JPS62245640A - 半導体装置の製造方法および装置 - 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】 〔−一上の利用分野〕 本発明は、いわゆるＣＣＢバンプを有する半導体ペレッ
トを搭載する半導体装置に適用して有効な枝軸に関する
。

〔従来の技術〕

半導体装置の一つに、半導体ペレット（以下単にペレッ
トともいう）を半田等のろう材からなるいわゆるＣＣＢ
バンプを介してペレット取付基板に接合してなるものが
ある。この半導体装置については、１９８０年１月１５
日、株式会社工業調査会発行、日本マイクロエレクトロ
ニクス協会績ｒｌｃ化実装技術」Ｐ８１に説明がある。

その概略は、上記ＣＣＢバンプを有する半導体ペレット
を、通常は該ＣＣＢバンプをパッケージ基板等のペレッ
ト取付基板に形成されている接合用電極である半田等の
ろう材からなる接合用バンプに接触させた状態で、上記
ＣＣＢバンプおよび接合用バンプとを加熱溶融して電気
的接続と機械的接合とを同時に行って、そのペレットの
搭載を行うものである。

ところで、半導体装置の集積度向上または多機能化等の
要請により、同一のペレット取付基板に複数個のペレッ
トを搭載する、いわゆるマルチチップモジュールがある
。

また、半導体装置の信頼性向上等を目的に、いわゆるエ
ージング等の試験が行われる。このエージングは、通常
ペレットとペレット取付基板との電気的接続を行った後
に行われる。

上記のようなマルチチップモジュールにおいては、その
エージングを行った結果、不良ペレットが発見された場
合には、その不良ペレットについてのみ交換し、搭載さ
れている他のペレット等の活用を図ることが望ましい。

上記のように、他のペレット等の活用を図るためには、
マルチチップモジュールに搭載されている不良ペレット
を取り外し、その位置に良ペレットを取付けて交換を行
う必要がある。

そして、上記半導体ペレットがＣＣＢバンプを有してい
る場合には、該ＣＣＢバンプと接合用バンプとを融着し
て形成されたその接合部のろう材を再溶融して取り外す
ことになる。その際、上記接合部のろう材がほぼ中央部
で分離することが、同位置に新たに良ペレットを再接合
するために要求される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、一度接合したペレットの接合部を再溶融
して該ペレットを取り外す場合には、一般にそのペレッ
トまたはペレット取付基板と半田との界面で分離する。

したがって、ペレット取付基板におけるＣＣＢバンプの
接合位置の形状が初期の状態と大きく異なるため、良ペ
レットの交換が困難であるという問題のあることが本発
明者によって見い出された。

本発明の目的は、ＣＣＢチップについてその交換を容易
に行うことができる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、ＣＣＢバンプで接合する半導体ペレットを、
そのバンプ先端部でペレット取付基板の電極に仮接合し
、その仮接合した半導体ペレットの電気的性能試験を行
い、不良ペレットがある場合にはその交換を行い、良ペ
レットのみを本接合し、その他席法に基づいて半導体装
置の製造を行うものである。

また、赤外線発生手段と赤外線照射の制御手段と、温度
検知手段とを備えた装置を用いて、上記ＣＣＢバンプの
仮接合を行うものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、ペレット取付基板の電極との電
気的接続をＣＣＢバンプの形状をほぼ維持している仮接
合の状態で行うことができることにより、エージング等
の試験の結果不良ペレットが発見された場合には、該不
良ペレットをそのＣＣＢバンプを保持したまま取り外す
ことができるため、ペレット取付基板の電極をもほぼ初
期の形状に維持することができる。したがって、同位置
への新たな良ペレットの接合を容易、確実に行うことが
できる。

また、前記構成からなる装置を用いることにより、ＣＣ
Ｂバンプ等の温度を正確に検知しながら、赤外線の照射
量を正確に制御することができるため、前記仮接合を容
易に達成できるものである。

以上の作用により、前記目的が達成されるものである。

〔実施例１〕 第１図（ａｌ、　（ｂｌは本発明による実施例１である
半導体装置の製造方法における一工程を示す概略説明図
であり、第２図は上記方法により製造される半導体装置
を示す概略部分断面図である。また、第３図は本実施例
１に用いる半導体装置の製造装置を示す概略構成図であ
る。

本実施例１により製造される半導体装置は、第２図に示
すような、いわゆるマルチチップモジュールである。

上記半導体装置は、パッケージ基板等のセラミックから
なる実装基板１にシリコン（Ｓｉ）からなる配線基板で
あるマザーチップ（ペレット取付基板）２が金−シリコ
ン共晶３を介して取付けられている。そして、上記マザ
ーチップ２には半導体ペレット４が半田からなる接合部
５を介して取付けられており、該ペレット４は接合部５
を介して機械的接合と同時に電気的接続も行われている
。

また、上記マザーチップ２の周囲に形成されている電極
であるポンディングパッド（図示せず）と前記実装基板
１に形成されている配線６との間は、アルミニウム等か
らなるワイヤ７で接続されており、該ワイヤ７を介して
外部との電気的導通が行われるものである。

上記半導体装置では、マザーチップ２に形成されている
接合用バンプにペレット４のＣＣＢバンプを接触させた
状態で、これらバンプの溶融温度以上に加熱することに
より、上記ペレット４の取付けを行うことができる。

本実施例１においては、第１図１ａｌに示すように使用
するマザーチップ２の接合用バンプ８の表面には低融点
金属層８ａが被着形成されており、該マザーチップ２に
取付ける半導体ペレット４のＣＣＢバンプ９の表面にも
同じく低融点金属層９ａが被着形成されている。上記接
合用バンプ８およびＣＣＢバンプ９はともに半田がらな
り、両像融点金属層８ａおよび９ａはともに錫からなる
。この低融点金属層８ａおよび９ａは、溶融錫に部分浸
漬することにより被着することができる。

上記構造のマザーチップ２に半導体ペレット４を載置し
、第１図＋６）に示すように接合用バンプ８にＣＣＢバ
ンプを接触させる。その後、上記両バンプ８および９は
溶融しないがその表面の低融点金属層８ａおよび９ａが
溶融する温度に加熱し、第１図０１）に示すように該両
バンプ８および９の先端部のみが融着された仮接合の状
態にする。

所望の半導体ペレットの全てについて、そのＣＣＢバン
プを上記第１図＋８）に示すような仮接合を行った後、
エージング等の電気的性能試験を行うことができる。

上記性能試験の結果、半導体ペレット４の一部に欠陥が
発見された場合には、該ペレット４についてのみＣＣＢ
バンプ８の仮接合部１０を溶融し、該仮接合部の分離を
行ってそのペレット４を取り外す。その取り外した位置
に新たな良ペレットを仮接合し、再度性能試験を行う。

上記性能試験の結果、仮接合されている半導体ペレット
４が全て良ペレットであることが確認された段階で、接
合用バンプ８およびＣＣＢバンプ９を構成する半田の溶
融温度以上に加熱し、上記両バンプ８および９を融合さ
せて本接合を行う。

以上説明した工程を除き他の工程は、常法に従い本実施
例の半導体装置を製造することができる。

次に、前記ＣＣＢバンプの仮接合に適用して有効な装置
について説明する。その構成の概略については、前記第
３図に示しである。

すなわち、上記装置は試料を載置するＸＹテーブル１１
、その上方に設置された赤外線ランプ（赤外線発生手段
）１２、該赤外線ランプ１２に連結された制御手段１′
３および該制御手段に連結された電源１４と温度検知器
（温度検知手段）１５とからその要部が構成されている
。

前記半導体ペレット４を仮接合する場合には、同図に示
すようにマザーチップ２を載置し、該マザーチップ２の
上に半導体ペレット４を、第１図（ａ）に示すようにバ
ンプが接触するように位置させる。その状態で、図中半
導体ペレット４の上方から赤外線を照射する。

その際、赤外線としては、半導体ペレット４を構成する
シリコン（Ｓｉ）単結晶を透過し、ＣＣＢバンプ９を選
択的に加熱することが可能な波長域のものを使用する。

また、赤外線の照射はパルス状で行い、ＣＣＢバンプ９
の加熱を正確に制御する。そして、その照射時間はＣＣ
Ｂバンプ９の温度を上記検知器１５で正確に検知しなが
ら決定する。上記各動作は全て上記制御手段を介して正
確に制御することができるものである。

このように、本実施例によれば以下の効果を得ることが
できる。

（１）、マザーチップ２の接合用バンプ８と半導体ペレ
ットのＣＣＢバンプ９との表面に低融点金属層８ａおよ
び９ａを形成することにより、該金属層８ａおよび９ａ
のみが溶融する温度に加熱し、上記両バンプ８および９
の形状を保持したまま電気的接続が可能な仮接合を行う
ことができるので、その後性能試験を行って不良ペレッ
トが発生された場合には、上記仮接合部１０の低融点金
属のみを再溶融することにより不良ペレットを取り外し
た後においても接合用バンプをほぼ初期の状態に保持で
きるため、良ペレットに修復する場合の該ペレットの接
合を容易かつ正確に行うことができる。

（２）、上記（１）により、良ペレットのみの接合が可
能となるため、特にマルチチップモジュールの信顛性を
向上することができる。

（３）、前記ｆｌ）により、マルチチップモジュールの
歩留りを向上できる。

＋４１．ＸＹテーブル１１、その上方に設置された赤外
線ランプ１２、該ランプ１２に連結された制御手段１３
、該制御手段１３に連結された電源１４および温度検知
器１５を備えた装置を用いることにより、上記ＸＹテー
ブル１１に所望の状態で載置したマザーチップ２および
半導体ペレット４について、前記（１）に記載した仮接
合を容易に行うことができる。

（５）、上記（４）において、シリコン単結晶を透過し
ＣＣＢバンプ９に吸収される波長域の赤外線を使用する
ことにより、ペレット本体に熱履歴を与えることなくＣ
ＣＢバンプ９のみを選択的に加熱することができる。

＋６１．ｉ度検知器によりＣＣＢバンプ９の正確な温度
を検出しながら、赤外線照射を行うことができるので、
該ＣＣＢバンプを所望温度まで正確に加熱することがで
きる。

（７）、赤外線をパルス照射することにより、ＣＣＢバ
ンプの加熱温度を高精度に制御できる。

（８）、前記（４）〜（７）により、半導体ペレットの
仮接合を容易かつ確実に行うことができる。

〔実施例２〕 第４図は本発明による実施例２である半導体装置の製造
方法に適用する装置を示す概略構成図である。

本実施例２は、概ね前記実施例１の場合と同じであるが
、第１図＋ａ）に示したマザーチップ２の接合用バンプ
８および半導体ペレット４のＣＣＢバンプ９のそれぞれ
に被着されている低融点金属層８ａおよび９ａの形成材
料に相違があり、また上記第４図に示す装置を用いる点
において異なるものである。

すなわち、本実施例２においては、上記両バンプ８およ
び９並びにこれらに被着されている低融点金属層８ａお
よび９ａは全て半田で形成されている。ただし、両バン
プ８および９を構成する半田の方が、低融点金属層８ａ
および９ａを構成する半田よりその溶融温度が高（なる
合金組成で調製されている。

また、上記半導体ペレット２の仮接合を行うための前記
装置は、ＸＹテーブル１１の上方に赤外線ランプ１２が
設置されている点については共通である。しかし、実施
例１では、制御手段１３が赤外線ランプ１２と電源１４
との間に介在された電気的制御機能を備えたものであっ
た。これに対し、本実施例では赤外線ランプ１２とＸＹ
テーブルの間に位置されたシャッター（赤外線遮蔽手段
）１６と該シャッターの駆動手段１７と該駆動手段１７
に連結された制御部１８とから制御手段が構成されてお
り、主として機械的に赤外線照射を制御しようとするも
のである。すなわち、半導体ペレット４への赤外線照射
時間を上記シャッター１６の開閉により調整するもので
あり、該開閉により前記実施例１の場合と同様の赤外線
のパルス照射を行うことができるものである。なお、そ
の際前記制御部１８に連結されている温度検知器１５で
ＣＣＢバンプ８の温度を検出し、最適時間の赤外線照射
が行われ、前記実施例１と同様に所期の目的を達成する
ことができるものである。また、前記シャッター１６に
水冷式等の冷却手段（図示せず）を設けることにより、
ＣＣＢバンプの加熱温度の制御を一段と正確に行うこと
ができる。

このように、本実施例によれば以下の効果を得ることが
できる。

（１）、赤外線照射をシャッター１６の開閉により調整
することにより、機械的制御機構をもってＣＣＢバンプ
９の加熱温度を正確に制御できるので、半導体ペレット
４の仮接合を行うことができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、接合用バンプ８およびＣＣＢバンプ９並びに
該両者に被着された低融点金属層８ａおよび９ａのそれ
ぞれを構成する材料は前記実施例に示したものに限るも
のでなく、低融点金属層８ａおよび９ａを構成する金属
より、上記両バンプ８および９を構成する金属の方がそ
れぞれその溶融温度が高い組み合わせからなるものであ
れば、如何なるものであってもよい。

また、低融点金属層８ａおよび９ａが上記両バンプ８お
よび９の表面の一部に被着された場合を示したが、これ
に限るものでなくバンプ８および９の表面全体に被着し
たものであってもよいことはいうまでもない。

さらに、実施例においては、マザーチップ２に接合用バ
ンプ８が形成されたものについてのみ説明したが、必ず
しも該バンプ８が形成されている必要はなく　ＣＣＢバ
ンプ９が仮接合および本接合が可能な電極が形成されて
いればよい。

また、実施例ではバンプ８および９の表面に低融点金属
層８ａおよび９ａを被着したものについて説明したが、
これに限るものでなく、低融点金属層８ａまたは９ａの
いずれをも被着形成しない場合であっても、バンプ８お
よび９の先端部を融着して仮接合を行ってもよいことは
いこま、でもない。

なお、ペレット取付基板としては、マザーチップ２につ
いてのみ説明したが、これに限るものでなく、パッケー
ジ基板等であってもよいことはいうまでもない。

また、赤外線発生手段としては赤外線ランプのみを示し
たが、これに限らず、赤外線レーザー発生手段などであ
ってもよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその利用分野であるマルチチップモジュールに適用し
た場合について説明したが、それに限定されるものでは
なく、たとえば、単一の半導体ペレットを搭載する半導
体装置についても適用して有効であることはいうまでも
ない。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。

すなわち、ＣＣＢバンプで接合する半導体ペレットを、
峰バンプ先端部でペレット取付基板の電極に仮接客す暮
ことにより、ペレ・・ト取付基板の電極との電気的接続
をＣＣＢバンプの形状をほぼ維ｉしている仮接合の状態
で行うことができるので、エージング等の試験の結果不
良ペレットが発見された場合には、該不良ペレットをそ
のＣＣＢ、・８７７’＠＠Ｆ′Ｌ　ｋ　＊ｔｉ、’Ｒ１
’ｌ　％ｔ　’−“”７０°ゝたがって、ペレット取付
基板の電極をもほぼ初期の形状に維持することができる
ことにより、同位置へ新たに良ペレットを接合し、その
修復を容易、□　確実に行□うことができるので、良ペ
レットのみを搭載した半導体装置を容易に提供すること
ができる。

また、赤外線発生手段と赤外線照射の制御手段と、温度
検知手段とを備えた装置を用いることにより、上記温度
検知手段でＣＣＢバンプの温度を正確に制御することが
できるので、上記仮接合を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図＋ａｌ、　（ｂｌは本発明による実施例１である
半導体装置の製造方法における一工程を示す概略説明図
、 第２図は上記方法により製造される半導体装置を示す概
略部分断面図、 第３図は本実施例１に用いる半導体装置の製造装置を示
す概略説明図、 第４図は本発明の実施例２に用いる半導体装置の製造装
置の概略説明図である。 １・・・実装基板、２・・・マザーチップ（ペレット取
付基板）、３・・・金−シリコン共晶ミ４・・・半導体
ペレット、５・・・接合部、６・・・配線、７・・・ワ
イヤ、８・・・接合用バンプ、８ａ・・・低融点金属層
、９・・・ＣＣＢバンプ、９ａ・・・低融点金属層、１
０・・・仮接合部、１１・・・ＸＹテーブル、１２・・
・赤外線ランプ（赤外線発生手段）、１３・・・制御手
段、１４・・・電源、１５・・・温度検知器（温度検知
手段）、１６・・・シャッター（赤外線遮蔽手段）、１
７・・・駆動手段、１８・・・制御部。 ／ｉ−刷寥ρ部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＣＣＢバンプで接合する半導体ペレットを、そのバ
   ンプ先端部でペレット取付基板の電極に仮接合し、その
   仮接合した半導体ペレットの電気的性能試験を行い、不
   良ペレットがある場合にはその交換を行い、良ペレット
   のみを本接合する半導体装置の製造方法。 ２、ＣＣＢバンプの表面に該バンプ本体より低融点の金
   属が被着されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の半導体装置の製造方法。 ３、上記仮接合を、赤外線を照射して行うことを特徴と
   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
   。 ４、赤外線をパルス照射することを特徴とする特許請求
   の範囲第３項記載の半導体装置の製造方法。 ５、ＣＣＢバンプを有する半導体ペレットの該バンプの
   仮接合を行う半導体装置の製造装置であって、赤外線発
   生手段と赤外線照射の制御手段と、温度検知手段とを備
   えてなることを特徴とする半導体装置の製造装置。 ６、上記制御手段で赤外線のパルス照射を行うことを特
   徴とする特許請求の範囲第５項記載の半導体装置の製造
   装置。 ７、上記制御手段が赤外線遮蔽手段、該遮蔽手段の駆動
   手段および該駆動手段の制御部からなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第５項記載の半導体装置の製造装置。