JPS59139635A - ボンデイング方法 - Google Patents
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- JPS59139635A JPS59139635A JP58008365A JP836583A JPS59139635A JP S59139635 A JPS59139635 A JP S59139635A JP 58008365 A JP58008365 A JP 58008365A JP 836583 A JP836583 A JP 836583A JP S59139635 A JPS59139635 A JP S59139635A
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- metallic
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は半導体素子上の電極と外部金属リートとを接合
する場合のポンディング方法に関するものである。
する場合のポンディング方法に関するものである。
従来例の構成とその問題点
近年、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子は各種の家庭電化製
品、産業用機器の分野へ導入されている。
品、産業用機器の分野へ導入されている。
これら家庭電化製品、産業用機器は省資源化、省電力化
のたりにあるいは利用範囲を拡大させるために、小型化
、薄型化のいわゆるポータプル化が促進されてきている
４、 半導体素子においてもボータプル化に対応するために、
パッケージングの小型化、薄型化が要求されてきている
。拡散工程、電極配線工程の終了したシリコンスライス
は半導体素子単位のチップに切断され、チップの周辺に
設けられたアルミ電極端子から外部端子へ電極リードを
取出して取扱いやすくしまた機械的保護のだめにパッケ
ージングされる。通常、これら半導体素子のパンケージ
ングにはＤＩＬ、チンプキャリャ、テープキャリヤ方式
等が用いられている。この中で、接続箇所の信頼性が高
く、小型化、薄型化のパッケージングを提供できるもの
として、テープキャリヤ方式がある。テープキャリヤ方
式による半導体素子のパッケージングは半導体素子上の
電極端子上にバリャメクルと呼ばれる多層金属膜を設け
、さらに、この多層金属膜上に電気メツキ法により金属
突起を設ける。そして、一定幅の長尺のポリイミドテー
プ上に金属リード端子を設け、半導体素子の電極端子上
の金属突起とリード端子とを、電極端子数に無関係に同
時に一括接続するものである。。
のたりにあるいは利用範囲を拡大させるために、小型化
、薄型化のいわゆるポータプル化が促進されてきている
４、 半導体素子においてもボータプル化に対応するために、
パッケージングの小型化、薄型化が要求されてきている
。拡散工程、電極配線工程の終了したシリコンスライス
は半導体素子単位のチップに切断され、チップの周辺に
設けられたアルミ電極端子から外部端子へ電極リードを
取出して取扱いやすくしまた機械的保護のだめにパッケ
ージングされる。通常、これら半導体素子のパンケージ
ングにはＤＩＬ、チンプキャリャ、テープキャリヤ方式
等が用いられている。この中で、接続箇所の信頼性が高
く、小型化、薄型化のパッケージングを提供できるもの
として、テープキャリヤ方式がある。テープキャリヤ方
式による半導体素子のパッケージングは半導体素子上の
電極端子上にバリャメクルと呼ばれる多層金属膜を設け
、さらに、この多層金属膜上に電気メツキ法により金属
突起を設ける。そして、一定幅の長尺のポリイミドテー
プ上に金属リード端子を設け、半導体素子の電極端子上
の金属突起とリード端子とを、電極端子数に無関係に同
時に一括接続するものである。。
しかしながら従来のテープキャリヤ方式も種々の問題を
含んでいる。そこで本発明者らは特願昭５６−３７４９
９号においてテープキャリヤ方式を基本にした新規なる
接合方法（以下転写バンプ方式とよぶ）を提案した。
含んでいる。そこで本発明者らは特願昭５６−３７４９
９号においてテープキャリヤ方式を基本にした新規なる
接合方法（以下転写バンプ方式とよぶ）を提案した。
この発明の主な特徴は半導体素子上に金属突起を形成す
る必要がないとともに、さらに金属突起を転写方式によ
り金属リード側に形成することにある。
る必要がないとともに、さらに金属突起を転写方式によ
り金属リード側に形成することにある。
第１図をもとにして本発明者らが先に提案したＪ記発明
の一実施例の方法をのべる。
の一実施例の方法をのべる。
ます長尺のポリゴミ。イド樹脂テープ２１上に電極リー
ド２２が形成される。電極リード２２は例えば３５．ｊ
ｍ厚さのＣｕ箔に０．２−１．０ ｐｍ程度のＳｎメッ
キを施こしたもので、通常のフィルムキャリヤ方式に用
いる構成と同一のものである。
ド２２が形成される。電極リード２２は例えば３５．ｊ
ｍ厚さのＣｕ箔に０．２−１．０ ｐｍ程度のＳｎメッ
キを施こしたもので、通常のフィルムキャリヤ方式に用
いる構成と同一のものである。
次に基板２３土に金属リード２２の間隔と同一寸法に金
属突起２４が電解メッキ法で形成される（第１図ａ）。
属突起２４が電解メッキ法で形成される（第１図ａ）。
金属突起２４と金属リード２２とを位置合せし。
ツール２６で矢印２７のごとく加熱、加圧すれば（第１
図ｂ）、仮に金属突起２４がＡｕで構成されておれば、
金属リード２２に形成されているＳｎと共晶を起こし、
完全な接合を得ることができる。加圧２７を取シ去れば
、金属突起２４は基板２３側から剥離され、金属リード
２２に接合された状態となる（第１図Ｃ）。第１図Ｃの
状態は基板２３の金属突起２４を、金属リード２２側に
転写したことになる。
図ｂ）、仮に金属突起２４がＡｕで構成されておれば、
金属リード２２に形成されているＳｎと共晶を起こし、
完全な接合を得ることができる。加圧２７を取シ去れば
、金属突起２４は基板２３側から剥離され、金属リード
２２に接合された状態となる（第１図Ｃ）。第１図Ｃの
状態は基板２３の金属突起２４を、金属リード２２側に
転写したことになる。
次に半導体素子２５上のアルミニウム電極２８に金属突
起２４を位置合せし、ツール２６′で２７′のごとく加
熱、加圧する（第１図ｄ）。この動作により、金属突起
２４のＡｕ と半導体素子２５上のアルミニウム電極２
８とは合金化し、完全な接合を得ることができる。この
状態を第１図ｅに示した。
起２４を位置合せし、ツール２６′で２７′のごとく加
熱、加圧する（第１図ｄ）。この動作により、金属突起
２４のＡｕ と半導体素子２５上のアルミニウム電極２
８とは合金化し、完全な接合を得ることができる。この
状態を第１図ｅに示した。
この第１図の方法において、金属リード２２の間隔、基
板２３上に形成した金属突起２４の間隔さらに半導体素
子２５上のアルミニウム電極２８の間隔は同一値である
。
板２３上に形成した金属突起２４の間隔さらに半導体素
子２５上のアルミニウム電極２８の間隔は同一値である
。
以上のべた本発明にかかる方法は通常用いられているフ
ィルムキャリヤのリードに、別の基板上に形成した金属
突起とを接合せしめ、この段階でりｉドに金属突起を転
写するものである。そしてリードに形成された金属突起
は半導体素子上のアルミニウム電極に容易に接合される
。
ィルムキャリヤのリードに、別の基板上に形成した金属
突起とを接合せしめ、この段階でりｉドに金属突起を転
写するものである。そしてリードに形成された金属突起
は半導体素子上のアルミニウム電極に容易に接合される
。
本発明者は、この方式において、金属リード表面に形成
されている材料が、転写用の金属突起と容易に合金を形
成しやすいと、半導体素子上のアルミニウム電極へ前記
金属突起を加圧・加熱して接合する際、金属リードと金
属突起同志の合金化が先行し、アルミニウム電極と金属
突起との合金時には、前記金属突起の全体量が不足した
シ、あるいは、先行している合金層のために加圧力が不
均一になってしまっていた。このために、アルミニウム
電極と金属突起との接合が不充分になり、信頼度の低い
接合になっていた。
されている材料が、転写用の金属突起と容易に合金を形
成しやすいと、半導体素子上のアルミニウム電極へ前記
金属突起を加圧・加熱して接合する際、金属リードと金
属突起同志の合金化が先行し、アルミニウム電極と金属
突起との合金時には、前記金属突起の全体量が不足した
シ、あるいは、先行している合金層のために加圧力が不
均一になってしまっていた。このために、アルミニウム
電極と金属突起との接合が不充分になり、信頼度の低い
接合になっていた。
作えば前記金属リード表面にＳｎ メッキ処理が施こさ
れ、金属突起がＡｕ、半導体素子上の電極がアルミニウ
ムの場合、ＡｕとＳｎの合金化温度は、ＡｕとＡｌの合
金化温度よシも約半分程度低い。このような場合、Ａ′
ｄ ｆ Ｓ ｎの合金化が著るしく先行し、ＳｎにＡｕ
が溶けこみ、Ａｕの絶対量が不足するばかりでなく、進
行するＡｕ−３ｎの溶けた合金層のため、圧力は不均一
になり、加圧する事によって金属突起Ａｕによるアルミ
ニウム表面に形成されている酸化膜を除去できなくなシ
、接合不良を現出することを見い出した。
れ、金属突起がＡｕ、半導体素子上の電極がアルミニウ
ムの場合、ＡｕとＳｎの合金化温度は、ＡｕとＡｌの合
金化温度よシも約半分程度低い。このような場合、Ａ′
ｄ ｆ Ｓ ｎの合金化が著るしく先行し、ＳｎにＡｕ
が溶けこみ、Ａｕの絶対量が不足するばかりでなく、進
行するＡｕ−３ｎの溶けた合金層のため、圧力は不均一
になり、加圧する事によって金属突起Ａｕによるアルミ
ニウム表面に形成されている酸化膜を除去できなくなシ
、接合不良を現出することを見い出した。
発明の目的
本発明は、このような従来の問題に鑑み、特に金属リー
ド表面材料を選択することによシ、金属突起と半導体素
子上の電極との接合をより確実に実施し、接合の信頼性
をより高めた転写バンプ方式におけるポンディング方法
を提供することを目的とする。
ド表面材料を選択することによシ、金属突起と半導体素
子上の電極との接合をより確実に実施し、接合の信頼性
をより高めた転写バンプ方式におけるポンディング方法
を提供することを目的とする。
発明の構成
転写バンプ方式における接合において、フィルムキャリ
ヤの金属リードの表面材料と金属突起との合金化温度が
、半導体素子上の電極材料と金属突起との合金化温度上
りも高くするために、前記金属リード表面材料を金属突
起と合金を形成しにくい材料でかつ、前記金属突起と熱
圧着できる材料で構成するものである。
ヤの金属リードの表面材料と金属突起との合金化温度が
、半導体素子上の電極材料と金属突起との合金化温度上
りも高くするために、前記金属リード表面材料を金属突
起と合金を形成しにくい材料でかつ、前記金属突起と熱
圧着できる材料で構成するものである。
実施例の、説明
まず、第２図で本発明に用いる金属リード部分を説明す
る。
る。
長尺のテープで半導体素子を載置するための開孔部３２
を有するポリイミイドフィルム３１上に、前記開孔部３
２まで延在した金属リード３３が設けられている。前記
金属リード３３の用材はＣｕ箔３４を蝕刻して形成した
もので、前記金属リード３３の表１可には、Ａｕ又はＮ
ｉ層３５が電解法又は無電解法により形成される。前記
Ａｕ又はＮｉ層３５の厚さ０．２〜１ 、Ｏ／／ｍ程度
の厚さである。
を有するポリイミイドフィルム３１上に、前記開孔部３
２まで延在した金属リード３３が設けられている。前記
金属リード３３の用材はＣｕ箔３４を蝕刻して形成した
もので、前記金属リード３３の表１可には、Ａｕ又はＮ
ｉ層３５が電解法又は無電解法により形成される。前記
Ａｕ又はＮｉ層３５の厚さ０．２〜１ 、Ｏ／／ｍ程度
の厚さである。
次に本発明のフィルムキャリヤの金属リード３３によシ
基板上の金属突起を転写接合する状態を説明する。第３
図で示される様に基板４ｏ上の金属突起４１は少なくと
も金で形成される（第３図ａ）。
基板上の金属突起を転写接合する状態を説明する。第３
図で示される様に基板４ｏ上の金属突起４１は少なくと
も金で形成される（第３図ａ）。
前記金属リード３３を前記金属突起４１とを位置合せし
、ツール４２で矢印のごとく加熱、加圧すれば、仮に前
記金属リード３３の゛表面金属がＡｕ層で形成されるな
らば、ＡｕとＡｕ同志の傘なる熱圧着で、前記金属突起
４１は金属リード３３側へ転写接合される（第３図ｂ）
。この場合、ＡｕとＡｕ間の熱圧着であるから、従来例
で述べたごとくのＡｕ−８ｎの合金は発生しないから、
前記突起４１の形状変化も見られない。
、ツール４２で矢印のごとく加熱、加圧すれば、仮に前
記金属リード３３の゛表面金属がＡｕ層で形成されるな
らば、ＡｕとＡｕ同志の傘なる熱圧着で、前記金属突起
４１は金属リード３３側へ転写接合される（第３図ｂ）
。この場合、ＡｕとＡｕ間の熱圧着であるから、従来例
で述べたごとくのＡｕ−８ｎの合金は発生しないから、
前記突起４１の形状変化も見られない。
畠に半導体素子４３上のアルミニウム電極４４と前記金
属リード３３へ転写した金属突起４１とを位置合せしく
第３図Ｃ）、ツール４２′で加圧、加熱すれば、前記金
属突起４１とアルミニウム電極４４とは約３００″Ｃ以
上の温度でＡ ｕ −Ａ ｌの合金層を形成し、接合さ
れるものである（第３図ｄ）。
属リード３３へ転写した金属突起４１とを位置合せしく
第３図Ｃ）、ツール４２′で加圧、加熱すれば、前記金
属突起４１とアルミニウム電極４４とは約３００″Ｃ以
上の温度でＡ ｕ −Ａ ｌの合金層を形成し、接合さ
れるものである（第３図ｄ）。
前記ツール４２′で加圧、加熱した段階で、半導体素子
４３上のアルミニウム電極４４と前記金属突起４１とは
、その界面で合金化するわけであるが、前記金属リード
３３のＡｕと金属突起４１のＡｕ とは、合金化しない
し、この界面での溶融物が発生しない。したかつ３てツ
ール４２′による圧力は均一に金属リード３３に加わり
、前記金属リード３３を介して、前記金属突起４１を押
しつぶし、前記アルミニウム電極４４の表面の酸化物を
除去し、Ａｕ−Ａｌの強い合金層を形成するものである
。
４３上のアルミニウム電極４４と前記金属突起４１とは
、その界面で合金化するわけであるが、前記金属リード
３３のＡｕと金属突起４１のＡｕ とは、合金化しない
し、この界面での溶融物が発生しない。したかつ３てツ
ール４２′による圧力は均一に金属リード３３に加わり
、前記金属リード３３を介して、前記金属突起４１を押
しつぶし、前記アルミニウム電極４４の表面の酸化物を
除去し、Ａｕ−Ａｌの強い合金層を形成するものである
。
又、他の実施例として、前記金属リード３３の表面の金
属層３５がＮｉで構成されるならばＮ’ｉとＡｕとの合
金化温度は、３００”Ｃ前後から開始されるが、Ａ ｕ
−Ｓ ｎの如きの積極的な合金層を形成しない。Ａｕ
−Ａｌの合金化温度は６２５°Ｃであるが、実際には３
００°Ｃ前後の温度で合金化を開始する。したがって、
ツール４２′での加圧、加熱時には、前記金属リード３
３上のＮｉ層と金属突起４１間の合金化は余り促進され
ず、もっばら、前記金属突起４１とアルミニウム電極４
４のＡｕ−Ａｌの合金化が積極的に促進される事となる
から、ツール４２′による圧力は均一に金属リード３３
に加わり、前記金属リード３３を介して、前記金属突起
４１を押しつぶし、前記アルミニウム電極４４０表面の
酸化物を除去し、Ａ ｕ −Ａ ｌの強い合金層を形成
するものである。
属層３５がＮｉで構成されるならばＮ’ｉとＡｕとの合
金化温度は、３００”Ｃ前後から開始されるが、Ａ ｕ
−Ｓ ｎの如きの積極的な合金層を形成しない。Ａｕ
−Ａｌの合金化温度は６２５°Ｃであるが、実際には３
００°Ｃ前後の温度で合金化を開始する。したがって、
ツール４２′での加圧、加熱時には、前記金属リード３
３上のＮｉ層と金属突起４１間の合金化は余り促進され
ず、もっばら、前記金属突起４１とアルミニウム電極４
４のＡｕ−Ａｌの合金化が積極的に促進される事となる
から、ツール４２′による圧力は均一に金属リード３３
に加わり、前記金属リード３３を介して、前記金属突起
４１を押しつぶし、前記アルミニウム電極４４０表面の
酸化物を除去し、Ａ ｕ −Ａ ｌの強い合金層を形成
するものである。
前記金属リード３３上の金属層３６は、第２図では、前
記金属リード３３の全面に形成されているが、金属突起
４１が転写接合される領域のみに形成しても良い。
記金属リード３３の全面に形成されているが、金属突起
４１が転写接合される領域のみに形成しても良い。
発明の効果
以上の様に本発明のボンディング方法は、金属リード表
面に合金化温度を高くする層を形成することにより、半
導体素子上のアルミニウム電極と金属突起とのよシ確実
な、信頼性の高い接合を得ることができるものである。
面に合金化温度を高くする層を形成することにより、半
導体素子上のアルミニウム電極と金属突起とのよシ確実
な、信頼性の高い接合を得ることができるものである。
すなわち、従来のごとく金属リード上のＳｎ層を使えば
、前記アルミニウム電極と金属突起との加圧、加熱時の
接合時に、Ａｕ−８ｎの合金化が先行してしまい、前記
Ｓｎが著しるしく前記金属突起を侵蝕し、かつ溶融状態
のＡｕ−３ｎ合金のために圧力が、前記金属突起へ均一
に加わらないという現象が発生していた。しかしながら
本発明のボンデインク方法によれば、リード表面にＡ
ｕ −Ｎ ｉ等の合金化温度を高くする層を形成するだ
め、前記金属突起とアルミニウム電極との接合時の加圧
、加熱時において、前記金属リードと金属突起の合金化
が促進されない。このために圧力は前記金属リードを通
して前記金属突起へ均一に加わるから、確実な信頼性の
高い接合が、前記金属突起と半導体素子上のアルミニウ
ム電極および前記金属突起と金属リード間に得られるも
のである。
、前記アルミニウム電極と金属突起との加圧、加熱時の
接合時に、Ａｕ−８ｎの合金化が先行してしまい、前記
Ｓｎが著しるしく前記金属突起を侵蝕し、かつ溶融状態
のＡｕ−３ｎ合金のために圧力が、前記金属突起へ均一
に加わらないという現象が発生していた。しかしながら
本発明のボンデインク方法によれば、リード表面にＡ
ｕ −Ｎ ｉ等の合金化温度を高くする層を形成するだ
め、前記金属突起とアルミニウム電極との接合時の加圧
、加熱時において、前記金属リードと金属突起の合金化
が促進されない。このために圧力は前記金属リードを通
して前記金属突起へ均一に加わるから、確実な信頼性の
高い接合が、前記金属突起と半導体素子上のアルミニウ
ム電極および前記金属突起と金属リード間に得られるも
のである。
第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明者らがすでに提案した転
発明の実施例の方法による転写バンプ方式のボンディン
グ方法を示す製造工程図である。 ２２．３３・・・・・・金属リード、３５・・・・・金
属層、２４．４１・・・・・・金属突起、２５．４３・
・・・・・半導体素子、２８．４４・・・・・アルミニ
ウム電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図
発明の実施例の方法による転写バンプ方式のボンディン
グ方法を示す製造工程図である。 ２２．３３・・・・・・金属リード、３５・・・・・金
属層、２４．４１・・・・・・金属突起、２５．４３・
・・・・・半導体素子、２８．４４・・・・・アルミニ
ウム電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図
Claims (1)
- 基板上に形成された金属突起を金属リードに接合し、前
記基板より前記金属突起を分離した後、前記金属リード
に接合した金属突起と半導体素子上の電極とを加圧、加
熱して接合する方法において、前記金属リードの表面材
料と前記金属突起との合金化温度が前記金属突起と前記
半導体素子上の電極との合金化温度よりも高いことを特
徴とするキ考−旨仁≠！リボンディング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58008365A JPS59139635A (ja) | 1983-01-20 | 1983-01-20 | ボンデイング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58008365A JPS59139635A (ja) | 1983-01-20 | 1983-01-20 | ボンデイング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59139635A true JPS59139635A (ja) | 1984-08-10 |
| JPH0158863B2 JPH0158863B2 (ja) | 1989-12-13 |
Family
ID=11691205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58008365A Granted JPS59139635A (ja) | 1983-01-20 | 1983-01-20 | ボンデイング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59139635A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01214032A (ja) * | 1988-02-22 | 1989-08-28 | Canon Inc | 電気回路装置 |
| JPH01302832A (ja) * | 1988-05-31 | 1989-12-06 | Canon Inc | 電気回路装置 |
-
1983
- 1983-01-20 JP JP58008365A patent/JPS59139635A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01214032A (ja) * | 1988-02-22 | 1989-08-28 | Canon Inc | 電気回路装置 |
| JPH01302832A (ja) * | 1988-05-31 | 1989-12-06 | Canon Inc | 電気回路装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0158863B2 (ja) | 1989-12-13 |
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