JPH09512386A - 接着用フリップチップ集積回路装置のための柔軟性導電性接続バンプ及びその形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 接着用フリップチップ（12）集積回路装置のための柔軟性導電性接続バンプ（10）及びこのバンプの種々の形成方法は、ポリマバンプ（24）を基板（12）即ち集積回路のダイの上に形成する工程と、金属層（26）にポリマバンプを塗布する工程とを含む。ポリマバンプの形成工程は、ポリマ材料を基板上に塗布する工程と、ポリマをキュアする工程と、ポリマ材料をバンプ形状にエッチする工程とを含む。オーバーコーティング工程は、ポリマバンプ上に金のような延性を有する金属を非電気的にプレーティングする工程を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 接着用フリップチップ集積回路装置のための柔軟性 導電性接続バンプ及びその形成方法政府の権利 アメリカ合衆国政府は、この発明につき対価を支払済みの実施権、及び、ナシ ョナルインシティチュートオブスタンダーズアンドテクノロジ（ＮＩＳＴ）によ って裁定付与された契約書番号NIST/ATP70NANB1H1114の期間によって規定された 適切な期間において他人に許可を与えることを特許権者に要求すると言う制限的 状況の下での権利を有する。発明の技術分野 本発明は、経済的で柔軟性があり(compliant)再度使用することが可能な電気 的接続であって接着用フリップチップ組立体のための電気的接続を提供するため の金属の薄膜層が塗布されたポリマバンプを用いて、フリップチップ装置上に、 柔軟性バンプを形成することに関する。発明の背景 近年、接着用のフリップチップ技術を商品化するいくつかの努力がなされてい る。これらの努力において、製造業者は接着用フリップチップの広範囲な使用を 妨げる多数の信頼性及び製造上の障害を知った。ガラス又はセラッミックの基板 上における接着用フリップチップの失敗は種々の原因によって生じる。大部分の 接着用フリップチップ技術における電気的接続は、チップと基板との間の圧縮さ れた接続点を通して行われる。ここで、”基板”は、通常その上に複数の導電体 を組み立てたりデポジットさせたりすることが可能などのような材料をも指す。 この設計は、組立体の寿命がある間中、接着における引張応力 が電気的接続を作り出し維持することを要求する。しかし、接着材がＺ軸方向に 延びたり膨張(swell)したりした場合に、電気的接続の欠損が起きる。Ｚ軸方向 の伸張又は膨張は熱膨張又は水分の吸収のために生じる。大きな剥離又は引張応 力による割れは、接着応力が過剰な場合に、接着材中に生じるであろう。これら は、また、Ｚ方向の移動によっても生じる。 接着用フリップチップ組立体は、チップを基板に電気的に接続するために、突 出した固体金属バンプ又は（異方性の導電性接着材においては）金属で覆ったポ リマ又は固体金属粒を良く用いる。フリップチップシステムは、チップのパッド がチップのパシベーション被覆より下に代表的な値で１μｍ又はそれ以上窪んだ 位置にあるので、これらのバンプ又は金属粒を用いる。他のチップ又は基板の反 った又は捩じれた形状は、チップと基板との間の何らかのバンプ又は金属粒なし では、電気的接続を不可能にするであろう。異方性の導電性接着材を用いるフリ ップチップ技術の場合においては、金属粒は比較的小さい。多くの金属粒はおよ そ１０μｍ以下の直径を有する。結果として、このようなバンプのボンドライン (bond line)の厚さもまた１０μｍ以下である。このことは、バンプが互いに接 触しない限り、バンプを近づけて配置することを可能にする。このような装置に おいては、確実なＺ軸方向の接続性が望ましくない横方向の接続なしに実現でき る。しかし、薄い接着剤のボンドラインのために、高い引張応力がこのような装 置の特にチップの角で生じる。 固体金属のバンプを用いるフリップチップ組立体は、最適な応力レベルを発生 させるためにボンドラインの厚さを最適化するようなバンプ高さの調整を許容で きるという有利さがある。固体金属バンプ技術の一例は、1987年 9月15日に発行 され、松下電器工業株式会社に譲渡されたK.Hatadaによる”半導体装置の接続方 法”なるアメリカ特許番号 4,693.770（以下、Hatada）に見ることができる。Ha tada は、ダイ(die)から基板への電気的接続を形成するために、固 体金バンプを用いている。これは、典型的なＬＣＤへの適用である。しかし、Ha tada の装置の主要な問題は、接着剤のクリープによる弛緩(creep-relaxation)の ために、故障する傾向にあることである。しかし、これだけが固体金属バンプの 構成での問題ではない。 固体金属バンプの熱膨張係数（ＣＴＥ）は、典型的な場合、基板と接触するこ とでフリップチップ装置を支持している接着剤の熱膨張係数よりも大変小さい。 従って、フリップチップが温度を上昇させるので、接着剤はバンプよりも早く伸 張する。このことがフリップチップを基板から遊離させる。この熱膨張が、結果 として、フリップチップと基板との間の回路をオープンにする。 このような問題から、固体金属バンプを使用する接着用フリップチップ組立体 は、特別の機械的性質を有する接着剤を必要とする。接着剤は小さい熱膨張係数 と吸湿性を備えていなければならない。更に、接着剤のガラス転移温度、ストレ ージモジュラス、引張及び接着強度が強くなければならない。この様な性質を備 えた接着剤は殆どない。このことが、一般的に、製造上の問題、即ち、短いポッ ト寿命(pot lives)、再使用性の欠如、余分なイオンの発生、長いキュア時間の 要求等の原因となっている。 フリップチップボンディング技術の他の制限は、ボンディングが行われる際の 製造プロセスに関係する。マルチチップ電子組立体の大部分の製造業者は、集積 回路ダイチップの全てを彼らの設計でもって生産していない。その代わりに、彼 らは、頻繁に、フリップチップバンププロセスを提供しないであろう様々な製造 業者から集積回路ダイを購入する。しばしば、これらの進歩的なチップ製造業者 は、競業者や需要者がチップの製造コストを算出するために用いることが可能な 情報について、大変に保守的である。このために、彼らは時々集積回路チップを ウェハの形態で供給することを拒否する。これは、完全なウェハがそのウェハか らの集積回路の歩留りを示すことになるからである。ウェハ 当りの良品チップの電気的歩留りは第１のコストドライバである。このコストの 情報に関する競業者の知識は、従って、製造業者の事業上の利害関係にとって有 害である。ウェハ全体の上にこれらのバンプを形成するためのフリップチップ装 置の以後のプロセスをなしえないことは、マルチチップモジュールにおけるフリ ップチップ技術の有用性を制限する。 従って、関連技術は、既知の電気的接続バンプの製造及び使用に関連して信頼 性及び製造上の障害を克服できるフリップチップバンプをどのようにして形成す るかを教示していない。 関連技術は、引張応力による割れ、全体の剥離、及び、電気的接続が失われる こと等の既知の接着用フリップチップ組立体のバンプについての問題を回避する 接着用フリップチップ組立体のための接続バンプの形成方法を教示していない。 確実なＺ軸方向の導電性を実現し、また、既知の接着用フリップチップ組立体の バンプにおける熱膨張係数（ＣＴＥ）に関係する問題を克服する接着用フリップ チップ組立体のためのバンプ技術については、何の教示もない。 高いガラス転移温度、ストレージモジュラス、及び引張及び接着強度と共に、 低い熱膨張係数（ＣＴＥ）及び吸湿性と言う特別な機械的性質を備えた接着剤に 対する必要性を取り除いたフリップチップバンプの形成プロセスはない。関連技 術は、更に、組立体のダイを特に用意することを不要にする、接着用フリップチ ップ組立体のバンプを接続する方法を何ら教示していない。発明の要旨 本発明の目的は、従って、接着用フリップチップ組立体及びその形成方法に関 連する不利益及び問題を実質的に解消し又は少なくした、既知の接続バンプ接着 用フリップチップ組立体のための柔軟性接続バンプを提供することにある。 本発明の他の目的は、接着用フリップチップ組立体の集積回路の接続パッド上 にポリマバンプを形成する工程と、ポリマバンプを金属層で覆う工程とを含 む、接着用フリップチップ組立体のための柔軟性バンプの形成方法を提供するこ とにある。 本発明の構成は、ポリマバンプ形成工程が基板上に後にキュアされることにな るポリマ材料を塗布する工程を含むことにある。次の工程は、エッチマスクを用 いてポリマ材料上にエッチパターンを規定することである。それから、パターニ ングはエッチマスクのパターンに基づいて行われる。更に、ポリマ材料はポリマ バンプを形成するためにエッチされる。エッチング工程はポリマバンプを形成す るためにポリマ材料をプラズマエッチ又はウェットケミカルエッチすることを含 んでも良い。ポリマバンプ形成工程は、フォトイメージ可能な(photo-imageable 又は感光性の)ポリマ材料を基板上に塗布し、ポリマをプリベーク(pre-baking) し、その後、ポリマバンプ形状にフォトイメージ可能なポリマ材料を現像するた めにフォトイメージ可能なポリマ材料を露光する工程を含んでも良い。 本発明の他の構成は、ポリマバンプの被覆が、薄いプレーティングバス(plati ng buss)を基板上にデポジットする工程と、この薄いプレーティングバスに対し てプレーティングマスクを用いることによってプレートすべき領域を規定する工 程とを含んでも良い。被覆工程は、プレーティングマスクが規定する領域に金属 層を電気プレーティングする工程を含む。次の工程はプレーティングマスク及び プレーティングバスを除去することである。被覆工程は、以上に代えて、ポリマ バンプに板状の触媒を用いて、ポリマバンプ上に金のような延性を有する金属を 非電気的にプレーティングすることを含んでも良い。また、被覆工程の第２の代 替案としては、全表面上に金属を所望の厚さにデポジットし、その後、バンプに エッチマスクを用いることを含んでも良い。この第２の代替プロセスの次の工程 は、エッチマスクの規定するエッチ領域に従って、フィールド金属（表面上に形 成された金属）をエッチする。他の代替案は、塗布及び パターニングに先立ってフォトイメージ可能なポリイミドに触媒を予め混合し、 その後非電気的に金属層をプレートすることである。 本発明の更に他の構成は、チップ上に直接又は基板の接続パッド上のいずれで あっても、接着用フリップチップ組立体のための柔軟性バンプを形成する方法を 提供することである。本発明は標準的なバンプ形成プロセスと、集積回路のワイ ヤボンド用のパッド上にポリマバンプを形成するための標準的な設備を用いる。 パッド及びバンプは、その後金属層によって覆われる。金属で被覆されたバンプ は、一例として、バンプ全体の高さの３０％まで柔軟に圧縮される。このことは 、フリップチップ接続の接着剤に要求される機械的特性を劇的に変えることにな る。本発明のプロセスは、従って、信頼性が高く、コストが効いてくる接着用フ リップチップ組立体であって、再度の使用が可能な市販の接着剤を用いたものを 生産する。 集積回路ウェハ上にバンプを形成することは、処理された各ピースのために多 くのチップが用意されるので、一般に最もコストに効いてくる。基板上にバンプ を形成することは、処理された各ピース当り、より少ないチップの位置にバンプ を形成することことに帰着し、このことはより高い処理コストに通じる。基板上 にバンプを形成することは、もし、その結果であるフリップチップ組立体が、多 くの異なる供給者又はバンプ用の完全なウェハを供給しない供給者からのチップ を含むとしたら、魅力あることではある。本発明はこれらの異なったプロセスを 調整する。 本発明の他の技術的に有利な点は、柔軟性バンプの一部を構成する柔軟性ポリ マが、基板又はダイにおける反り又は非平坦性及びパッド高さの非均一性を補償 するメカニズムを提供することである。固体金属バンプを電気メッキする通常の 技術で可能とされるものより好ましいバンプ高さの均一性が、本発明を用いるこ とにより達成できるであろう。例えば、本発明に従って形成されたサ ンプルから計測されたポリマバンプの非均一性は、バンプ高さの平均のおよそ３ ％であった。一方、最良の通常の方法に従って形成された固体金属バンプの非均 一性は、平均して、バンプ高さのおよそ１０％であった。 ポリマは、また、金属が対応するよりも、より広範囲の変位に対応する。この 要素は、固体金属バンプと比較した場合よりも、ボンディング力をより小さくす ることを可能にする。これは、バンプの非均一性を補正するために金属バンプを 塑性変形させるのに用いられる過剰なボンディング力を必要としないからである 。本発明は、従って、フリップチップ装置と基板との間の電気的接続性を確実に しつつ、より広範囲のボンディングパラメータの使用を可能にする。 更に、なお、本発明の技術的に有利な点は、接続された状態での応力を小さく するための最適化されたプロセスパラメータを可能にすることにある。通常の接 着用フリップチップシステムにおいては、接続された状態での応力は、湿気が引 き起こすウェリング、クリープによる弛緩、及び熱膨張のために起きる電気的接 続の損失に対抗して、これを確保するために極度に増加される。本発明の柔軟性 バンプによれば、バンプはその本来の高さにまで弾性的に戻ろうとする。バンプ は、従って、その本来の高さに戻るまで、実効的な圧縮率に比例した接触力を維 持するであろう。これに加えて、本発明は、ポリマの組成及びキュアのパラメー タ、更には金属のプレーティングの厚さを調整することによって、実効的な圧縮 率を適切に仕立てることを可能にする。 本発明の上述の及び他の目的、構成及び技術的に有利な点は、詳細な説明及び これに続く好ましい実施例からより明らかになるであろう。図面の簡単な説明 以下の好ましい実施例の説明は、添付された図面と共に読んだ時に最も良く理 解される。 図１は本実施例に従って形成された柔軟性バンプの斜視図である。 図２は本実施例の方法に従って形成された柔軟性バンプの断面図である。 図３は２０lbs.の組立力を用いてガラス基板上に組立てられた、本実施例に従 って形成された柔軟性バンプを示す。 図４は６０lbs.の組立力を用いてガラス基板上に組立てられた柔軟性バンプを 示す。 図５ａから図５ｉは予め製造された集積回路装置上の本実施例の基板上への柔 軟性バンプの形成を示す。 図６ａから図６ｈは本実施例に従って柔軟性バンプを形成する１プロセスフロ ーを示す。 図７ａから図７１は本発明の他の実施例である２層マスクプロセスを示す。 図８は本発明を使用したハイブリッド組立体を示す。 図９ａから図９ｄは本発明の柔軟性バンプの機械的特性を高めるための他のプ ロセスフローを示す。 図１０はシリコンのテストチップウェハ上に本実施例に従って形成された多数 の柔軟性バンプを示す。 図１１は２０kpsiから７０kpsiまでの負荷による３０００回の機械的サイクル を経た後の本実施例の柔軟性バンプを示す。 図１２は通常通りに形成された固体金属バンプを有するテストデバイスの抵抗 試験結果と比較した図１０のテストデバイスの抵抗試験結果を示す。発明の詳細な説明 図面に対する参照がなされるが、図面に描かれた要素は縮尺を示すために示さ れたものではなく、いくつかの図面において同一又は類似の要素は同一の参照符 号で示され、特に図１において柔軟性バンプ１０は本発明の特に好ましい具体例 に従って現される。 図１はＩＣチップ１２上に形成された本実施例に従って形成された柔軟性バ ンプの斜視図を示す。柔軟性バンプ１０は側面部１６に接続する上表面１０を含 む。側面部１６は、水平なＩＣチップ１２に対して実質的に垂直であり、ベース １８に接続される。柔軟性バンプ１０は、リード２２に対する接続を与えるため に、ＩＣチップ１２の接続パッド２０上に形成されるであろう。 図２乃至図４は、その構成部分をより明確に示すために、柔軟性バンプ１０の 断面図を示す。まず、図２を参照すると、ＩＣチップ１２上にワイヤボンドパッ ド２０がある。ポリマバンプ２４はワイヤボンドパッド２０に取付けられている 。金からなる金属層２６がポリマバンプ２４を覆い、少なくとも接続パッドの部 分を覆うであろう。図３は柔軟性バンプ１０がフリップＩＣチップ１２にどのよ うに取付けられ、ボロシリケートガラス基板２８にどのように接着されるかを示 す。バンプ１０は、図３において２０lbs の組立力を用いて、ボロシリケートガ ラス基板２８に組立てられる。柔軟性バンプ１０は、図２が示す圧縮されていな い状態に比較して、図３に示す状態においてその本来の高さの約８５％に圧縮さ れる。図４は６０lbs の組立力を用いて、ボロシリケートガラス基板２８に組立 てられた柔軟性バンプ１０を示す。６０ポンドの組立力は柔軟性バンプ１０のお よそ３０％の圧縮をもたらす。 柔軟性バンプ１０は基板上に又は集積回路チップ上に形成されるであろう。金 からなる金属化層２６はポリマバンプ２４及び接続パッド２０の被覆として働く 。この実施例のために、柔軟性バンプ１０はおよそ１７μｍの高さ１４を有する 。この高さは有限要素解析及び試験の結果により最適であるものとして決定され た。柔軟性バンプ１０の直径は、好ましくは１８μｍ乃至９３μｍである。ポリ マバンプ２４のコンプライアンシィ（柔軟性又は追従性）は、バンプが基板２８ における反り又は非平坦性及びワイヤボンドパッド２０の高さの非均一性を調整 するであろうことによるメカニズムを与える。通常の電気メッキ技術を用いて達 成されるものに比べてより良いバンプ高さの均一性は、ポリ マバンプ２４のプロセスにより達成される。ポリマバンプ２４の高さの変化は３ ％と計測されるのに対し、金バンプの高さの変化は平均で１０％である。ポリマ バンプ２４は、これに匹敵する大きさの固体金属バンプよりも、より広範囲の変 位に柔軟に対応する。これらの要素は、固体金属バンプが可能とするボンディン グ力よりも、柔軟性バンプ１０とのより低いボンディング力を可能にする。これ は、バンプの非均一性を補正するために、金属バンプの場合には塑性変形が必要 とされるのであるが、塑性変形された柔軟性バンプに対する必要性がないからで ある。従って、電気的接続性を確保しつつ、より広範囲のボンディングパラメー タが使用できる。ポリマバンプ２４と金属層２６との組合せは、信頼性がありコ ストに効くフリップチップ組立体であって市販の接着剤を用いて再度の使用を可 能にするものを提供するために、フリップチップボンディングの接着のメカニズ ムに重大な変化をもたらす。 本実施例は接続された状態での応力を小さくするためにプロセスパラメータを 最適化することを可能にする。通常の接着用フリップチップシステムにおいては 、接続された状態での応力は、湿気が引き起こすウェリング、クリープによる弛 緩及び熱膨張のために起きる電気的接続の損失に対抗してこれを確保するために 、極度に増加される。しかし、柔軟性バンプ１０は、圧縮の後に続いて、その本 来の高さにまで弾性的に戻ろうとする傾向がある。もし、柔軟性バンプ１０が接 続用の接着剤よりも低い熱膨張係数（ＣＴＥ）を持っているとしても、そして、 もし、接続用の接着剤が湿気を吸収して膨張しても、柔軟性バンプ１０がその本 来の高さに戻るまで、柔軟性バンプ１０はその実効的な圧縮率に比例する接触力 を維持する。これに加えて、柔軟性バンプ１０の実効的な圧縮率は、ポリマバン プ２４のポリマの組成と共に金属層２６の厚さを調整することによって、適切に 仕立てられるであろう。ポリマバンプ２４の圧縮率を変化させる更に他の方法は 、キュアの割合と時間を調整することである。 ポリマバンプ２４に望まれる特性は、高いガラス転移温度（Ｔｇ）、高い降伏 応力、広範囲の応力歪みに対する線形の弾性的応答、及び高い圧縮強度である。 高いＴｇは上昇した温度で行われる組立に最適である。材料のクリープはＴｇに 近い温度で起こる。もし、Ｔｇが組立温度の領域の高温側の端にあまりに近いと 、材料のクリープが電気的機能の損失を引き起こすであろう。柔軟性バンプ１０ の弾性率は、温度により少し変化するが、殆ど温度に依存しない。 従って、高い弾性率は望ましいが要求はされない。あまり高い弾性率は好ましく ない。これは、高い弾性率は広範囲のボンディング力の下では大変脆い材料を結 果として砕くことになるからである。多くの既知のポリマがこれらの要求を満た す。 本実施例においては、ポリマバンプ２４を形成するためのいくつかのアプロー チが可能である。それらはドライエッチプロセス、ウェットエッチプロセス、及 びフォトイメージングプロセスを含む。各プロセスは、ポリマバンプ２４の核と してポリマ材料を用いるが、異なる処理の順序によってポリマバンプ２４を形成 する。各々のプロセスにおいて、ポリマ材料はＩＣチップ１２に用いられる。ポ リマ材料は像を形成され又はマスクされ、その後フィールド領域から除去され、 バンプが接続パッド２０を構成する導電体層上に形成される。 本発明の好ましい実施例は、ポリマバンプ２４を形成するためにフォトイメー ジ可能(photo-imageable)なプロセスを用いる。このアプローチにおいて、ＩＣ チップ１２は、フォトイメージ可能なポリマを用いて形成されたポリマ２４で覆 われる。ポリマ２４はポリマ材料を直接露光し現像することにより形成される。 このアプローチの利点は、バンプの大きさ及び形状が露光のパラメータを変更す ることにより修正することができ、大きなアスペクト比が得られ、処理が迅速か つ簡単に通常のフォトリソグラフィの設備でできるることである。バンプ高さの 均一性はこのアプローチでは大変良い。 本発明の一実施例において、柔軟性バンプ１０を製造された半導体ウェハ上に 形成することが可能である。図５ａ−図５ｉは、従って、予め存在する半導体装 置上に柔軟性バンプ１０を形成するプロセスを示す。図５ａ−図５ｉが示すプロ セスフローは、既に製造された集積回路フリップチップ組立体であって重要なコ ストの削減及び信頼性の改善という目的を達成したものの上に柔軟性バンプ１０ を形成する改善された方法を提供する。 図５ａを参照すると、パシベーション層３４がワイヤボンディングしようとす る領域以外を覆っているアルミニウムパッド３０及び導体３２がその上に現れる シリコン基板１２が現される。この層３４は確立された集積回路製造プロセスに おいて標準的であり、本発明のこの実施例においてもアルミニウム接続導体３２ を後にプロセスにおいて用いられる化学薬品から守る。 パシベーション層３４及びアルミニウムパッド３０上には、以下に述べるMull er のプロセスを用いて、非電気的ニッケル層３６が図５ｂに示すように形成され る。非電気的ニッケル層３６なしでの、金からなる柔軟性バンプ１０の金属とア ルミニウムパッド３０との間の直接的な接触は、結果として不所望な金属間化合 物の生成を招く。非電気的ニッケル層３６は、また、アルミニウムパッド３０を 後にプロセスにおいて用いられる化学薬品から守る。 亜鉛酸塩の活性化は、これに続けて非電気的ニッケルのプレーティングが行わ れるが、アルミニウムパッド３０を守るためにアルミニウム上にニッケルを載せ る方法である。金は、アルミニウムパッドを信頼性のない電気的接続パスとする ような脆弱な金属間化合物を作るように、アルミニウムと反応する。この問題を 解決するために、本実施例は、ジンケイティング(zincating)と呼ばれるプレー ティングを用いて、アルミニウムパッド３０上のニッケル層３６を適用する。J. Simon 他の”タブ（ＴＡＢ）及びフリップチップのための非電気的バンピング” Proc.1993 Int'l Symp．on Microelectronics，439-44(Nov 1993)（以下Simon ）は、この例に有用であろう希釈された亜鉛酸塩の溶液を規 定している。A.Ostermanの”非電気的ニッケルバンピングためのアルミニウム接 続パッドの前処理”IEEE，74-78(1993)（以下Osterman）は、更に、この目的の ための市販の亜鉛酸塩の溶液の一般的な使用について言及している。Simon 及びOsterman は、本発明を実施するための該当する全ての目的のための参照文献とし て特にここに挿入される。 H.G．Muller による”アルミニウム表面のジンケイティングの非電気的方法” と言うタイトルのアメリカ特許出願[MCC Docket No．D-5570] であってマイクロ エレクトロニクスアンドコンピュータテクノロジコーポレーション（ＭＣＣ）に 譲渡されたもの（以下、この出願はMullerとして参照される）は、溶液中の亜鉛 及び鉄のグループの濃度に対する水酸化物の濃度の比に本質的に基づいた、この プロセスにとって好結果が得られる亜鉛酸塩の溶液を用いた方法を述べている。Muller のプロセスは、これに続いて非電気的ニッケルデポジション工程が行われ るが、アルミニウムから酸化物層を除去するためのジンケイティング工程、好ま しくは２重のジンケイティング工程を含む。Mullerの重要な構成は、特別な濃度 の亜鉛酸塩の溶液を用い、特に、他のプロセスよりも総計して低い約１２ｇ／ｌ から３０ｇ／ｌのＮａＯＨを用いることである。Mullerは本発明を実施するため の該当する全ての目的のための参照文献として特にここに挿入される。 図５ｃは、フォトイメージ可能なポリイミド（感光性ポリイミド）層３８を用 いた次の工程の結果を示す。ポリイミド層３８は非電気的ニッケル層３６及びパ シベーション層３４を覆う。フォトイメージ可能なポリイミド層３８は、その後 、図５ｄに示すように、ポリマバンプ２４を形成するためにパターニングされエ ッチされる。 一方、光学的設備が所望のポリマバンプ２４の領域の紫外線露光のため、及 びその後の露光、現像、及びポリマバンプ２４のキュアのために用いられる。ポ リマバンプ２４は、集積回路チップのパソベーション層における接続パッドの開 口よりも、やや小さいことが好ましい。このことは、上表面１４の金属がポリマ バンプ２４を囲む非電気的ニッケル層の表面と接触することを可能とする。 図５ｅは、ポリマバンプ２４、ニッケル層３６及びパシベーション層３４上の 金属層４０をスパッタする次の工程を示す。層４０は第１のチタン層と、その上 の金層と更にその上のチタン層とを含む。−実施例において、例えば、層４０は ７００Ａ（オングストローム）のチタン層、その上の２００Ａの金層、更にその 上の７００Ａのチタン層とを含む。 図５ｆは広く知られたプロセスを示す。層４０上に、パターニングされたフォ トレジスト層４２が用いられる。フォトレジスト層４２の開口は、集積回路チッ プ上の接続パッドのための本来のチップパシベーションの開口と少なくとも同じ 大きさでなければならない。上層のチタン層が、汚染されていないスパッタされ た金を露出させるために除去される。金層４４が、その後、図５ｇに示すように 、フォトレジスト層４２によって覆われていない層４０の部分の上に、電気プレ ーティングされる。本実施例においては、金層４４およそ２μｍの厚さに電気プ レーティングされる。フォトレジスト層４２は、その後、図５ｈに示すように、 層４０を露出させるために除去される。 スパッタ又は蒸着を用いたサブトラクティブ(subtractive)なアプローチは、 また、ポリマバンプ２４上に金属化層２６を形成する。サブトラクティブなプロ セスは、蒸着又はスパッタリングにより、所望の厚さに、基板の全表面上及びＩ Ｃチップ１２のポリマバンプ表面上に金属をデポジットすることからなる。次の 工程は、柔軟性バンプ１０となるべきものの上にエッチマスクを用いて、フィー ルド金属をエッチして除去することである。サブトラクティブな技術は 少ない工程であり、典型的な集積回路の製造設備において利用できる設備によっ て行うことができる。しかし、これは、要求される金属の厚さが蒸着サイクルを 長くし、真空蒸着プロセスにおいて消費された大部分の金属が除去されてしまう ので、費用のかさむ方法である。 図５ｉは、最終的にパシベーション層３４及び結果として完成された柔軟性バ ンプ１０のみを露出させるための、層４０の除去を示す。この最後の工程におい て、チタンは開口領域から除去され、その後、電気メッキされた金によって覆わ れていないスパッタされた金もまた除去される。その後、最下層のチタンがエッ チして除去される。電気メッキされた金の小さな断片が同様に除去されるが、主 要部分は残される。層４０をエッチ除去するために、チタンと金を選択的にエッ チしその後チタンをエッチするための異なるエッチャントが用いられるか、又は 、層４０の金に対し最低限にしか作用しない１つのエッチャントが用いられる。 図６ａないし図６ｈは、基板の導体に関連してチップ全体へのバンピングの必 要性をなくした、本実施例のフォトイメージ可能なプロセスをどのように実行す るかを示す好例のプロセスフローを表す。図６ａを参照すると、基板１２上に第 １のプレーティングされた相互接続層５２が用いられる。次の工程は導体のパタ ーンを規定するためにフォトレジスト層５６を用いることである。銅のトレース 層５４が、図６ａに示すように、次に用いられる。銅のトレース層５４は基板５ ０のためのトレース及び接続パッドを形成する。銅のトレース層５４を用いた後 、フォトイメージ可能なポリマ層３８が図６ｂに示すように用いられる。光学的 なパターンが、この後、ポリマバンプ２４を除く全てのフォトイメージ可能なポ リマ層３８を除去するように用いられる。ポリマバンプ２４は、図６ｃに示すよ うに、銅のトレース層５４に取付けられる。フォトイメージ可能なポリマ層３８ のための光学的なパターンは、ポリマバンプ２４に特 有の直径を制御する。典型的な最小の直径はおよそ２５μｍである。これは、日 常的な処理におけるバンプの非プレーティング又は損傷の可能性を最小にする。 しかし、フォトイメージ可能なポリイミドプロセスを用いることにより、より小 さい直径を達成することができるであろう。必要であれば、直径１０μｍのバン プのパターンが形成できるであろう。 殆どのフォトイメージ可能なポリマはまたキュア中に５０％も縮小する。この 結果、上表面１４上に僅かなディスク形あるいは凹みが生じる（図１参照）。 しかし、ボンディングプロセスにおいて、上表面１４は接合(mating)表面の形状 に合致する。 図６ａないし図６ｃはポリマバンプ２４を形成するために、フォトイメージ可 能なエポキシを使用することを示しているが、この目的のためには、他の可能な プロセスとして、プラズマエッチプロセスがある。プラズマエッチ処理において 、ポリマ材料が基板１２の上に被覆されてキュアされる。エッチマスクがエッチ パターンを決める。エッチ材料は、フォトリソグラフまたはウエットエッチング のいずれかによってパターン付けされる所の、フォトレジストでつくられた腐蝕 可能なマスクあるい金属ハードマスクであるだろう。エッチマスクがイメージさ れた後に、この材料はエッチされ、そしてバンプが形成される。 ポリマバンプ２４を形成するドライエッチプロセスに利点と欠点とがある。ド ライエッチの１つの利点は、側面部１６を形成するポリマバンプ２４の形状が、 プロセスパラメータを調節することによって変更され得ることである。このアプ ローチにおける１つの問題は、他方において、アスペクト比が大きいことが、こ のプロセスを達成する上で困難の１つとなっている。これは、材料の厚いフィル ムをエッチングする際にハードマスクドライエッチプロセスにおいて高い度合い のアンダーカットが生じることに起因している。ポリマドライエッチプロセスの ためのエッチレイトは毎分0.5から2.0μｍである。したがっ て、厚いフィルムのためには、このエッチプロセスは、長たらしいものであり、 高価であり、スループットが低い。 このポリマのウエットエッチ処理は、ドライエッチ処理と同様であり図６ａな いし図６ｃのフォトイメージ可能な処理に代わる第２の代替案を提供する。ウエ ットエッチ処理において、ウエットケミカルエッチは、ドライプラズマに代わっ てエッチパターンを与える。この材料は基板５０上に被覆され部分的にキュアさ れる。フォトレジストが次いでこのポリマの上に被覆され、露光され、現像され る。このフォトレジストはエッチマスクを形作っている。このポリマは次いでエ ッチされ、バンプに形成される。 ドライエッチ処理と比較して、このアプローチへの利点は、コストの高いエッ チング処理が一般的に不安であり、この工程を完成するに当ってのステップが少 ないことである。しかし、チップの形状によっては、このアプローチの使用が制 限されるかも知れない。更に、このアプローチを用いる際の非常に大きいアスペ クト比が製作を困難にする。ウエットエッチ処理における他の制限は、側面部１ ６の形状がウエットエッチ材料によって容易には変更できないことである。この アプローチは、他方で、バンプの高さの均一性を非常によいものにしている。 図６ｄは、銅層５４上への電気プレーティングのニッケル層５８を形成した次 のステップの結果を示している。ポリマバンプ２４は非導電性であることから、 当該ポリマバンプ２４にはニッケルプレーティングされないことが注意されるべ きである。ニッケル層５８は、すべての露光された銅表面に、この実施例におい ては、２μｍから８μｍの間の厚さに電気プレーティングされる。非フリップチ ップコンポーネントのためにワイヤボンディングあるいはソルダリングするのに 適当なものである。 この実施例のために、いくつかの処理上のオプションが、ポリマバンプ２４ 上に金属化層２６を形成するために利用される。ポリマバンプ２４の金属化は、 通常のＰＣＢ技術、スパッタを用いるサブトラクティブ金属化あるいは蒸着を用 いる直接的ウエット金属化工程によって、あるいはプレーティングマスクを用い るスパッタまたはエバポレーテットプレーティングバスを用いる追加プロセスに よって達成される。 図６ｅは、ニッケル層５４とポリマバンプ２４上に、非電気の金の非電気形成 層６０を形成する、好ましいプロセスを行った結果を示している。この実施例に おいては特定のフォトレジストがレジスト活性のために選ばれる。結果として、 非電気の金のみが電気プレーティングされたニッケル５４とポリマバンプ２４と の上にプレーティングされる。図６ｅのステップを得る他の可能な技術は、それ が被覆されバンプが形成される前に、触媒パウダーをポリマと混合することであ る。このパウダーは、金属化のための手段の１つとして、非電気プレーティング を始動する。 付加的な電気プレーティングプロセスがまたポリマバンプ２４を金属化するた めに用いられる。この電気プレーティングのアプローチは、薄い（コンプライア ンシイのために典型的には金の）プレーティングバスがデポジットされ、典型的 にスパッタされ、そしてプレーティングマスクがプレーティングされるベき所望 な領域を限定するために用いられることが要請される。所望な領域に電気プレー ティングが行われた後に、プレーティングマスクやプレーティングバスが取り除 かれる。電気プレーティングを用いるこの付加的なプロセスは、ＰＣＢ技術に普 通に用いられる装置を用いて行うことができる。この方法は、蒸着あるはスパッ タサイクルが短く、非常に僅かな材料がエッチされ、そしてしたがって最終エッ チプロセスにおいて失われることになることから、パターンエッチングよりもコ ストの面に効果的である。この好ましい実施例では、したがって、金属層４０の 非電気デポジションに続いて電気プレーティングプロ セスが使用される。 図６ｆは電気プレーティング金属６２の次のステップの結果を表している。金 は、通常の利用可能な浴を用いて、応用分野に応じて、平方フィート当り約８ア ンペアの電流密度で、ワイヤボンデングのための好ましい厚さに、層６２を形成 するよう電気プレーティングされる。金属６２と層６０との組合わせは、図２な いし図４の金属化層２６を形成する。ポリマバンプ２４上でのプレーティングレ イトは層６０の平坦部またはボンドパット上でのプレーティングレイトよりも４ 倍ないし６倍遅いものとなるだろうことを注目すべきである。これは、ポリマバ ンプ２４上の薄い金にくらべて厚い銅−ニッケル−金パッドとトレースが異なっ た導電率をもつことによる。結果的に、金属化層２６は、その厚さがどこかで約 3.0μｍである場合に、ポリマバンプ２４上で約0.5μｍから0.8μｍの間にある だろう。したがって、組合わされた技術による組立体のために、金の厚さを最適 化することが可能であるが、一方同時に、柔軟性のために必要とされるポリマバ ンプ２４上の薄い層を保持される。当該実施例においては、例えば、金属化層２ ６は上表面１４（図１）に基板ボンドパット２０から導電性を与えるために十分 な厚さとなるように選ばれるが、一方、同時に、ポリマバンプ２４の柔軟性と可 撓性とが相殺されるような十分に薄いものとされる。 上述の如く、図６ｄないし図６ｆよりも他のステップが金属化層２６を形成す る上で採用され得る。例えば１つの代替は、ウエット金属化プロセスである。直 接ウエット金属化において、ＰＣＢ技術における標準技術が用いられる。このプ ロセスは、ポリマバンプ２４へプレーティング触媒を供給することと、ポリマバ ンプ２４とニッケル層５４との上に金の如き延性のある材料を非電気的プレーテ ィングすることから成り立っている。ウエット金属化プロセスは、パーツの高い スループットを許しかつ真空製造ステップを必要としない。 図６ｇと図６ｈは、本実施例の構造の最終のものにする。ここで、図６ｇはフ ォトレジスト層５６を取り除いたステップを示している。この結果、ポリマバン プ２４とボンドパッド２０との両方を覆う金属化層２６をもつポリマバンプとな る。図６ｈが示す次のステップにおいて、プレーティング相互接続層５２が、銅 トレース層５６を下敷きにするために、追加プロセス基板の処理における慣例の 方法でエッチバックされる。この結果で、基板１２の露出とインデンテット(ind ented)領域を得るための或る程度のアンダカットされたものとが得られる。 図７ａないし図７１は、信号線７２とボンドパット７４との側壁上にニッケル 被覆を形成する。二重レジストプロセスを使用することを示している。図７ａを 参照して、基板１２上に、プレーティング相互接続６４が先ずデポジットされる 。プレーティング相互接続６４の上に、Ｂステージキュアドポリアミックアシッ ド(Ｂ−stage cured polyamic acid)またはポリイミド層６６が作られ、ついで フォトレジスト層６８がつくられる。 フォトレジスト層６８はついで、図７ｂが示す如く、所望されるパターンにプ レーティング相互接続６４を露光して、フォトレジスト層６８とＢステージと、 キュアドポリイミド層６６とを下方に通る開口７０を生成するようにパターンづ けされる。犠牲にされるＢステージポリイミド層６６は感光性ではないが、レジ スト現像液に溶けることができる。したがって、それは、このステップにおいて 取り除かれる。しかし、一般にフォトパターニングの後に、ポストベーキング(p ost baking)が生じることは注意すべきである。 開口７０のパターンは、所望のボンドパッドと電子回路装置のための信号線と 合致している。フォトイメージングと現像の後に、基板が“ポストベーク”され る。これは、フォトレジストとポリアミックアシド（又はポリイミド）層６６の キュアを完全にする。このポストベークの後には、この薄いポリアミッ クアシド（又はポリイミド）層６６は、もはや、フォトレジスト６８のストッパ の中で溶け得ない。図７ｃは、したがって、開口７０の中で銅信号線７２とボン ドパッド７４とが形成され得ることを表している。フォトレジスト層６８はつい で、図７ｄが示す如く、取り除かれる。 ポリマバンプ２４は、ついで、記述される如く、そして図７ｅと図７ｆとが示 す如く、形成される。本実施例のこのポリマ層は好ましくはフォトイメージ可能 なポリイミドまたはウエットエッチ可能なポリイミドである。図７ｇを参照して 、ニッケルが、銅信号線７２と、そしてボンドパット７４のその部分がバリヤ層 ７６を形成するためにポリマバンプ２４によってカバーされないボンドパット７ ４の部分との上に、電気プレーティングされる。バリヤ層７６は、近接のパーツ への半田づけあるいはワイヤボンディングを行う表面マウントを必要とする応用 分野のために好ましいものである。バリヤ層７６は、ポリイミドが導電性でない ことから、ポリマバンプ２４上にプレーティングされないことは注意すべきであ る。 次のステップは、図７ｈが図示している如く、バリヤ層７６とポリマバンプ２ ４とを触媒によって変化させるステップである。次いでＢステージポリイミド層 ６６が装置のすべてのパーツから取り除かれる（図７１）。これは、バリヤ層７ ６とポリマバンプ２４とを覆う部分を除いて、すべての触媒を取り除く。 金がついで、非電気プレーティング層８０を形成する触媒を用いて、バリヤ層７ ６とポリマバンプ２４との上に非電気プレーティングされる。 図７ｊはこのステップの結果を表している。２つのフリップチップ装置を含む 応用分野にために、同様に、２つのフリップチップ装置と表面マウント技術とを 含む応用分野のために、柔軟性バンプの形成を完全にすべく金を２ミクロンの厚 さにプレーティングし、プレーティング相互接続６４を取り除く（図７１参照） ことが好ましいことに注目されるべきである。一方、フリップチップ とワイヤボンドされた装置とを用いる組立体のために、非電気金プレーティング を約１００オングストロームだけプレーティングし、次いで、図７ｋに示す如く 、金を電気プレーティングすることは好ましいことである。フリップチップとワ イヤボンディングとを用いる装置において、金は、ポリマバンプ２４上の１００ オングストロームの金のより高い抵抗に起因して、ポリマバンプ２４上よりも、 信号線７２とボンドパッド７４上で、より早くプレーティングされるだろう。非 電気プレーティングされた金層８０上において電解的に金８２をプレーティング した後に、プレーティング相互接続６４が取り除かれる。 図８は、本発明にしたがって形成されかつフリップチップを含む組立体１００ を示す。フリップチップ１０２は接続トレース１０４をへて柔軟性バンプ１０に 接続される。接着材１０６は、非導電性であり、フリップチップ１０２を柔軟性 バンプ１０が圧縮された状態で保持する。接着材１０６は、ボンデングサイクル の間に押し出される少量のものがダイ(die)の端に滑らかな流れをつくるように 出来上がった基板ボンデング場所に、好ましい形で与えられる。接着材１０６は 、柔軟性バンプ１０と接続トレース１０４とを完全には覆わないように、パター ンづけられあるいは選択的に与えられるかも知れない。接着材１０６は、サーモ プラスチック、サーモセットプラスチック、あるいは他の接着形のものであるだ ろう。例えば、接着材１０６は、サーモプラスチック粒子と、熱伝導性を向上す るためのアルミナ、アルミニウムナイトライド、ダイヤモンドまたは他の粒子を 含む揮発性流体との混合体である所のサーモプラスチックペーストであるだろう 。柔軟性バンプ１０の金属化層２６への接続は、ボンドワイヤ１０８で行われる 。ボンドワイヤ１０８はワイヤボンドされたチップ１１０へ接続される。ワイヤ ボンドされたチップ１１０は、したがって、柔軟性バンプ１０を通って、フリッ プチップ１０２に接続される。 本発明において実施されることは必ずしも必要ではないけれども、本実施例 において、柔軟性バンプ１０の熱膨張（ＣＴＥ）係数は、金属化層２６とポリマ バンプ２４との厚さを注意深くコントロールすることによって、サーモプラスチ ック接着材の熱膨張係数と等しくつくられるだろう。ポリマバンプ２４と金属化 層２６との熱膨張（ＣＴＥ）は、ポリマバンプ２４が十分に柔軟で、金属化層２ ６の拡大率の不一致を乗り越えることから、等しいものであることは必ずしも必 要ではない。 組立体１００を形成するに当って、基板１２とフリップチップ１０２とは、ボ ンディングサーモード(bonding thermode)と基板１２との上のフリップチップ１ ０２と共に、適当なフリップチップボンダ上に置かれる。このサーモードと基板 １２とは、ボンダのプラテン上の、柔軟性バンプ１０と接着材１０６とを含んで いる。ボンドパッド１０５は、柔軟性バンプ１０と整列され、プラテンの傾きは 、フリップチップ１０２と基板１２とが並行になることを保証するように調整さ れる。フリップチップ１０２は次いで基板１２上の多数の柔軟性バンプと接触す るように押圧される。フリップチップ１０２は次いで所定の程度まで柔軟性バン プ１０が変形されるだけの十分な力で押圧される。このプロセスの間、その変位 を容易にするように、接着材１０６は半液体状態にするために、熱を加えること が必要となるかも知れない。熱あるいは紫外線エネルギを追加的に供給すること によって、接着材１０６はキュアされる。代わりに、接着材１０６がサーモプラ スチックである場合には、熱を取り除くことが接着材１０６を固めることになる 。 組立体１００を形成する力が柔軟性バンプ１０に対して圧縮負荷の下で加えら れる。更に、接着材１０６の収縮がキュアあるいは続く冷却の間に生じる。この 圧縮負荷や収縮によって、フリップチップ１０２の電極が柔軟性バンプ１０と接 触した状態にとどまることを保証される。この印加される圧力は、チップ上のす べてのバンプについての全フリップチップバンプ１０の上表面の面積 の関数である。１つの製作に当って、印加される力が平方インチ当りのフリップ チップ１０２の全バンプ表面面積に２０，０００ｐｓｉを乗じたものに等しかっ た際に、良好な結果が得られた接着材１０６のキュア時に関連するサーモプラス チックペーストの揮発性成分を蒸発するために熱が加えられるかも知れない。接 着材１０６に熱を加える際に、沸騰されないような十分に低いレベルに熱を保つ ことが必要である。これは、沸騰によって接着材のボンドライン中にボイドがつ くられ、組立体１００を失敗のものにするからである。例えば、本実施例におい ては、組立体１００の温度は、サーモプラスチックを溶かすに十分な高いレベル 、即ち、約２５０℃の温度にまで上昇する。組立体１００は、したがって、ボン ド圧力が取り除かれる前に９０ないし１００℃に冷却される。ボンド圧力を取り 除くことは組立体１００の組上げプロセスを完全にする。 図８の組立体１００の形成において、接着材１０６の弾性率は、適正に十分限 定された温度範囲を超えて、柔軟性バンプ１０のそれよりも上にあるべきである 。サーモプラスチックのモジュラスが一般に関連するガラス転移温度Ｔｇよりも 高い温度において減少し、かつポリマバンプ２４が、好ましくも、７０°から１ ２５℃の範囲でのＴｇ値を持つことから、組立体が使用するサーモプラスチック スは、好ましくも、製品の最終組立体の最大供給温度のそれよりも低くないＴｇ をもっている。例えば、接着材１０６として用いられる半結晶サーモプラスチッ クは、少なくとも６５°から７５℃のＴｇをもつべきである。同様に、接着材と して用いられる非結晶サーモプラスチックは、１５０℃のＴｇをもつべきである 。更に特に、接着材１０６として用いられる半結晶サーモプラスチックスは、Ｐ ＢＴ、ナイロン６、ナイロン６／６、ナイロン６／１２、ナイロン１２とポリエ ーテルケトンとを含んでいる。これらの接着材は、接着材の結晶性に依存して、 １８５°から３１０℃の範囲のＴｍと共に、６５°から１４０℃のＴｇ値をもつ 。接着材１０６として良く働く非結晶サーモプラス チックスは、ポリスチレン、ポリエーテルミド、ポリエーテルサルフォンとポリ イミド、シロキサンを含んでおり、これらは１２５°から１５０℃の範囲のＴｇ 値をもっている。 多数の成分と代替物が図５ａないし図８の構成を形成するためにつくられるが 、次のテーブル１は、製作者、パーツナンバ、特定の成分、本実施例の１つの製 作品での大略の厚さをかかげている。 テーブル１ 図９は、柔軟性に不利な影響を与えないで柔軟性バンプ１０の物質的特性を改 善するための１つのプロセスを示している。図９のプロセスは、上述のプロセス のいずれかにしたがって形成された柔軟性バンプ１０と仮定する。柔軟性バンプ １０と共に、図９のプロセスは、柔軟性バンブ１０の全体の高さを超える厚さを もつフォトレジスト層１１２を利用する。フォトレジスト層１１２は柔軟性バン プ１０の上表面１４だけを露光するようにパターンづけされる。次のステップは 、上表面１４上に第２の金属層１１４を更にプレーティングすることである。接 続するシステムにおけるテストや焼き付けのように多数回の接続や挿入が行われ るような適用分野のために、例えば高い耐摩耗性の即ち硬い金属のような第２金 属層１１４を選択することが望まれる。 第２金属層１１４をプレーティングした後に、プロセスは更に、フォトレジス ト層１１２を取り除くようにする。最後のステップは、柔軟性バンプ１０の製作 プロセスから存在していたプレーティング相互接続層５２を取り除くことである 。その結果のものが、上表面に物質的特性を向上させた柔軟性バンプである。も しもプレーティング相互接続層５２が存在しないならば（即ち、もしも従来の柔 軟性バンプ１０プロセスが使用され、そして非電気金属化プロセスならば）、第 ２金属層１１４はまた非電気的にプレーティングされるだろうことは注意すべき である。これは、しかし、例えば非常に固くテストや焼き付け接続に適する所の 、高燐非電気金の如き材質に材質選びを絞ることになる。 コンポーネントパーツや柔軟性バンプ１０を形成する種々の方法について記述 したが、如何に本実施例が集積回路チップと関連づけられているかを理解するこ とが有効である。この目的のために、図１０はシリコンテストチップウエハ１１ ６上に形成された多数の柔軟性バンプ１０を示している。図１０の構成において は、柔軟性バンプ１０が２１６個の入出力端子をもち１５０μｍピッチのシリコ ンテストウエア上に形成されている。実際に、図１０は、本実施例 の柔軟性バンプ１０の電気的物理的性質を決定に当って助けとなる、６０チップ テストウエハ１１６の一部を示している。図１０のテストチップ１１６は、１つ の完成体においては、デュアルネステットデイジーチェインパターン(dual nest ed daisy chain pattern)に接続された２１６個の入出力端子の柔軟性バンプを もつ、8.9ｍｍ×8.9ｍｍチップであった。この構成は、各々１０５個の接続を読 み通す２つの抵抗計を用いて、これらの接続を連続的にチェックできるものであ る。近接バンプの電気的アイソレーションが、２つのデイジーチェイン(daisy c hain)間の抵抗を測定することによって決定される。２１６個の入出力端子接続 において、６個のチップパッドが、表面絶縁抵抗と電気的マイグレーションテス トとを与える３重トラック構成に接続される。これら６個のチップパッドはまた 、２つのトラックをヒーティングエレメント（チップ当り全２５ワット）として バイアスしかつ中央トラックをサーミスタとして用いる熱テストを用いることが できる。このテストにおいて用いられる基板は、クロム金をスパッタされ、チッ プ構造を補う公知の基板設計でパターンづけされた所のディスプレイ級のボロシ リケートガラスであった。 図１１は柔軟性バンプ１０の弾性を示している。図１０のテストウエハを用い た１つのテストにおいては、柔軟性バンプ１０は、フリップチップボンダデバイ スを用いて機械的に繰り返された。このテストは、２０ないし７０ｌｂｆ（全バ ンプ領域上に約２０ｋｐｓｉないし７０ｋｐｓｉに等しい）の間の圧縮範囲を用 いて１０００サイクル行われた。このテストにもとづいて得られた結果から、フ リー状態で立っているバンプにおいて約５０％の高さ減が得られることが明らか にされた。しかし、金属化層２６あるいはポリマバンプ２４においてクラックは 存在しなかった。３０００回の機械的な繰り返しの後にクラック１１８と１２０ との如き小さいクラックが現れた。このクラック点においても、しかしながら、 柔軟性バンプ１０は導電性と柔軟性とを保っていた。 本実施例の他の重要な観点は、ドライサイクリングテスト即ち図８の接着材１ ０６の如き接着材なしのテストの間に、被テスト物が如何に振る舞うかである。 図１２は、この性質を調べた１つのテストの結果である。図１２のテストにおい て、固体金バンプをもつチップと、柔軟性バンプをもつチップとがコンプリメン ティング基板（即ち、クロムと金とをスパッタした金属パッドおよびトレースと をもつ、ソーダライムガラス）に配列され、種々の大きさの力を用いて接着材な しで押下された。このテストに用いられた装置は図１０のデイジーチェイン構造 と同等のものであった。このテストは、どのような印加力（ｌｂｆ）が電気的接 続を確立するか決定し、接触抵抗を安定化する力を決定する。これは、バンプの 働きを示し、システム中の非平坦性(non-planarity)を妨げる状況を示している 。 図１２に示される如く、柔軟性バンプは、固体金バンプとの接続のために必要 とされる印加力の約１／４で接続が確立する。両バンプは同様の抵抗をもってい る。バンプ１０をもつテスト容器のための特定の冶金基板は高い抵抗値をもって いる。結果的に、ミリオームのレベルの差異と抵抗が、基板内のバルク抵抗によ って不明確になっていた。 高温度テストにおいて、図４に示す如き柔軟性バンプ組立体と、対応する固体 金バンプ組立体とが任意にテストされた。図１０のそれと同様なデイジーチェイ ン構造を通っての抵抗が、組立体が１４０℃にまでゆっくりと加熱される間、モ ニタされた、すべての固体金バンプ組立体は６５℃と８０℃との間で失敗した。 一方、柔軟性バンプ１０組立体は１２０℃ないし１３５℃の範囲に達した温度ま で上昇された温度に耐えた。この範囲は、本実施例における接着材１０６のガラ ス転位温度よりも十分に上である。１３５℃まで永もちしたこれら柔軟性バンプ 組立体は同じフォースパラメータ(force parameter)を用いて組立てられていた 。すべての柔軟性バンプ１０組立体は、室温に冷やされた後 に正常の抵抗レベルに戻った。テストされた金固体金属バンプは、反対に、回路 が断線し、室温に冷やされた後に適正に機能することに失敗した。 柔軟性パンプ１０組立体の更に他のテストにおいて、金固体金属バンプ組立体 と図１０における柔軟性バンプ１０組立体とは、２時間の間、１００％相対湿度 で１２１℃にさらされた。この間の実験結果から、固体金属バンプ組立体の５０ ％が失敗し、一方、柔軟性バンプ１０組立体の12.5％が失敗しただけであった。 その後、その柔軟性バンプ１０組立体は商業的に利用可能なシリコーンによって 包装された。シリコーン包装内のこの柔軟性バンプ１０組立体は、１００％相対 湿度で１２１℃に８時間以上経過しても、失敗したものはなかった。 柔軟性バンプ１０を用いる組立体についてのなお更なるテストにおいて、幾つ かの組立体に対して再度のテストが行われた。このテスト装置は、溶解液に浸さ れていない柔軟性バンプ１０組立体が溶解液への曝しから保護されていることを 確かめるために、部分的に溶解液に浸された。溶解液への浸しは、室温において 成功であり、そして、約８０℃まで溶解液の温度が上昇することによって加速さ れることが判った。溶解液への浸しに続いて、基板５０と柔軟性バンプをもつチ ップ１２とが傷つけられないままで再使用可能な形で現れた。実際に、このチッ プと基板サイトとの幾つかは２回再動作された。 本実施例は、したがって、ダイ(die)上でバンプあるいは特殊な冶金学を必要 としないように、集積回路チップ上あるいは基板上に柔軟性バンプ１０を提供し ている。これは、商業的に利用可能な集積回路チップ上に本実施例を使用するこ とを可能にしている。柔軟性バンプ１０は、変形の比較的大きい範囲を超えて柔 軟に行動し、固体金属バンプの場合よりも、より低い減少された組立体への力を 要請するのと同様に、実質的により低い圧力の下で変形する。組立体への力を減 少することはまた、集積回路チップへの存在しそうな損傷を減少 し、更に、接着用材料へ要求を減少する。これは、クリープリラクセーション(c reep-relaxation)にかかる接着材の性質を減少する。 柔軟性バンプ１０の弾性的な動きを、更に、もしも接着材がクリープリラクセ ーションにかかっても、電気的接触が継続することを保証している。これは、好 ましい再使用と早いキュア性とをもつ接着材が使用できるようにする。本実施例 は、例えば、固体金属バンプを使用している回路において十分な強さとクリープ レジスタンスを持たなかった接着材でさえも使用できるようにする。例えば、柔 軟性バンプ１０はサーモプラスチックの使用を扱い易いものにする。これは、サ ーモプラスチックが熱あるいは光エネルギを与えてもキュアされないことから、 熱あるいは光エネルギを用いて接着材１０６をキュアさせる必要をなくする。更 に、本実施例は、接触の構造が変わったりまた金属が変わったりしても、それら に独立した最適な接着形式のものを用いることを許している。 本実施例の他の重要な観点は、通常の固体金属バンプ形成技術にくらべての極 端なコスト減である。通常の固体金属バンプ形成技術は、通常、パッシベイトさ れた基板上の薄い金属相互接続層をスパッタする。この基板またはウエハはフォ トレジストを用いてマスクされ、金属がフォトレジストであけられた開口内にプ レーティングされる。最後に、レジストと金属相互接続とが取り除かれる。この 確立されたプロセスは、４インチウエハ上の金バンプの価格として、１９９３年 のドルで、ウエハ当り約１５０．００ドルのものとなる。本実施例の柔軟性バン プ１０は、反対に高い競争に依存するコストがかかるという、通常の固体金属バ ンプ技術での問題を解決する。その結果として、柔軟性バンプ１０は広い範囲の 応用分野のために適している。このバンプは、１９９３年のドルで４インチウエ ハ当り５０ドル以下で、標準ＴＡＢバンピングプロセスと装置とを用いてつくる ことができる。 柔軟性バンプ１０を形成するためのプロセスの流れは、もっとバランスのよ い広く行きわたった製造プロセスを用いることを可能にする。結果として、典型 的な製造リアクタにおいて、実際に、どのステップに対しても、スループットが １時間当り１５ウエハ以下でないものとなる。これは、デュプリケート装置が必 要とされる以前に、このような工場における生産量が年５０，０００ウエハを超 えるものにする。本実施例のものを魅力あるものにしているキーファクタは、全 プロセスステップの数と関連する主要な装置コストが標準的な固体金属バンプ形 成プロセスが使用するものよりも十分に小さいということである。 本実施例によって形成された柔軟性バンプ１０は、熱膨張（ＣＴＥ）の不一致 と湿度吸収とによって生じる所の、紫外線あるいは熱キュア接着材に関連してい る、Ｚ軸方向への移動という問題を解決している。本実施例は、電気的接触を保 持するための圧縮を柔軟に受止める。柔軟性バンプ１０はまた、曲がりかつねじ れた基板の影響を減少し、同様に、パッドの高さの不均一による影響を小さくす る。 性能と信頼性とについて高いレベルが望まれるような場合において、シンギュ レーテット集積回路ダイ(die)あるいはフルウエハと完全に互換性をもつ所のマ スクレスチップ準備プロセスを用いることが可能である。このプロセスは、例え ば、Mullerのそれであり、金バンプ金属とアルミニウム集積回路チップ金属との 間を直接接触することを省略するように、集積回路チップアルミニウムボンドパ ッド上に、ニッケルあるいは金層を与える。この実施例は、基板のプロセスにつ いて実質的な追加プロセスを必要とせず、典型的な、フリップチップマルチチッ プモジュール設計の基板を製作するに当って用いられるプロセスと互換性のある 技術を利用する。この実施例は、従って、マルチチップモジュールやディスプレ イの製造者が現在存在するチップバンプ技術を使うよりも数年早く、彼らが接着 用フリップチップ組立体技術における大きさと性能との上での利益を評価するこ とを可能にする。このことは、フリップチップ技術の有 用性を高密度ガラス上チップや他の重要な応用分野にまで伸ばすことを意味する 。 最後に、本実施例は詳細に記述されたが、多くの変更と置き換えと代替とが本 発明の精神と範囲とを離れることなしになされ得ることは理解されるべきである 。上述する実施例は、図示の目的で記述されているけれども、多くの置き換えが 可能なことは当業者において明白である。以上の如く、本発明は後述する特許請 求の範囲の範囲によってのみ制限される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ， ＶＮ (72)発明者 ハーダ，タッド、エイチ アメリカ合衆国オーリガン州97330、コー ヴァリス、エヌダブルュー・アンジェリ カ・ドライヴ 3021番 (72)発明者 ビシャップ，タマス、エイ アメリカ合衆国テクサス州78729、オース ティン、ダラス・ドライヴ 7444番 (72)発明者 トラン，キムカク、ティー アメリカ合衆国テクサス州78750、オース ティン、シーダ・ブランチ・ドライヴ 2308番 (72)発明者 フレーリッチ，ラバト、ダブルュー アメリカ合衆国テクサス州78750、オース ティン、ミドルビー・ドライヴ 9005番 (72)発明者 ジャーマン，ランディ、エル アメリカ合衆国テクサス州78717、オース ティン、シャープストウン 8913番 (72)発明者 ネルスン，リチァド、ディー アメリカ合衆国テクサス州78704、オース ティン、クリフサイド・ドライヴ 1500番 (72)発明者 リー，チュン、ジェイ アメリカ合衆国テクサス州78733、オース ティン、ブライトマン・レイン 7908番 (72)発明者 ブリーン，マーク、アー アメリカ合衆国テクサス州78704、オース ティン、ガーナ・アヴィニュー 1602番 (72)発明者 ケスウィク，キャスリン、ヴィ アメリカ合衆国テクサス州78704、オース ティン、カリア・ストリート 1807番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電気的接続端子を電気的接続点に広範囲で柔軟に接続するための前記電気 的接続端子を有するベース上への導電性の柔軟性バンプを形成する方法であって 、 ポリマバンプを前記電気的接続端子の所定の位置上に形成する工程と、 当該ポリマバンプを覆いかつ前記電気的接続端子に対する電気的接続を形成す るための延性を有する金属をその上にプレーティングするためのポリマバンプを 含む所定の領域を規定する工程と、 延性を有する金属層を、ポリマバンプ上及び前記電気的接続端子の一部の上に 、広範囲で柔軟に電気的接続端子と電気的接続点との間を接続可能な電気的接続 を形成するために、プレーティングする工程と からなる方法。 ２．請求の範囲第１項記載の方法において、前記規定工程は、触媒作用を及ぼ すようにされたポリマバンプを形成するために前記ポリマバンプを触媒化する工 程からなり、更に、前記プレーティング工程は、前記触媒作用を及ぼすようにさ れたポリマバンプを非電気的にプレーティングする工程からなる方法。 ３．請求の範囲第１項記載の方法において、前記ポリマバンプ形成工程は、ウ ェットエッチプロセスを用いて前記ポリマバンプを形成する工程からなる方法。 ４．請求の範囲第１項記載の方法において、前記ポリマバンプは予め混合され た触媒を有するポリマ材料からなり、更に、前記プレーティング工程は前記 予め混合された触媒を有する前記ポリマバンプを非電気的にプレーティングする 工程からなる方法。 ５．請求の範囲第１項記載の方法において、前記ポリマバンプ形成工程は、フ ォトイメージ可能なポリマからポリマバンプを形成する工程からなる方法。 ６．請求の範囲第５項記載の方法において、前記規定工程は、触媒作用を及ぼ すようにされたポリマバンプを形成するために前記ポリマバンプを触媒化する工 程からなり、更に、前記プレーティング工程は、前記触媒作用を及ぼすようにさ れたポリマバンプを非電気的にプレーティングする工程からなる方法。 ７．請求の範囲第１項記載の方法において、前記方法は更に、 集積回路ウェハ上に延性を有する金属を堆積する工程と、 集積回路ウェハ上に、前記ポリマバンプを覆う延性を有する金属の層、及び、 延性を有する金属の層の一部である所定の領域を規定するために、フォトレジス ト層を形成する工程と、 延性を有する金属の層の残された部分を除去する工程と からなる方法。 ８．請求の範囲第１項記載の方法において、前記ポリマバンプは予め混合され た触媒を有するポリマ材料からなり、更に、前記プレーティング工程は、予め混 合された触媒を有するポリマバンプを非電気的にプレーティングする工程からな る方法。 ９．電子装置の組立体であって、 電気的接続点を有する電気的装置と、 当該ベース上の電気的接続端子に電気的に接続された導電性の柔軟性バンプを 有するベースと、 前記ベースを前記電気的装置に接続して、前記導電性の柔軟性バンプを前記電 気的接続点に広範囲で電気的に接続する接着剤と からなり、 広範囲で柔軟性前記導電性の柔軟性バンプは、前記電気的接続端子を電気的接 続点及び前記電気的装置に接続し、 前記導電性の柔軟性バンプは、 電気的接続端子の所定の位置上のポリマバンプと、 ポリマバンプ及び電気的接続端子の一部の上にプレートされた延性を有する金 属の層とからなり、 前記ポリマバンプと電気的接続端子とが、電気的接続端子と電気的接続点との 間を接続可能とする、広範囲で柔軟性電気的接続を形成する組立体。 １０．導電性の柔軟性バンプを、少なくとも１個の柔軟性バンプに接続するた めの電気的接続を有するベース上に形成する方法であって、 前記電気的接続上にポリマバンプを形成する工程と、 前記少なくとも１個の電気的接続に電気的に接続する導電性の金属薄膜層を、 前記ベース上及びポリマバンプ上に非電気的にプレーティングする工程と、 前 記導電性の金属薄膜層上に、前記柔軟性バンプの表面領域に対応する所定の大き さの開口を有するフォトレジストマスクの層を形成する工程と、 延性を有する金属の層を、フォトレジストマスクによって規定された表面領域 上に、延性を有する金属の層とポリマバンプ及び電気的接続上の薄い導電性の金 属層の一部とからなる導電性の金属層を形成するために電気プレーティン グする工程と、 フォトレジストマスクを、前記導電性の金属薄膜層の残された部分を露出させ るために除去する工程と、 導電性の金属薄膜層を除去する工程と からなる方法。