JPH11307585A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH11307585A
JPH11307585A JP10112501A JP11250198A JPH11307585A JP H11307585 A JPH11307585 A JP H11307585A JP 10112501 A JP10112501 A JP 10112501A JP 11250198 A JP11250198 A JP 11250198A JP H11307585 A JPH11307585 A JP H11307585A
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semiconductor device
solder
solder layer
bump
component
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JP10112501A
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Nobuhiro Hanai
信洋 花井
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Original Assignee
Sony Corp
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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】Au系のフリップチップバンプを用いた場合に
おいて、接合破壊などが生じにくく、信頼性を高めるこ
とができる半導体装置を提供する。 【解決手段】半導体チップが基板にはんだ付けにより接
続されてパッケージ化された半導体装置であって、半導
体チップのパッド部分に形成された少なくともAuを含
有するバンプと、基板に形成された電極とを有し、S
n、Pbなどの応力緩衝成分およびBiなどの融点降下
成分を含有するはんだ層によりバンプと電極が接続され
ている構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関し、
特に、小型化および高密度化されたパッケージ形態を有
する半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年のVLSIなどの半導体装置におい
ては、3年で7割の縮小化を実現し、高集積化及び高性
能化を達成してきた。これに伴い、半導体装置のパッケ
ージ形態も小型化、高密度化が達成されてきた。
【0003】従来、半導体装置のパッケージ形態として
は、DIP(Dual Inline Package)あるいはPGA(P
in Grid Array)などのプリント基板に設けたスルーホ
ールにリード線を挿入して実装するリード挿入型(TH
D:Through Hall Mount Device )や、QFP(Quad F
lat (L-Leaded) Package)あるいはTCP(Tape Carri
er Package)などのリード線を基板の表面にハンダ付け
して実装する表面実装型(SMD:Surface Mount Devi
ce)が用いられてきた。さらに、出力端子をエリア化し
たBGA(Ball Grid Array )パッケージに代表される
パッケージ形態に移行してきている。
【0004】一方で、半導体装置の小型化、高密度化に
対する要求はさらに高まりつつあり、上記のQFPなど
のパッケージ形態では対応できなくなってきている。こ
のため、半導体チップにパッケージサイズを限りなく近
づけてさらなる小型化、高密度化を実現するチップサイ
ズパッケージ(CSP:Chip Size Package )と呼ばれ
るパッケージ形態が注目を集めており、現在活発に研究
がなされ、多くの提案が示されている。
【0005】上記のCSPなどにおいては、例えば図1
の断面図に示すように、半導体チップ1の図示しないパ
ッド電極に形成されたフリップチップバンプ11と、プ
リント基板2に形成された電極(ランド)21とがはん
だ層31により機械的、電気的に接続されている。さら
に、半導体チップ1とプリント基板2の間隙部には封止
樹脂41が充填され、封止されている。
【0006】上記の半導体装置の製造方法について説明
する。まず、図2(a)に示すような半導体チップ1に
アルミニウムなどからなる図示しないパッド電極を形成
し、次に図2(b)に示すように、上記のパッド電極上
に例えばはんだボールを形成して、フリップチップバン
プ11を形成する。
【0007】一方、図2(c)に示すように、例えばガ
ラスエポキシ系材料からなる基板上に図示しないプリン
ト配線部を形成してプリント基板2を形成し、次に例え
ば銅あるいはニッケル下地の金メッキを施した銅電極
(ランド)21を形成する。
【0008】次に、図2(d)に示すように、クリーム
はんだ層3をプリント基板2の電極21上に印刷する。
クリームはんだとしては、例えば63Sn/37Pbな
どの通常用いられるはんだを用いる。また、印刷以外の
方法によって電極21上にクリームはんだ層3を形成す
ることもできる。
【0009】次に、図3(e)に示すように、クリーム
はんだ層3の上面から、半導体チップ1のバンプ形成面
を押し当ててプリント基板2上に半導体チップ1をマウ
ントする。
【0010】次に、図3(f)に示すように、クリーム
はんだ層3が210℃程度となるようにエアーリフロー
炉で熱処理を行い、リフローによりフリップチップバン
プ11と電極21とを電気的、機械的に接続するはんだ
層31を形成する。リフローの後、洗浄によりはんだ層
31表面のフラックスを除去する。
【0011】次に、図3(g)に示すように、例えばエ
ポキシ系の封止樹脂4を半導体チップ1とプリント基板
2の間に充填する。次に、封止樹脂4の硬化処理(例え
ば封止樹脂4が熱硬化型樹脂である場合には加熱処理)
を施し、硬化した封止樹脂41として、図1に示す半導
体装置に至る。
【0012】上記の構成のCSPなどにおいて、フリッ
プチップバンプ11を例えばAuなどの導電性材料によ
り形成することがある。例えばAuワイヤーもしくはA
u系材料のワイヤーを半導体チップ1上に形成されたア
ルミニウムなどからなるパッド電極上にボンディング
し、接触部分近傍を残してワイヤーを引きちぎり、さら
にバンプ形成面を平滑な金属面に押し当てることで形成
したフリップチップバンプ11の高さを揃えることで形
成することができる。上記のようにしてAuなどの導電
性材料によりフリップチップバンプ11を形成する場
合、はんだバンプよりも簡便な製造装置および製造方法
により形成することが可能である。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにフリップチップバンプとしてAuあるいはAu系
材料を用いて形成した場合、接合に用いるはんだ材料に
はいくつかの提案がなされているが、どの場合にも問題
が生じることになる。
【0014】例えば、はんだとして通常用いられている
Sn−Ag系、Sn−Sb系あるいはSn−Pb系など
のSn系はんだを用いた場合、フリップチップバンプ中
のAu原子がはんだ中に拡散し、AuSn2 、AuSn
4 などの硬くて脆い組成が形成されてしまう。このた
め、これらの組成近傍からクラック(接合破壊)が発生
してしまうので、寿命が短く信頼性が低いものとなって
しまう。はんだ接合の形成の際の熱処理をできるだけ低
温で行うことによりAuの拡散層の厚みを薄く制御して
形成したとしても、半導体装置の使用における発熱によ
って拡散が進行してしまうので高い信頼性を確保するこ
とが困難となっている。
【0015】また、上記のはんだとしてIn、In−S
n系、In−Ag系あるいはIn−Ag−Pb系などの
In系はんだを用いることにより、Au−In化合物を
形成することでAuがSnと反応するのを防ぐことがで
きるが、Inが高価な材料であるのでコストの上昇の要
因となってしまい、さらに酸化されやすいという欠点が
ある。
【0016】また、Au−Sn系、Au−Si系あるい
はAu−Ge系などのAu系はんだがチップ接合やパッ
ケージシールに用いられるが、Auの比率が高いので高
価であり、さらに硬いためにフリップチップの接続信頼
性を向上させることが困難となっている。
【0017】本発明は上記の問題を鑑みなされたもので
あり、従って本発明の目的は、はんだバンプよりも簡便
な製造装置および製造方法により形成することができる
Au系のフリップチップバンプを用いた場合において、
接合破壊などが生じにくく、信頼性を高めることができ
る半導体装置を提供することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体装置は、半導体チップが基板にはん
だ付けにより接続されてパッケージ化された半導体装置
であって、前記半導体チップのパッド部分に形成された
少なくともAuを含有するバンプと、前記基板に形成さ
れた電極とを有し、Sn、応力緩衝成分および融点降下
成分を含有するはんだ層により前記バンプと前記電極が
接続されている。
【0019】上記の本発明の半導体装置によれば、半導
体チップが基板にはんだ付けにより接続されてパッケー
ジ化された、小型化、高密度化を実現するチップサイズ
パッケージなどにおいて、パッド部分に形成された少な
くともAuを含有するバンプと基板に形成された電極
が、Sn、応力緩衝成分および融点降下成分を含有する
はんだ層により接続されている。上記のはんだは、Sn
系はんだにおいて、例えばPbなどの柔らかくて応力緩
衝作用が高い成分を含有することにより、硬くて脆いA
u−Sn共晶系が形成されてもPbなどの成分が応力を
緩衝して、接合破壊を抑制することが可能である。ま
た、Pbなどの応力緩衝成分とSnからなるはんだ組成
では、はんだとして使用するのに融点が高すぎることに
なる場合があるが、さらにBiなどの融点降下成分を含
有することで適当な範囲に融点を持つ組成のはんだとす
ることが可能となる。従って、Au系のフリップチップ
バンプを用いた場合において、接合破壊などが生じにく
くなり、信頼性を高めることができる。
【0020】上記の本発明の半導体装置は、好適には、
前記はんだ層中のSnの組成比率が50%以下である。
SnはAuと反応して硬くて脆いAu−Sn共晶系が形
成されるので、50%以下に比率を下げることが好まし
い。このような組成の場合、はんだとして使用するのに
融点が高すぎてしまうが、さらにBiなどの融点降下成
分を含有することで適当な範囲に融点を持つ組成のはん
だとすることが可能となる。
【0021】上記の本発明の半導体装置は、好適には、
前記はんだ層中に前記応力緩衝成分の局在層が形成され
ている。さらに好適には、前記応力緩衝成分の局在層が
前記電極の近傍領域に形成されている。はんだ層中の特
に基板に形成された電極の近傍領域に、例えばPbなど
の応力緩衝成分の局在層が形成されることで、硬くて脆
いAu−Sn共晶系にかかる応力を有効に緩衝すること
ができる。
【0022】上記の本発明の半導体装置は、好適には、
前記はんだ層中に前記バンプ中のAuが十分拡散してい
る。ここで、はんだ層中にバンプ中のAuが十分拡散し
ているとは、半導体装置の使用における発熱によって、
これ以上拡散が進行しない程度に拡散している状態のこ
とである。Auがはんだ層中に拡散すると硬くて脆いA
u−Sn共晶系が形成されるので、従来技術においては
熱処理をできるだけ低温で行うなどの方法でAuの拡散
層の厚みを薄く制御して形成していたが、本発明におい
てはAu−Sn共晶系が形成されても応力緩衝成分を含
有することにより接合破壊などが生じにくくなってお
り、製造時にAuを十分拡散させて形成したはんだ層と
することで、半導体装置の使用における発熱によって拡
散が進行し、はんだ層の組成が変化して劣化するのを防
止することが可能となる。
【0023】上記の本発明の半導体装置は、好適には、
前記半導体チップと前記基板との間隙部が封止樹脂によ
り封止されている。これにより、半導体チップと基板と
のギャップを変化させるような応力に抗してバンプ接合
部の破壊から守るとともに、耐湿性を向上させることが
できる。
【0024】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の半導体装置及び
その製造方法の実施の形態について図面を参照して説明
する。
【0025】まず、本発明の半導体装置について説明す
る。図1は本実施形態にかかる半導体装置の断面図であ
る。半導体チップ1の図示しないパッド電極に接続し
て、AuあるいはAu−Pd合金などのAu系材料より
フリップチップバンプ11が形成されている。一方、例
えば4層積層型基板(FR−5相当)などに配線部を形
成したプリント基板2に、例えば銅あるいはニッケル下
地の金メッキを施した銅電極(ランド)21が形成され
ている。上記のフリップチップバンプ11と電極21
は、はんだ層31により機械的、電気的に接続されてい
る。さらに、半導体チップ1とプリント基板2の間隙部
には封止樹脂41が充填され、封止されている。
【0026】上記の半導体装置において、はんだ層31
としては、Sn、応力緩衝成分および融点降下成分を含
有するはんだが用いられている。Snの組成比率として
は、例えば50%以下であることが好ましい。応力緩衝
成分としては、例えばPbを好ましく用いることが可能
であり、また、融点降下成分としては、例えばBiを好
ましく用いることが可能である。
【0027】上記の半導体装置において、はんだ層31
中にフリップチップバンプ11のAu原子が拡散してお
り、はんだ層31中のフリップチップバンプ11に近い
側ではAu−Sn共晶系が形成されており、一方で電極
21の近傍領域においてはPbなどの応力緩衝成分の局
在層が形成されている構造とすることができる。
【0028】上記の本実施形態の半導体装置によれば、
半導体チップが基板にはんだ付けにより接続されてパッ
ケージ化された、小型化、高密度化を実現するチップサ
イズパッケージなどにおいて、フリップチップバンプ1
1と電極21とを接続するはんだ層31中に、例えばP
bなどの柔らかくて応力緩衝作用が高い成分を含有する
ことにより、硬くて脆いAu−Sn共晶系が形成されて
もPbなどの成分が応力を緩衝して、接合破壊を抑制す
ることが可能である。また、Pbなどの応力緩衝成分と
Snからなるはんだ組成では、はんだとして使用するの
に融点が高すぎることになる場合があるが、さらにBi
などの融点降下成分を含有することで適当な範囲に融点
を持つ組成のはんだとすることが可能となる。従って、
Au系のフリップチップバンプを用いた場合において、
接合破壊などが生じにくくなり、従来のように高価なは
んだ材料を用いることなく、信頼性を高めることができ
る。また、はんだ層31中にフリップチップバンプ11
のAu原子が十分に拡散していることから半導体装置の
使用における発熱によって拡散が進行し、はんだ層の組
成が変化して劣化するのを防止することが可能となり、
さらに封止樹脂41により封止されているので半導体チ
ップと基板とのギャップを変化させるような応力に抗し
てバンプ接合部の破壊から守るとともに、耐湿性を向上
させることができる。
【0029】上記の半導体装置の製造方法について説明
する。まず、図2(a)に示すような半導体チップ1に
アルミニウムなどからなる図示しないパッド電極を形成
し、次に図2(b)に示すように、上記のパッド電極上
に例えばAuワイヤーもしくはAu−Pd合金などのA
u系材料のワイヤーを半導体チップ1上に形成されたア
ルミニウムなどからなるパッド電極上にボンディング
し、接触部分近傍を残してワイヤーを引きちぎり、フリ
ップチップバンプ11を形成する。このとき、バンプ形
成面を平滑な金属面に押し当てることで、形成したフリ
ップチップバンプ11の高さを揃えることができる。上
記のようにして、はんだバンプよりも簡便な製造装置お
よび製造方法により、Auなどの導電性材料によりフリ
ップチップバンプ11を形成することが可能である。
【0030】一方、図2(c)に示すように、例えばF
R−5相当の4層積層型基板上に図示しないプリント配
線部を形成してプリント基板2を形成し、次に例えばニ
ッケルや銅などを含有する電極(ランド)21を形成す
る。基板としては、4層積層型基板の他に、ガラスエポ
キシ系基板、セラミック基板あるいはポリイミド系基板
などを用いることもできる。
【0031】次に、図2(d)に示すように、クリーム
はんだ層3をプリント基板2の電極21上に印刷する。
クリームはんだとしては、Sn、応力緩衝成分および融
点降下成分を含有するはんだを用いる。Snの組成比率
としては、例えば50%以下であることが好ましい。応
力緩衝成分としては、例えばPbを好ましく用いること
が可能であり、また、融点降下成分としては、例えばB
iを好ましく用いることが可能である。例えば、42S
n/42Pb/14Bi/2Agの組成比のはんだ、あ
るいは、46Sn/46Pb/8Biの組成比のはんだ
を用いることができる。また、印刷以外の方法によって
電極21上にクリームはんだ層3を形成することもでき
る。
【0032】次に、図3(e)に示すように、クリーム
はんだ層3の上面から、半導体チップ1のバンプ形成面
を押し当ててプリント基板2上に半導体チップ1をマウ
ントする。
【0033】次に、図3(f)に示すように、クリーム
はんだ層3が200℃程度(例えば42Sn/42Pb
/14Bi/2Agの組成比のはんだを用いる場合には
185℃、46Sn/46Pb/8Biの組成比のはん
だを用いる場合には210℃)となるようにエアーリフ
ロー炉で熱処理を行い、リフローによりフリップチップ
バンプ11と電極21とを電気的、機械的に接続するは
んだ層31を形成する。リフローの後、洗浄によりはん
だ層31表面のフラックスを除去する。フラックスの洗
浄は信頼性上特に問題が無ければ省略することが可能で
ある。
【0034】次に、図3(g)に示すように、例えばエ
ポキシ系の封止樹脂4を半導体チップ1とプリント基板
2の間に充填する。次に、封止樹脂4の硬化処理(例え
ば封止樹脂4が熱硬化型樹脂である場合には加熱処理)
を施し、硬化した封止樹脂41として、図1に示す半導
体装置に至る。
【0035】上記の本実施形態の半導体装置の製造方法
によれば、本発明の半導体装置を容易に製造することが
できる。はんだ層31中に例えばPbなどの柔らかくて
応力緩衝作用が高い成分を含有することにより、硬くて
脆いAu−Sn共晶系が形成されてもPbなどの成分が
応力を緩衝して、接合破壊を抑制することが可能であ
り、接合破壊などが生じにくくなり、信頼性を高めるこ
とができる半導体装置を製造することができる。
【0036】実施例1 上記の本実施形態の半導体装置の製造方法において、半
導体チップのパッド電極上に、Au−Pd合金ワイヤー
を用いてフリップチップバンプを形成した。Au−Pd
合金ワイヤーの直径が25μmであり、ボトム径70〜
80μm、トップ径50μm、高さ60〜70μm程度
の大きさのフリップチップバンプを形成した。一方でF
R−5相当の4層積層型基板を用いた基板上に電極(ラ
ンド)を形成し、この電極上に、42Sn/42Pb/
14Bi/2Agの組成比のクリームはんだを印刷によ
り18000μm2 ×30μm厚の量を供給した。42
Sn/42Pb/14Bi/2Agの組成比のはんだの
融点は137〜154℃であった。基板上に半導体チッ
プをマウントした後、クリームはんだ層が185℃程度
となるようにエアーリフロー炉で熱処理を行ってはんだ
接合を形成した。グリコールエーテル系の溶剤中で50
℃に加熱しながら噴出流を発生させてフラックスの洗浄
を行い、粘度15Pa・secのエポキシ系樹脂を半導
体チップと基板の間隙部に浸透させて、100℃で1時
間、その後150℃で3時間の熱処理を行い、エポキシ
系樹脂を硬化させて封止した。
【0037】上記のようにして形成したはんだ接合部分
の電子顕微鏡写真を観察して得た化学組成を示す断面図
を図4に示す。本実施例において、はんだ層31中にフ
リップチップバンプ11のAu原子が拡散しており、は
んだ層31中のフリップチップバンプ11に近い側か
ら、AuSn層31a、AuSn2 層31bが形成され
ている。一方で電極21の近傍領域においてはPbの局
在層31cが形成されている。このように、はんだ層中
のSnの組成比率を低くすることで、相対的に加熱後の
Sn中のAu濃度を高くし、さらにPbが局在層を形成
することで応力に対する緩衝作用を生じることが可能と
なっている。
【0038】上記のようにして形成した半導体装置に対
して、−25〜125℃の温度変化を一日あたり72サ
イクル与える温度サイクル試験を行った結果、1800
サイクルまでクラック(接合破壊)は発生せず、信頼性
の高いはんだ接合を形成することができた。
【0039】実施例2 上記の実施例において、クリームはんだの組成として4
6Sn/46Pb/8Biを用い、リフロー温度を21
0℃となるようにした以外は上記と同様にして形成し
た。46Sn/46Pb/8Biの組成比のはんだの融
点は135〜190℃であった。上記のようにして形成
した半導体装置は、実施例1と同様に、電極21の近傍
領域においてはPbの局在層31cが形成されて応力に
対する緩衝作用を生じることが可能となっており、上記
と同様の温度サイクル試験を行った結果、1800サイ
クルまでクラック(接合破壊)は発生せず、信頼性の高
いはんだ接合を形成することができた。
【0040】比較例1 上記の実施例において、クリームはんだの組成として9
6.5Sn/3.5Agを用い、リフロー温度を260
℃となるようにした以外は上記と同様にして形成した。
96.5Sn/3.5Agの組成比のはんだの融点は2
21℃であった。上記のようにして形成した半導体装置
は、リフロー工程における冷却時の基板の反りや、フラ
ックス洗浄時のストレスによって、はんだ接合部にクラ
ックが発生した。上記のようにして形成したはんだ接合
部分の断面図を図5に示す。このように、フリップチッ
プバンプ11と電極21を接続するはんだ層31におい
て、クラックCが発生した。
【0041】比較例2 上記の実施例において、クリームはんだの組成として9
0Sn/7.5Bi/2Ag/0.5Cuを用い、リフ
ロー温度を245℃となるようにした以外は上記と同様
にして形成した。90Sn/7.5Bi/2Ag/0.
5Cuの組成比のはんだの融点は186〜217℃であ
った。上記のようにして形成した半導体装置は、はんだ
接合部のSn−Au化合物層においてボイド(鬆)Vが
発生した。上記のようにして形成したはんだ接合部分の
断面図を図6に示す。このように、フリップチップバン
プ11と電極21を接続するはんだ層31において、ボ
イドVが発生した。比較例2の半導体装置を実施例1と
同様の温度サイクル試験を行った結果、早期にクラック
(接合破壊)が発生した。
【0042】比較例3 上記の実施例において、クリームはんだの組成として6
3Sn/37Pbを用い、リフロー温度を210℃とな
るようにした以外は上記と同様にして形成した。63S
n/37Pbの組成比のはんだの融点は183℃であっ
た。上記のようにして形成した半導体装置は、比較例2
と同様に、はんだ接合部のSn−Au化合物層において
ボイド(鬆)Vが発生した。また、温度サイクル試験を
行った結果、早期にクラック(接合破壊)が発生した。
【0043】本発明は半導体装置としては、MOSトラ
ンジスタ系半導体装置、バイポーラ系半導体装置、Bi
MOS系半導体装置、ロジックとメモリを搭載した半導
体装置など、半導体装置であれば何にでも適用可能であ
る。
【0044】本発明の半導体装置は上記の実施の形態に
限定されない。例えば、半導体装置の製造方法におい
て、クリームはんだを供給して、半導体チップをマウン
トしてからリフローしているが、印刷したはんだを予め
リフロー・平坦化した後、フラックスを印刷により供給
し、半導体チップをマウントしてもよい。この場合、製
造工程は複雑になるが、はんだの供給量の検査や基板の
濡れ性不良の確認がしやすくなるという利点がある。そ
の他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可
能である。
【0045】
【発明の効果】上記のように、本発明によれば、Au系
のフリップチップバンプを用いた場合において、接合破
壊などが生じにくく、信頼性を高めることができる半導
体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明および従来例にかかる半導体装置
の断面図である。
【図2】図2は本発明および従来例にかかる半導体装置
の製造方法の製造工程を示す断面図であり、(a)は半
導体チップへのパッド電極の形成工程まで、(b)はフ
リップチップバンプの形成工程まで、(c)は基板への
電極の形成工程まで、(d)は電極へのクリームはんだ
の供給工程までをそれぞれ示す。
【図3】図3は図2の続きの工程を示す断面図であり、
(e)は基板への半導体チップのマウント工程まで、
(f)はリフロー工程まで、(g)は封止樹脂の充填工
程までをそれぞれ示す。
【図4】図4は実施例1にかかる半導体装置のはんだ接
合部分の電子顕微鏡写真から得た化学組成を示す断面図
である。
【図5】図5は比較例1にかかる半導体装置のはんだ接
合部分の断面図である。
【図6】図6は比較例2にかかる半導体装置のはんだ接
合部分の断面図である。
【符号の説明】
1…半導体チップ、2…プリント基板、3…クリームは
んだ、4,41…封止樹脂、11…フリップチップバン
プ、21…電極(ランド)、31…はんだ層、31a…
AuSn層、31b…AuSn2 層、31c…Pbの局
在層、C…クラック、V…ボイド。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体チップが基板にはんだ付けにより接
    続されてパッケージ化された半導体装置であって、 前記半導体チップのパッド部分に形成された少なくとも
    Auを含有するバンプと、 前記基板に形成された電極とを有し、 Sn、応力緩衝成分および融点降下成分を含有するはん
    だ層により前記バンプと前記電極が接続されている半導
    体装置。
  2. 【請求項2】前記はんだ層中のSnの組成比率が50%
    以下である請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】前記応力緩衝成分としてPbを含有する請
    求項1記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】前記融点降下成分としてBiを含有する請
    求項1記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】前記はんだ層中に前記応力緩衝成分の局在
    層が形成されている請求項1記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】前記応力緩衝成分の局在層が前記電極の近
    傍領域に形成されている請求項5記載の半導体装置。
  7. 【請求項7】前記はんだ層中に前記バンプ中のAuが十
    分拡散している請求項1記載の半導体装置。
  8. 【請求項8】前記半導体チップと前記基板との間隙部が
    封止樹脂により封止されている請求項1記載の半導体装
    置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1264520A1 (en) * 2000-03-10 2002-12-11 Chippac, Inc. Packaging structure and method
JP2006520103A (ja) * 2003-03-10 2006-08-31 フェアチャイルド・セミコンダクター・コーポレーション 被覆ワイヤーで形成された、フリップチップ用被覆金属のスタッドバンプ
JP2007118072A (ja) * 2005-10-31 2007-05-17 Shinka Jitsugyo Kk 半田付け方法及び装置
JP2014212188A (ja) * 2013-04-18 2014-11-13 株式会社ディスコ 板状物の貼着方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1264520A1 (en) * 2000-03-10 2002-12-11 Chippac, Inc. Packaging structure and method
EP1264520A4 (en) * 2000-03-10 2007-02-28 Chippac Inc PACKAGING STRUCTURE AND METHOD
US8119450B2 (en) 2000-03-10 2012-02-21 Stats Chippac, Ltd. Interconnecting a chip and a substrate by bonding pure metal bumps and pure metal spots
US9312150B2 (en) 2000-03-10 2016-04-12 Stats Chippac, Ltd. Semiconductor device and method of forming a metallurgical interconnection between a chip and a substrate in a flip chip package
JP2006520103A (ja) * 2003-03-10 2006-08-31 フェアチャイルド・セミコンダクター・コーポレーション 被覆ワイヤーで形成された、フリップチップ用被覆金属のスタッドバンプ
US7932171B2 (en) 2003-03-10 2011-04-26 Fairchild Semiconductor Corporation Dual metal stud bumping for flip chip applications
JP2007118072A (ja) * 2005-10-31 2007-05-17 Shinka Jitsugyo Kk 半田付け方法及び装置
JP2014212188A (ja) * 2013-04-18 2014-11-13 株式会社ディスコ 板状物の貼着方法

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