JPH0945694A - 半導体装置の接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 突起電極を有する半導体チップにおいて、メ
ッキ処理によらず突起電極を形成することができ、また
良品と不良品の区別を容易に行うことができるようにす
る。 【解決手段】 ウェハ１１の状態での電気検査により良
否を判定された複数のチップ形成部１５のうち、良品と
判定されたチップ形成部１５の表面にのみはんだシート
２１を付着し、このはんだシート２１をリフロー処理し
て固化させることにより突起電極を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半導体装置の接合
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばＣＯＧ（Chip On Glass）方式や
フリップチップ方式と呼ばれる半導体チップ（半導体装
置）の実装技術では、半導体チップの接続パッド上に形
成されたはんだからなる突起電極を回路基板（他の電子
部品）上に形成された接続パッド上に載置し、熱処理を
行うことによりはんだからなる突起電極をリフロー（Re
flow）し、これにより半導体チップを回路基板に接合し
ている。したがって、このような半導体装置の接合方法
では、半導体チップ上にはんだからなる突起電極を予め
形成しておく必要がある。

【０００３】ところで、半導体チップ上に突起電極を形
成する場合、一般に、ウェハの状態で形成している。次
に、この突起電極の形成方法の一例について説明する
に、まず、図７および図８(a)に示すように、ウェハ１
上に接続パッド２が形成され、その上面の接続パッド２
の中央部を除く部分に保護膜３が被覆され、接続パッド
２の中央部が保護膜３に設けられた開口部３ａを介して
露出されたものを用意する。この場合、図７に示すウェ
ハ１上の格子状の線はウェハ１をダイシングして個々の
チップに分割するときのダイシングストリート４を示し
ている。接続パッド２は、ダイシングストリート４によ
っておのおの囲まれた部分からなる各チップ形成部５の
上面外周部に配列して設けられている。次に、図８(b)
に示すように、上面全体に下地金属層形成用層６を形成
する。次に、下地金属層形成用層６の上面の接続パッド
２に対応する部分を除く部分にメッキレジスト層７を形
成する。したがって、この状態では、接続パッド２に対
応する部分におけるメッキレジスト層７には開口部７ａ
が形成されている。次に、図８(c)に示すように、下地
金属層形成用層６をメッキ電流路としてはんだの電解メ
ッキを行うことにより、メッキレジスト層７の開口部７
ａ内の下地金属層形成用層６の上面にはんだからなるき
のこ形状の突起電極８を形成する。次に、メッキレジス
ト層７を剥離する。次に、図８(d)に示すように、突起
電極８をマスクとして下地金属層形成用層６の不要な部
分をエッチングして除去すると、突起電極８下に下地金
属層６ａが形成される。次に、熱処理を行うと、きのこ
形状の突起電極８が溶融した後表面張力により丸まって
ほぼ球状となり、この状態で固化することにより、図８
(ｅ)に示すように、ほぼ球状の突起電極９が形成され
る。

【０００４】この後、ウェハ１をダイシングストリート
４に沿ってダイシングして個々のチップに分割すると、
チップ形成部５からなる半導体チップが得られる。とこ
ろで、図７および図８(a)に示す状態において、露出し
ている接続パッド２にプローブピンを接触させて電気検
査を行うことがある。図９において、×印で示すチップ
形成部５は、この電気検査の結果、不良品と判定された
ものを示す。そして、電解メッキを用いているため、チ
ップ形成部５の良品不良品を問わず突起電極９を形成す
ることとなり、この後個々のチップに分割し、良品のチ
ップ形成部５からなる半導体チップのみを回路基板に接
合している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このような半導体装置の接合方法では、突起電極９の元
となるきのこ形状の突起電極８を電解メッキによって形
成しているので、複雑で高価なメッキ装置を必要とする
ばかりでなく、メッキ液の管理等の熟練したメッキ技術
を必要とする問題があった。また、ウェハ１の状態にお
けるチップ形成部５が良品か否かを問わず、すべてのチ
ップ形成部５に突起電極９を形成しているので、個々の
チップに分割した後においては良品と不良品の外観がま
ったく同じであり、このため不注意等の何らかの理由に
より良品と不良品が混ざり合った場合には、それを区別
することができず、電気検査を行った意味がなくなって
しまうという問題があった。この発明の課題は、メッキ
処理によらず突起電極を形成することができ、また良品
と不良品の区別を容易に行うことができるようにするこ
とである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
それぞれ表面に接続パッドが形成された複数のチップ形
成部を備えたウェハの前記チップ形成部を電気検査して
良否を判定し、良品と判定された良品チップ形成部の接
続パッド上にのみ突起電極を形成し、次いで前記ウェハ
をダイシングして個々のチップに分割し、これにより得
られた前記良品チップ形成部からなる半導体チップをそ
の突起電極を介して他の電子部品に接合するようにした
ものである。請求項２記載の発明は、それぞれ表面に接
続パッドが形成された複数のチップ形成部を備えたウェ
ハの前記チップ形成部を電気検査して良否を判定し、良
品と判定された良品チップ形成部の表面にのみ突起電極
形成用の導電シートを付着し、該導電シートによって前
記良品チップ形成部の接続パッド上に突起電極を形成
し、次いで前記ウェハをダイシングして個々のチップに
分割し、これにより得られた前記良品チップ形成部から
なる半導体チップをその突起電極を介して他の電子部品
に接合するようにしたものである。

【０００７】そして、請求項１または２記載の発明のよ
うに、良品チップ形成部の接続パッド上にのみ突起電極
を形成すると、個々のチップに分割した後において、良
品と不良品の区別を容易に行うことができる。また、請
求項２記載の発明のように、良品チップ形成部の表面に
付着した導電シート（例えばはんだシート）によって突
起電極を形成すると、メッキ処理によらず突起電極を形
成することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態の半
導体装置の接合方法について説明するに、まず、図１お
よび図２(a)に示すように、ウェハ１１上にアルミニウ
ム等からなる所定数の接続パッド１２が形成され、その
上面の接続パッド１２の中央部を除く部分に保護膜１３
が被覆され、接続パッド１２の中央部が保護膜１３に設
けられた開口部１３ａを介して露出されたものを用意す
る。この場合、図１に示すウェハ１１上の格子状の線
は、ウェハ１１をダイシングして個々のチップに分割す
るときのダイシングストリート１４を示している。接続
パッド１２は、ダイシングストリート１２によっておの
おの囲まれた部分からなる各チップ形成部１５の上面外
周部に配列して設けられている。

【０００９】次に、図２(b)に示すように、接続パッド
１２と保護膜１３の上面全体に下地金属層形成用層１６
を形成する。次に、下地金属層形成用層１６の表面にレ
ジストをスピンコート法等の被膜方法で１〜２μｍ程度
の厚さに塗布した後、所定のマスクを用いて露光し、次
いで現像することにより、接続パッド１２に対応する部
分における下地金属層形成用層１６の表面にのみレジス
ト１７を形成する。

【００１０】次に、図２(c)に示すように、レジスト１
７をマスクとして下地金属層形成用層１６をエッチング
して除去する。このように下地金属層形成用層１６の不
要な部分をエッチングして除去すると、レジスト１７下
につまり接続パッド１２上に下地金属層１６ａが形成さ
れる。次に、レジスト１７を剥離すると、図２(d)に示
すようになる。

【００１１】次に、図２(d)に示す状態において、つま
りウェハ１１の状態において、各チップ形成部１５の接
続パッド１２にこの上の下地金属層１６ａにプローブピ
ンを接触させて電気検査を行い、各チップ形成部１５が
良品であるか、あるいは不良品であるかの判定を行う。
図３において、×印で示すチップ形成部１５は、この電
気検査の結果、不良品と判定されたものを示す。この場
合、この×印はけがきばり等によって不良品と判定され
たチップ形成部１５の保護膜１３に直接描くようにして
もよい。また、良品または不良品と判定されたチップ形
成部１５の位置をウェハ１１上に設定したＸＹ座標軸に
基づいた良品または不良品位置データとして制御回路の
記憶部に記憶させる。

【００１２】次に、図４に示すように、突起電極形成用
のはんだシート２１と、このはんだシート２１を良品と
判定されたチップ形成部１５の表面に供給するための吸
着ヘッド３１とを用意する。はんだシート２１は、粉
末、粒状あるいはボール状のはんだと、フラックスと、
樹脂とを混合してなるはんだペーストを離型フィルム２
２の一面に所定の厚さに塗布し、乾燥させたものからな
っている。この場合、フラックスは金属材料の表面に形
成されている酸化膜を除去したり、金属材料の酸化を防
止したりするためのものである。樹脂ははんだシート２
１を所定の形状に保持するためのものである。はんだペ
ーストの具体的な一例について説明すると、ハロゲン等
のフラックスと融点100℃以下のエチレン酢酸ビニル、
アクリル樹脂、高密度ポリエチレン等の樹脂とを例えば
１：1.5の比率で混合してなるものと、粒径20〜100μｍ
程度の粉末はんだとを例えば１：10の比率で混合してな
るものからなっている。また、離型フィルム２２および
これに付着されたはんだシート２１は大面積のものをチ
ップ形成部１５の表面形状よりも若干小さめに切断した
ものからなり、はんだシート２１のはんだ量は一のチッ
プ形成部１５の複数の接続パッド１２上に形成すべき突
起電極の合計はんだ量に応じた量となっている。

【００１３】吸着ヘッド３１は、ヘッド本体３２の下面
中央部に１枚の離型フィルム２２およびはんだシート２
１に対応する大きさの、多数の吸着孔を有する吸着部３
３が設けられ、この吸着部３３がヘッド本体３２の中心
部に設けられた配管３４等を介して図示しない真空ポン
プに接続された構造となっている。

【００１４】次に、はんだシート２１を良品と判定され
たチップ形成部１５の表面に付着させる場合について説
明する。まず、吸着ヘッド３１の吸着部３３に離型フィ
ルム２２およびこれに付着されたはんだシート２１を吸
着させ、この状態で吸着ヘッド３１を良品と判定された
チップ形成部１５上に移動させた後下降させると、はん
だシート２１が良品と判定されたチップ形成部１５の表
面に供給されて付着される。この後、吸着ヘッド３１を
上昇させると、この上昇する吸着ヘッド３１の吸着部３
３に吸着されている離型フィルム２２が、良品のチップ
形成部１５の表面に付着されたはんだシート２１から剥
離される。次に、吸着ヘッド３１を別の所定の位置に移
動させ、吸着状態を解除すると、吸着部３３に吸着され
ている離型フィルム２２が排除される。この場合、吸着
ヘッド３１を４０〜５０℃程度に加熱してはんだシート
２１の融点が100℃以下の樹脂をやや軟化させ、あるい
は加熱しないで、吸着ヘッド３１によって離型フィルム
２２およびはんだシート２１を押圧すると、図２(e)に
示すように、はんだシート２１が良品と判定されたチッ
プ形成部１５の下地金属層１６ａおよび保護膜１３の表
面に付着される。はんだシート２１の付着は良品と判定
されたチップ形成部１５に対して１つずつ行うが、その
制御は前述した良品または不良品位置データに基づい
て、例えば図５において一点鎖線の矢印で示すような順
序で、良品と判定されたチップ形成部１５に対してのみ
順次行う。

【００１５】次に、図２(e)に示す状態でリフロー処理
を行うと、はんだシート２１が溶融し、この溶融したは
んだ材と下地金属層１６ａとの濡れ性およびはんだ材自
身の表面張力により、溶融したはんだ材が一つのチップ
形成部１５の各接続パッド１２上の下地金属層１６ａご
とに分離した後、図２(f)に示すように、各下地金属層
１６ａ上においてそれぞれ丸まってほぼ半球形状とな
り、この後固化させると突起電極２４が完成する。な
お、この後、洗浄することにより残渣を除去する。

【００１６】次に、ウェハ１１をダイシングストリート
１４に沿ってダイシングして複数のチップに分割する
と、チップ形成部１５からなる半導体チップが得られ
る。この場合、良品のチップ形成部１５からなる半導体
チップには突起電極２４が形成され、不良品のチップ形
成部１５からなる半導体チップには突起電極２４が形成
されていないので、個々のチップに分割した後において
良品と不良品の区別を容易に行うことができる。そし
て、良否選別を誤ることなく良品の半導体チップのみを
その突起電極２４を介して回路基板等の他の電子部品に
接合することができる。また、突起電極２４を良品のチ
ップ形成部１５の表面に付着させたはんだシート２１に
よって形成しているので、メッキ処理によらず突起電極
２４を形成することができる。

【００１７】なお、上記実施形態では、図２(b)に示す
ように、接合パッド１２と保護膜１３の上面全体に下地
金属層形成用層１６を形成した後、図２(c)に示すよう
に、レジスト１７をマスクとしてエッチングすることに
より接続パッド１２上にのみ下地金属層１６ａを形成す
る場合について説明したが、これに限定されず、図６に
示すように、保護膜１３の開口部１３ａから露出した接
続パッド１２の表面にのみ、無電解メッキにより下地金
属層１６ａを形成してもよい。この場合、図２に示す場
合と比較してレジスト１７をパターン形成する工程や下
地金属層形成用層１６をエッチングする工程が不要とな
り、工程数を削減することができる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１または２
記載の発明によれば、ウェハ状態において良品と判定さ
れた良品チップ形成部の接続パッド上にのみ突起電極を
形成しているので、個々のチップに分割した後におい
て、良品と不良品の区別を容易に行うことができる。ま
た、請求項２記載の発明のように、良品チップ形成部の
表面に付着した導電シート（例えばはんだシート）によ
って突起電極を形成しているので、メッキ処理によらず
突起電極を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態の半導体装置の接合方法
において、最初に用意したウェハの平面図。

【図２】（a）〜(f)はそれぞれ同接合方法においてウェ
ハの状態における各チップ形成部の接続パッド上に突起
電極を形成する各工程を示す断面図。

【図３】同接合方法においてウェハの状態での電気検査
後の良品チップ形成部と不良品チップ形成部を示す平面
図。

【図４】同接合方法において良品チップ形成部の表面に
はんだシートを吸着ヘッドを用いて付着する状態を示す
断面図。

【図５】同接合方法においてウェハの良品チップ形成部
の表面にはんだシートを付着した状態を示す平面図

【図６】この発明の他の実施形態を説明するために示す
ものであって、図２(d)に対応する断面図。

【図７】従来の半導体装置の接合方法において、最初に
用意したウェハの平面図。

【図８】（a）〜(e)はそれぞれ同従来の接合方法におい
てウェハの状態で各チップ形成部の接続パッド上に突起
電極を形成する各工程を示す断面図。

【図９】同従来の接合方法においてウェハの状態での電
気検査後の良品チップ形成部と不良品チップ形成部を示
す平面図。

【符号の説明】

１１ ウェハ １２ 接続パッド １６ チップ形成部 １６ａ 下地金属層 ２１ はんだシート（導電シート） ２４ 突起電極 ３１ 吸着ヘッド

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ表面に接続パッドが形成された
   複数のチップ形成部を備えたウェハの前記チップ形成部
   を電気検査して良否を判定し、良品と判定された良品チ
   ップ形成部の接続パッド上にのみ突起電極を形成し、次
   いで前記ウェハをダイシングして個々のチップに分割
   し、これにより得られた前記良品チップ形成部からなる
   半導体チップをその突起電極を介して他の電子部品に接
   合することを特徴とする半導体装置の接合方法。
2. 【請求項２】 それぞれ表面に接続パッドが形成された
   複数のチップ形成部を備えたウェハの前記チップ形成部
   を電気検査して良否を判定し、良品と判定された良品チ
   ップ形成部の表面にのみ突起電極形成用の導電シートを
   付着し、該導電シートによって前記良品チップ形成部の
   接続パッド上に突起電極を形成し、次いで前記ウェハを
   ダイシングして個々のチップに分割し、これにより得ら
   れた前記良品チップ形成部からなる半導体チップをその
   突起電極を介して他の電子部品に接合することを特徴と
   する半導体装置の接合方法。
3. 【請求項３】 前記導電シートを吸着ヘッドによって前
   記良品チップ形成部の表面に順次供給して付着すること
   を特徴とする請求項２記載の半導体装置の接合方法。
4. 【請求項４】 前記導電シートははんだシートであるこ
   とを特徴とする請求項２または３記載の半導体装置の接
   合方法。
5. 【請求項５】 前記はんだシートを溶融させ、この溶融
   したはんだが前記接続パッド上において表面張力により
   丸まってほぼ半球形状となった後固化することにより、
   前記突起電極を形成することを特徴とする請求項４記載
   の半導体装置の接合方法。