接続したが、これに限
られるものではなく、Auバンプ13もしくは回路基板
19の導体パターン16いずれか一方にAu系半田14
を付着して接続してもよい。また、樹脂接着剤17も必
要に応じ利用したり省略したりしてもよい。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体チ
ップの実装方法は、半導体チップの導体上に金バンプを
形成し、その金バンプもしくは回路基板の導体の少なく
とも一方に金を含有する半田を付着して半導体チップを
回路基板に実装する方法であるため、 (1)バリアメタルを形成する工程が不要となり、また
大量生産および多品種少量生産の双方に容易に対応でき
る。 (2)高周波帯域における伝送損失が極めて少なく信頼
性が向上する。 (3)リフロー工程において、容易に接続されフラック
スも不要であり、従って洗浄工程が不要となる。 (4)MMICを回路基板に実装する際に、従来から利
用されているピックアップツールを用いて容易に実装す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体チップの実装方法により、半導
体チップが回路基板に実装された状態の一例を示す図で
ある。
【図2】本発明の一実施例の半導体チップの実装の過程
を示す図である。
【符号の説明】
11 ベアチップ 12 Au電極パッド 13 Auバンプ 14 Au系半田 15 セラミック基板 16 導体パターン 17 樹脂接着剤 18 半導体チップ 19 回路基板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップの導体上に導電性バンプを
    形成するとともに該半導体チップが実装される回路基板
    上に導体を形成し、前記導電性バンプが前記回路基板上
    の導体に接するように配置することにより該半導体チッ
    プを該回路基板に実装する半導体チップの実装方法にお
    いて、 前記半導体チップの導体上に金バンプを形成するととも
    に前記回路基板上に導体を形成し、 前記金バンプもしくは前記回路基板上に形成された導体
    の少なくとも一方に金を含有する半田を付着し、 前記半導体チップを前記回路基板に実装することを特徴
    とする半導体チップの実装方法。
JP21361594A 1994-09-07 1994-09-07 半導体チップの実装方法 Withdrawn JPH0878475A (ja)

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JP21361594A JPH0878475A (ja) 1994-09-07 1994-09-07 半導体チップの実装方法

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6207550B1 (en) 1997-07-02 2001-03-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for fabricating bump electrodes with a leveling step for uniform heights
JP2010161252A (ja) * 2009-01-09 2010-07-22 Fujitsu Ltd 半導体装置およびその製造方法

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US6207550B1 (en) 1997-07-02 2001-03-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for fabricating bump electrodes with a leveling step for uniform heights
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20011120