JPH10303245A - 半導体チップ、半導体装置の製造方法および半導体装置 - Google Patents
半導体チップ、半導体装置の製造方法および半導体装置Info
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- JPH10303245A JPH10303245A JP9110674A JP11067497A JPH10303245A JP H10303245 A JPH10303245 A JP H10303245A JP 9110674 A JP9110674 A JP 9110674A JP 11067497 A JP11067497 A JP 11067497A JP H10303245 A JPH10303245 A JP H10303245A
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- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/11—Manufacturing methods
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- H—ELECTRICITY
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- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/341—Surface mounted components
- H05K3/3431—Leadless components
- H05K3/3436—Leadless components having an array of bottom contacts, e.g. pad grid array or ball grid array components
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- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 実装高さを高くし、これにより半田バンプの
疲労寿命を長くする。 【解決手段】 半導体素子が形成された基体２の表面に
バンプ３が設けられてなり、実装基板の表面に形成され
た半田部と上記バンプ３を介して接合される半導体チッ
プ１であって、バンプ３が、基体２の表面に形成されて
いるとともに、上記半田部の半田の融点よりも高い融点
を有する半田からなるバンプ本体３ａと、バンプ本体３
ａの表面を覆った状態で形成されているとともに、半田
部の半田の融点よりも高い融点を有しかつ半田部の半田
が溶融している状態にてこの半田が濡れない材料からな
る不濡れ材料膜３ｂと、半田部との接合側にバンプ本体
３ａを外部に露出させた状態で形成された露出部３ｃと
から構成されるものである。
疲労寿命を長くする。 【解決手段】 半導体素子が形成された基体２の表面に
バンプ３が設けられてなり、実装基板の表面に形成され
た半田部と上記バンプ３を介して接合される半導体チッ
プ１であって、バンプ３が、基体２の表面に形成されて
いるとともに、上記半田部の半田の融点よりも高い融点
を有する半田からなるバンプ本体３ａと、バンプ本体３
ａの表面を覆った状態で形成されているとともに、半田
部の半田の融点よりも高い融点を有しかつ半田部の半田
が溶融している状態にてこの半田が濡れない材料からな
る不濡れ材料膜３ｂと、半田部との接合側にバンプ本体
３ａを外部に露出させた状態で形成された露出部３ｃと
から構成されるものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップと該
半導体チップを用いた半導体装置の製造方法と半導体装
置とに関し、詳細には基体の回路形成面にバンプが形成
されているフリップチップからなるＬＳＩチップ等の半
導体チップ、この半導体チップを用いた半導体装置の製
造方法および半導体装置に関する。
半導体チップを用いた半導体装置の製造方法と半導体装
置とに関し、詳細には基体の回路形成面にバンプが形成
されているフリップチップからなるＬＳＩチップ等の半
導体チップ、この半導体チップを用いた半導体装置の製
造方法および半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】フリップチップからなる半導体チップの
実装基板上への一般的な実装方法としては、例えばUnit
ed States Patent No.5,147,084(Sep.15.1992)、特開昭
６３−１５２１３６号公報、特開昭６４−２８９３１号
公報等に開示されている図１１に示す方法が知られてい
る。
実装基板上への一般的な実装方法としては、例えばUnit
ed States Patent No.5,147,084(Sep.15.1992)、特開昭
６３−１５２１３６号公報、特開昭６４−２８９３１号
公報等に開示されている図１１に示す方法が知られてい
る。
【０００３】すなわち、まず図１１（ａ）に示すよう
に、予め半導体素子が形成された基体５２の表面に鉛
（Ｐｂ）とスズ（Ｓｎ）とからなる半田バンプ５３を形
成して半導体チップ５１を得るとともに、実装基板５４
のパッド上に同じくＰｂとＳｎとからなる半田部５５を
形成しておく。上記半田バンプ５３はＰｂとＳｎとの組
成比が例えばＰｂ：Ｓｎ＝９５：５、上記半田部５５は
ＰｂとＳｎとの組成比が例えばＰｂ：Ｓｎ＝６３：３７
であり、半田バンプ５３の融点が半田部５５の融点より
も高いものとなっている。
に、予め半導体素子が形成された基体５２の表面に鉛
（Ｐｂ）とスズ（Ｓｎ）とからなる半田バンプ５３を形
成して半導体チップ５１を得るとともに、実装基板５４
のパッド上に同じくＰｂとＳｎとからなる半田部５５を
形成しておく。上記半田バンプ５３はＰｂとＳｎとの組
成比が例えばＰｂ：Ｓｎ＝９５：５、上記半田部５５は
ＰｂとＳｎとの組成比が例えばＰｂ：Ｓｎ＝６３：３７
であり、半田バンプ５３の融点が半田部５５の融点より
も高いものとなっている。
【０００４】次いで、実装基板５４上の半田部５５側に
半田バンプ５３を向けかつ半田部５５と半田バンプ５３
とを位置合わせした状態で実装基板５４上に半導体チッ
プ５１を配置する。そして図１１（ｂ）に示すように、
半田部５５が溶融しかつ半田バンプ５３が溶融しないよ
うな温度に加熱して半田部１１の半田のみを溶融させ、
半田バンプ５３と半田部５５とを接合する。このことに
より、実装基板５４上に半導体チップ５１が実装された
半導体装置５６が得られる。
半田バンプ５３を向けかつ半田部５５と半田バンプ５３
とを位置合わせした状態で実装基板５４上に半導体チッ
プ５１を配置する。そして図１１（ｂ）に示すように、
半田部５５が溶融しかつ半田バンプ５３が溶融しないよ
うな温度に加熱して半田部１１の半田のみを溶融させ、
半田バンプ５３と半田部５５とを接合する。このことに
より、実装基板５４上に半導体チップ５１が実装された
半導体装置５６が得られる。
【０００５】上記半田バンプ５３と半田部５５との接合
に際して、半田バンプ５３は溶融しないため初期の形状
を保つ。一方、実装基板５４の半田部５５の半田は半田
バンプ５３と同じＳｎとＰｂとからなるため、溶融させ
た状態にて半田バンプ５３に対して良好に濡れ、図１１
（ｂ）に示すように半田バンプ５３の表面全体を覆うよ
うに拡がる。よって、半導体チップ５１を実装基板５４
に実装した後の半導体チップ５１の基体５２から実装基
板５４までの距離（以下、この明細書中ではこれを実装
高さと記す）ｈ4 は、半導体チップ５１を実装基板５４
に実装する前の半田バンプ５３の高さ（以下、この明細
書中ではこれをバンプ高さと記す）ｈ1とほぼ同一にな
る。
に際して、半田バンプ５３は溶融しないため初期の形状
を保つ。一方、実装基板５４の半田部５５の半田は半田
バンプ５３と同じＳｎとＰｂとからなるため、溶融させ
た状態にて半田バンプ５３に対して良好に濡れ、図１１
（ｂ）に示すように半田バンプ５３の表面全体を覆うよ
うに拡がる。よって、半導体チップ５１を実装基板５４
に実装した後の半導体チップ５１の基体５２から実装基
板５４までの距離（以下、この明細書中ではこれを実装
高さと記す）ｈ4 は、半導体チップ５１を実装基板５４
に実装する前の半田バンプ５３の高さ（以下、この明細
書中ではこれをバンプ高さと記す）ｈ1とほぼ同一にな
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したバ
ンプ接合により実装基板上に半導体チップを実装した半
導体装置では、半導体チップの基体と実装基板との線膨
張係数に差があることから、半導体素子の動作／休止に
よる温度サイクルにより接合部に繰り返し歪みが発生す
る。したがって半田バンプが金属疲労を起こし易く、疲
労寿命が短いという難点がある。半田バンプが金属疲労
を起こすと、クラック等の破壊を生じて接合部の電気的
信頼性が低下してしまうのである。
ンプ接合により実装基板上に半導体チップを実装した半
導体装置では、半導体チップの基体と実装基板との線膨
張係数に差があることから、半導体素子の動作／休止に
よる温度サイクルにより接合部に繰り返し歪みが発生す
る。したがって半田バンプが金属疲労を起こし易く、疲
労寿命が短いという難点がある。半田バンプが金属疲労
を起こすと、クラック等の破壊を生じて接合部の電気的
信頼性が低下してしまうのである。
【０００７】半田バンプの疲労寿命を長くするには、下
記の（１）、（２）式から知見されるように半導体装置
における実装高さをより高くすることが有効である。
記の（１）、（２）式から知見されるように半導体装置
における実装高さをより高くすることが有効である。
【数１】 Ｎf ：疲労寿命 Ｃ，ｎ，ｍ：材料定数 ｆ ：温度サイクルの周波数 ΔεP ：最大剪断塑性歪振幅 Ｅ ：半田バンプ材料の活性化エネルギー Ｋ ：ボルツマン定数 Ｔmax ：使用最高温度 Ｌ ：基体中心から最も離れた半田バンプまでの距離 Δα ：半導体チップの基体と実装基板との線膨張係数
の差 ΔＴ ：温度サイクルの温度差 Ｈ ：実装高さ
の差 ΔＴ ：温度サイクルの温度差 Ｈ ：実装高さ
【０００８】（１）式はCoffin-Manson の寿命式と呼ば
れ、一般的に半田バンプの歪み量と疲労寿命との関係を
表したものである。この式によれば、疲労寿命Ｎf は歪
み量Δεp の−ｍ乗に比例していることから、歪み量Δ
εp が少ないほど疲労寿命Ｎf が長くなることが判る。
れ、一般的に半田バンプの歪み量と疲労寿命との関係を
表したものである。この式によれば、疲労寿命Ｎf は歪
み量Δεp の−ｍ乗に比例していることから、歪み量Δ
εp が少ないほど疲労寿命Ｎf が長くなることが判る。
【０００９】また（２）式は歪み量と半導体装置の各パ
ラメータとの関係を材料力学の観点から表したものであ
る。この（２）式によれば、歪み量Δεp は半導体チッ
プの基体中心から最も離れた箇所の半田バンプまでの距
離Ｌに比例し、また実装高さＨの−１乗に比例する。よ
って、実装高さＨを高くすると歪み量Δεp の値が小さ
くなり、ひいては疲労寿命Ｎf が長くなる。以上のこと
から、半導体装置における半田バンプの疲労寿命をより
長くするには、実装高さをより高くすることが有効であ
ることが知見される。
ラメータとの関係を材料力学の観点から表したものであ
る。この（２）式によれば、歪み量Δεp は半導体チッ
プの基体中心から最も離れた箇所の半田バンプまでの距
離Ｌに比例し、また実装高さＨの−１乗に比例する。よ
って、実装高さＨを高くすると歪み量Δεp の値が小さ
くなり、ひいては疲労寿命Ｎf が長くなる。以上のこと
から、半導体装置における半田バンプの疲労寿命をより
長くするには、実装高さをより高くすることが有効であ
ることが知見される。
【００１０】しかしながら、前述したように従来技術で
は、実装基板の半田部を溶融させて半田バンプを接合し
ているため、半田バンプの高さ以上の実装高さを得るこ
とができず、よって製造された半導体装置の半田バンプ
の疲労寿命が短いものとなっている。したがって、実装
高さを高くすることができ、これにより半田バンプの疲
労寿命を長くできる技術の確立が求められている。
は、実装基板の半田部を溶融させて半田バンプを接合し
ているため、半田バンプの高さ以上の実装高さを得るこ
とができず、よって製造された半導体装置の半田バンプ
の疲労寿命が短いものとなっている。したがって、実装
高さを高くすることができ、これにより半田バンプの疲
労寿命を長くできる技術の確立が求められている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するためにこの発明に係る半導体チップは、半導体素子
が形成された基体の表面に設けられたバンプが、この基
体の表面に形成されているとともに、実装基板の表面に
形成された半田部の半田の融点よりも高い融点を有する
半田からなるバンプ本体と、バンプ本体の表面を覆った
状態で形成されているとともに、半田部の半田の融点よ
りも高い融点を有しかつ半田部の半田が溶融している状
態にてこの半田が濡れない材料からなる不濡れ材料膜
と、半田部との接合側にバンプ本体を外部に露出させた
状態で形成された露出部とから構成されたものとなって
いる。
するためにこの発明に係る半導体チップは、半導体素子
が形成された基体の表面に設けられたバンプが、この基
体の表面に形成されているとともに、実装基板の表面に
形成された半田部の半田の融点よりも高い融点を有する
半田からなるバンプ本体と、バンプ本体の表面を覆った
状態で形成されているとともに、半田部の半田の融点よ
りも高い融点を有しかつ半田部の半田が溶融している状
態にてこの半田が濡れない材料からなる不濡れ材料膜
と、半田部との接合側にバンプ本体を外部に露出させた
状態で形成された露出部とから構成されたものとなって
いる。
【００１２】またこの発明に係る半導体装置の製造方法
は、半導体素子を形成した基体の表面にバンプを設けた
半導体チップを用い、表面に半田部を形成した実装基板
の該半田部と上記バンプとの接合により半導体チップを
実装基板に実装する方法であって、予め、基体の表面に
半田部の半田よりも融点の高い半田からなるバンプ本体
を形成し、半田部の半田の融点よりも高い融点を有しか
つこの半田部の半田が溶融している状態にてこの半田が
濡れない材料でバンプの表面を覆い、半田部との接合側
にバンプ本体を外部に露出させた状態で露出部を形成し
てバンプを基体の表面に形成する。次いで露出部を実装
基板の半田部側に向けかつ露出部を半田部に当接させ、
続いて半田部の半田の融点より高い温度でかつバンプの
半田の融点よりも低い温度にて半田部の半田を溶融させ
て半田部とバンプとを接合することにより半導体チップ
を実装基板に実装する。
は、半導体素子を形成した基体の表面にバンプを設けた
半導体チップを用い、表面に半田部を形成した実装基板
の該半田部と上記バンプとの接合により半導体チップを
実装基板に実装する方法であって、予め、基体の表面に
半田部の半田よりも融点の高い半田からなるバンプ本体
を形成し、半田部の半田の融点よりも高い融点を有しか
つこの半田部の半田が溶融している状態にてこの半田が
濡れない材料でバンプの表面を覆い、半田部との接合側
にバンプ本体を外部に露出させた状態で露出部を形成し
てバンプを基体の表面に形成する。次いで露出部を実装
基板の半田部側に向けかつ露出部を半田部に当接させ、
続いて半田部の半田の融点より高い温度でかつバンプの
半田の融点よりも低い温度にて半田部の半田を溶融させ
て半田部とバンプとを接合することにより半導体チップ
を実装基板に実装する。
【００１３】この発明に係る半導体装置は、表面に半田
部が形成されている実装基板と、上記発明の半導体チッ
プとを備え、半導体チップの露出部が実装基板の半田部
に接合されて半導体チップが実装基板に実装されて構成
されたものである。
部が形成されている実装基板と、上記発明の半導体チッ
プとを備え、半導体チップの露出部が実装基板の半田部
に接合されて半導体チップが実装基板に実装されて構成
されたものである。
【００１４】この発明に係る半導体チップでは、露出部
を除くバンプの表面が不濡れ材料膜で覆われており、露
出部においてバンプ本体を構成する半田が露出してい
る。またバンプ本体の半田は半田部の半田の融点よりも
高い融点を有している。このため、実装基板の表面の半
田部にバンプの露出部を当接させた状態で実装基板上に
半導体チップを配置し、半田部の半田の融点より高くか
つバンプ本体の半田の融点よりも低い温度にて加熱処理
すると、半田部の半田のみが溶融してバンプの形状が保
たれる。そして、溶融した半田が露出部の半田に濡れて
接合される一方、この溶融した半田が不濡れ材料膜に濡
れず、バンプの表面全体に濡れ拡がることが防止され
る。
を除くバンプの表面が不濡れ材料膜で覆われており、露
出部においてバンプ本体を構成する半田が露出してい
る。またバンプ本体の半田は半田部の半田の融点よりも
高い融点を有している。このため、実装基板の表面の半
田部にバンプの露出部を当接させた状態で実装基板上に
半導体チップを配置し、半田部の半田の融点より高くか
つバンプ本体の半田の融点よりも低い温度にて加熱処理
すると、半田部の半田のみが溶融してバンプの形状が保
たれる。そして、溶融した半田が露出部の半田に濡れて
接合される一方、この溶融した半田が不濡れ材料膜に濡
れず、バンプの表面全体に濡れ拡がることが防止され
る。
【００１５】またこの発明に係る半導体装置の製造方法
では、半導体チップのバンプ本体の表面を実装基板の半
田部の半田が濡れない材料で覆い、さらに露出部を形成
した後、実装基板の半田部の半田の融点より高くかつバ
ンプ本体の半田の融点よりも低い温度にて半田部の半田
を溶融するので、バンプの形状が保たれつつ半田部と露
出部とが接合され、しかも溶融した半田が露出部以外の
バンプの表面に濡れ拡がるのが防止される。
では、半導体チップのバンプ本体の表面を実装基板の半
田部の半田が濡れない材料で覆い、さらに露出部を形成
した後、実装基板の半田部の半田の融点より高くかつバ
ンプ本体の半田の融点よりも低い温度にて半田部の半田
を溶融するので、バンプの形状が保たれつつ半田部と露
出部とが接合され、しかも溶融した半田が露出部以外の
バンプの表面に濡れ拡がるのが防止される。
【００１６】またこの発明に係る半導体装置は、上記発
明の半導体チップを用いかつ上記発明の半導体装置の製
造方法を用いて製造されるものであることから、実装基
板の半田部の半田が半導体チップの露出部以外のバンプ
の表面に濡れ拡がらずに半田部とバンプとが接合された
ものとなる。
明の半導体チップを用いかつ上記発明の半導体装置の製
造方法を用いて製造されるものであることから、実装基
板の半田部の半田が半導体チップの露出部以外のバンプ
の表面に濡れ拡がらずに半田部とバンプとが接合された
ものとなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施形態を図
面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る半導体チ
ップの第１実施形態を示す側断面図である。図１に示す
ようにこの半導体チップ１は、半導体素子（図示略）が
形成された例えばシリコンチップからなる基体２の回路
形成面にバンプ３が設けられて構成されており、後述す
るように実装基板の表面に形成された半田部とバンプ３
を介して接合されるものである。
面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る半導体チ
ップの第１実施形態を示す側断面図である。図１に示す
ようにこの半導体チップ１は、半導体素子（図示略）が
形成された例えばシリコンチップからなる基体２の回路
形成面にバンプ３が設けられて構成されており、後述す
るように実装基板の表面に形成された半田部とバンプ３
を介して接合されるものである。
【００１８】バンプ３は、基体２の表面に形成されてい
るバンプ本体３ａと、バンプ本体３ａの表面を覆った状
態で形成されている不濡れ材料膜３ｂと、実装基板の半
田部との接合側に形成された露出部３ｃとから構成され
ている。バンプ本体３ａは、上記半田部の半田の融点よ
りも高い融点を有するとともにこの半田部の半田との濡
れ性が良く、さらに少なくともＰｂを含んで濃硫酸との
間で硫酸鉛（II) （ＰｂＳＯ4 ）等の硫酸化合物、また
は硫化鉛（II) （ＰｂＳ）等の硫化物を形成可能な半田
からなる。ここでは、例えばバンプ本体３ａはＰｂとＳ
ｎとからなるとともに組成比がＰｂ：Ｓｎ＝９５：５で
あり、濃硫酸との間で主にＰｂＳＯ4 を形成する半田
（融点＝３１４℃）で形成されている。
るバンプ本体３ａと、バンプ本体３ａの表面を覆った状
態で形成されている不濡れ材料膜３ｂと、実装基板の半
田部との接合側に形成された露出部３ｃとから構成され
ている。バンプ本体３ａは、上記半田部の半田の融点よ
りも高い融点を有するとともにこの半田部の半田との濡
れ性が良く、さらに少なくともＰｂを含んで濃硫酸との
間で硫酸鉛（II) （ＰｂＳＯ4 ）等の硫酸化合物、また
は硫化鉛（II) （ＰｂＳ）等の硫化物を形成可能な半田
からなる。ここでは、例えばバンプ本体３ａはＰｂとＳ
ｎとからなるとともに組成比がＰｂ：Ｓｎ＝９５：５で
あり、濃硫酸との間で主にＰｂＳＯ4 を形成する半田
（融点＝３１４℃）で形成されている。
【００１９】また不濡れ材料膜３ｂは、上記半田部の半
田の融点よりも高い融点を有し、かつこの半田部の半田
が溶融している状態にて半田が濡れない材料で形成され
ている。なお、一般に定義されているのと同様、この明
細書中において「濡れる」「濡れない」は次のように定
義することとする。すなわち、固体面上に液体を滴下し
た場合に、液体の表面が固体面と交わる点において液体
面に引いた接線と固体面とのなす角で液体を含む側の角
度（接触角）θが、θ＜９０°の場合を濡れる、θ≧９
０°の場合を濡れないと定義する。したがって、溶融し
ている半田部の半田を不濡れ材料膜３ｂの面に滴下した
場合に、半田の表面に引いた接線と不濡れ材料膜３ｂの
面とのなす接触角θがθ≧９０°となるような材料で不
濡れ材料膜３ｂが形成されている。
田の融点よりも高い融点を有し、かつこの半田部の半田
が溶融している状態にて半田が濡れない材料で形成され
ている。なお、一般に定義されているのと同様、この明
細書中において「濡れる」「濡れない」は次のように定
義することとする。すなわち、固体面上に液体を滴下し
た場合に、液体の表面が固体面と交わる点において液体
面に引いた接線と固体面とのなす角で液体を含む側の角
度（接触角）θが、θ＜９０°の場合を濡れる、θ≧９
０°の場合を濡れないと定義する。したがって、溶融し
ている半田部の半田を不濡れ材料膜３ｂの面に滴下した
場合に、半田の表面に引いた接線と不濡れ材料膜３ｂの
面とのなす接触角θがθ≧９０°となるような材料で不
濡れ材料膜３ｂが形成されている。
【００２０】ここでは、後述するように実装基板の半田
部が例えばＰｂとＳｎとからなり、その組成比がＰｂ：
Ｓｎ＝６３：３７の半田で構成されてバンプ３のバンプ
本体３ａの融点よりも低い融点（融点＝１８３℃）のも
のからなっている。これに対して不濡れ材料膜３ｂは、
半田部の半田の融点よりも高い融点を有しかつこの半田
が濡れない主にＰｂＳＯ4 （融点＝１０７０℃〜１０８
４℃）で形成されている。
部が例えばＰｂとＳｎとからなり、その組成比がＰｂ：
Ｓｎ＝６３：３７の半田で構成されてバンプ３のバンプ
本体３ａの融点よりも低い融点（融点＝１８３℃）のも
のからなっている。これに対して不濡れ材料膜３ｂは、
半田部の半田の融点よりも高い融点を有しかつこの半田
が濡れない主にＰｂＳＯ4 （融点＝１０７０℃〜１０８
４℃）で形成されている。
【００２１】バンプ３の露出部３ｃは、実装基板の半田
部との接合側にバンプ本体３ａを外部に露出させた状態
で形成されたものである。この露出部３ｃは、実装基板
の半田部と直接接触して接合される部分であり、半田部
と接合した際に接合後の強度が小さくならず、しかも実
装高さが低くならない適切な大きさに設定されている。
部との接合側にバンプ本体３ａを外部に露出させた状態
で形成されたものである。この露出部３ｃは、実装基板
の半田部と直接接触して接合される部分であり、半田部
と接合した際に接合後の強度が小さくならず、しかも実
装高さが低くならない適切な大きさに設定されている。
【００２２】図２はこのような半導体チップ１の形成方
法の一例を示す工程図である。半導体チップ１を形成す
るにあたっては、まず図２（ａ）に示すようにダイシン
グを行う前でかつ半導体素子およびバンプ本体３ａが形
成されたシリコンのウエハ２ａを用意する。バンプ本体
３ａは、ウエハ２ａに予め設けられているパッド上に、
既知のバンプ形成技術によって形成されたもので、バン
プ本体３ａの高さは例えば図１１に示した従来のバンプ
高さｈ1 と同じ高さとなっている。
法の一例を示す工程図である。半導体チップ１を形成す
るにあたっては、まず図２（ａ）に示すようにダイシン
グを行う前でかつ半導体素子およびバンプ本体３ａが形
成されたシリコンのウエハ２ａを用意する。バンプ本体
３ａは、ウエハ２ａに予め設けられているパッド上に、
既知のバンプ形成技術によって形成されたもので、バン
プ本体３ａの高さは例えば図１１に示した従来のバンプ
高さｈ1 と同じ高さとなっている。
【００２３】次いで約９６ｗｔ％の濃硫酸溶液の入った
容器を用意し、これにウエハ２ａを約１０秒間浸漬す
る。このとき、バンプ本体３ａの表面では例えは下記式
で表される化学反応が進行し、図２（ｂ）に示すように
バンプ本体３ａの表面には主にＰｂＳＯ4 からなる不濡
れ材料膜３ｂが数十Åの厚みで形成される。 Ｈ2 ＳＯ4 ＋Ｐｂ→ＰｂＳＯ4 ＋Ｈ2
容器を用意し、これにウエハ２ａを約１０秒間浸漬す
る。このとき、バンプ本体３ａの表面では例えは下記式
で表される化学反応が進行し、図２（ｂ）に示すように
バンプ本体３ａの表面には主にＰｂＳＯ4 からなる不濡
れ材料膜３ｂが数十Åの厚みで形成される。 Ｈ2 ＳＯ4 ＋Ｐｂ→ＰｂＳＯ4 ＋Ｈ2
【００２４】濃硫酸溶液に浸漬した後はウエハ２ａを超
純水に浸漬し、さらに流水で余分な硫酸を洗浄した後に
乾燥させる。続いて図２（ｃ）に示すように露出部３ｃ
を形成する。この露出部３ｃの形成は、例えばプロービ
ングにより、バンプ本体３ａの実装基板の半田部との接
合側、つまり先端側の不濡れ材料膜３ｂを破壊すること
によって行う。このとき、露出部３ｃの大きさが小さ過
ぎると半田部と接合した際に接合後の強度が小さくな
り、大き過ぎると実装高さが低くなってしまうため、露
出部３ｃをこれらの不都合が生じない大きさに形成する
ことが重要である。そして、露出部３ｃを形成した後に
ウエハ２ａをダイシングすることにより、シリコンチッ
プからなる基体２の回路形成面にバンプ３が形成されて
なる半導体チップ１が得られる。
純水に浸漬し、さらに流水で余分な硫酸を洗浄した後に
乾燥させる。続いて図２（ｃ）に示すように露出部３ｃ
を形成する。この露出部３ｃの形成は、例えばプロービ
ングにより、バンプ本体３ａの実装基板の半田部との接
合側、つまり先端側の不濡れ材料膜３ｂを破壊すること
によって行う。このとき、露出部３ｃの大きさが小さ過
ぎると半田部と接合した際に接合後の強度が小さくな
り、大き過ぎると実装高さが低くなってしまうため、露
出部３ｃをこれらの不都合が生じない大きさに形成する
ことが重要である。そして、露出部３ｃを形成した後に
ウエハ２ａをダイシングすることにより、シリコンチッ
プからなる基体２の回路形成面にバンプ３が形成されて
なる半導体チップ１が得られる。
【００２５】上記のように形成される半導体チップ１で
は、バンプ３の表面が露出部３ｃを除いて不濡れ材料膜
３ｂで覆われている。またバンプ本体３ａの半田は半田
部の半田の融点よりも高い融点を有している。このた
め、半導体チップ１を実装基板に実装するに際し、実装
基板の表面の半田部にバンプ３を向けかつ半田部にバン
プ３の露出部３ｃを当接させた状態で実装基板上に半導
体チップ１を配置し、半田部の半田の融点より高くかつ
バンプ本体３ａの半田の融点よりも低い温度にて加熱処
理すると、半田部の半田のみが溶融してバンプ３の形状
が保たれる。そして、溶融した半田部の半田がバンプ本
体３ａの露出部３ｃにおいて露出している半田に良好に
濡れて接合される一方、この溶融した半田がバンプ３の
表面全体に濡れ拡がることが防止される。
は、バンプ３の表面が露出部３ｃを除いて不濡れ材料膜
３ｂで覆われている。またバンプ本体３ａの半田は半田
部の半田の融点よりも高い融点を有している。このた
め、半導体チップ１を実装基板に実装するに際し、実装
基板の表面の半田部にバンプ３を向けかつ半田部にバン
プ３の露出部３ｃを当接させた状態で実装基板上に半導
体チップ１を配置し、半田部の半田の融点より高くかつ
バンプ本体３ａの半田の融点よりも低い温度にて加熱処
理すると、半田部の半田のみが溶融してバンプ３の形状
が保たれる。そして、溶融した半田部の半田がバンプ本
体３ａの露出部３ｃにおいて露出している半田に良好に
濡れて接合される一方、この溶融した半田がバンプ３の
表面全体に濡れ拡がることが防止される。
【００２６】次に、上記のように形成される半導体チッ
プ１を用いた半導体装置の製造方法に基づき、この発明
に係る半導体装置の製造方法の第１実施形態を図３を用
いて説明する。半導体装置を製造するにあたっては、予
め、上記の工程を行って半導体チップ１を用意するとと
もに、図３（ａ）〜（ｃ）に示す工程を行って表面に半
田部５が形成された実装基板４を用意する。
プ１を用いた半導体装置の製造方法に基づき、この発明
に係る半導体装置の製造方法の第１実施形態を図３を用
いて説明する。半導体装置を製造するにあたっては、予
め、上記の工程を行って半導体チップ１を用意するとと
もに、図３（ａ）〜（ｃ）に示す工程を行って表面に半
田部５が形成された実装基板４を用意する。
【００２７】すなわち、図３（ａ）に示すように実装基
板２の表面に設けられているパッド（図示略）上にメッ
キ等の方法によって半田部５を形成する。上記パッド
は、接合する半導体チップ１のバンプ３に対応する位置
に設けておく。半田部５は、バンプ３のバンプ本体３ａ
を構成する半田の融点よりも低い融点で、かつそのバン
プ本体３ａの半田と濡れ性が良い半田であればいかなる
ものを用いることができる。ここでは、前述したように
例えばＰｂ：Ｓｎ＝６３：３７の半田を用いて半田部５
を形成する。
板２の表面に設けられているパッド（図示略）上にメッ
キ等の方法によって半田部５を形成する。上記パッド
は、接合する半導体チップ１のバンプ３に対応する位置
に設けておく。半田部５は、バンプ３のバンプ本体３ａ
を構成する半田の融点よりも低い融点で、かつそのバン
プ本体３ａの半田と濡れ性が良い半田であればいかなる
ものを用いることができる。ここでは、前述したように
例えばＰｂ：Ｓｎ＝６３：３７の半田を用いて半田部５
を形成する。
【００２８】次いで図３（ｂ）に示すように、半田部５
を清浄でかつ平坦な例えば金属等からなる治具で押しつ
ぶし、半田部５上に半導体チップ１のバンプ３を配置し
て半田部５を溶融してもバンプ３がズレ落ちないように
しておく。その後、このように平坦化処理された半田部
５上にフラックス６を塗布する。
を清浄でかつ平坦な例えば金属等からなる治具で押しつ
ぶし、半田部５上に半導体チップ１のバンプ３を配置し
て半田部５を溶融してもバンプ３がズレ落ちないように
しておく。その後、このように平坦化処理された半田部
５上にフラックス６を塗布する。
【００２９】こうして半導体チップ１と実装基板４とを
用意した後は、次いで図３（ｄ）に示すように半導体チ
ップ１のバンプ３の露出面３ｃを実装基板４の半田部５
側に向け、かつ露出面３ｃを半田部５に当接させる。つ
まり半田部５を上方に向けて配置した実装基板４上に、
半田部５とバンプ３とを位置合わせした状態で半導体チ
ップ１を配置する。続いてリフロー炉に通し、半田部５
の半田を溶融する。このリフロー時には、半導体チップ
１および実装基板４が加熱される加熱温度Ｔma x を、半
田部５の半田の融点Ｔ1 より高くかつバンプ本体３ａの
半田の融点Ｔ2よりも低い温度に設定する（Ｔ1 ＜Ｔ
max ＜Ｔ2 ）。
用意した後は、次いで図３（ｄ）に示すように半導体チ
ップ１のバンプ３の露出面３ｃを実装基板４の半田部５
側に向け、かつ露出面３ｃを半田部５に当接させる。つ
まり半田部５を上方に向けて配置した実装基板４上に、
半田部５とバンプ３とを位置合わせした状態で半導体チ
ップ１を配置する。続いてリフロー炉に通し、半田部５
の半田を溶融する。このリフロー時には、半導体チップ
１および実装基板４が加熱される加熱温度Ｔma x を、半
田部５の半田の融点Ｔ1 より高くかつバンプ本体３ａの
半田の融点Ｔ2よりも低い温度に設定する（Ｔ1 ＜Ｔ
max ＜Ｔ2 ）。
【００３０】これは、加熱温度Ｔmax がバンプ本体３ａ
の半田の融点Ｔ2 よりも高いと、バンプ本体３ａが溶融
してバンプ本体３ａ表面の不濡れ材料膜３ｂが破壊され
てしまうためである。不濡れ材料膜３ｂが破壊される
と、半田部５の半田がバンプ３の表面全体に濡れ拡が
り、結果的に実装高さが従来技術の実装高さと同じ程度
になってしまうのである。またバンプ本体３ａ自体も溶
融するため、半導体チップ１の荷重が加わるとバンプ３
全体が変形してしまい、従来技術の実装高さよりも低い
実装高さになる恐れもある。一方、加熱温度Ｔmax が半
田部５の半田の融点Ｔ1 より低い場合にはこの半田が溶
融しないため、半田部５とバンプ３との接合がなされな
くなる。
の半田の融点Ｔ2 よりも高いと、バンプ本体３ａが溶融
してバンプ本体３ａ表面の不濡れ材料膜３ｂが破壊され
てしまうためである。不濡れ材料膜３ｂが破壊される
と、半田部５の半田がバンプ３の表面全体に濡れ拡が
り、結果的に実装高さが従来技術の実装高さと同じ程度
になってしまうのである。またバンプ本体３ａ自体も溶
融するため、半導体チップ１の荷重が加わるとバンプ３
全体が変形してしまい、従来技術の実装高さよりも低い
実装高さになる恐れもある。一方、加熱温度Ｔmax が半
田部５の半田の融点Ｔ1 より低い場合にはこの半田が溶
融しないため、半田部５とバンプ３との接合がなされな
くなる。
【００３１】前述したようにこの実施形態では、半田部
５の半田の融点Ｔ1 は１８３℃、半導体チップ１のバン
プ本体３ａの半田の融点Ｔ2 は３１４℃となっている。
よって、加熱温度Ｔmax を１８３℃より高くかつ３１４
℃より低い温度に設定する。なお、半導体チップ１のバ
ンプ３を溶融せずに実装基板４の半田部５の半田を完全
に溶融し、露出部３ｃのみに濡れるようにするために
は、上記温度範囲においてさらに加熱温度Ｔmax を半田
部５の半田の融点Ｔ1 よりも５０℃程度高い２３０℃付
近に設定することが好適である（Ｔmax −Ｔ1 ≒５０
℃）。
５の半田の融点Ｔ1 は１８３℃、半導体チップ１のバン
プ本体３ａの半田の融点Ｔ2 は３１４℃となっている。
よって、加熱温度Ｔmax を１８３℃より高くかつ３１４
℃より低い温度に設定する。なお、半導体チップ１のバ
ンプ３を溶融せずに実装基板４の半田部５の半田を完全
に溶融し、露出部３ｃのみに濡れるようにするために
は、上記温度範囲においてさらに加熱温度Ｔmax を半田
部５の半田の融点Ｔ1 よりも５０℃程度高い２３０℃付
近に設定することが好適である（Ｔmax −Ｔ1 ≒５０
℃）。
【００３２】上記リフローによって、実装基板４の半田
部５の半田のみが溶融し、この半田がバンプ３の露出部
３ｃにて露出している半田と良好に濡れて半田部４と露
出部３ｃとが接合される一方、露出部３ｃを除くバンプ
３の表面には不濡れ材料膜３ｂが形成されているため、
溶融した半田は露出部３ｃ以外のバンプ３の表面に濡れ
拡がらない。またリフロー時にはフラックス６の有機成
分が蒸発し、これによりフラックス６がほとんど除去さ
れる。この際、実装基板４上にはフラックス６の残さが
若干残るが、これは後の洗浄工程にて除去される。以上
の工程により図３（ｅ）に示すように、実装基板４上に
半導体チップ１が実装されて構成された、この発明に係
る半導体装置の第１実施形態となる半導体装置７が製造
される。
部５の半田のみが溶融し、この半田がバンプ３の露出部
３ｃにて露出している半田と良好に濡れて半田部４と露
出部３ｃとが接合される一方、露出部３ｃを除くバンプ
３の表面には不濡れ材料膜３ｂが形成されているため、
溶融した半田は露出部３ｃ以外のバンプ３の表面に濡れ
拡がらない。またリフロー時にはフラックス６の有機成
分が蒸発し、これによりフラックス６がほとんど除去さ
れる。この際、実装基板４上にはフラックス６の残さが
若干残るが、これは後の洗浄工程にて除去される。以上
の工程により図３（ｅ）に示すように、実装基板４上に
半導体チップ１が実装されて構成された、この発明に係
る半導体装置の第１実施形態となる半導体装置７が製造
される。
【００３３】このように第１実施形態の半導体装置の製
造方法によれば、半導体チップ１のバンプ本体３ａの表
面を不濡れ材料膜３ｂで覆い、さらに露出部３ｃを形成
した後、実装基板４の半田部５の半田の融点より高くか
つバンプ３のバンプ本体３ａの半田の融点よりも低い温
度にて半田部５の半田を溶融するので、バンプ３の形状
を保ちつつ半田部５と露出部３ｃとを良好に接合するこ
とができ、しかも溶融した半田が露出部３ｃ以外のバン
プ３の表面に濡れ拡がるのを防止することができる。こ
の結果、従来ではバンプ高さがほぼ実装高さとなってい
たのに対し、溶融した半田が濡れ拡がらない分だけバン
プ高さよりも高い実装高さｈ2 を得ることができる。
造方法によれば、半導体チップ１のバンプ本体３ａの表
面を不濡れ材料膜３ｂで覆い、さらに露出部３ｃを形成
した後、実装基板４の半田部５の半田の融点より高くか
つバンプ３のバンプ本体３ａの半田の融点よりも低い温
度にて半田部５の半田を溶融するので、バンプ３の形状
を保ちつつ半田部５と露出部３ｃとを良好に接合するこ
とができ、しかも溶融した半田が露出部３ｃ以外のバン
プ３の表面に濡れ拡がるのを防止することができる。こ
の結果、従来ではバンプ高さがほぼ実装高さとなってい
たのに対し、溶融した半田が濡れ拡がらない分だけバン
プ高さよりも高い実装高さｈ2 を得ることができる。
【００３４】したがって、従来技術の方法と比較して実
装高さを高くできるので、半導体チップ１の基体２と実
装基板４との線膨張係数の差から熱によってバンプ３等
に生じる歪みの量を低減することができ、バンプ３の疲
労寿命を延伸することができる。また半導体装置７はこ
のような方法により製造されたものであるので、疲労寿
命が長く、長時間にわたって接合部の電気的信頼性を確
保できるものとなる。
装高さを高くできるので、半導体チップ１の基体２と実
装基板４との線膨張係数の差から熱によってバンプ３等
に生じる歪みの量を低減することができ、バンプ３の疲
労寿命を延伸することができる。また半導体装置７はこ
のような方法により製造されたものであるので、疲労寿
命が長く、長時間にわたって接合部の電気的信頼性を確
保できるものとなる。
【００３５】ここで、第１実施形態の製造方法を用い、
下記の条件にて半導体チップ１を実装基板４に実装する
場合の実装高さを調べた結果について述べる。 半導体チップ１の基体２：１０ｍｍ平方×６００μｍのシリコン材質 バンプ３ ：組成；Ｐｂ：Ｓｎ＝９５：５、高さ；１００μｍ パッド径；１２０μｍ、個数；１００個 露出部３ｃの直径；１００μｍ 実装基板４の半田部５ ：組成；Ｐｂ：Ｓｎ＝６３：３７、 体積；バンプ３の半分、 パッド径；１２０μｍ
下記の条件にて半導体チップ１を実装基板４に実装する
場合の実装高さを調べた結果について述べる。 半導体チップ１の基体２：１０ｍｍ平方×６００μｍのシリコン材質 バンプ３ ：組成；Ｐｂ：Ｓｎ＝９５：５、高さ；１００μｍ パッド径；１２０μｍ、個数；１００個 露出部３ｃの直径；１００μｍ 実装基板４の半田部５ ：組成；Ｐｂ：Ｓｎ＝６３：３７、 体積；バンプ３の半分、 パッド径；１２０μｍ
【００３６】上記条件にて半導体チップ１の重量や半田
の表面張力等を考慮して演算を行ったところ、１３０μ
ｍの実装高さが得られた。一方、同一材料を用いて従来
技術の方法により実装を行った際の実装高さを演算した
結果、実装高さは１００μｍであった。したがって、第
１実施形態によれば従来よりも実装高さが３０％程度増
加することが演算結果からも確認された。
の表面張力等を考慮して演算を行ったところ、１３０μ
ｍの実装高さが得られた。一方、同一材料を用いて従来
技術の方法により実装を行った際の実装高さを演算した
結果、実装高さは１００μｍであった。したがって、第
１実施形態によれば従来よりも実装高さが３０％程度増
加することが演算結果からも確認された。
【００３７】なお、第１実施形態では、半導体チップ１
のバンプ３のバンプ本体３ａおよび実装基板４の半田部
５の半田組成を指定したが、この例に限定されない。バ
ンプ本体３ａの半田と半田部５の半田との間の濡れ性が
良く、かつ少なくともバンプ本体３ａの半田にＰｂが含
まれていればどのような半田材料であってもよい。
のバンプ３のバンプ本体３ａおよび実装基板４の半田部
５の半田組成を指定したが、この例に限定されない。バ
ンプ本体３ａの半田と半田部５の半田との間の濡れ性が
良く、かつ少なくともバンプ本体３ａの半田にＰｂが含
まれていればどのような半田材料であってもよい。
【００３８】またバンプ本体３ａの表面の不濡れ材料膜
３ｂが主にＰｂＳＯ4 からなる場合を述べたが、ＰｂＳ
（融点＝１１１４℃）で形成されていてもよく、またＰ
ｂＳとＰｂＳＯ4 とから形成されていてもよい。さらに
上記実施形態では、プロービングによって不濡れ材料膜
３ｂを破壊して露出部３ｃを形成したが、不濡れ材料膜
３ｂを除去してバンプ本体３ａの半田を外部に露出でき
る方法であれば、いずれの方法を用いることもできる。
例えば研磨によって不濡れ材料膜３ｂを除去してもよ
い。
３ｂが主にＰｂＳＯ4 からなる場合を述べたが、ＰｂＳ
（融点＝１１１４℃）で形成されていてもよく、またＰ
ｂＳとＰｂＳＯ4 とから形成されていてもよい。さらに
上記実施形態では、プロービングによって不濡れ材料膜
３ｂを破壊して露出部３ｃを形成したが、不濡れ材料膜
３ｂを除去してバンプ本体３ａの半田を外部に露出でき
る方法であれば、いずれの方法を用いることもできる。
例えば研磨によって不濡れ材料膜３ｂを除去してもよ
い。
【００３９】次に、この発明に係る半導体チップの第２
実施形態を図４に示す側断面図を用いて説明する。な
お、図において第１実施形態と同一の形成要素には同一
の符号を付して説明を省略する。この半導体チップ１１
において第１実施形態の半導体チップ１と相違するとこ
ろは、バンプ１３の不濡れ材料膜１３ｂが半導体チップ
１１を実装する実装基板の半田部の半田の融点よりも高
い融点を有する樹脂で形成されている点、および不濡れ
材料膜１３ｂが半導体チップ１１の基体２の回路形成面
にも形成されている点にある。
実施形態を図４に示す側断面図を用いて説明する。な
お、図において第１実施形態と同一の形成要素には同一
の符号を付して説明を省略する。この半導体チップ１１
において第１実施形態の半導体チップ１と相違するとこ
ろは、バンプ１３の不濡れ材料膜１３ｂが半導体チップ
１１を実装する実装基板の半田部の半田の融点よりも高
い融点を有する樹脂で形成されている点、および不濡れ
材料膜１３ｂが半導体チップ１１の基体２の回路形成面
にも形成されている点にある。
【００４０】すなわち、半導体チップ１１において基体
２の回路形成面に設けられたバンプ１３は、基体２の表
面に形成されているバンプ本体１３ａと、バンプ本体１
３ａの表面を覆った状態で形成されている不濡れ材料膜
１３ｂと、実装基板の半田部との接合側に形成された露
出部１３ｃとから構成されている。バンプ本体１３ａ
は、上記半田部の半田の融点よりも高い融点を有すると
ともにこの半田部の半田との濡れ性が良い半田からな
る。ここでは、第１実施形態と同様にバンプ本体１３ａ
は、組成および組成比がＰｂ：Ｓｎ＝９５：５である半
田で形成されている。
２の回路形成面に設けられたバンプ１３は、基体２の表
面に形成されているバンプ本体１３ａと、バンプ本体１
３ａの表面を覆った状態で形成されている不濡れ材料膜
１３ｂと、実装基板の半田部との接合側に形成された露
出部１３ｃとから構成されている。バンプ本体１３ａ
は、上記半田部の半田の融点よりも高い融点を有すると
ともにこの半田部の半田との濡れ性が良い半田からな
る。ここでは、第１実施形態と同様にバンプ本体１３ａ
は、組成および組成比がＰｂ：Ｓｎ＝９５：５である半
田で形成されている。
【００４１】また不濡れ材料膜１３ｂは、実装基板の半
田部の半田の融点よりも高い融点を有しかつ絶縁性を有
する樹脂で形成されている。通常、樹脂は半田部の半田
が溶融している状態にて半田が濡れないものである。こ
のような樹脂としては、例えば芳香環や複素環を主鎖に
持ち、かつ脂肪族部分が少なく高極性のヘテロ原子基を
含む樹脂、例えばポリイミド、芳香族ポリアミド、ポリ
ベンゾイミダゾール等の樹脂が挙げられる。ここでは、
第１実施形態と同様に実装基板の半田部が、バンプ１３
のバンプ本体１３ａの融点よりも低い融点のＰｂ：Ｓｎ
＝６３：３７の半田で構成されている。これに対して不
濡れ材料膜１３ｂは、半田部の半田の融点よりも高い融
点を有するポリイミドで形成されている。
田部の半田の融点よりも高い融点を有しかつ絶縁性を有
する樹脂で形成されている。通常、樹脂は半田部の半田
が溶融している状態にて半田が濡れないものである。こ
のような樹脂としては、例えば芳香環や複素環を主鎖に
持ち、かつ脂肪族部分が少なく高極性のヘテロ原子基を
含む樹脂、例えばポリイミド、芳香族ポリアミド、ポリ
ベンゾイミダゾール等の樹脂が挙げられる。ここでは、
第１実施形態と同様に実装基板の半田部が、バンプ１３
のバンプ本体１３ａの融点よりも低い融点のＰｂ：Ｓｎ
＝６３：３７の半田で構成されている。これに対して不
濡れ材料膜１３ｂは、半田部の半田の融点よりも高い融
点を有するポリイミドで形成されている。
【００４２】またバンプ１３の露出部１３ｃは、第１実
施形態の露出部３ｃと同様に実装基板の半田部との接合
側にバンプ本体１３ａを外部に露出させた状態で形成さ
れている。また半田部と接合した際に接合後の強度が小
さくならず、しかも実装高さが低くならない適切な大き
さに設定されている。そして、半導体チップ１１の回路
形成面には、このようなバンプ本体１３ａと不濡れ材料
膜１３ｂと露出部１３ｃとからなるバンプ１３が設けら
れているとともに、バンプ１３が設けられた箇所以外の
回路形成面が不濡れ材料膜１３ｂで覆われている。
施形態の露出部３ｃと同様に実装基板の半田部との接合
側にバンプ本体１３ａを外部に露出させた状態で形成さ
れている。また半田部と接合した際に接合後の強度が小
さくならず、しかも実装高さが低くならない適切な大き
さに設定されている。そして、半導体チップ１１の回路
形成面には、このようなバンプ本体１３ａと不濡れ材料
膜１３ｂと露出部１３ｃとからなるバンプ１３が設けら
れているとともに、バンプ１３が設けられた箇所以外の
回路形成面が不濡れ材料膜１３ｂで覆われている。
【００４３】図５はこのような半導体チップ１１の形成
方法の一例を示す工程図である。半導体チップ１１を形
成するにあたっては、まず図５（ａ）に示すようにダイ
シングを行う前でかつ半導体素子およびバンプ本体１３
ａが形成されたシリコンのウエハ２ａを用意する。バン
プ本体１３ａは、ウエハ２ａに予め設けられているパッ
ド上に、既知のバンプ形成技術によって形成されたもの
で、バンプ本体１３ａの高さは例えば図１１に示した従
来のバンプ高さｈ1 と同じ高さとなっている。
方法の一例を示す工程図である。半導体チップ１１を形
成するにあたっては、まず図５（ａ）に示すようにダイ
シングを行う前でかつ半導体素子およびバンプ本体１３
ａが形成されたシリコンのウエハ２ａを用意する。バン
プ本体１３ａは、ウエハ２ａに予め設けられているパッ
ド上に、既知のバンプ形成技術によって形成されたもの
で、バンプ本体１３ａの高さは例えば図１１に示した従
来のバンプ高さｈ1 と同じ高さとなっている。
【００４４】次いで、ウエハ２ａ表面にポリイミド前駆
体（例えばパイラリンＰＤ ＰＩ２７４２ デュポン社
製）を滴下する。この量は、例えば不濡れ材料膜１３ａ
を約１０μｍの厚みで形成する場合には、ウエハ２の直
径が６インチであれば、４ｃｃ程度が適当である。続い
て、スピンコーターを使用して例えば８００ｒｐｍの回
転数で約１０秒間ウエハ２ａを回転させた後、１８００
ｒｐｍの回転数で３０秒間ウエハ２ａを回転させ、ポリ
イミド前駆体の膜をウエハ２ａ表面全体およびバンプ本
体１３ａの表面に均一に塗布する。
体（例えばパイラリンＰＤ ＰＩ２７４２ デュポン社
製）を滴下する。この量は、例えば不濡れ材料膜１３ａ
を約１０μｍの厚みで形成する場合には、ウエハ２の直
径が６インチであれば、４ｃｃ程度が適当である。続い
て、スピンコーターを使用して例えば８００ｒｐｍの回
転数で約１０秒間ウエハ２ａを回転させた後、１８００
ｒｐｍの回転数で３０秒間ウエハ２ａを回転させ、ポリ
イミド前駆体の膜をウエハ２ａ表面全体およびバンプ本
体１３ａの表面に均一に塗布する。
【００４５】その後、プリベークホットプレートにて８
５℃程度で約４分、１００℃程度で約４分、さらにオー
ブンにて８０℃程度で約６０分間プリベークを行う。こ
れによりウエハ２ａ表面およびバンプ本体１３ａの表面
に約２０μｍの厚みのポリイミド前駆体の膜が形成され
る。その後、ウエハ２ａを硬化炉に投入し、窒素雰囲気
中において１００℃程度で約３０分間ポリイミド前駆体
の膜を硬化（イミド化）させてポリイミドを得る。な
お、この硬化時間ではポリイミド前駆体は完全にはイミ
ド化しないが、得られるポリイミドは不濡れ材料膜１３
ｂとして支障がない。こうしてウエハ２ａ表面およびバ
ンプ本体１３ａの表面に約１０μｍの厚みのポリイミド
からなる不濡れ材料膜１３ｂが形成される。
５℃程度で約４分、１００℃程度で約４分、さらにオー
ブンにて８０℃程度で約６０分間プリベークを行う。こ
れによりウエハ２ａ表面およびバンプ本体１３ａの表面
に約２０μｍの厚みのポリイミド前駆体の膜が形成され
る。その後、ウエハ２ａを硬化炉に投入し、窒素雰囲気
中において１００℃程度で約３０分間ポリイミド前駆体
の膜を硬化（イミド化）させてポリイミドを得る。な
お、この硬化時間ではポリイミド前駆体は完全にはイミ
ド化しないが、得られるポリイミドは不濡れ材料膜１３
ｂとして支障がない。こうしてウエハ２ａ表面およびバ
ンプ本体１３ａの表面に約１０μｍの厚みのポリイミド
からなる不濡れ材料膜１３ｂが形成される。
【００４６】不濡れ材料膜１３ｂを形成した後は、図５
（ｃ）に示すように第１実施形態と同様にして露出部１
３ｃを形成し、続いてウエハ２ａをダイシングすること
により、シリコンチップからなる基体２の回路形成面に
バンプ１３が形成されてなる半導体チップ１１を得る。
（ｃ）に示すように第１実施形態と同様にして露出部１
３ｃを形成し、続いてウエハ２ａをダイシングすること
により、シリコンチップからなる基体２の回路形成面に
バンプ１３が形成されてなる半導体チップ１１を得る。
【００４７】上記のように形成される半導体チップ１１
では、バンプ１３の表面が露出部１３ｃを除いて不濡れ
材料膜１３ｂで覆われている。このため、第１実施形態
の半導体チップ１と同様に、半導体チップ１１を実装基
板に実装するに際し、実装基板の表面の半田部とバンプ
１３とを位置合わせした状態で実装基板上に半導体チッ
プ１１を配置し、半田部の半田のみを溶融させれば、露
出部１３ｃにおける半田に溶融した半田部の半田が良好
に濡れて接合され、しかもこの溶融した半田がバンプ１
３の表面全体に濡れ拡がることが防止される。また、不
濡れ材料膜１３ｂは絶縁性のポリイミドからなるため、
基体２の回路形成面に不濡れ材料膜１３ｂが形成されて
いてもバンプ１３以外の箇所で実装基板と半導体チップ
１１とが導通することが防止される。
では、バンプ１３の表面が露出部１３ｃを除いて不濡れ
材料膜１３ｂで覆われている。このため、第１実施形態
の半導体チップ１と同様に、半導体チップ１１を実装基
板に実装するに際し、実装基板の表面の半田部とバンプ
１３とを位置合わせした状態で実装基板上に半導体チッ
プ１１を配置し、半田部の半田のみを溶融させれば、露
出部１３ｃにおける半田に溶融した半田部の半田が良好
に濡れて接合され、しかもこの溶融した半田がバンプ１
３の表面全体に濡れ拡がることが防止される。また、不
濡れ材料膜１３ｂは絶縁性のポリイミドからなるため、
基体２の回路形成面に不濡れ材料膜１３ｂが形成されて
いてもバンプ１３以外の箇所で実装基板と半導体チップ
１１とが導通することが防止される。
【００４８】次に、上記のように形成される半導体チッ
プ１１を用いた半導体装置の製造方法に基づき、この発
明に係る半導体装置の製造方法の第２実施形態を図６を
用いて説明する。半導体装置を製造するにあたっては、
予め、上記の工程を行って半導体チップ１１を用意する
とともに、前述した図３（ａ）〜（ｃ）に示す工程と同
じ図６（ａ）〜（ｃ）に示す工程を行って表面に半田部
５が形成された実装基板４を用意する。半田部５は、バ
ンプ３のバンプ本体３ａを構成する半田の融点よりも低
い融点で、かつそのバンプ本体３ａの半田と濡れ性が良
い半田であればいかなるものを用いることができる。こ
こでは、前述したように例えばＰｂ：Ｓｎ＝６３：３７
の半田で半田部５を形成する。
プ１１を用いた半導体装置の製造方法に基づき、この発
明に係る半導体装置の製造方法の第２実施形態を図６を
用いて説明する。半導体装置を製造するにあたっては、
予め、上記の工程を行って半導体チップ１１を用意する
とともに、前述した図３（ａ）〜（ｃ）に示す工程と同
じ図６（ａ）〜（ｃ）に示す工程を行って表面に半田部
５が形成された実装基板４を用意する。半田部５は、バ
ンプ３のバンプ本体３ａを構成する半田の融点よりも低
い融点で、かつそのバンプ本体３ａの半田と濡れ性が良
い半田であればいかなるものを用いることができる。こ
こでは、前述したように例えばＰｂ：Ｓｎ＝６３：３７
の半田で半田部５を形成する。
【００４９】半導体チップ１１と実装基板４とを用意し
た後は、次いで図６（ｄ）に示すように半導体チップ１
１のバンプ１３の露出面３ｃを実装基板４の半田部５側
に向け、半田部５とバンプ３とを位置合わせした状態で
実装基板４上に半導体チップ１を配置する。続いてリフ
ロー炉に通し、第１実施形態と同様の条件にて半田部５
の半田を溶融する。
た後は、次いで図６（ｄ）に示すように半導体チップ１
１のバンプ１３の露出面３ｃを実装基板４の半田部５側
に向け、半田部５とバンプ３とを位置合わせした状態で
実装基板４上に半導体チップ１を配置する。続いてリフ
ロー炉に通し、第１実施形態と同様の条件にて半田部５
の半田を溶融する。
【００５０】上記リフローによって、実装基板４の半田
部５の半田のみが溶融し、この半田がバンプ１３の露出
部１３ｃにおける半田と良好に濡れて半田部４と露出部
１３ｃとが接合される一方、露出部１３ｃを除くバンプ
１３の表面には不濡れ材料膜１３ｂが形成されているた
め、溶融した半田は露出部１３ｃ以外のバンプ１３の表
面に濡れ拡がらない。以上の工程により図６（ｅ）に示
すように実装基板４上に半導体チップ１１が実装されて
構成された、この発明に係る半導体装置の第２実施形態
となる半導体装置１７が製造される。
部５の半田のみが溶融し、この半田がバンプ１３の露出
部１３ｃにおける半田と良好に濡れて半田部４と露出部
１３ｃとが接合される一方、露出部１３ｃを除くバンプ
１３の表面には不濡れ材料膜１３ｂが形成されているた
め、溶融した半田は露出部１３ｃ以外のバンプ１３の表
面に濡れ拡がらない。以上の工程により図６（ｅ）に示
すように実装基板４上に半導体チップ１１が実装されて
構成された、この発明に係る半導体装置の第２実施形態
となる半導体装置１７が製造される。
【００５１】このように第２実施形態の半導体装置の製
造方法によっても、バンプ１３の形状を保ちつつ実装基
板４の半田部５と露出部１３ｃとを良好に接合すること
ができ、しかも溶融した半田が露出部１３ｃ以外のバン
プ１３の表面に濡れ拡がるのを防止することができるこ
とから、第１実施形態と同様にバンプ高さよりも高い実
装高さｈ2 を得ることができる。したがって、従来技術
の方法と比較して実装高さを高くできるので、バンプ１
３の疲労寿命を延伸することができる。また疲労寿命が
長く、長時間にわたって接合部の電気的信頼性を確保で
きる半導体装置１７を実現できるのは、先の実施形態と
同様である。
造方法によっても、バンプ１３の形状を保ちつつ実装基
板４の半田部５と露出部１３ｃとを良好に接合すること
ができ、しかも溶融した半田が露出部１３ｃ以外のバン
プ１３の表面に濡れ拡がるのを防止することができるこ
とから、第１実施形態と同様にバンプ高さよりも高い実
装高さｈ2 を得ることができる。したがって、従来技術
の方法と比較して実装高さを高くできるので、バンプ１
３の疲労寿命を延伸することができる。また疲労寿命が
長く、長時間にわたって接合部の電気的信頼性を確保で
きる半導体装置１７を実現できるのは、先の実施形態と
同様である。
【００５２】なお、この第２実施形態においても、半導
体チップ１１のバンプ本体１３ａおよび実装基板４の半
田部５の半田組成を指定したが、この例に限定されな
い。バンプ本体１３ａの半田の融点が半田部５の半田の
融点よりも高く、かつバンプ本体１３ａの半田と半田部
５の半田との間の濡れ性が良ければどのような半田材料
を用いることもできる。特に、バンプ本体１３ａの半田
の融点と半田部５の半田の融点との差が８０℃程度以上
ある材料を用いるとリフロー時に半田部５の半田を確実
に溶融できる等の点で好適である。
体チップ１１のバンプ本体１３ａおよび実装基板４の半
田部５の半田組成を指定したが、この例に限定されな
い。バンプ本体１３ａの半田の融点が半田部５の半田の
融点よりも高く、かつバンプ本体１３ａの半田と半田部
５の半田との間の濡れ性が良ければどのような半田材料
を用いることもできる。特に、バンプ本体１３ａの半田
の融点と半田部５の半田の融点との差が８０℃程度以上
ある材料を用いるとリフロー時に半田部５の半田を確実
に溶融できる等の点で好適である。
【００５３】また、不濡れ材料膜１３ｂの形成において
塗布厚み以外の全ての数値データや工程は、使用する樹
脂によって適宜変更される。また第２実施形態では、半
導体チップ１１の回路形成面にも不濡れ材料膜１３ｂを
形成した場合について述べたが、バンプ本体１３ａの表
面のみに不濡れ材料膜１３ｂを形成してもよいのはもち
ろんである。
塗布厚み以外の全ての数値データや工程は、使用する樹
脂によって適宜変更される。また第２実施形態では、半
導体チップ１１の回路形成面にも不濡れ材料膜１３ｂを
形成した場合について述べたが、バンプ本体１３ａの表
面のみに不濡れ材料膜１３ｂを形成してもよいのはもち
ろんである。
【００５４】次に、この発明に係る半導体チップの第３
実施形態を図７に示す側断面図を用いて説明する。な
お、図において第１実施形態と同一の形成要素には同一
の符号を付して説明を省略する。この半導体チップ２１
において第１実施形態の半導体チップ１と相違するとこ
ろは、バンプ２３の不濡れ材料膜２３ｃが半導体チップ
２１を実装する実装基板の半田部の半田の融点よりも高
い融点を有する電着レジスト膜で形成されている点にあ
る。
実施形態を図７に示す側断面図を用いて説明する。な
お、図において第１実施形態と同一の形成要素には同一
の符号を付して説明を省略する。この半導体チップ２１
において第１実施形態の半導体チップ１と相違するとこ
ろは、バンプ２３の不濡れ材料膜２３ｃが半導体チップ
２１を実装する実装基板の半田部の半田の融点よりも高
い融点を有する電着レジスト膜で形成されている点にあ
る。
【００５５】すなわち、半導体チップ２１において基体
２の回路形成面に設けられたバンプ２３は、基体２の表
面に形成されているバンプ本体２３ａと、バンプ本体２
３ａの表面を覆うクロム膜２３ｂと、バンプ本体２３ａ
の表面をクロム膜２３ｂを介して覆う不濡れ材料膜２３
ｃと、実装基板の半田部との接合側に形成された露出部
２３ｄとから構成されている。バンプ本体２３ａは、上
記半田部の半田の融点よりも高い融点を有するとともに
この半田部の半田との濡れ性が良い半田からなる。ここ
では、例えばバンプ本体２３ａはＰｂとＳｎとからなる
とともに組成比がＰｂ：Ｓｎ＝９５：５である半田で形
成されている。
２の回路形成面に設けられたバンプ２３は、基体２の表
面に形成されているバンプ本体２３ａと、バンプ本体２
３ａの表面を覆うクロム膜２３ｂと、バンプ本体２３ａ
の表面をクロム膜２３ｂを介して覆う不濡れ材料膜２３
ｃと、実装基板の半田部との接合側に形成された露出部
２３ｄとから構成されている。バンプ本体２３ａは、上
記半田部の半田の融点よりも高い融点を有するとともに
この半田部の半田との濡れ性が良い半田からなる。ここ
では、例えばバンプ本体２３ａはＰｂとＳｎとからなる
とともに組成比がＰｂ：Ｓｎ＝９５：５である半田で形
成されている。
【００５６】バンプ本体２３ａの表面を覆うクロム膜２
３ｂは、例えば２３０Åの膜厚に形成されている。また
クロム膜２３ｂを覆う不濡れ材料膜２３ｃは、実装基板
の半田部の半田の融点よりも高い融点を有する電着レジ
スト膜からなっている。通常、レジストは半田部の半田
が溶融している状態にて半田が濡れないものである。こ
こでは、第１実施形態と同様に実装基板の半田部が、バ
ンプ本体２３ａの融点よりも低い融点のＰｂ：Ｓｎ＝６
３：３７の半田で構成されている。これに対して不濡れ
材料膜２３ｃは、半田部の半田の融点よりも高い融点を
有する例えばポジ型のレジスト膜で形成されている。
３ｂは、例えば２３０Åの膜厚に形成されている。また
クロム膜２３ｂを覆う不濡れ材料膜２３ｃは、実装基板
の半田部の半田の融点よりも高い融点を有する電着レジ
スト膜からなっている。通常、レジストは半田部の半田
が溶融している状態にて半田が濡れないものである。こ
こでは、第１実施形態と同様に実装基板の半田部が、バ
ンプ本体２３ａの融点よりも低い融点のＰｂ：Ｓｎ＝６
３：３７の半田で構成されている。これに対して不濡れ
材料膜２３ｃは、半田部の半田の融点よりも高い融点を
有する例えばポジ型のレジスト膜で形成されている。
【００５７】またバンプ２３の露出部２３ｄは、第１実
施形態と同様に実装基板の半田部との接合側にバンプ本
体２３ａを外部に露出させた状態で形成されている。そ
して、半導体チップ２１の回路形成面には、このような
バンプ本体２３ａとクロム膜２３ｂと不濡れ材料膜２３
ｃと露出部２３ｄとからなるバンプ２３が設けられてい
る。
施形態と同様に実装基板の半田部との接合側にバンプ本
体２３ａを外部に露出させた状態で形成されている。そ
して、半導体チップ２１の回路形成面には、このような
バンプ本体２３ａとクロム膜２３ｂと不濡れ材料膜２３
ｃと露出部２３ｄとからなるバンプ２３が設けられてい
る。
【００５８】図８、図９はこのような半導体チップ２１
の形成方法の一例を示す工程図である。半導体チップ２
１を形成するにあたっては、まず図８（ａ）に示すよう
にダイシングを行う前でかつ半導体素子およびバンプ本
体２３ａが形成されたシリコンのウエハ２ａを用意す
る。バンプ本体２３ａは、ウエハ２ａに予め設けられて
いるパッド上に、既知のバンプ形成技術によって形成さ
れたもので、バンプ本体２３ａの高さは例えば図１１に
示した従来のバンプ高さｈ1 と同じ高さとなっている。
の形成方法の一例を示す工程図である。半導体チップ２
１を形成するにあたっては、まず図８（ａ）に示すよう
にダイシングを行う前でかつ半導体素子およびバンプ本
体２３ａが形成されたシリコンのウエハ２ａを用意す
る。バンプ本体２３ａは、ウエハ２ａに予め設けられて
いるパッド上に、既知のバンプ形成技術によって形成さ
れたもので、バンプ本体２３ａの高さは例えば図１１に
示した従来のバンプ高さｈ1 と同じ高さとなっている。
【００５９】次いで図８（ｂ）に示すように、半導体チ
ップ２１の回路形成面となるウエハ２ａ表面およびバン
プ本体２３ａ表面に、蒸着等のドライプロセスによりク
ロム膜２３ｂを形成する。次に、高精度メッキ用のポジ
型フォトレジスト（例えばＡＺ−ＬＰ−１０ ヘキスト
ジャパン社製）の溶液にウエハ２ａを浸漬させ、先に形
成したクロム膜２３ｂをマイナス側のカソード電極とし
て電着メッキを行って電着レジスト膜２３ｃ1 を得る。
ップ２１の回路形成面となるウエハ２ａ表面およびバン
プ本体２３ａ表面に、蒸着等のドライプロセスによりク
ロム膜２３ｂを形成する。次に、高精度メッキ用のポジ
型フォトレジスト（例えばＡＺ−ＬＰ−１０ ヘキスト
ジャパン社製）の溶液にウエハ２ａを浸漬させ、先に形
成したクロム膜２３ｂをマイナス側のカソード電極とし
て電着メッキを行って電着レジスト膜２３ｃ1 を得る。
【００６０】その後、図９（ｄ）に示すように、バンプ
本体２３ａに対応する箇所だけ孔の開いていないフォト
マスク３１を用いて電着レジスト膜２３ｃ1 を露光す
る。この際の露光量は、次の現像処理にて余分な電着レ
ジスト膜２３ｃ1 を除去できる露光量、例えば８００ｍ
Ｊ／ｃｍ2 以上とする。そして現像液（例えば現像液Ａ
Ｚ３０３Ｎデベロッパー ヘキストジャパン社製）に半
導体チップ２１を浸漬させて、図９（ｅ）に示すように
余分な電着レジスト膜２３ｃ1 、つまり露光されたウエ
ハ２ａ表面の電着レジスト膜２３ｃ1 を除去する。除去
後は、例えばイソプロピルアルコールを用いてリンス
し、瞬時に大量の純水で水洗する。
本体２３ａに対応する箇所だけ孔の開いていないフォト
マスク３１を用いて電着レジスト膜２３ｃ1 を露光す
る。この際の露光量は、次の現像処理にて余分な電着レ
ジスト膜２３ｃ1 を除去できる露光量、例えば８００ｍ
Ｊ／ｃｍ2 以上とする。そして現像液（例えば現像液Ａ
Ｚ３０３Ｎデベロッパー ヘキストジャパン社製）に半
導体チップ２１を浸漬させて、図９（ｅ）に示すように
余分な電着レジスト膜２３ｃ1 、つまり露光されたウエ
ハ２ａ表面の電着レジスト膜２３ｃ1 を除去する。除去
後は、例えばイソプロピルアルコールを用いてリンス
し、瞬時に大量の純水で水洗する。
【００６１】以上の工程により、図９（ｆ）に示すよう
に、バンプ本体２３ａの表面に電着レジスト膜２３ｃ1
からなる不濡れ材料膜２３ｃが形成されるが、余分な電
着レジスト膜２３ｃ1 を除去した後も、ウエハ２ａ表面
にはクロム膜２３ｂが残留しているため、半導体チップ
２１を濃硫酸溶液内に浸漬させた状態で超音波をかけな
がら、約３０秒をかけてウエハ２ａ表面クロム膜２３ｂ
をエッチングする。その後は、図９（ｇ）に示すように
第１実施形態と同様にして露出部２３ｄを形成し、続い
てウエハ２ａをダイシングすることにより、シリコンチ
ップからなる基体２の回路形成面にバンプ２３が形成さ
れてなる半導体チップ２１を得る。
に、バンプ本体２３ａの表面に電着レジスト膜２３ｃ1
からなる不濡れ材料膜２３ｃが形成されるが、余分な電
着レジスト膜２３ｃ1 を除去した後も、ウエハ２ａ表面
にはクロム膜２３ｂが残留しているため、半導体チップ
２１を濃硫酸溶液内に浸漬させた状態で超音波をかけな
がら、約３０秒をかけてウエハ２ａ表面クロム膜２３ｂ
をエッチングする。その後は、図９（ｇ）に示すように
第１実施形態と同様にして露出部２３ｄを形成し、続い
てウエハ２ａをダイシングすることにより、シリコンチ
ップからなる基体２の回路形成面にバンプ２３が形成さ
れてなる半導体チップ２１を得る。
【００６２】上記のように形成される半導体チップ２１
では、バンプ２３の表面が露出部２３ｄを除いて不濡れ
材料膜２３ｃで覆われている。このため、第１実施形態
の半導体チップ１と同様に、実装基板の表面の半田部と
バンプ２３とを位置合わせした状態で実装基板上に半導
体チップ２１を配置し、半田部の半田のみを溶融させれ
ば、バンプ２３の形状が保たれつつ露出部３ｃにおける
半田に溶融した半田部の半田が良好に濡れて接合され、
しかもこの溶融した半田がバンプ２３の表面全体に濡れ
拡がることが防止される効果が得られる。また、不濡れ
材料膜２３ｃはメッキ方法により形成されるため、バン
プ本体２３ａの表面全体に確実かつ均一に形成されたも
のとなる。よって、実装基板の半田部の溶融した半田が
バンプ２３の表面全体に濡れ拡がるのを確実に防止する
ことができる。
では、バンプ２３の表面が露出部２３ｄを除いて不濡れ
材料膜２３ｃで覆われている。このため、第１実施形態
の半導体チップ１と同様に、実装基板の表面の半田部と
バンプ２３とを位置合わせした状態で実装基板上に半導
体チップ２１を配置し、半田部の半田のみを溶融させれ
ば、バンプ２３の形状が保たれつつ露出部３ｃにおける
半田に溶融した半田部の半田が良好に濡れて接合され、
しかもこの溶融した半田がバンプ２３の表面全体に濡れ
拡がることが防止される効果が得られる。また、不濡れ
材料膜２３ｃはメッキ方法により形成されるため、バン
プ本体２３ａの表面全体に確実かつ均一に形成されたも
のとなる。よって、実装基板の半田部の溶融した半田が
バンプ２３の表面全体に濡れ拡がるのを確実に防止する
ことができる。
【００６３】次に、上記のように形成される半導体チッ
プ２１を用いた半導体装置の製造方法に基づき、この発
明に係る半導体装置の製造方法の第３実施形態を図１０
を用いて説明する。半導体装置を製造するにあたって
は、予め、上記の工程を行って半導体チップ２１を用意
するとともに、前述した図３（ａ）〜（ｃ）に示す工程
と同じ図１０（ａ）〜（ｃ）に示す工程を行って表面に
半田部５が形成された実装基板４を用意する。半田部５
は、バンプ３のバンプ本体３ａを構成する半田の融点よ
りも低い融点で、かつそのバンプ本体３ａの半田と濡れ
性が良い半田であればいかなるものを用いることができ
る。ここでは、前述したように例えばＰｂ：Ｓｎ＝６
３：３７の半田で半田部５を形成する。
プ２１を用いた半導体装置の製造方法に基づき、この発
明に係る半導体装置の製造方法の第３実施形態を図１０
を用いて説明する。半導体装置を製造するにあたって
は、予め、上記の工程を行って半導体チップ２１を用意
するとともに、前述した図３（ａ）〜（ｃ）に示す工程
と同じ図１０（ａ）〜（ｃ）に示す工程を行って表面に
半田部５が形成された実装基板４を用意する。半田部５
は、バンプ３のバンプ本体３ａを構成する半田の融点よ
りも低い融点で、かつそのバンプ本体３ａの半田と濡れ
性が良い半田であればいかなるものを用いることができ
る。ここでは、前述したように例えばＰｂ：Ｓｎ＝６
３：３７の半田で半田部５を形成する。
【００６４】半導体チップ２１と実装基板４とを用意し
た後は、次いで図１０（ｄ）に示すように半導体チップ
２１のバンプ２３の露出面２３ｄを実装基板４の半田部
５側に向け、半田部５とバンプ２３とを位置合わせした
状態で実装基板４上に半導体チップ２１を配置する。続
いてリフロー炉に通し、第１実施形態と同様の条件にて
半田部５の半田を溶融する。
た後は、次いで図１０（ｄ）に示すように半導体チップ
２１のバンプ２３の露出面２３ｄを実装基板４の半田部
５側に向け、半田部５とバンプ２３とを位置合わせした
状態で実装基板４上に半導体チップ２１を配置する。続
いてリフロー炉に通し、第１実施形態と同様の条件にて
半田部５の半田を溶融する。
【００６５】上記リフローによって、実装基板４の半田
部５の半田のみが溶融し、この半田がバンプ２３の露出
部２３ｄにおける半田と良好に濡れて半田部４と露出部
２３ｄとが接合される一方、露出部２３ｄを除くバンプ
２３の表面には不濡れ材料膜２３ｃが形成されているた
め、溶融した半田は露出部２３ｄｃ以外のバンプ２３の
表面に濡れ拡がらない。以上の工程により図１０（ｅ）
に示すように実装基板４上に半導体チップ２１が実装さ
れて構成された、この発明に係る半導体装置の第３実施
形態となる半導体装置２７が製造される。
部５の半田のみが溶融し、この半田がバンプ２３の露出
部２３ｄにおける半田と良好に濡れて半田部４と露出部
２３ｄとが接合される一方、露出部２３ｄを除くバンプ
２３の表面には不濡れ材料膜２３ｃが形成されているた
め、溶融した半田は露出部２３ｄｃ以外のバンプ２３の
表面に濡れ拡がらない。以上の工程により図１０（ｅ）
に示すように実装基板４上に半導体チップ２１が実装さ
れて構成された、この発明に係る半導体装置の第３実施
形態となる半導体装置２７が製造される。
【００６６】このように第３実施形態の半導体装置の製
造方法によっても、バンプ２３の形状を保ちつつ実装基
板４の半田部５と露出部２３ｄとを良好に接合すること
ができ、しかも溶融した半田が露出部２３ｄ以外のバン
プ２３の表面に濡れ拡がるのを防止することができるこ
とから、第１実施形態と同様にバンプ高さよりも高い実
装高さｈ2 を得ることができる。したがって、従来技術
の方法と比較して実装高さを高くできるので、バンプ２
３の疲労寿命を延伸することができる。また疲労寿命が
長く、長時間にわたって接合部の電気的信頼性を確保で
きる半導体装置２７を実現できるのは、先の実施形態と
同様である。
造方法によっても、バンプ２３の形状を保ちつつ実装基
板４の半田部５と露出部２３ｄとを良好に接合すること
ができ、しかも溶融した半田が露出部２３ｄ以外のバン
プ２３の表面に濡れ拡がるのを防止することができるこ
とから、第１実施形態と同様にバンプ高さよりも高い実
装高さｈ2 を得ることができる。したがって、従来技術
の方法と比較して実装高さを高くできるので、バンプ２
３の疲労寿命を延伸することができる。また疲労寿命が
長く、長時間にわたって接合部の電気的信頼性を確保で
きる半導体装置２７を実現できるのは、先の実施形態と
同様である。
【００６７】なお、この第３実施形態においても、半導
体チップ２１のバンプ本体２３ａおよび実装基板４の半
田部５の半田組成を指定したが、この例に限定されな
い。バンプ本体２３ａの半田の融点が半田部５の半田の
融点よりも高く、かつバンプ本体２３ａの半田と半田部
５の半田との間の濡れ性が良ければどのような半田材料
を用いることもできる。特に、バンプ本体２３ａの半田
の融点と半田部５の半田の融点との差が８０℃程度以上
ある材料を用いるとリフロー時に半田部５の半田を確実
に溶融できる等の点で好適である。
体チップ２１のバンプ本体２３ａおよび実装基板４の半
田部５の半田組成を指定したが、この例に限定されな
い。バンプ本体２３ａの半田の融点が半田部５の半田の
融点よりも高く、かつバンプ本体２３ａの半田と半田部
５の半田との間の濡れ性が良ければどのような半田材料
を用いることもできる。特に、バンプ本体２３ａの半田
の融点と半田部５の半田の融点との差が８０℃程度以上
ある材料を用いるとリフロー時に半田部５の半田を確実
に溶融できる等の点で好適である。
【００６８】また、不濡れ材料膜２３ｃが例えば電着ポ
ジ型レジスト膜からなる場合について述べたが、半田部
５の半田よりも融点の高い電着レジスト膜であればいず
れのレジストで形成されていてもよい。また電着レジス
ト膜の形成における全ての数値データは、使用する電着
レジスト膜によって適宜変更される。
ジ型レジスト膜からなる場合について述べたが、半田部
５の半田よりも融点の高い電着レジスト膜であればいず
れのレジストで形成されていてもよい。また電着レジス
ト膜の形成における全ての数値データは、使用する電着
レジスト膜によって適宜変更される。
【００６９】さらに第１、第２および第３実施形態で
は、この発明に係る半導体チップをシリコンチップにバ
ンプが形成されてなる、いわゆる小型の半導体チップに
適用したが、構造をそのままとして全体を大きくするだ
けで、セラミックＢＧＡ（BallGrid Array)パッケージ
等の大型の半導体チップにも適用することが可能であ
る。さらに第２実施形態に関しては、半導体チップのバ
ンプ本体の半田の融点にも耐えられる耐熱性に優れた例
えばポリイミド基板（例えばＢＮ−３００ 三井東圧化
学社製）等の基板を使用すれば、プラスチックＢＧＡに
も適用することができる。
は、この発明に係る半導体チップをシリコンチップにバ
ンプが形成されてなる、いわゆる小型の半導体チップに
適用したが、構造をそのままとして全体を大きくするだ
けで、セラミックＢＧＡ（BallGrid Array)パッケージ
等の大型の半導体チップにも適用することが可能であ
る。さらに第２実施形態に関しては、半導体チップのバ
ンプ本体の半田の融点にも耐えられる耐熱性に優れた例
えばポリイミド基板（例えばＢＮ−３００ 三井東圧化
学社製）等の基板を使用すれば、プラスチックＢＧＡに
も適用することができる。
【００７０】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係る半導
体チップによれば、露出部を除くバンプの表面が不濡れ
材料膜で覆われており、露出部においてバンプ本体を構
成する半田が露出しているので、実装基板の表面の半田
部にバンプの露出部を当接させた状態で実装基板上に半
導体チップを配置し、半田部の半田のみを溶融させれ
ば、この溶融した半田と露出部の半田とを接合でき、し
かも溶融した半田がバンプの表面全体に濡れ拡がること
を防止できる。したがって、この半導体チップを用いれ
ば、溶融した半田が濡れ拡がらない分だけバンプ高さよ
りも高い実装高さを得ることが可能になる。
体チップによれば、露出部を除くバンプの表面が不濡れ
材料膜で覆われており、露出部においてバンプ本体を構
成する半田が露出しているので、実装基板の表面の半田
部にバンプの露出部を当接させた状態で実装基板上に半
導体チップを配置し、半田部の半田のみを溶融させれ
ば、この溶融した半田と露出部の半田とを接合でき、し
かも溶融した半田がバンプの表面全体に濡れ拡がること
を防止できる。したがって、この半導体チップを用いれ
ば、溶融した半田が濡れ拡がらない分だけバンプ高さよ
りも高い実装高さを得ることが可能になる。
【００７１】またこの発明に係る半導体装置の製造方法
では、半導体チップのバンプ本体の表面を実装基板の半
田部の半田が濡れない材料で覆い、さらに露出部を形成
した後、実装基板の半田部の半田の融点より高くかつバ
ンプ本体の半田の融点よりも低い温度にて半田部の半田
を溶融することから、バンプの形状を保ちつつ半田部と
露出部とが接合でき、しかも溶融した半田が露出部以外
のバンプの表面に濡れ拡がるのを防止できる。したがっ
て、溶融した半田が濡れ拡がらない分だけバンプ高さよ
りも高い実装高さを有する半導体装置を得ることができ
るので、半導体チップの基体と実装基板との線膨張係数
の差から熱によってバンプ等に生じる歪みの量を低減す
ることができ、バンプの疲労寿命を延伸することができ
る。
では、半導体チップのバンプ本体の表面を実装基板の半
田部の半田が濡れない材料で覆い、さらに露出部を形成
した後、実装基板の半田部の半田の融点より高くかつバ
ンプ本体の半田の融点よりも低い温度にて半田部の半田
を溶融することから、バンプの形状を保ちつつ半田部と
露出部とが接合でき、しかも溶融した半田が露出部以外
のバンプの表面に濡れ拡がるのを防止できる。したがっ
て、溶融した半田が濡れ拡がらない分だけバンプ高さよ
りも高い実装高さを有する半導体装置を得ることができ
るので、半導体チップの基体と実装基板との線膨張係数
の差から熱によってバンプ等に生じる歪みの量を低減す
ることができ、バンプの疲労寿命を延伸することができ
る。
【００７２】またこの発明に係る半導体装置は、上記発
明の半導体チップを用いかつ上記発明の半導体装置の製
造方法を用いて製造されるものであることから、バンプ
の接合部の疲労寿命が長く、長時間にわたって接合部の
電気的信頼性を確保できるものとなる。
明の半導体チップを用いかつ上記発明の半導体装置の製
造方法を用いて製造されるものであることから、バンプ
の接合部の疲労寿命が長く、長時間にわたって接合部の
電気的信頼性を確保できるものとなる。
【図１】この発明に係る半導体チップの第１実施形態を
示す側断面図である。
示す側断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は第１実施形態に係る半導体チ
ップの形成方法の一例を示す工程図である。
ップの形成方法の一例を示す工程図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）はこの発明に係る半導体装置の
製造方法の第１実施形態を工程順に示す側断面図であ
る。
製造方法の第１実施形態を工程順に示す側断面図であ
る。
【図４】この発明に係る半導体チップの第２実施形態を
示す側断面図である。
示す側断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は第２実施形態に係る半導体チ
ップの形成方法の一例を示す工程図である。
ップの形成方法の一例を示す工程図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）はこの発明に係る半導体装置の
製造方法の第２実施形態を工程順に示す側断面図であ
る。
製造方法の第２実施形態を工程順に示す側断面図であ
る。
【図７】この発明に係る半導体チップの第３実施形態を
示す側断面図である。
示す側断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は第３実施形態に係る半導体チ
ップの形成方法の一例を示す工程図（その１）である。
ップの形成方法の一例を示す工程図（その１）である。
【図９】（ｄ）〜（ｇ）は第３実施形態に係る半導体チ
ップの形成方法の一例を示す工程図（その２）である。
ップの形成方法の一例を示す工程図（その２）である。
【図１０】（ａ）〜（ｅ）はこの発明に係る半導体装置
の製造方法の第３実施形態を工程順に示す側断面図であ
る。
の製造方法の第３実施形態を工程順に示す側断面図であ
る。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は従来の半導体装置の製造方
法を工程順に示す側断面図である。
法を工程順に示す側断面図である。
１、１１、２１ 半導体チップ ２ 基体 ３、１３、２３ バンプ ３ａ、１３ａ、２３ａ バンプ本体 ３ｂ、１３ｂ、２３ｃ 不濡れ材料膜 ３ｃ、１３ｃ、２３ｄ 露出部 ４ 実装基板 ５ 半田部 ７、１７、２７ 半導体装置
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体素子が形成された基体の表面にバ
ンプが設けられてなり、実装基板の表面に形成された半
田部と前記バンプを介して接合される半導体チップにお
いて、 前記バンプは、前記基体の表面に形成されているととも
に、前記半田部の半田の融点よりも高い融点を有する半
田からなるバンプ本体と、 前記バンプ本体の表面を覆った状態で形成されていると
ともに、前記半田部の半田の融点よりも高い融点を有し
かつ該半田部の半田が溶融している状態にてこの半田が
濡れない材料からなる不濡れ材料膜と、 前記半田部との接合側に前記バンプ本体を外部に露出さ
せた状態で形成された露出部とから構成されることを特
徴とする半導体チップ。 - 【請求項２】 前記バンプ本体は、少なくとも鉛を含む
半田からなり、 前記不濡れ材料膜は、前記鉛の硫化物または硫酸化合物
からなることを特徴とする請求項１記載の半導体チッ
プ。 - 【請求項３】 前記不濡れ材料膜は、前記半田部の半田
の融点よりも高い融点を有する樹脂からなることを特徴
とする請求項１記載の半導体チップ。 - 【請求項４】 前記不濡れ材料膜は、メッキ方法により
形成された電着レジスト膜からなることを特徴とする請
求項１記載の半導体チップ。 - 【請求項５】 半導体素子を形成した基体の表面にバン
プを設けた半導体チップを用い、表面に半田部を形成し
た実装基板の該半田部と前記バンプとの接合により前記
半導体チップを前記実装基板に実装する半導体装置の製
造方法であって、 予め、前記基体の表面に前記半田部の半田よりも融点の
高い半田からなるバンプ本体を形成し、前記半田部の半
田の融点よりも高い融点を有しかつ該半田部の半田が溶
融している状態にてこの半田が濡れない材料で前記バン
プの表面を覆い、前記半田部との接合側に前記バンプ本
体を外部に露出させた状態で露出部を形成して前記バン
プを前記基体の表面に形成し、 次いで前記露出部を前記実装基板の半田部側に向けかつ
該露出部を前記半田部に当接させ、 前記半田部の半田の融点より高い温度でかつ前記バンプ
の半田の融点よりも低い温度にて前記半田部の半田を溶
融させて前記半田部と前記バンプとを接合することによ
り前記半導体チップを前記実装基板に実装することを特
徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 表面に半田部が形成された実装基板と、 半導体素子が形成された基体の表面にバンプが設けられ
た半導体チップとを備え、 前記バンプが、前記基体の表面に形成されているととも
に、前記半田部の半田よりも融点の高い半田からなるバ
ンプ本体と、該バンプ本体の表面を覆った状態で形成さ
れているとともに前記半田部の半田の融点よりも高い融
点を有しかつ該半田部の半田が溶融している状態にてこ
の半田が濡れない材料からなる不濡れ材料膜と、前記半
田部との接合側に前記バンプ本体を外部に露出させた状
態で形成された露出部とからなり、 前記バンプの露出部と前記半田部とが接合されて前記半
導体チップが前記実装基板に実装されてなることを特徴
とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9110674A JPH10303245A (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | 半導体チップ、半導体装置の製造方法および半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9110674A JPH10303245A (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | 半導体チップ、半導体装置の製造方法および半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10303245A true JPH10303245A (ja) | 1998-11-13 |
Family
ID=14541591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9110674A Pending JPH10303245A (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | 半導体チップ、半導体装置の製造方法および半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10303245A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6664637B2 (en) | 1999-05-10 | 2003-12-16 | International Business Machines Corporation | Flip chip C4 extension structure and process |
| US20110194209A1 (en) * | 2010-02-10 | 2011-08-11 | Sae Magnetics (H.K.) Ltd. | Magnetic recording head, head gimbal assembly, and disk drive unit with the same |
| US8258637B2 (en) | 2009-12-11 | 2012-09-04 | Hitachi, Ltd. | Bonding structure and method for manufacturing same |
| JP2016051747A (ja) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | 京セラサーキットソリューションズ株式会社 | 配線基板 |
-
1997
- 1997-04-28 JP JP9110674A patent/JPH10303245A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6664637B2 (en) | 1999-05-10 | 2003-12-16 | International Business Machines Corporation | Flip chip C4 extension structure and process |
| US6756680B2 (en) | 1999-05-10 | 2004-06-29 | International Business Machines Corporation | Flip chip C4 extension structure and process |
| US6955982B2 (en) | 1999-05-10 | 2005-10-18 | International Business Machines Corporation | Flip chip C4 extension structure and process |
| US8258637B2 (en) | 2009-12-11 | 2012-09-04 | Hitachi, Ltd. | Bonding structure and method for manufacturing same |
| KR101301382B1 (ko) * | 2009-12-11 | 2013-08-29 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | 접합 구조 및 그 제조 방법 |
| US20110194209A1 (en) * | 2010-02-10 | 2011-08-11 | Sae Magnetics (H.K.) Ltd. | Magnetic recording head, head gimbal assembly, and disk drive unit with the same |
| US8320081B2 (en) * | 2010-02-10 | 2012-11-27 | Sae Magnetics (H.K.) Ltd. | Magnetic recording head, head gimbal assembly, and disk drive unit with the same |
| JP2016051747A (ja) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | 京セラサーキットソリューションズ株式会社 | 配線基板 |
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