JPS63318744A - 半導体装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、テープキャリア方式等により製造される半導
体装置、特にそのバンプ電極に接続されるリードに関す
るものである。

（従来の技術） 近年、集積回路（ＩＣ）及び大規模集積回路（ＬＳＴ）
等において、半導体素子上の外部導出用電極と外部接続
用リードとの接続には、いくつかの方法が開発されてい
る。そのうち、良く知られた方法としてワイヤボンディ
ング法がある。このワイヤボンディング法は前記電極と
リード間を金属細線で結ぶもので、その接続には熱圧着
もしくは超音波等が用いられている。この方法は、電極
数が少ない場合には接続部の信頼性が高いが、近年のＬ
ＳＩのように多機能化に伴い電極数が例えば１００〜１
５０　端子と増大してくると、不都合を生じるようにな
ってきた。即ち、接続箇所が高密度化する上に、金属細
線１本につき２箇所の接続を必要とするので、接続部の
信頼性が低下すると共に、低コスト化の実現が困難であ
った。

このような困難を解決するために、前記電極とリード間
を金属細線を用いずに接続するワイヤレスポンディング
法が開発され、その一つの方法としてテープキャリア方
式がある。このテープキャリア方式は、ウェハプロセス
段階で半導体素子上にバンプ電極を形成し、このバンプ
電極とキャリアテープ上に形成されたリードとを直接接
続するものである。

従来、この種の技術としては、特開昭５４−１５２９６
３＠公報に示されるものがめった。以下、その構成を図
を用いて説明する。

第２図は従来のテープキャリア方式による半導体装置の
一構成例を示す部分断面図である。

シリコン等から成る半導体基板１上にはシリコン酸化膜
２が形成され、その上にアルミニウム（Ａ、ｌ！　）配
線層に接続されたＡ、Ｑ電極パッド３及び層間絶縁膜４
が形成されている。ざらに、パッシベーション膜５及び
下地金属層６が被着され、その下地金属層６上には金（
＾Ｕ）から成るバンプ電極７が形成されている。バンプ
電極７の表面にはメッキ処理により錫（Ｓｎ）層８が形
成され、ざらにその３０層８は薄いＡｕ膜層で被覆保護
されている。

このように構成された半導体素子の前記バンプ電極７に
は、テープキャリア方式によるリード１０が接続される
。リード１０はフィルム状のキャリアテープ１１上に形
成された銅（Ｃｕ）パターンから成るもので、その表面
にはＡＵ層１２による被覆が施されている。

このリード１０をバンプ電極７上に熱圧着するが、その
際バンプ電極７表面のＡｕ膜層が容易に破れ、＾ｕ−３
ｎ接合部１３が容易に達成される。

以上のような半導体装置においては、バンプ電極７上の
８０層８はＡｕ膜層により被覆されているので、３０層
８の汚染が防止され、強固なへｕ−３ｎ接合が得られる
。また、Ａｕ−Ｓｎ接合部１ａＬＸ外のバンプ電極７表
面とり一ド１０の表面は、それぞれＡｕ１５９゜１２に
より被覆されているので、ｓｎ膜層の溶融による短絡不
良等が防止できるという利点を有している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記構成の半導体装置においては、半導
体ウェハに形成された多数の半導体素子にバンプ電極７
を形成し、その後バンプ電極７上に３０層８及び＾ｕｌ
Ｈ９をメッキにより形成するので、半導体ウェハの処理
工程が増加し、次のような問題点があった。

（１）前記処理工程の増加に伴い製造工数が増大すると
共に、半導体ウェハをハンドリングする機会も増えるの
で、半導体ウェハ破損の発生頻度が高くなり、歩留りが
低下するおそれがある。

（２）リード１０の上からボンディングツールにより加
圧、加熱して熱圧着するが、バンプ電極７上の３０層８
及びへ〇層９が溶融するまでに長い時間を要し、半導体
素子の特性に変動を来たすおそれがある。また、時間を
短縮するために加圧力を増せば、パッシベーション膜５
等にクラックが発生するおそれを生じる。

（３）半導体素子上のバンプ電極７の高さが不揃いの場
合には、低いバンプ電極７に対する熱伝導が悪く、溶融
金属の不足による接続強度のばらつきを生じる。

（４）半導体ウェハの処理工程において、バンプ電極７
．３０層８及びＡｕ膜層を形成するために、それぞれ専
用のメッキ装置が必要となり、製造設備上の不利益をも
たらす。

本発明は、前記従来技術がもっていた問題点として、製
造工数が増大する点、歩留りが低下する点、半導体素子
の特性に変動を来たすおそれがある点、接続強度のばら
つきが大ぎい点、及び製造設備上の不利益をもたらす点
について解決した半導体装置を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前記問題点を解決するために、半導体素子と
、この半導体素子上に形成されたバンプ電極と、このバ
ンプ電極に接続されたリードとを備えた半導体装置にお
いて、前記リードに、該リード表面に被着された第１の
メッキ層と該第１のメッキ層上に被着された第２のメッ
キ層とから成る金属被膜層を形成したものである。

（作　用） 本発明によれば、以上のように半導体装置を構成したの
で、リードに形成された第１のメッキ層と第２のメッキ
層から成る金属被膜層は、リードを加熱するホンディン
グツールの熱を効率良く受け、比較的低温かつ短時間で
溶けて多量の溶融金属を生じる動きをする。これにより
、半導体素子の特性の変動やクラックの発生か防止され
る。また、前記多量の溶融金属は高さの低いバンプ電極
にも確実に到達し、均一な接続強度を保つ。

上記の働きにより、バンプ電極にＳｎ層及びＡＬＪＷを
設ける必要がなくなり、半導体ウェハの処理工程の増加
を抑制して製造工数の増大を防止すると共に、半導体ウ
ェハの歩留りが向上する。また、Ｓｎ層及びＡｌｌを形
成するためのメッキ装置も不要となる。

したがって、前記問題点を除去することができる。

（実施例） 第１図は本発明の実施例を示す半導体装置の部分断面図
である。

半導体素子２０の半導体基板２１上には、フィールド酸
化膜２２が形成され、その上にＡρ電極パッド２３が形
成されている。さらにフィールド酸化膜２２上にはリン
ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）等から成るパンシベーション膜
２４が選択的に形成されている。ＡＪ）電極パッド２３
上には下地金属層２５が形成され、その上にＡｕ、　Ｓ
ｎ、半田もしくはＡｕ−３１１１１共晶ら成るバンプ電
極２６が形成されている。

上記構成の半導体索子２０のバンプ電１１ｉ２６上には
、テープキャリア方式によるリード２７のインナーリー
ド部２７−１が接続されている。インナーリード部２７
−１には金属被膜層２８が形成されている。金属被膜層
２８は、インナーリード部２７−１表面に被着されたＳ
ｎ或は半田等から成る第１のメッキ層２８−１と、第１
のメッキ層２８−１上に被着されたＡｕ或はＡＱ等から
成る第２のメッキ層２８−２とにより構成されている。

この金属被膜層２８とバンプ電極２６の接続部２９は、
Ａｕ−３ｎ共晶合金が形成されることにより溶着されて
いる。

以上のように構成された半導体装置の製造方法例を第１
図、第３図及び第４図を用いて説明する。

第３図はテープキャリア方式による半導体素子２０とリ
ード２７のホンディング状態を示す平面図でおり、第４
図は第３図のＡ−Ａ線断面図である。

ポリイミドフィルム等から成るキャリアテープ３０は、
映写用フィルムとほぼ同様の幅及び送り穴３１を有し、
その中央部付近には半導体素子２０を収容するための開
口部３２が形成されている。このキャリアテープ３０上
に銅箔を貼着し、所定のパターンにエツチング加工を施
ずことにより複数のり−ド２７を形成する。これらのり
−ド２７は開口部３２内に突出し、支持枠３３に接着さ
れて互いに支持されている。

次に、リート２７の内方端部、即ちインナーリード部２
７−１の表面に、Ｓｎメッキまたは半田メッキ等を施し
て第１のメッキ層２８−１を被着し、その上にＡｕまた
は酊等の第２のメッキ層２８−２を被着して金属被膜層
２８を形成する。

次いで、金属被膜層２８か形成されたインナーリード部
２７−１を半導体素子２０のバンプ電極２６に位置合わ
せし、第１図に示すようにインナーリード部２７−１上
からホンディングツール３４を押し当て、加圧する。同
時に、ボンディングツール３４にパルス電流を流して発
熱させれば、インナーリード部２７−１とバンプ電極２
６の接続部２９は熱圧着される。

このとき、ボンディングツール３４による加熱は直接イ
ンナーリード部２７−１に対してなされるので、第１の
メッキ１ｉ２Ｂ−１及び第２のメッキ層２８−２は効率
良く溶融し、例えば２８０　’Ｃ〜４２０　’Ｃ程度の
比較的低温において多量の溶融金属が得られる。これに
より、接続部２９にはＡＵ−３１１共晶合金が形成され
、インナーリード部２７−１とバンプ電極２６の接続が
迅速かつ確実に行なわれる。また、前記多量の溶融金属
により、バンプ電極２６の高さが多少不揃いで必っても
、金属被膜層２８とバンプ電極２６が少なくとも当接し
ていれば、安定した接続強度が得られる。なお、前記ボ
ンディングツール３４による加熱の際に、ホンディング
ツール３４接触側の金属被膜層２８も溶融するが、ボン
ディングツール３４はステンレス等により構成されてお
り、その表面には酸化被膜が形成されているので、溶融
金属がボンディングツール３４に付着することはない。

本実施例においては、次のような利点を有する。

（ｉ）　インナーリード部２７−１の金属被膜層２８は
比較的低温でしかも短時間で溶融するので、加熱による
高温で半導体素子２０の特性が損われることはない。ま
た、必要以上に加圧力を高める必要もないので、パッシ
ベーション膜２４等にクラックが発生するおそれもない
。

（ｉｉ）　　多量の溶融金属が得られるので、高さの低
いバンプ電極２６に対しても確実な接続がなされる。そ
れ故、バンプ電極２６の高さにばらつきがあっても、安
定した接続強度が得られる。

（ｉｉｉ）　　バンプ電極２６に５ｎｌｆｉ及びＡｕ１
ｉを形成する必要がないので、半導体ウェハの処理工程
数を減少させ、製造工数を削減することができる。イン
ナーリード部２７−１に金属被膜層２８を形成するが、
そのためのメッキ作業は半導体ウェハの処理工程には含
まれず、しかも容易に形成可能なので、前記製造工数の
削減が可能になる。

（ｉｖ）　　半導体ウェハの処理工程数の減少に伴い、
半導体ウェハをハンドリングする機会も減少するので、
半導体ウェハの破損率が低下し、歩留りが向上する。

（Ｖ）　　バンプ電極２６にＳｎ層及びＡｕ層を形成す
る必要がないので、そのためのメッキ設備を半導体ウェ
ハの処理工程から除去することができる。

なお、本発明は図示の実施例に限定されず種々の変形が
可能であり、例えば次のような変形例が挙げられる。

（イ）　第１図においては、リード２７のインナーリー
ド部２７−１の表面全域に金属被膜層２８を形成するこ
ととしたが、これに限定されない。例えば、インナーリ
ード部２７−１のバンプ電極２６接触面のみに形成して
もよいし、リード２７の全表面に形成してもよい。

（ロ）　上記実施例においては、テープキャリア方式に
よる半導体装置の例について説明したが、これに限定さ
れない。バンプ電極２６またはこれに相当するものに接
続されるすべてのリードに対して適用可能である。

（ハ）　リード２７の材質は銅（Ｃｕ）に限定されず、
例えばＣｕ合金、Ａ、Ｑ及びニッケル（Ｎｉ）等とする
こともできる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように本発明によれば、リードに第
１のメッキ層と第２のメッキ層から成る金属被膜を形成
したので、リードとバンプ電極の接続時において、半導
体素子の特性が損われたり、パッシベーション膜等にお
けるクラックの発生を防止することができると共に、バ
ンプ電極の高さにばらつきがあっても確実な接続を行な
うことができる。また、製造工数の削減を図れる上に、
歩留りの向上と製造設備の簡略化も可能になる。

したがって、半導体装置の信頼１生を高め、かつ生産効
率を向上させるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す半導体装置の部分断面図
、第２図は従来の半導体装置の一構成例を示す部分断面
図、第３図は第１図の半導体素子とリードのボンディン
グ状態を示す平面図、及び第４図は第３図のＡ−Ａ線断
面図である。　　１２０・・・・・・半導体素子、２１
・・・・・・半導体基板、２３・・・・・・＾１電極パ
ッド、２６・・・・・・バンプ電極、２７・・・・・・
リード、２７−１・・・・・・インナーリード部、２８
・・・・・・金属被膜層、２８−１・・・・・・第１の
メッキ層、２８−２・・・・・・第２のメッキ層、２９
・・・・・・接続部、３０・・・・・・キャリアテープ
、３４・・・・・・ボンディングツール。 出願人代理人　　柿　　本　　恭　　成第２図 枯３因のＡ−Ａ線断面図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体素子と、この半導体素子上に形成されたバン
   プ電極と、このバンプ電極に接続されたリードとを備え
   た半導体装置において、 前記リードに、該リード表面に被着された第１のメッキ
   層と該第１のメッキ層上に被着された第２のメッキ層と
   から成る金属被膜層を形成したことを特徴とする半導体
   装置。 ２、前記第１のメッキ層は、錫、半田、鉛、インジウム
   及び金−鉛合金のいずれか一つから成る特許請求の範囲
   第１項記載の半導体装置。 ３、前記第２のメッキ層は、金、銀及び金−錫合金のい
   ずれか一つから成る特許請求の範囲第１項記載の半導体
   装置。