JPS59147451A - 半導体素子の実装方法 - Google Patents

半導体素子の実装方法

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JPS59147451A
JPS59147451A JP2156683A JP2156683A JPS59147451A JP S59147451 A JPS59147451 A JP S59147451A JP 2156683 A JP2156683 A JP 2156683A JP 2156683 A JP2156683 A JP 2156683A JP S59147451 A JPS59147451 A JP S59147451A
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JP
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semiconductor element
lead
film
aluminum
layer
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JP2156683A
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English (en)
Inventor
Junichi Okamoto
準市 岡元
Kenzo Hatada
畑田 賢造
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H01L24/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
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    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01082Lead [Pb]

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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体素子の実装方法に関し、特に半導体素
子のボンディングに関するものである。
(従来例の構成とその問題点) 従来より、半導体素仔の実装方法の中で、高速で量産性
が高く且つ信頼性の高い方法として、複数の電極を一度
にH?ンディングすることができるフィルムキャリヤに
よるボンディング方法が広く知られている。
このボンディング方法に使用されるフィルムキャリヤは
、第1図に示すように、長尺の可とう性絶縁フィルム1
vcデバイス孔2およびスジロケット孔3が形成されて
いて、この司とう性絶縁フィルム1上に、デバイス孔2
上1で延長するような・ぐターンで形成された複数本の
リード4が接着剤により接着されたものである。このよ
うなフィルムキャリヤを使用して半導体素子のボンディ
ングを行なう場合は、第2図に示すように、半導体素子
5のアルミニウムパッド6上に、バリヤ層7の上に金層
8を積層して形成した突起電極を設け、この突起電極と
フィルムキャリヤのリード4とを熱圧着あるいは超音波
ボンディングにより接合している。なお、9はリード4
を可とう仕給縁フィルA ]に接着している接着剤であ
る。ここで、バリヤ層7は二層構造を有していて、通常
、クロム層形成後銅層を形成するか、あるいはチタン層
形成後パラジウム層を形成するか、あるいはチタン層形
成後銅層を形成していて、一層目は半導体素子5のアル
ミニウムパッド6との密着性を図り、二層目は金層8と
の密着性を図るためである。
しかしながらこのような従来のフィルムキャリヤによる
ボンディング方法では、半導体素−7′5のアルミ・ぐ
ラド6上に実質」二三層の異種相別を用いて構成した突
起電極を必要とするだめ、半導体素7−5 &こ非常に
複雑な工程の処理を施さなければならず、)1″導体素
子そのものの歩留りが大きく低減する。これは、半導体
素子が良品であったとしても三層構造の突起電極を形成
する工程途中で不良品になる場合があり得るためであり
、このような突起電極の形成工程の付加およびそれに起
因する歩留りの低減等により、突起電極を設けた半導体
素子の製造コストが上昇し、非常に高価なものとなる。
さらに、三層の突起電極を必要とすることから、各半導
体メーカーの製品を自由に使用することができない等の
欠点があった。
そこで従来、半導体素子5のアルミニウム・やラド6は
未処理の捷まとし、フィルムキャリヤのり−ド4の先端
部分を処理して接合用のバンゾ全形設したバンプ伺フィ
ルムキャリヤによるボンディング方法が提案されていた
。このボンディング方法は、第3図に示すように、リー
ド4の先端部分に、メッキ法によシ球状に近い金バンプ
10を形成したシ、予め金球を作製して熱圧着により転
写して金バンプ10を形成したりしてバンプ伺フィルム
キャリヤを構成し、この金バンブ10を半導体素子5の
アルミノや、ドロにボンディングシテ、リード4と半導
体素子5のアルミニウド6とを接合するものである。
このような従来のパンゾ付フィルムキャリヤにヨルホン
ディング方法は、前記従来のフィルムキャリヤによるボ
ンディング方法の欠点を解消することができるが、大気
環境下における接合部の信頼性の面で次のような欠点が
あった。即ち、IJ−ド4の先端の金バンプ010と半
導体素子5のアルミニウム・ぐラド6とが接合する部分
はアルミニウム・ぐラド6内の一部にすぎず、接合部以
外の部分にアルミニウドが露出しているだめ、大気環境
下eこおいてアルミニウムが腐食し、接合部の比抵抗が
高くなったり断線等が生じたりして、半導体素F5の機
能低下が生じ、さらニハ半導体素子5の機能が停止する
。そのため、ボンディングされた半導体素f上に樹脂コ
ートにより保護膜を形成する7・j策がとられているが
、保護膜の樹脂組成および形成方法の点で問題があり、
十分な信頼性が得られていなかった。
(発明の目的) オ発明は、−に記従来例の欠点に鑑みてなされたもので
、半導体素子のアルミニウムパッド上に複雑なプロセス
の処理を必要とせず、簡単な構成で確実且つ信頼性の高
い接合が得られる半導体素子の実装方法を提供するもの
である。
(発明の構成) 上記目的を達成するために、本発明は、フィルムキャリ
ヤのリードの先端部に突部全形成するとともに、半導体
素子のアルミニウムパッドの表面およびその周辺の7や
シベーション膜上に金層を形成して、リードの突部とア
ルミニウム・Pラド上の金層とをボンディングすること
により、アルミニウム・やラドと金層、さらに金層とリ
ードが接合して、半導体素子とフィルムキャリヤとを接
続するものである。
(実施例の説明) 以下、図面により本発明の実施例を詳細に説明する。第
4図は、本発明の一実施例の構成を示す図で、第2図お
よび第3図と同一・符号のものは同一のものを示してい
る。第4図において、可とぅ性絶縁フィルム]の開孔部
まで延長して形成ボれたリード4の先端部分の半導体素
子5に接続される而に突部4ai形成し、且つ、半導体
素子5のアルミ、4y71・6の表面およびその周辺の
ノPシベーション膜りl上に金層12を形成した後、リ
ード4の突部4aと半導体素子5のアルミパッド6上の
金層12と全熱圧着等によりボンディングシテ、リード
4と半導体素子5とを接合している。
−]二記の構成において、リード4を半導体素子5にビ
ンディングする場合、第5図に示すように、熱および圧
力がリード4の突部4aに集中して半導体素子5のアル
ミパッド6上の金層12を変形させ、その変形力により
アルミ7Nツド6の表面に自然発生している酸化膜を破
って素地のアルミニウム面を露出させて、熱および圧力
によりアルミニウムパッド6と金層12、そして金層1
2とリード4とをそれぞれ接合して、リード4とアルミ
ニウムパッド6とを接続する。そのため、二つの界面を
同時に接続することができるとともに、アルミニウムパ
ッド6と金層12との密着性がさらに増して確実な接続
を得ることができる。また、金層12はアルミニウムパ
ッド6の表面およびその周辺の・母シベーション膜11
上に形成されているため、アルミニウム/’I’ ラド
6の表面が露出することがなく、大気環境下においても
アルミニウムが腐食することがない。
なお、本実施例のリード4の突部4aは、半導体素子5
のアルミニウムパッド6の幅よりも小さく、且つ5μm
以上の厚さ全必要とし、半導体素子5のアルミニウムパ
ッド6の幅よシも大きい場合、ボンディング時に金層1
2の変形が少なく、アルミニウムパッド6の表面の酸化
膜を十分に破ることができないため、確実な接合が得ら
れず、捷だ厚さが5μm以下の場合も、パシベーンヨン
膜11の膜厚に阻害されて突部4aが加圧されない状態
となったり、金層12中に突部4aのめり込みが少なが
ったりして一金層12の変形が少なくなるため、確実な
接合を得ることができない。
また、本実施例のアルミパッド6上の金層12は、5μ
m〜30μmの厚さを必要とし、それ以下の場合、アル
ミニウムパッド6の素地のアルミニウムと共晶結合する
金の量が不十分で、確実な接合が得られず、壕だそれ以
上の場合、金層12の変形が少なく、さらにボンディン
グ時に相当な圧力全必要とするため、接合状態が不均一
となり、十分な接合強度を得ることができない。
次に、本実施例を具体的に説明する。まず、長尺の可と
う仕給縁フィルム1として、幅35隅、厚さ125μm
のポリイミドフィルムを使用して、第1図に示したよう
に、デバイス孔2およびスプロケット孔3を予め準備し
た金型で・ぐンチングして形成した。スゲロケット孔3
は、可とう仕給縁フィルム1の幅方向の両端に、2mm
X3mmの孔を475胴のピッチで設け、デバイス孔2
は、可とう仕給縁フィルム1の中央に、5 mm X 
5 mmの孔をスゲロケット孔3の3コマ分のピッチで
設けた。
次いで、幅22.5 mm、厚さ70 μmで厚さ20
 ltmの接着剤9付きの圧延銅箔をスゲロケット孔3
を避けて可とう仕給縁フィルム1上にラミネートした。
そして、圧延銅箔の表面がエツチングされないようにア
ルカリ可溶性の樹脂でコーティングした後、可とう仕給
縁フィルム1のデバイス孔2から露出している圧延銅箔
の裏面に、フォトエツチング法により半導体素子5のア
ルミニウム・eラド6のパターンに合わせて突部4ai
形成した。その際、エツチング液には塩化第2鉄溶液を
使用し、突部4aを形成する部分にフォトレジストを残
して、それ以外の部分は10μm〜15μmはどエラび
圧延銅箔の裏面のフォトレジスIf除去し、水洗いした
。次に、デバイス孔2から露出している圧延銅箔の裏面
にエツチング防止用のアルカリ可溶性樹脂をコーティン
グした後、圧延銅箔の表面をフォトエツチング法により
エツチングして、半導体素子5のアルミニウムパッド6
のiRパターン合わせたり一ド4全形成した。この場合
も、エツチング液には塩化第2鉄溶液を使用して、/、
aターン形成後フォトレジストf−除去して水洗いした
そして、銅箔からなるリード4を形成した可とう仕給縁
フィルム1を70±2℃のスズメッキ液に浸漬し、無電
解メッキ法によりリード4の表面にjqさ04μm〜0
6μmのスズの被膜全形成した後、水洗いして、リード
4の先端部分に厚さ1101L〜15 /1mの突部4
. a f具えたフィルムキャリヤを得ることができた
次に、半導体ウェハー内の半導体素子5のアルミニウム
パッド6の表面に強固に発生l〜でいる酸化膜全除去1
〜、同時にゴミ等も除去するために、りん酸が375C
C%酢酸が60cc、硝酸が15ccの混合液を30℃
〜35℃に保ち、この混合液中に半導体ウェノ・−11
0秒間浸漬した後、20分間水洗いした。その後、スピ
ンナーで乾燥し、水分が十分になくなったのを確認して
から、電子ビーム蒸着装置のペルジャー内に半導体ウェ
ハーを固定し、蒸着装置内のハースに全音セットする。
そして、ベルツヤ−内が3〜5XI(I  Torrの
真空度になってから、20 (1℃〜250℃で30分
間半導体ウェハーを加熱した後、20 (10X〜25
00Xの厚さに全全蒸着した。次に、半導体ウェハーの
主面にスピンナーでフォトレジストヲ・塗布し、90℃
で10分間ベーキングした後、マスクアライナ−で半導
体素子5のアルミニウムパッド6上にマスクをセットし
て紫外線を当てた。そして、マスクアライナ−から半導
体ウェハーを取り出し、現像して半導体素子5のアルミ
パッド6上のフォトレノストを除去し、さらに]、] 
0℃で10分間ベーキングした。
その後、半導体ウェハー表面に先に形成した金蒸着膜を
共通電極として、金メツキ液中で電気メッキして、半導
体素子5のアルミノクツドロ上だけに厚さ15μmの金
層12全形成した。その際に金メッキ液は、市販の非シ
アン系の二一一トロネクス21O(山中貴金属(株))
ヲ使用して、50±2℃に温度に保って電気メッキを行
なった。そして水洗いした後、半導体ウェハー」二のフ
ォトレジスト’l除去し、半導体ウェハー表面に蒸着し
た余分エツチングした。この場合、フォトレジスト等の
マスクは使用せず、硝酸を1に対して塩酸および水をそ
れぞれ3および1の比で混合したエツチング液中に半導
体ウェハーをそのま才の状態で浸漬し、5000Xエツ
チングした。これによって半導体ウェハー表面の200
0 X〜2500Xの金蒸着膜は除去され、さらに半導
体素子5のアルミ・ぐラド6上の厚さ15μmの金層1
2は、厚さがほぼ14、511mとなった。その後、半
導体ウェハーを十分に水洗いし、グイシングツ−でカッ
ティングして、第4図に示したような金層12を具えた
半導体素子5が得られた。
ここで、リード4の先端部分に突部4. a f具えた
フィルムキャリヤと、アルミニラムノやラド6上に金層
12を具えた半導体素子5とを、突部4a゛と金層12
が合うように顕微鏡で位置合わせした後、ソール先端温
度を460℃〜500℃に保ったモリブデンツールを用
いて、1. I、 kg〜]、、 5 kg(リード1
本当り609〜80g)の圧力で位置合わせした部分i
yl?ンディングすることにより、第5図に示したよう
に、金層12が変形してアルミ・ぞラド6と金層12と
が接合するとともに金層12とリード4とが接合して強
固な接合状態が得られた。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明は、フィルムキャリヤのリ
ードの先端部分に突部を設けるとともに、半導体素子の
アルミニウム・やラドの表面およびその周辺に金層を形
成して、リードの突部とアルミニウムパッド表面の金層
とi&ンディングするもので、半導体素子のアルミニウ
ム・やラド上の処理に複雑なプロセスを必要とせず、且
つ、確実な接合が得られ、信頼性が高く、さらに、安価
で量産性が高い等の効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来のフィルムキャリヤの平面図、第2図は
、従来のフィルムキャリヤによるボンディング方法を示
す図、第3図は、従来のバング付フィルムキャリヤによ
るボンディング方法を示す図、第4図は、本発明の半導
体素子の実装方法の一実施例を示す図、第5図は、本発
明の半導体素子の実装方法の一実施例によりボンディン
グした半導体素子とフィルムキャリヤの断面図である。 ■・・・可とう仕給縁フィルム、2・・・デバイス孔、
4・・・リード、5・・・半導体素子、6・・・アルミ
ニウムパッド、ll・・・ノ4シペーション膜、12・
・・金層。 第1図 3 第2図 第3図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  町とう性絶縁フィルム上、もしくは該可とう
    性絶縁フィルムに形成された開孔部まで延長させて複数
    本のリードを形成してなるフィルムキャリヤの前記リー
    ドの先端部分に突部を形成し、且つ、半導体素子のアル
    ミニウムパッドの表面およびその周辺の/eシベー7ヨ
    ン膜上に金層を形成して、前記り〜ドの突部と前記アル
    ミニウムパッドの金層とをボンデングすることにより、
    前記半導体素子と前記フィルムキャリヤとを接合するこ
    とを特徴とする半導体素子の実装方法。
  2. (2)  前記リードの突部が、前記半導体素子のアル
    ミニウムパッドの幅よりも小さく、且つ5μm以上の厚
    さを有することを特徴とする特許請求の範囲第(1)項
    記載の半導体素子の実装方法。
  3. (3)前記アルミニウムパッド上の金層が、5μmない
    し30μmの厚さを有することを特徴とする特許請求の
    範囲第(1)項記載の半導体素子の実装方法。
JP2156683A 1983-02-14 1983-02-14 半導体素子の実装方法 Pending JPS59147451A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0201916A2 (en) * 1985-05-15 1986-11-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Bonding method of semiconductor device
EP0327996A2 (en) * 1988-02-09 1989-08-16 National Semiconductor Corporation Tape automated bonding of bumped tape on bumped die

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