JPH098082A - ハンダボンディングの方法 - Google Patents

ハンダボンディングの方法

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JPH098082A
JPH098082A JP8153654A JP15365496A JPH098082A JP H098082 A JPH098082 A JP H098082A JP 8153654 A JP8153654 A JP 8153654A JP 15365496 A JP15365496 A JP 15365496A JP H098082 A JPH098082 A JP H098082A
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JP
Japan
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layer
solder
dam
pad
bonding
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JP8153654A
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English (en)
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Casey F Kane
フランシス ケイン ケーシー
Joseph Shmulovich
シュムロヴィッチ ジョセフ
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A T and T I P M CORP
AT&T Corp
Original Assignee
A T and T I P M CORP
AT&T Corp
AT&T IPM Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハンダボンディングの方法を提供する。 【解決手段】 素子のボンディングパッド上にハンダバ
ンプを形成するに際しては、二層ダム構造体は、ハンダ
のパッドから隣接した金属パターン部分への流れを阻止
するよう使用される。ハンダバンプが形成された後、上
部ダム層が除去されると同時に、上部ダム層上のハンダ
残骸も構造体から除去される。下部層は前記除去ステッ
プにおいて影響を受けずに残されて、ハンダバンプがリ
フローされて他の素子上に配置されるパッドに粘着され
るという後続のボンディング操作において、ハンダの流
動を制限するよう機能する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、素子の電気組立に
おける素子の相互接続に関し、特に、素子のハンダボン
ディング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】多くの重要な応用において、ハンダボン
ディングは、レーザあるいは発光ダイオード、あるい
は、このデバイスのアレイのような個別の電子デバイス
を搭載基板に張り付けるのに使用される。また、ハンダ
ボンディングは、例えば、集積回路チップを印刷回路基
板に搭載するためにも使用される。
【０００３】導電性ボンディングパッドの配置パターン
は接続されるそれぞれの素子により決められる。そし
て、一般的に、ハンダバンプは１つの素子のパッド上に
形成される。その後、他方の素子上のパッドの配置パタ
ーンがこのハンダバンプに接触して、ハンダは溶融され
る。このようにして、素子は互いに電気的に接続され、
機械的に結合される。
【０００４】各素子においては、ハンダが取り付けるボ
ンディングパッドは、素子の表面に規定される対応の金
属パターンに接続される。ハンダバンプの初期形成及び
その後の張り付け処理のいずれの段階においても、ボン
ディングパッドから対応する金属パターンへの溶融ハン
ダの流れを防止するために、各パッドとその対応する金
属領域の間に制限層またはダム層といわれる間隔を通常
使用する。このダム層は溶融ハンダがこれを濡らさない
材料により形成され、ハンダをそれぞれのボンディング
パッドの領域のみに制限するよう機能する。これによ
り、例えば、素子上に形成されたすべてのハンダバンプ
はほぼ同様の高さとなり、張り付けプロセスにおいても
ほとんど変わらないことが保証される。また、ダムはハ
ンダの金属パターンの領域への流動を阻止し、この金属
パターン領域のハンダの存在は後続のワイヤボンディン
グ操作を妨害する。
【０００５】前述のボンディングパッドにハンダバンプ
を形成した後、このハンドバンプ形成プロセスにより、
ダム層の表面にランダム形状のハンダピースが分布する
ように形成される。これらのハンダ残骸のピースは、完
全にダム層の表面に張り付けられていないため、容易に
移動する。このハンダ残骸の移動は、最終の素子組立パ
ッケージ上に一連の電気的、機械的または光学的な問題
を引き起こす。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、ハンダ残骸の問題を回避できるハンダボンディング
方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明において、素子のボンディングパッド領域に
関連する各ハンダダムは二層構造に形成される。これら
のパッド領域上にハンダバンプを形成した後、各ダム構
造の上部の一層のみが除去されて、ダムの上部表面にあ
るすべてのハンダ残骸も素子から除去されるようにな
る。残されたダムの下部層は構造体のハンダ溶融プロセ
スにおけるハンダの流動を制限するよう機能する。本発
明の実施例によれば、ダムの上部層は界面活性剤を含ん
だエッチング溶液により除去される。エッチングにおい
て素子の振動が上部層を溶かしながら、その上にあるす
べてのハンダ残骸を素子から除去する。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は、素子（例えば、レーザデ
バイスまたは集積回路チップ）がハンダボンディングに
より特定の基板に搭載される状態の部分断面を示す。こ
こで、図１の基板１０はシリコン酸化物のような適切な
絶縁材料により形成された上部層１２により覆われるシ
リコンウェーハからなる。
【０００９】半導体プロセス技術における周知の技術に
より、金属層が層１２の全上部表面に成長され、そして
ボンディングパッドと相互接続用導電線を形成するよう
パターン化される。この実施例においては、従来の４層
金属システムが使用される。この４層システムには例え
ば、下部から上部へチタン、窒化チタン、プラチナ、金
の層が含まれる
【００１０】図１に示すように、前述の金属パターンの
最下部層１４は例えば、約２５０〜１０００Ａ（以下、
Ａはオングストロームを表す）のＹ方向厚さを有するチ
タン層からなる。次の層１６は約２５０Ａの厚さを有す
る窒化チタン層からなる。第三層１８は約２０００Ａの
厚さを有するプラチナ層からなる。第４層の金属パター
ンの最上部層２０は約１０００〜１００００Ａの厚さを
有する金層からなる。
【００１１】図１の構成においては、ハンダバンプが形
成される金属パターンの領域を規定する制限構造または
ダム構造も示している。本発明によると、図１のダム構
造体は二層のパターン化層２２と２４からなる。上部層
２４は犠牲層で、後続のプロセスで除去される。図示し
た下部層２２はその後の処理ステップにおいてダムとし
て機能する。
【００１２】図１に示すダムの層２２と２４の材料は、
その表面がハンダバンプの形成プロセスにおいてハンダ
がこれをほとんど濡らさないような材料から選択され
る。また、下部層２２の材料は、上部層２４が除去され
るプロセスに影響されない材料から選択される。すなわ
ち、例えば上部層２４がエッチング（詳細については後
述する）により除去されるとすれば、下部層２２はこの
エッチング処理により大きな影響を受けないよう構成さ
れる。一実施例として、図１の上部層２２は約２５０〜
５００Ａ厚さの窒化チタン層からなる。上部層２４は例
えば、約２５０〜５００Ａ厚さのクロム層からなる。
【００１３】様々な材料が、ハンダによりそれほど濡ら
されない限りダム層２２と２４として使用される。例え
ば、下部層２２は窒化チタンまたはシリコン酸化物によ
り形成され、上部層２４はチタン、窒化シリコンまたは
アルミニウム酸化物により形成される。それぞれの構成
においては、二層ダム構造体の上部層が除去されると
き、下部ダム層に大きな影響を与えないよう構成され
る。
【００１４】ハンダバンプの形成の準備として、ハンダ
パターンが従来の方法により図１の構造体の表面に規定
される。このハンダパターンの要素はそれぞれ金属の領
域を覆うよう規定され、ダム構造により包囲される。こ
のような要素２６は図１に示される。
【００１５】ハンダ要素部分２６（図１）はハンダに濡
れないダム層２４の上部を覆っているが、完全な粘着状
態にはなっていない。しかし、ハンダ要素２６は前述の
ダム構造により規定された金属の上部層１８にしっかり
と粘着している。この粘着によって、ハンダ要素全体は
保持される。
【００１６】一実施例として、図１のハンダ要素２６を
含む前述したハンダパターンは約１〜６μｍ厚の蒸着層
（例えば、スパッタリングまたは電子ビーム蒸着により
形成される）により形成される。ここで、周知の様々な
ハンダ形成技術が用いられる。１つの優れたハンダは金
とスズの共晶合金で、金とスズの原子構成比は７０：３
０である。標準のリソグラフィとリフトオフ技術を用い
たハンダの薄膜層をパターン化する技術は単純なことで
ある。
【００１７】図１に示した二層のダム構造の形成におい
ては、上部の金属パターンの金層は一般的にダムの直下
の領域から除去される。さらに、ハンダ層の成長におい
ては、ダム構造に包囲された金層の部分はハンダによっ
て溶解される。そのため、ここで示す実施例において
は、ダムの直下及びダム内に包囲された直下の領域は図
１に示すように、金層のない三層からなる。
【００１８】次に、図１の構成はハンダバンプの形成に
用いられる。前述した実施例のハンダ形成に対しては、
ハンダバンプは例えば、約３００℃、約５秒間の還元性
雰囲気での処理により実現される。周知の技術として、
この処理及び表面張力の効果により、パターン化された
ハンダ要素（例えば、図１の要素２６）はダム層２４の
表面から離れて、ダム構造に包囲された金属の直上にハ
ンダバンプが形成される。１つのハンダバンプ２８は図
２に示される。実施例として、このバンプの高さは約５
〜２５μｍである。
【００１９】前述したダム構造の阻止効果により、溶融
ハンダはバンプ形成において隣接した金層の領域に流れ
ることがない。この制御されたハンダの制限により、す
べてのハンダバンプはほぼ同様の高さを有し、信頼性の
高いハンダボンディングに要求される状態に形成され
る。
【００２０】ハンダバンプの形成後、ダムの上部表面に
ランダム形状且つランダム分布のハンダピースが観察さ
れる場合もある。このようなハンダ残骸のピース３０、
３２、３４が図２に示されている。
【００２１】上部表面のダム層２４（図２）の非濡性に
より、ハンダピース３０、３２、３４は層２４の表面に
完全に粘着してはいない。そのため、これらのピース
は、表面から完全に除去されない場合、図示した表面の
位置から素子の組立パッケージの他の部分に容易に移動
する。また、この移動において、この残骸は例えば、最
終の組立体に電気ショットや機械的損傷や光学的干渉な
どの問題を引き起こすことがある。
【００２２】本発明によれば、前述したハンダ残骸のす
べては有効な方法により表面から取外され、除去され
る。信頼性の高いハンダボンディング素子組立体の製造
歩留まりが改善される。
【００２３】本発明において、残骸除去プロセスは図２
に示した二層のダム表面の上部層２４を除去することに
より構成される。層２４の除去プロセスにおいて、ハン
ダピース３０、３２、３４も除去される。同時に、下部
ダム層２２に対してはほとんど影響を与えない。
【００２４】一実施例として、図２の上部ダム層２４は
エッチングステップにより除去される。このステップに
おいては、層２４を溶解するエッチング剤は下部層２２
（図示した構造体の任意の他の層）に影響を与えない。
クロム製の上部層２４の場合には、適切なエッチング剤
は例えば、窒化セリウムアンモニウムと酢酸と水の混合
液である。このエッチング剤はＣＡＮと名付けられて、
Foto Chemical Systems社(Wayne, New Jersey)から市販
されている。この溶液は例えば、層２４のエッチングに
使用する前に１：１の体積比で希釈される。層２４の他
のエッチング剤は公知である。例えば、塩酸は層２２に
影響を与えずに層２４を効率よくエッチングすることが
できる。
【００２５】エッチングにより層２４を溶解できるが、
ハンダ残骸のピースは静電気を持つため、図２の構造体
から非常に解き放しづらいこともある。そのため、エッ
チング溶液には適切な界面活性剤を添加して、図示の構
造体からハンダ残骸を完全に除去することが望ましい。
このような界面活性剤の例として、例えば、J.T. Baker
社(Phillipsburg, New Jersey)から市販されているTrit
on X-100と名付けられたアルキルアリールポリエーテル
アルコールがある。Triton X-100は水で約１：１００の
体積比で希釈されてから、例えば、約４：１のＣＡＮ対
Triton X-100体積比でＣＡＮエッチング剤に添加され
る。
【００２６】図２の構造体はエッチングと界面活性剤の
混合液を含む容器に浸される際、溶液容器に振動が与え
られることが望ましい。これは、エッチングプロセス及
びハンダ残骸の除去を容易にする。例えば、従来の振動
子（例えば、FMC社から製造されたSyntron Jogger Mode
l J-1）による５〜５０Ｈｚの振動は、ハンダピースを
図２の構造体から取外し、この溶液中で構造体から離れ
ていくことを保証することができる。
【００２７】図２の上部ダム層２４は前述した溶液の中
で振動を与えられながらエッチングされ、下部ダム層２
２はエッチングされずに残される。この実施例において
は、１０００Ａ厚のクロムからなるダム層２４は例え
ば、約５分間で除去される。
【００２８】エッチング容器から構造体を取り出した
後、それを、例えば、脱イオン水の中で洗浄することが
望ましい。乾燥後、構造体は標準のハンダボンディング
操作における後続の処理を施される。
【００２９】図３は上部ダム層２４とハンダピース３
０、３２、３４が除去された構造体を示す。前述したよ
うに、最初の二層ダム構造の下部層２２は残されてい
る。それゆえに、ハンダバンプ（例えば、図３のバンプ
２８）はその後加熱されて、前述した構造体と関連のす
る素子のボンディングパッドとの電気的及び機械的結合
が行われるとき、層２２は溶融ハンダの隣接した金属パ
ターンの金領域への流れを有効に阻止する。
【００３０】図４は図１〜３に示した構造体の部分上面
図を示す。残されたダム層２２はハンダバンプ２８を包
囲している。後続のボンディング操作においては、ダム
２２は溶融ハンダの隣接した金領域２０への流れを防止
する。
【００３１】また、図４は下敷きボンディングパッドに
粘着したもう一つのハンダバンプ３６を示す。図４の層
３８は最初の二層ダム構造の残された層を構成する。ダ
ム層３８を覆う上部層または犠牲層は、前述したダム層
２４を除去すると同時に除去される。残されたダム層３
８は後続のボンディングプロセスにおいて、溶融ハンダ
の隣接した金領域４０への流れを防止する。（なお、ハ
ンダバンプ３６の右、上部及び下部に伸びる金属パター
ンの部分が存在しないため、図４に示した特別のダム層
３８はバンプ３６の左エッジのみに伸びる必要があ
る。）
【００３２】実際のハンダボンディング操作において
は、例えば、図４に示した素子は他の素子に接続され
る。この他の素子は、例えば、単なる電気リードを含む
デバイスでもよい。この場合には、各リードは図４に示
したハンダバンプの一つに対応するように配置され、そ
してこれに結合される。しかし、本発明を説明するため
に、ここでは他の素子を図５のように簡単化した素子４
２で示した。この素子４２には例えば、パッド４４と４
６に示したような間隔を置いた導電性ボンディングパッ
ドが含まれる。これらのパッドは絶縁基板４８に形成さ
れる。ダム（図５には示されていない）はパッド４４と
４６に関連して、ハンダボンディング操作において溶融
ハンダが隣接した基板４８上の金属部に流れることを防
止する。特に、素子４２のパッド４４と４６を含んだボ
ンディングパッドは図４のハンダバンプ２８と３６を下
敷きにしたパッドを含んだハンダパッドのパターンと精
密にマッチする。
【００３３】図４のドーム状のハンダバンプは図５のパ
ッド４４と４６と接触して、ハンダは再加熱されてそれ
をリフローさせる。例えば、このプロセスは還元性雰囲
気においてハンダを約３００℃の温度で約２０秒間加熱
する。この加熱ステップにおいては、図４のハンダバン
プ２８と３６が溶けて流れて、図５のハンダ要素５０と
５２に示された形となる。加熱後、ハンダは固化する。
固化したハンダ要素５０は層１８とパッド４６を、固化
したハンダ要素５２は層１８の他の部分とパッド４４と
をしっかりと結合させる。これにより図示した二つの素
子間の電気的及び機械的な接続が得られる。
【００３４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のハンダボン
ディング方法によれば、信頼性の高いハンダボンディン
グにより接合した要素組立の製造歩留まりが増加し、そ
のコストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボンディングパッド上に形成されたハンダパタ
ーンを含む素子搭載基板の断面を表す図で、ハンダパタ
ーンには本発明による二層ダム構造が含まれる。
【図２】堆積されたハンダがハンダバンプから流れた後
の図１の状態を表す図。
【図３】ダムの上部層が除去された後の図２の構造体を
表す図。
【図４】図１〜３に示した素子を表す上面図。
【図５】図４に示した素子の側面図で、他の素子にハン
ダボンディングされた状態を表す図。
【符号の説明】
１０ 基板 １２ 酸化物層 １４ チタン層 １６ 窒化チタン層 １８ プラチナ層 ２０ 金属パターン層 ２２ 下部永久層 ２４ 上部犠牲層 ２６ パンダ要素 ２８ ハンダバンプ ３０、３２、３４ ハンダ残骸 ３６ ハンダバンプ ３８ ダム層 ４０ 金属領域 ４２ 素子 ４４、４６ パッド ４８ 絶縁基板 ５０、５２ ハンダ要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョセフ シュムロヴィッチ アメリカ合衆国，07974 ニュージャージ ー，マーレイ ヒル，サガモア ドライブ 82

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （Ａ）素子の表面にボンディングパッド
    を含む導電性金属パターンを形成するステップと、 （Ｂ）ハンダが粘着する各パッドの部分を規定し、前記
    規定されたパッド部分から隣接する金属パターン部分へ
    の溶融ハンダの流れを防止し、前記各パッドに上部犠牲
    層と下部永久層からなる二層ダム構造体を形成するステ
    ップと、 （Ｃ）前記規定されたパッド部分にそれぞれハンダバン
    プを形成するステップと、 （Ｄ）前記ダム構造体の上部犠牲層を除去するステップ
    と、 （Ｅ）それぞれの関連素子の導電体要素を前記ハンダバ
    ンプに接触させながら、前記それぞれの要素を前記規定
    されたパッド部分にボンディングさせるために、ハンダ
    バンプを加熱するステップとを含むことを特徴とするハ
    ンダボンディング方法。
  2. 【請求項２】 前記ステップ（Ｄ）は、前記上部層を溶
    解し、前記下部永久層を溶解しない溶液中に、前記上部
    犠牲層をエッチングするステップからなることを特徴と
    する請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 界面活性剤が前記エッチング溶液に添加
    されることを特徴とする請求項２の方法。
  4. 【請求項４】 前記ステップ（Ｄ）は、エッチング中に
    振動が与えられる容器の中で行われることを特徴とする
    請求項３の方法。
  5. 【請求項５】 前記上部犠牲層はクロムからなることを
    特徴とする請求項４の方法。
  6. 【請求項６】 前記下部永久層は窒化チタンからなるこ
    とを特徴とする請求項５の方法。
  7. 【請求項７】 前記エッチング溶液は窒化セリウムアン
    モニウムと酢酸と水の混合液からなることを特徴とする
    請求項６の方法。
  8. 【請求項８】 前記界面活性剤はアルキルアリールポリ
    エーテルアルコールからなることを特徴とする請求項７
    の方法。
  9. 【請求項９】 前記クロム層は約５００〜１０００オン
    グストロームの厚さを有することを特徴とする請求項８
    の方法。
  10. 【請求項１０】 前記窒化チタンは約２５０〜５００オ
    ングストロームの厚さを有することを特徴とする請求項
    ９の方法。
  11. 【請求項１１】 前記容器は、前記ステップ（Ｄ）にお
    いて５〜５０Ｈｚの振動を与えることを特徴とする請求
    項１０の方法。
  12. 【請求項１２】 前記ハンダは金とスズの共晶合金であ
    ることを特徴とする請求項１１の方法。
JP8153654A 1995-06-15 1996-06-14 ハンダボンディングの方法 Pending JPH098082A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018536994A (ja) * 2015-11-27 2018-12-13 スナップトラック・インコーポレーテッド 薄いはんだストップ層を備える電子部品及び製造方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19730118B4 (de) 1997-07-14 2006-01-12 Infineon Technologies Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Chip-Substrat-Verbindung
US5962151A (en) * 1997-12-05 1999-10-05 Delco Electronics Corp. Method for controlling solderability of a conductor and conductor formed thereby
JP2000012607A (ja) * 1998-05-28 2000-01-14 Xerox Corp 集積回路装置、及びフリップチップボンディングされたコンビネ―ションを作成する方法
US6316736B1 (en) 1998-06-08 2001-11-13 Visteon Global Technologies, Inc. Anti-bridging solder ball collection zones
US6378758B1 (en) * 1999-01-19 2002-04-30 Tessera, Inc. Conductive leads with non-wettable surfaces
US6047637A (en) * 1999-06-17 2000-04-11 Fujitsu Limited Method of paste printing using stencil and masking layer
US6427901B2 (en) * 1999-06-30 2002-08-06 Lucent Technologies Inc. System and method for forming stable solder bonds
US6251732B1 (en) * 1999-08-10 2001-06-26 Macronix International Co., Ltd. Method and apparatus for forming self-aligned code structures for semi conductor devices
US8802556B2 (en) * 2012-11-14 2014-08-12 Qualcomm Incorporated Barrier layer on bump and non-wettable coating on trace
KR20210157787A (ko) 2020-06-22 2021-12-29 삼성전자주식회사 반도체 패키지 및 이의 제조 방법
KR20220008088A (ko) 2020-07-13 2022-01-20 삼성전자주식회사 반도체 패키지

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5850021B2 (ja) * 1982-07-16 1983-11-08 富士通株式会社 半導体装置の製法
DE3824008A1 (de) * 1988-07-15 1990-01-25 Contraves Ag Elektronische schaltung sowie verfahren zu deren herstellung
JPH0252436A (ja) * 1988-08-17 1990-02-22 Shimadzu Corp ハンダバンプ製造方法
US5162257A (en) * 1991-09-13 1992-11-10 Mcnc Solder bump fabrication method
JPH05144815A (ja) * 1991-11-25 1993-06-11 Ibiden Co Ltd バンプを有する電子部品搭載用基板
KR960016007B1 (ko) * 1993-02-08 1996-11-25 삼성전자 주식회사 반도체 칩 범프의 제조방법
US5536677A (en) * 1994-12-01 1996-07-16 Motorola, Inc. Method of forming conductive bumps on a semiconductor device using a double mask structure

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018536994A (ja) * 2015-11-27 2018-12-13 スナップトラック・インコーポレーテッド 薄いはんだストップ層を備える電子部品及び製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
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