JPH1012668A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体チップを回路基板上に金−金拡散接合
により搭載してなる半導体装置において、半導体チップ
の金メッキからなる金バンプの高さを低くしても実質的
な金バンプの高さを高くすることができ、また金−金拡
散接合のための熱圧着を比較的小さい圧力で行うことが
できるようにする。 【解決手段】 サブ回路基板１の第１の接続パッド２上
の金バンプ１０は金ワイヤにより形成され、その高さは
３５〜４５μｍ程度となっている。一方、半導体チップ
１１の金バンプ１６は電解メッキにより形成され、その
高さは２５〜３５μｍ程度となっている。そして、半導
体チップ１１は、その金バンプ１６をサブ回路基板１の
金バンプ１０に金属拡散接合されていることにより、サ
ブ回路基板１上に搭載されている。この場合、金バンプ
１０の硬度は比較的低いので、金−金拡散接合のための
熱圧着を比較的小さい圧力で行うことができる。
により搭載してなる半導体装置において、半導体チップ
の金メッキからなる金バンプの高さを低くしても実質的
な金バンプの高さを高くすることができ、また金−金拡
散接合のための熱圧着を比較的小さい圧力で行うことが
できるようにする。 【解決手段】 サブ回路基板１の第１の接続パッド２上
の金バンプ１０は金ワイヤにより形成され、その高さは
３５〜４５μｍ程度となっている。一方、半導体チップ
１１の金バンプ１６は電解メッキにより形成され、その
高さは２５〜３５μｍ程度となっている。そして、半導
体チップ１１は、その金バンプ１６をサブ回路基板１の
金バンプ１０に金属拡散接合されていることにより、サ
ブ回路基板１上に搭載されている。この場合、金バンプ
１０の硬度は比較的低いので、金−金拡散接合のための
熱圧着を比較的小さい圧力で行うことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体装置に関
し、特に、半導体チップを回路基板上に金−金拡散接合
により搭載してなる半導体装置に関する。
し、特に、半導体チップを回路基板上に金−金拡散接合
により搭載してなる半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えばＣＳＰ(chip size package)と呼
ばれるＬＳＩ等からなる半導体チップの実装技術では、
半導体チップを回路基板（メイン回路基板）上に直接実
装するのではなく、サブ回路基板を介して実装してい
る。この場合、サブ回路基板の平面サイズは半導体チッ
プの平面サイズとほぼ同じとなっている。
ばれるＬＳＩ等からなる半導体チップの実装技術では、
半導体チップを回路基板（メイン回路基板）上に直接実
装するのではなく、サブ回路基板を介して実装してい
る。この場合、サブ回路基板の平面サイズは半導体チッ
プの平面サイズとほぼ同じとなっている。
【０００３】図２は従来のこのような半導体装置の一例
を示したものである。サブ回路基板１は複数枚（例えば
３枚）のセラミック基板１ａを積層したものからなって
いる。このサブ回路基板１の上面周辺部には、導電性ペ
ースト（例えば銀とパラジウムの混合ペースト、以下同
じ）を焼成硬化してなる複数個の第１の接続パッド２が
配列形成されている。サブ回路基板１の下面全体には、
導電性ペーストを焼成硬化してなる複数個の第２の接続
パッド３が格子状に配列形成されている。第１の接続パ
ッド２と第２の接続パッド３の相対応するもの同士は、
それぞれ、サブ回路基板１内に形成された、導電性ペー
ストを焼成硬化してなる内部導通部４を介して接続され
ている。第１の接続パッド２の上面にはニッケルメッキ
層５及び金メッキ層６がこの順で形成されている。第２
の接続パッド３の下面にはニッケルメッキ層７、金メッ
キ層８及びハンダバンプ９がこの順で形成されている。
を示したものである。サブ回路基板１は複数枚（例えば
３枚）のセラミック基板１ａを積層したものからなって
いる。このサブ回路基板１の上面周辺部には、導電性ペ
ースト（例えば銀とパラジウムの混合ペースト、以下同
じ）を焼成硬化してなる複数個の第１の接続パッド２が
配列形成されている。サブ回路基板１の下面全体には、
導電性ペーストを焼成硬化してなる複数個の第２の接続
パッド３が格子状に配列形成されている。第１の接続パ
ッド２と第２の接続パッド３の相対応するもの同士は、
それぞれ、サブ回路基板１内に形成された、導電性ペー
ストを焼成硬化してなる内部導通部４を介して接続され
ている。第１の接続パッド２の上面にはニッケルメッキ
層５及び金メッキ層６がこの順で形成されている。第２
の接続パッド３の下面にはニッケルメッキ層７、金メッ
キ層８及びハンダバンプ９がこの順で形成されている。
【０００４】半導体チップ１１は、チップ本体１２の下
面周辺部に複数個の接続パッド１３が配列形成され、接
続パッド１３の中央部を除くチップ本体１２の下面全体
に保護膜（パッシベーション膜）１４が形成され、接続
パッド１３の露出面下に下地金属層１５を介して金メッ
キからなる金バンプ１６が形成された構造となってい
る。そして、半導体チップ１１は、その金バンプ１６を
サブ回路基板１の第１の接続パッド２上の金メッキ層６
に金属拡散接合されていることにより、サブ回路基板１
上に搭載されている。この場合、半導体チップ１１とサ
ブ回路基板１との間にはエポキシ樹脂等からなる樹脂封
止材１７が設けられている。
面周辺部に複数個の接続パッド１３が配列形成され、接
続パッド１３の中央部を除くチップ本体１２の下面全体
に保護膜（パッシベーション膜）１４が形成され、接続
パッド１３の露出面下に下地金属層１５を介して金メッ
キからなる金バンプ１６が形成された構造となってい
る。そして、半導体チップ１１は、その金バンプ１６を
サブ回路基板１の第１の接続パッド２上の金メッキ層６
に金属拡散接合されていることにより、サブ回路基板１
上に搭載されている。この場合、半導体チップ１１とサ
ブ回路基板１との間にはエポキシ樹脂等からなる樹脂封
止材１７が設けられている。
【０００５】メイン回路基板２１は複数枚（例えば３
枚）のガラスエポキシ基板２１ａを積層したものからな
っている。このメイン回路基板２１の上面の所定の個所
には銅箔をエッチングしてなる複数個の接続パッド２２
が格子状に配列形成されている。メイン回路基板２１の
下面には銅箔をエッチングしてなる所定の配線パターン
２３が形成されている。接続パッド２２と配線パターン
２３とは、メイン回路基板２１内に形成されたメッキ等
からなる内部導通部２４を介して接続されている。そし
て、サブ回路基板１は、そのハンダバンプ９をメイン回
路基板２１の接続パッド２２に接合されていることによ
り、メイン回路基板２１上に搭載されている。これによ
り、半導体チップ１１はサブ回路基板１を介してメイン
回路基板２１上に実装されている。
枚）のガラスエポキシ基板２１ａを積層したものからな
っている。このメイン回路基板２１の上面の所定の個所
には銅箔をエッチングしてなる複数個の接続パッド２２
が格子状に配列形成されている。メイン回路基板２１の
下面には銅箔をエッチングしてなる所定の配線パターン
２３が形成されている。接続パッド２２と配線パターン
２３とは、メイン回路基板２１内に形成されたメッキ等
からなる内部導通部２４を介して接続されている。そし
て、サブ回路基板１は、そのハンダバンプ９をメイン回
路基板２１の接続パッド２２に接合されていることによ
り、メイン回路基板２１上に搭載されている。これによ
り、半導体チップ１１はサブ回路基板１を介してメイン
回路基板２１上に実装されている。
【０００６】
【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では、半導体チップ１１の金メッ
キからなる金バンプ１６をサブ回路基板１の第１の接続
パッド２上の金メッキ層６に金属拡散接合している関係
から、次のような問題があった。１つは、半導体チップ
１１の金バンプ１６の高さは、サブ回路基板１の反り等
を吸収するために、例えば７０μｍ程度となるべく高い
方が望ましいが、金バンプ１６の高さが高くなると、金
バンプ１６を電解メッキによって形成するのに時間がか
かるという問題があった。もう１つは、電解メッキによ
り形成した金バンプ１６及び無電解メッキにより形成し
た金メッキ層６の硬度は比較的高いので、金−金拡散接
合のために熱圧着するとき比較的大きな圧力を加えるこ
ととなり、この結果金バンプ１６上の保護膜１４（窒化
シリコン等の脆い材料からなる場合が多い。）や接続パ
ッド１３にクラックが発生することがあるという問題が
あった。この発明の課題は、半導体チップの金メッキか
らなる金バンプの高さを低くしても実質的な金バンプの
高さを高くすることができ、また金−金拡散接合のため
の熱圧着を比較的小さい圧力で行うことができるように
することである。
このような半導体装置では、半導体チップ１１の金メッ
キからなる金バンプ１６をサブ回路基板１の第１の接続
パッド２上の金メッキ層６に金属拡散接合している関係
から、次のような問題があった。１つは、半導体チップ
１１の金バンプ１６の高さは、サブ回路基板１の反り等
を吸収するために、例えば７０μｍ程度となるべく高い
方が望ましいが、金バンプ１６の高さが高くなると、金
バンプ１６を電解メッキによって形成するのに時間がか
かるという問題があった。もう１つは、電解メッキによ
り形成した金バンプ１６及び無電解メッキにより形成し
た金メッキ層６の硬度は比較的高いので、金−金拡散接
合のために熱圧着するとき比較的大きな圧力を加えるこ
ととなり、この結果金バンプ１６上の保護膜１４（窒化
シリコン等の脆い材料からなる場合が多い。）や接続パ
ッド１３にクラックが発生することがあるという問題が
あった。この発明の課題は、半導体チップの金メッキか
らなる金バンプの高さを低くしても実質的な金バンプの
高さを高くすることができ、また金−金拡散接合のため
の熱圧着を比較的小さい圧力で行うことができるように
することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、金ワイヤに
より回路基板の接続パッド上に金バンプを形成し、該金
バンプに半導体チップの金メッキからなる金バンプを接
合するようにしたものである。
より回路基板の接続パッド上に金バンプを形成し、該金
バンプに半導体チップの金メッキからなる金バンプを接
合するようにしたものである。
【０００８】この発明によれば、両金バンプの合計高さ
が実質的な金バンプの高さとなるので、半導体チップの
金メッキからなる金バンプの高さを低くしても実質的な
金バンプの高さを高くすることができる。例えば、回路
基板の金バンプの高さを３５〜４５μｍ程度とすると、
半導体チップの金バンプの高さを２５〜３５μｍ程度と
低くしても、両金バンプの合計高さを７０μｍ程度以上
とすることができる。また、金ワイヤにより回路基板の
接続パッド上に形成された金バンプの硬度は比較的低い
ので、接合のための熱圧着を比較的小さい圧力で行うこ
とができる。
が実質的な金バンプの高さとなるので、半導体チップの
金メッキからなる金バンプの高さを低くしても実質的な
金バンプの高さを高くすることができる。例えば、回路
基板の金バンプの高さを３５〜４５μｍ程度とすると、
半導体チップの金バンプの高さを２５〜３５μｍ程度と
低くしても、両金バンプの合計高さを７０μｍ程度以上
とすることができる。また、金ワイヤにより回路基板の
接続パッド上に形成された金バンプの硬度は比較的低い
ので、接合のための熱圧着を比較的小さい圧力で行うこ
とができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施形態にお
ける半導体装置を示したものである。この図において、
図２と同一名称部分には同一の符号を付し、その説明を
適宜省略する。この実施形態では、サブ回路基板１の第
１の接続パッド２の上面にニッケルメッキ層５、金メッ
キ層６及び金バンプ１０がこの順で形成されている。こ
の場合、ニッケルメッキ層５は無電解メッキにより形成
され、その膜厚は２〜３μｍ程度となっている。金メッ
キ層６も無電解メッキにより形成され、その膜厚は０．
２〜１μｍ程度となっている。金バンプ１０は、後で説
明するように、金ワイヤを用いたワイヤボンディング技
術を利用して形成され、その高さは３５〜４５μｍ程度
となっている。一方、半導体チップ１１の金バンプ１６
は電解メッキにより形成され、その高さは２５〜３５μ
ｍ程度となっている。そして、半導体チップ１１は、そ
の金バンプ１６をサブ回路基板１の金バンプ１０に金属
拡散接合されていることにより、サブ回路基板１上に搭
載されている。
ける半導体装置を示したものである。この図において、
図２と同一名称部分には同一の符号を付し、その説明を
適宜省略する。この実施形態では、サブ回路基板１の第
１の接続パッド２の上面にニッケルメッキ層５、金メッ
キ層６及び金バンプ１０がこの順で形成されている。こ
の場合、ニッケルメッキ層５は無電解メッキにより形成
され、その膜厚は２〜３μｍ程度となっている。金メッ
キ層６も無電解メッキにより形成され、その膜厚は０．
２〜１μｍ程度となっている。金バンプ１０は、後で説
明するように、金ワイヤを用いたワイヤボンディング技
術を利用して形成され、その高さは３５〜４５μｍ程度
となっている。一方、半導体チップ１１の金バンプ１６
は電解メッキにより形成され、その高さは２５〜３５μ
ｍ程度となっている。そして、半導体チップ１１は、そ
の金バンプ１６をサブ回路基板１の金バンプ１０に金属
拡散接合されていることにより、サブ回路基板１上に搭
載されている。
【００１０】ここで、サブ回路基板１の金バンプ１０の
形成方法について説明する。ワイヤボンディング装置を
用いて金バンプ１０を形成する方法は周知であり、いく
つかの方法がある。例えば、図示していないが、キャピ
ラリの孔に金ワイヤを通し、この金ワイヤの先端に放電
等により熱エネルギーを与えることにより、金ワイヤの
先端に金ボールを形成し、次いでキャピラリを下降させ
て金ボールをサブ回路基板１の金メッキ層６に押し付け
て固着させ、この後キャピラリを上昇させまたは横方向
に移動させあるいは上昇させるとともに横方向に移動さ
せることにより、金ワイヤを切断し、かくして金バンプ
１０を形成する方法がある。また、金ワイヤを切断する
前に、金ワイヤを一度形成した金バンプに再度押し付け
ることにより、鏡餠のような２段構造の金バンプ１０を
形成する方法もある。金ワイヤの切断は、ガス炎やカッ
タ等によって行うようにしてもよい。このようにして形
成された金バンプ１０の高さは、金ワイヤの直径が２５
μｍ程度であると、３５〜４５μｍ程度とすることがで
きる。
形成方法について説明する。ワイヤボンディング装置を
用いて金バンプ１０を形成する方法は周知であり、いく
つかの方法がある。例えば、図示していないが、キャピ
ラリの孔に金ワイヤを通し、この金ワイヤの先端に放電
等により熱エネルギーを与えることにより、金ワイヤの
先端に金ボールを形成し、次いでキャピラリを下降させ
て金ボールをサブ回路基板１の金メッキ層６に押し付け
て固着させ、この後キャピラリを上昇させまたは横方向
に移動させあるいは上昇させるとともに横方向に移動さ
せることにより、金ワイヤを切断し、かくして金バンプ
１０を形成する方法がある。また、金ワイヤを切断する
前に、金ワイヤを一度形成した金バンプに再度押し付け
ることにより、鏡餠のような２段構造の金バンプ１０を
形成する方法もある。金ワイヤの切断は、ガス炎やカッ
タ等によって行うようにしてもよい。このようにして形
成された金バンプ１０の高さは、金ワイヤの直径が２５
μｍ程度であると、３５〜４５μｍ程度とすることがで
きる。
【００１１】このように、金ワイヤによりサブ回路基板
１の第１の接続パッド２上に金バンプ１０を形成してい
るので、この金バンプ１０に半導体チップ１１の金バン
プ１６を金属拡散接合すると、実質的な金バンプの高さ
は両金バンプ１０、１６の合計高さとなる。この場合、
サブ回路基板１の金バンプ１０の高さを３５〜４５μｍ
程度とし、半導体チップ１１の金バンプ１６の高さを２
５〜３５μｍ程度としているので、両金バンプ１０、１
６の合計高さを７０μｍ程度以上とすることができる。
すなわち、半導体チップ１１の金メッキからなる金バン
プ１６の高さを２５〜３５μｍ程度と低くしても、実質
的な金バンプの高さを７０μｍ程度以上と高くすること
ができる。この結果、半導体チップ１１の金バンプ１６
を電解メッキによって形成する時間を短縮することがで
きる。また、金ワイヤによりサブ回路基板１の第１の接
続パッド２上に形成された金バンプ１０の硬度は比較的
低いので、金−金拡散接合のための熱圧着を比較的小さ
い圧力で行うことができる。この結果、金バンプ１６上
の保護膜１４や接続パッド１３にクラックが発生しにく
いようにすることができ、接合信頼性の向上を図ること
ができる。
１の第１の接続パッド２上に金バンプ１０を形成してい
るので、この金バンプ１０に半導体チップ１１の金バン
プ１６を金属拡散接合すると、実質的な金バンプの高さ
は両金バンプ１０、１６の合計高さとなる。この場合、
サブ回路基板１の金バンプ１０の高さを３５〜４５μｍ
程度とし、半導体チップ１１の金バンプ１６の高さを２
５〜３５μｍ程度としているので、両金バンプ１０、１
６の合計高さを７０μｍ程度以上とすることができる。
すなわち、半導体チップ１１の金メッキからなる金バン
プ１６の高さを２５〜３５μｍ程度と低くしても、実質
的な金バンプの高さを７０μｍ程度以上と高くすること
ができる。この結果、半導体チップ１１の金バンプ１６
を電解メッキによって形成する時間を短縮することがで
きる。また、金ワイヤによりサブ回路基板１の第１の接
続パッド２上に形成された金バンプ１０の硬度は比較的
低いので、金−金拡散接合のための熱圧着を比較的小さ
い圧力で行うことができる。この結果、金バンプ１６上
の保護膜１４や接続パッド１３にクラックが発生しにく
いようにすることができ、接合信頼性の向上を図ること
ができる。
【００１２】なお、サブ回路基板１は、セラミック基板
に限らず、ガラスエポキシ基板等を用いてもよく、また
ポリイミド基板等のフレキシブル基板を用いてもよい。
また、半導体チップ１１とサブ回路基板１との組合わせ
は、ＣＳＰに限らず、ＢＧＡ(ball grid array)やＬＧ
Ａ(land grid array)等としてもよい。
に限らず、ガラスエポキシ基板等を用いてもよく、また
ポリイミド基板等のフレキシブル基板を用いてもよい。
また、半導体チップ１１とサブ回路基板１との組合わせ
は、ＣＳＰに限らず、ＢＧＡ(ball grid array)やＬＧ
Ａ(land grid array)等としてもよい。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、半導体チップの金メッキからなる金バンプの高さを
低くしても、実質的な金バンプの高さを高くすることが
できるので、半導体チップの金バンプを電解メッキによ
って形成する時間を短縮することができる。また、金ワ
イヤにより回路基板の接続パッド上に形成された金バン
プの硬度は比較的低いので、接合のための熱圧着を比較
的小さい圧力で行うことができ、この結果金バンプ上の
保護膜や接続パッドにクラックが発生しにくいようにす
ることができ、接合信頼性の向上を図ることができる。
ば、半導体チップの金メッキからなる金バンプの高さを
低くしても、実質的な金バンプの高さを高くすることが
できるので、半導体チップの金バンプを電解メッキによ
って形成する時間を短縮することができる。また、金ワ
イヤにより回路基板の接続パッド上に形成された金バン
プの硬度は比較的低いので、接合のための熱圧着を比較
的小さい圧力で行うことができ、この結果金バンプ上の
保護膜や接続パッドにクラックが発生しにくいようにす
ることができ、接合信頼性の向上を図ることができる。
【図１】この発明の一実施形態における半導体装置の断
面図。
面図。
【図２】従来の半導体装置の一例の断面図。
１ サブ回路基板 ２ 第１の接続パッド ３ 第２の接続パッド ９ ハンダバンプ １０ 金バンプ １１ 半導体チップ １６ 金バンプ ２１ メイン回路基板２１ ２２ 接続パッド
Claims (8)
- 【請求項１】 半導体チップの金メッキからなる金バン
プを、金ワイヤにより回路基板の接続パッド上に形成さ
れた金バンプに接合したことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 半導体チップをサブ回路基板を介してメ
イン回路基板上に実装してなる半導体装置において、前
記半導体チップの金メッキからなる金バンプを、金ワイ
ヤにより前記サブ回路基板の接続パッド上に形成された
金バンプに接合したことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の発明において、前記サブ
回路基板の平面サイズは前記半導体チップの平面サイズ
とほぼ同じであることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の発明に
おいて、前記半導体チップの金バンプの高さは２５〜３
５μｍ程度であり、前記回路基板の金バンプの高さは３
５〜４５μｍ程度であって、両金バンプの合計高さが７
０μｍ程度以上であることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項５】 金ワイヤにより回路基板の接続パッド上
に金バンプを形成し、該金バンプに半導体チップの金メ
ッキからなる金バンプを接合することを特徴とする半導
体装置の製造方法。 - 【請求項６】 半導体チップをサブ回路基板を介してメ
イン回路基板上に実装するに際し、金ワイヤにより前記
サブ回路基板の接続パッド上に金バンプを形成し、該金
バンプに前記半導体チップの金メッキからなる金バンプ
を接合することにより、前記半導体チップを前記サブ回
路基板上に搭載し、次いで前記サブ回路基板を前記メイ
ン回路基板上に搭載することを特徴とする半導体装置の
製造方法。 - 【請求項７】 請求項６記載の発明において、前記サブ
回路基板の平面サイズは前記半導体チップの平面サイズ
とほぼ同じであることを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項８】 請求項５〜７のいずれかに記載の発明に
おいて、前記半導体チップの金バンプの高さは２５〜３
５μｍ程度であり、前記回路基板の金バンプの高さは３
５〜４５μｍ程度であって、両金バンプの合計高さが７
０μｍ程度以上であることを特徴とする半導体装置の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18422596A JP3397045B2 (ja) | 1996-06-26 | 1996-06-26 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18422596A JP3397045B2 (ja) | 1996-06-26 | 1996-06-26 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1012668A true JPH1012668A (ja) | 1998-01-16 |
| JP3397045B2 JP3397045B2 (ja) | 2003-04-14 |
Family
ID=16149567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18422596A Expired - Fee Related JP3397045B2 (ja) | 1996-06-26 | 1996-06-26 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3397045B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003077307A1 (en) * | 2002-03-11 | 2003-09-18 | Toyo Kohan Co., Ltd. | Electronic circuit device and porduction method therefor |
| US8106506B2 (en) | 2008-03-28 | 2012-01-31 | Tdk Corporation | Electronic component |
-
1996
- 1996-06-26 JP JP18422596A patent/JP3397045B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003077307A1 (en) * | 2002-03-11 | 2003-09-18 | Toyo Kohan Co., Ltd. | Electronic circuit device and porduction method therefor |
| US8106506B2 (en) | 2008-03-28 | 2012-01-31 | Tdk Corporation | Electronic component |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3397045B2 (ja) | 2003-04-14 |
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