JPS63181338A - フリツプチツプのボンデイング方法 - 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〕 本発明はチップ（フリップチップ）を基板（配線基板）
Ｋフェイスダウンボンディングにより接合させる際の改
良技術に関する。

〔従来の技術〕

チップを裏返にしてその表面または基板に形成された接
続端子を用いてポンディング（フェイスダウンポンディ
ング）する形式のフリップチップがある。このフリップ
チップには形成するその接続端子の形態によって、チッ
プに金属ボールをつけるボール方式や突起電極をつける
バンプ方式あるいは基板にペデスタルをつけるペデスタ
ル方式％式％ 当該バンプ形式の一例は、Ａ２パッド上に、例えばＣｒ
−Ｃｕ−Ａｕ構成の多層金属よりなる電極下地層を介し
て半球状のハンダバンプを形成してなるものがあり、コ
ンドロールドコラップス・す７０−チップと称され、該
チップの接続形態はＣＣＢ（コンドロールドコラップス
ボンデインク）と称されている。

なお、フリップチップについて述べた文献の例としては
、（株）工業調査会１９８０年１月１５日発行ｒＩＣ化
実装技術」Ｐ８１があげられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるＫ、このＣＣＢ接続では、上記バンブな溶融させ
るために、そのハンダの組成によってもリフロ一温度が
異なるが、少なくとも３５０℃程度でのりフローを行っ
て、基板導体へのボンディングを行っている。そのため
、前記電極下地層におけるＣｒ−Ｃｕ層間かり７０−の
際に合金化し、もろい金属間化合物を生成することがあ
る。また、一度取り付けたチップは交換ができず、特に
マルチチップモジエールのように複数のチップを実装し
ているような場合、１個のチップが不良になると、他の
チップがたとえ良品であっても、そのパッケージは不良
となってしまいロスが多い。さらに、リフロ一温度が高
いため、基板にセラミック基板を用いる場合、チップ（
Ｓｉチップなど）と基板との熱膨張係数の違いにより、
リフロー後、常温にもどした時に、当該ＣＣＢ接合部に
断線などを起こすことがある。

本発明はかかる従来技術の有する欠点を解消した接合技
術を提供することを目的とする。

本発明の前記ならびにそのほか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あきらかＫなるであ
ろう。

〔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、下記のとおりである。

本発明ではチップ側に突起状の錫（Ｓｎ）電極を形成し
ておき、一方、基板側にマンガン（Ｍｎ）電極を形成し
ておき、低温（３００℃）で、これらＳｎとＭｎとの間
に拡散反応を起させ、これら電極の表層部に合金を形成
させ接合させる。

〔作用〕

本発明によれば、従来チップを基板に接合させる場合、
チップのハンダバンプと基板導体上の予備ハンダとを少
なくとも３５０℃位のりフロ一温度で完全に溶融させて
接合させていたのを、チップ側の電極を、ハンダよりも
低融点（ｍ、ｐ２３９℃）のＳｎ電極とし、一方、基板
側の電極を当該Ｓｎと低温（３００℃）で拡散反応（固
体反応）を起こすＭｎ電極とし、これら電極の一部にｍ
、ｐ８００℃以上の合金を形成するようにしたので、こ
のような低温下での反応であるため、基板にセラミック
基板を使用したとしても従来のハンダ接合の場合に比し
て熱歪が低減され、チップと基板の熱膨張係数の違いに
起因する接合部の断線などが起こりにくい。

また、合金化の反応は低温で進行するために、チップ電
極でもろい化合物を生成したりすることがない。

さらに、チップ電極が低融点のＳｎ電極で形成されてい
るので、チップが不良品であるとき、当該Ｓｎ電極を適
宜溶融させ、基板との接合を解き、良品のチップとりペ
ア（交換）することができる。

〔実施例〕

次に、本発明を、図面に示す実施例に基づいて説明する
。

第１図および第２図は、それぞれ本発明による接合方法
を説明する要部断面図で、これら図にて、１はチップ、
２は基板、３はデバイス、４は熱酸化膜、５は内部電極
配線、６は表面保護膜、７はＳｎバンブ（突起電極）、
８は基板の表面配線、９はＭｎよりなるＳｎバンプとの
接続用金属電極部である。

第１図矢標で示すように、Ｓｎバンブ７とＭｎ電極９と
を位置合せし、接触させ、加熱する。

加熱温度は、例えば３００℃である。加熱により、これ
らＳｎとＭｎとの間で拡散反応が進行する。当該反応は
固相における反応で、これらＳｎとＭｎ（固体）内の原
子の移動（拡散）によって行われる。詳しくは、これら
Ｓｎ電極７とＭｎ電極９の接触部分から相互に原子が位
置を入れ換えて拡散する相互拡散である。

これら融点２３９℃のＳｎ電極７と同１５００”Ｃ内外
のＭｎ電極９との３００℃での拡散反応が進行して、第
２図に示すように、これら電極７，９の接触部分１０に
融点８００℃以上の合金層が形成される。

半導体素子（チップ）工は、例えばシリコン単結晶基板
から成り、周知の技術によってこのチップ内には多数の
回路素子が形成され、１つの回路機能が与えられている
。回路素子の具体例は、例えばＭＯＳ）ランジスタから
成り、これらの回路素子によって、例えば論理回路およ
びメモリの回路機能が形成されている。

基板２は、例えばセラミック基板より成る。

熱酸化膜４は、例えばＳｉｎ、膜より成る。内部電極配
線５は、例えばＡ−ｅ電極配線より成る。

表面保護膜６は、例えばＳｉＯ！膜やガラス膜より成る
。

基板の表面配Ｒ８は、例えばＣｕ配線より成る。

本発明によれば、Ｓｎバンプ７とＭｎ電極９とを低温で
拡散反応を起こさせ接合するようにしたので、基板２と
してセラミック基板を用いてもチップエと基板２との熱
膨張係数の違いに起因する断線などが起こりにくい。

また、Ｓｎバンプ７のごとき低融点の金属によリバンブ
を形成したので、当該金属を溶融させることにより、チ
ップ１の交換を可能とすることができた。

さらに、合金化の反応は、低温（３００℃）で進行する
ので従来のごとく、電極下地層（Ｃｒ−Ｃｕ−Ａｕ）で
もろい金属化合物を生成したりすることが防止できた。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例屹限定される
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。

本発明は、チップ側に、ハンダより低融点の金属により
突起状の電極を形成しておき、一方、基板側Ｋ、当該金
属との間で拡散反応を起すことができる金属で接続用電
極（端子）を形成しておき、これらを低温で拡散反応さ
せ、チップを基板に接合させる場合の全てに応用でき、
例えば前記Ｓｎ−Ｍｎの他に、Ｇａ（ｍ、ｐ２７ｏ℃）
とＴｉ（ｍ、ｐ１５００℃）〔合金のｍ、ｐ５００〜７
００℃〕との組合せなどであってもよい。

〔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、下記のとうりであ
る。

本発明によれば、チップと基板との接合部の破断が防止
され、チップの交換が可能でチップをマルチに基板に搭
載する場合に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明の実施例工程を説
明する要部断面図である。 １・・・チップ、２・・・基板、３・・・デバイス、４
・・・熱酸化膜、５・・・内部電極配線、６・・・表面
保護膜、７・・・錫電極、８・・・表面配線、９・・・
マンガン電極、工０・・・表層部（接合部） 代理人　弁理士　　小　川　勝　Ｗ−−“。 第　　１　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フリップチップ（以下チップという）を配線基板（
   以下基板という）の表面配線と接合させる方法において
   、当該チップ側に突起状の錫電極を形成しておき、一方
   、前記基板の表面配線上にマンガンよりなる接続用金属
   電極部（以下マンガン電極という）を形成しておき、当
   該チップの錫電極と当該基板のマンガン電極とを位置合
   せして接触させ、加熱して両金属間の拡散反応により、
   これら電極の表層部において合金を生成させ、両者を接
   合させることを特徴とするフリップチップのボンディン
   グ方法。 ２、突起状の錫電極が、チップ内の内部電極配線と直接
   接続して成る、特許請求の範囲第１項記載のフリップチ
   ップのボンディング方法。