JPS60130837A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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等の高密度、薄型、小型の実装にお
ける転写パンダ方式による半導体装置の製造方法に関す
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。

これら家庭電化製品、産業用機器は、省資源化。

省電力化のためにあるいは利用範囲を拡大させるため忙
、多機能化、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。

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ためにパッケ
ージングされる。通常、これら半導体素子のパッケージ
ングには、ＤＩＬ、チ、ンプキャリャ、フリップチップ
、フィルムキャリヤ方式等が用いられているが、前記し
た目的のためには、フィルムキャリヤ方式が有望である
。

半導体素子の゛成極端子にフィルムキャリヤのす−ド端
子を接合する手段のひとつとして転写バンプ方式（特開
昭５７−１５２１４７号）が提案されている。こあ転写
バンプ方式は、絶縁性基板上の半導体素子の電極と対応
した位置にＡｕの金属突起（バンプ）を形成しておき、
まず、前記金属突起とフィルムキャリヤのＳｎメッキし
たリード端子とを位置合せし、ツールで加圧、加熱し、
前記リード端子に前記絶縁性基板上の金属突起をＡｕ・
Ｓｎ合金で接合し、絶縁性基板上から前記金属突起を剥
離せしめ、リード端子に転写させる。次いで、半導体素
子の電極端子（アル之）と前記リード端子の金属突起と
を位置合せし、ツールで加圧。

加熱せしめ、Ａｕ”ＡＱ金合金前記金属突起と半導体素
子の電極端子とを接合するものである。

従来、前記転写バンプ方式でフィルムリードに転写、接
合された金属突起を半導体素子の成極に接合する際、前
記フィルムリード側から加熱したボンディングツールで
加熱、加圧せしめ、金属突起と半導体素子の電極との間
に合金を形成せしめ接合するものであった。ところが、
前記ボンディングツールの温度は、少なくとも５００〜
５５○℃と著しるしく高く設定する必要があった。何故
なラバ、ボンディングツールの熱は、フィルムリードに
接した瞬間にフィルムリードおよび半導体素子へ急速に
拡散してしまい、ボンディングツールの底面の温度を下
げ、金属突起と半導体素子の電極間が合金化温度に達し
なくなり接合強度が著しるしく低下するためである。

このために次の様な問題があった。

■　ボンディング温度が高いため、パルス加熱用のツー
ルにあっては、その材質がＭ・〕　、カンタル等で形成
されても、酸化の進行が激しく、摩耗が著しるしく、ま
た熱変形も発生し、フィルムリードを全面にわたって均
等に加圧せしめることが困難となっていた。このため、
ツールの寿命は、たかだか５００〜１０００回のボンデ
ィングにしか耐えず、ツールの交換、再生に要する費用
が高くなるばかりか、接合強度も低下さし、信頼上この
ましくないものであった。この事は焼結して形成した人
造ダイヤモンドのボンディングツールでも同一であって
、ダイヤモンドのバインダーが劣化してしまい、ツール
表面に微細なりラックが発生し、これもまたツールの寿
命を短縮してしまい、接合強度を低下さすものであった
。

■　更にまた、ボンディング時の温度が高いため、フィ
ルムリードがボンディングツールの底面にゆ着し、フィ
ルムリード表面が引張られるため、半導体素子の端部と
前記フィルムリードが接触して、電気的不良を発生させ
る原因になるばかりか、最悪の状態では、フィルムリー
ドがボンディングツール底面にゆ着したまま持ち上げら
れるため、フィルムリードを切断してしまうという問題
も発生していた。

発明の目的 本発明はこのような従来の問題に鑑み、ボンディングツ
ールの温度を低く設定でき、接合強度の高い半導体装置
の製造方法を提供することを目的とする。

発明の構成 本発明は、フィルムリードに転写された金属突起を半導
体素子の電極に接合する際、前記半導体素子を加熱せし
めながら、ボンディングツールにて加圧加熱することに
より、フィルムリードや半導体素子からの熱の逃げを防
ぎ、金属突起と半導体素子の電極間の接合温度を一定に
保つものである。これによりボンディングツールの温度
を低く設定し、高い接合強度を得んとするものである。

工程を説明する。

絶縁性基板１０上に電解メ・・・キ法等で形成されたＡ
ｕ突起６と、樹脂フィルム１から延在したＳｎメッキし
たフィルムリード３とを位置合せする（第１図）。次い
で２００’Ｃ〜３５０℃に加熱したボンディングツール
３６で加圧すれば、Ａｕ突起５は、Ｓｎメッキされたフ
ィルムリード３にＡｕ・Ｓｎ合金で転写接合される。第
２区はフィルムリード３上にＡｕ突起６が転写・接合さ
れた状態を示す。

次にＡｕ突起５と半導体素子２のアルミ電極６とを位置
合せする。この時、半導体素子２を載置する台３○はヒ
ーター３１によって加熱されている。このヒーター３１
によって、半導体素子２は、１５０℃〜３６０℃程度に
加熱される（第３図）。

次いで、ボンディングツール３６を３００〜４６０℃に
加熱せしめ、加圧すれば、Ａｕ突起５は半導体素子２の
アルミ電極に接合される（第４図）。

半導体素子２の加熱は、パルス電流によって、ボンディ
ングツール３６が降下し、加圧する直前に瞬間的に加熱
しても良いし、台３ｏにヒーターを埋設せしめ常時的に
加熱しても良い。

またフィルムリード３はＳｎメッキ処理したものについ
て説明したが、Ａｕメッキもしくは半田メッキ処理した
構成でも良い。

本発明によれば、ボンディングツール３６の熱は、台３
０のヒーター３１によって半導体素子２自体を加熱せし
めているので、半導体素子２にうはわれる熱が極端に減
少する一方、フィルムリード３への熱の伝達もボンディ
ングツール３６と加熱する台３ｏの両方から得られるか
ら、ボンディングツール３６の熱も著しるしく小さい。

したがって半導体素子やフィルムリードからの熱の逃げ
が著しるしく小さいからボンディングツール３６の温度
は低く設定できるばかりでなく、Ａｕ突起と半導体素子
の電極間の接合境界の温度を一定に保つ事ができ、安定
な接合が得られる。本発明者らの実験の結果では、半導
体素子の加熱温度２００℃〜３００℃でボンディングツ
ールの温度は３ｏＱ℃〜４○０℃となり、ボンディング
１時間も０．６秒で連続的に一括ボンディングが実現で
きた。

発明の効果 ■　従来ボンディングツールの温度は、少なくとも６○
ｏ℃〜５６０’Ｃを必要としていたが、本発明により、
その温度を１００℃以上も低く設定できる。このために
、ボンディングツールの寿命を著しるしく長くすること
ができ、ボンディングツールの交換の費用が安価となる
。

■　更にまた、ボンディングツールの温度を低く設定で
きるため、従来発生していたボンディングノールとフィ
ルムリードとの癒着の発生カミ皆無になり、フィルムリ
ードの切断や曲りの事故がなく、歩留りを向上できるば
かり７５１安定な信頼性の高いボンディングが実現でき
る。

■　ボンディングツールの温度が低いため、温度側索の
精度が高く、かつボンディングツールの底面の温度分布
を均一にできる。した力≦って、Ａｕ突起と半導体素子
の電極との境界温度を安定にかつ均一にできるから、高
い接合強度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例の金属突起転写工程
を示す断面図である。 ２　・・半４体素子、３・・・・・・フィルムリード・
・・−・・金属突起、６・・・・アルミ電極、１Ｏ・・
・・絶縁性基板、３０・・・・台、３１　・・・ヒータ
ー、３５。 ３６・・・ボンディングツール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　フィルムリードと基板上に形成した金属突起と
   を位置合せし、第１の加圧加熱を行って前記金属突起を
   前記フィルムリードに転写、接合し、ついで前記半導体
   素子を加熱し、前記フィルムリード上の金属突起と前記
   半導体素子の電極とを位置合せし、第２の加圧加熱によ
   り前記フィルムリード上の金属突起を前記半導体素子の
   電極に接合することを特徴とする半導体装置の製造方法
   。 （切　半導体素子の加熱温度が、第２の加圧加熱の工程
   の温度よりも低いことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の半導体装置の製造方法。