WO2023119700A1 - バンプ製造方法及びそれに用いるインプリント型 - Google Patents

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needle
opening
bump
manufacturing
particle dispersion
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敬子 生田
清一 糸井
大輔 櫻井
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/60—Attaching or detaching leads or other conductive members, to be used for carrying current to or from the device in operation
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits

Definitions

  • the present disclosure relates to a bump manufacturing method and an imprint mold used therefor.
  • bumps made of solder are formed on electrode terminals provided on semiconductor elements such as system LSIs, memories, and CPUs.
  • the bumps are placed in opposition to the connection terminals of the mounting substrate, pressed and heated, and connected to each other for mounting.
  • solder bridge defects began to occur. This is a defect in which solder bumps are melted by heating and connected to adjacent solder bumps.
  • the above method uses electrochemical plating to form bumps. At this time, it is difficult to uniformly control the current density distribution that varies depending on the position and density of the electrode pads on the semiconductor device. As a result, the filling of the sharp bump-shaped holes with the plating becomes non-uniform, and the shape of the bumps may vary.
  • the bump shape is sensitive to the location and density of the electrodes on the semiconductor device or circuit board.
  • the seed layer for forming the plating layer is removed. At this time, part of the bump is removed together with the seed layer, which also causes variation in the shape of the bump.
  • An object of the present disclosure is to provide a bump manufacturing method capable of forming bumps with a stable shape and an imprint mold used therefor.
  • a method of manufacturing a bump according to the present disclosure includes steps of preparing an object including an electrode pad and a resist layer having an opening on the electrode pad, and bringing a needle having a smaller diameter than the opening diameter of the opening into contact with the electrode pad. a step of inserting the needle into the opening, a step of filling the opening with the metal particle dispersion along the needle, and a step of sintering the metal particle dispersion filled in the opening.
  • the imprint mold of the present disclosure includes a needle and an introduction path for supplying liquid to the needle.
  • the bump is formed by filling the metal particle dispersion liquid in the opening by running the needle and sintering this, it is possible to avoid the influence of the position and density of the electrode and to achieve stable Shaped bumps can be formed.
  • FIG. 1 illustrates a semiconductor device of the present disclosure prepared for bump formation.
  • 2A is a diagram showing a preparation process of the semiconductor device of FIG. 1.
  • FIG. 2B is a diagram showing a preparation process of the semiconductor device of FIG. 1 following FIG. 2A.
  • FIG. 2C is a diagram showing a preparation process for the semiconductor device of FIG. 1 following FIG. 2B.
  • FIG. 2D is a diagram showing the preparation process of the semiconductor device of FIG. 1 following FIG. 2C.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view of an imprint mold used in the present disclosure, corresponding to line AA of FIG. 3B.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating a planar configuration of an imprint mold of the present disclosure;
  • FIG. 3A is a cross-sectional view of an imprint mold used in the present disclosure, corresponding to line AA of FIG. 3B.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating a planar configuration of an imprint mold of the present disclosure;
  • FIG. 4A is a diagram illustrating a method of manufacturing an imprint mold of the present disclosure
  • FIG. 4B is a diagram illustrating the manufacturing method of the imprint mold following FIG. 4A
  • FIG. 4C is a diagram illustrating the imprint mold manufacturing method following FIG. 4B
  • FIG. 4D is a diagram illustrating the method of manufacturing an imprint mold subsequent to FIG. 4C.
  • FIG. 5A is a diagram illustrating a method of manufacturing bumps of the present disclosure.
  • FIG. 5B is a diagram illustrating the bump manufacturing method following FIG. 5A.
  • FIG. 5C is a diagram illustrating the bump manufacturing method following FIG. 5B.
  • FIG. 5D is a diagram illustrating the bump manufacturing method following FIG. 5C.
  • FIG. 5E is a diagram illustrating the bump manufacturing method following FIG. 5D.
  • FIG. 5F is a diagram illustrating the bump manufacturing method following FIG. 5E.
  • FIG. 6 is a diagram showing an imprint mold in a modification of the embodiment of
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor element 1 prepared for bump formation in this embodiment.
  • a semiconductor element 1 includes a plurality of electrode pads 2 and a resist layer 4 having openings 3 on the electrode pads 2 .
  • the opening 3 is a sharp-pointed space in which the opening 3b on the opposite side is smaller than the opening 3a on the electrode pad 2 side.
  • the diameter of the opening 3a is a value within the range of the electrode pad 2, eg, 5 to 20 ⁇ m.
  • the diameter of the opening 3b is 3 ⁇ m or more and less than the diameter of the opening 3b.
  • the openings 3 are formed according to the positions of the electrode pads 2, and are preferably formed with a pitch of 1.5 times or more the diameter of the openings 3a. Moreover, the height of the opening 3 is preferably not more than twice the diameter of the opening 3a.
  • the bumps formed corresponding to the shape and position in the opening 3 are pressed during the mounting process, they can be compressed and deformed while avoiding interference with adjacent bumps. In addition, it is possible to suppress displacement of the mounting position due to buckling deformation of the bumps.
  • volatile resin layers 41 are formed on the electrode pads 2 provided on the semiconductor element 1, respectively.
  • the resin layer 41 has a sharp shape that tapers away from the electrode pad 2 side.
  • a resist coating layer 43 is applied on the semiconductor element 1 so as to cover the resin layer 41 .
  • a mold 45 provided with protrusions 45a facing the electrode pads 2 is pressed against the applied resist coating layer 43. Then, as shown in FIG. At this time, pressure is applied so that the protrusion 45a and the resin layer 41 are in contact with each other. In this state, the resist coating layer 43 is cured.
  • the mold 45 is removed.
  • the resist layer 4 having the openings 43a on the resin layer 41 is obtained.
  • FIGS. 3A and 3B are schematic cross-sectional and plan views of the imprint mold 5.
  • FIG. 3A corresponds to line AA in FIG. 3B.
  • FIG. 3B shows each element as transparent. However, the dimensions of FIGS. 3A and 3B do not necessarily correspond to each other.
  • the imprint mold 15 includes a needle 16 , a plate-shaped needle base 16 a that holds the needle 16 , and a substrate 19 , and a channel 17 is formed between the needle base 16 a and the substrate 19 .
  • the sides of the channel 17 are defined by walls 19a of the substrate 19 that do not appear in FIG. 3A.
  • the needle base 16a has an introduction path 18 near the base of the needle 16. As shown in FIG. The introduction path 18 is connected to the flow path 17 .
  • the needles 16 are provided so as to correspond to the electrode pads 2 of the semiconductor element 1 forming bumps. Therefore, like the openings 3, it is desirable that they are formed with a pitch of 1.5 times or more the diameter of the openings 3a.
  • the imprint mold 15 supplies the liquid from the channel 17 to the introduction channel 18 .
  • the liquid passes through the introduction path 18 and is transmitted to the needle 16 .
  • the needle original plate 20 is coated with the resin 21 and sandwiched between the introduction path original plates 22 .
  • the resin 21 is cured while the introduction path mold 22a provided in the introduction path master 22 is in contact with the needle master 20, and the introduction path master 22 is removed as shown in FIG. 4B.
  • a needle die 20a is provided in the needle master plate 20, and the needle 16 is formed by the resin 21 filled in the needle die 20a.
  • a needle base portion 16 a is formed on the needle master plate 20 .
  • the needle base 16a has an introduction path 18 formed in a portion corresponding to the introduction path mold 22a.
  • the base material 19 having the channel 17 is connected to the needle base 16a.
  • the connection is made by gluing or welding, for example.
  • the imprint mold 15 is manufactured by peeling off the needle original plate 20 .
  • the diameter of the needle 16 is set to be smaller than the diameter of the opening 3b, and is preferably 1.5 ⁇ m or more.
  • the height of the needle 16 is set to be greater than the height of the opening 3 and is preferably 10 times or less than the diameter of the needle 16 .
  • the needle 16 can be easily removed from the needle original plate 20, and the shape of the needle 16 suitable for the bump forming method described later can be obtained.
  • an acrylic resin, a silicone resin, an epoxy resin, or the like may be used as materials for the resin 21 and the needle 16 or the introduction path 18.
  • the flow path 17 may be provided by integrally forming the wall portion 19a with the base material 19 using a method such as processing Si, glass, stainless steel, or the like, or molding acrylic resin, polycarbonate resin, or the like.
  • the substrate 19 including the wall portion 19a may be formed by applying a resin to a plate-shaped substrate and stamping it.
  • Examples of materials for the base material 19 include metal materials such as stainless steel, inorganic materials such as Si and glass, and organic materials such as epoxy resin.
  • the imprint mold 15 may be manufactured using other methods and materials.
  • the step of inserting the needle 16 shown in FIG. 5A is performed.
  • a semiconductor element 1 provided with an electrode pad 2 and a resist layer 4 having an opening 3 is prepared.
  • the imprint mold 15 is opposed to the semiconductor element 1 with the needle 16 directed downward. With the needle 16 aligned with the opening 3 , the imprint mold 15 is lowered until the tip of the needle 16 contacts the bottom surface of the opening 3 , that is, the electrode pad 2 .
  • the tip of the needle 16 when the tip of the needle 16 reaches the vicinity of the entrance of the opening 3, one or both of the semiconductor element 1 and the imprint mold 15 can be subjected to fine vibration in a direction parallel to the surface of the semiconductor element 1. preferable. As a result, the tip of the needle 16 moves relatively finely with respect to the opening 3 , so that it is easily guided to the position of the opening 3 . As a result, all needles 16 can be assisted to enter opening 3 . Since the needle 16 is made of resin, it is guided to the opening 3 by bending.
  • a metal particle dispersion liquid 33 in which metal particles are dispersed in a solvent is allowed to flow into the channel 17 .
  • the metal particle dispersion liquid 33 flows into the introduction path 18 by capillary action and is transferred onto the electrode pad 2 which is the bottom surface of the opening 3 along the needle 16 .
  • the transferred metal particle dispersion liquid 33 wets and spreads over the electrode pad 2 due to surface tension. Along with this, the metal particle dispersion liquid 33 is further drawn into the opening 3 . As a result, the opening 3 is filled with the metal particle dispersion liquid 33 .
  • the introduction path 18 may share a part of its wall surface with the side surface of the needle 16 .
  • a part of the wall surface of the introduction path 18 may be connected to the side surface of the needle 16 without steps.
  • the introduction path 18 is preferably opened so that the length of the inner circumference is 1 to 2 times the length of the outer circumference of the needle 16 . Also, the height of the introduction path 18 is preferably half or less than the height of the needle 16 .
  • the above is useful for promoting capillarity and securing a drawing force for causing the metal particle dispersion liquid 33 to flow from the flow path 17 to the introduction path 18 and to flow out to the needle 16 side.
  • the metal particles contained in the metal particle dispersion liquid 33 are preferably metals that have high electrical conductivity and are easily diffused onto the electrode pads 2 .
  • Specific examples include Au, Cu, Ag, and Al.
  • the particle size of the metal particles is preferably in the range of 10 nm or more and 100 nm or less.
  • the dispersibility of the metal particles in the solvent and the ability to flow into the opening 3 can be enhanced.
  • the solvent used for the metal particle dispersion liquid 33 is preferably an organic solvent whose viscosity can be easily adjusted by adjusting the mixing ratio.
  • organic solvent whose viscosity can be easily adjusted by adjusting the mixing ratio. Examples include ethanol, ethylene glycol, isopropyl alcohol and the like.
  • the metal particle dispersion liquid 33 may contain components other than the metal particles and the solvent.
  • it may contain a surfactant.
  • the step of filling the openings 3 with the metal particle dispersion liquid 33 is preferably performed while pulling up the imprint mold 15 during the process.
  • the contact area between the needle 16 and the filled metal particle dispersion 33 becomes smaller than when the needle 16 is kept in the opening 3 or when the needle 16 is pulled up after filling.
  • the ability of the needle 16 to drain the metal particle dispersion liquid 33 is improved, and the filling rate of the metal particle dispersion liquid 33 in the opening 3 can be improved.
  • the metal particle dispersion liquid 33 even if the metal particle dispersion liquid 33 overflows from the opening 3, it spreads over the upper surface of the resist layer 4 as shown in FIG. 5D, forming an extremely thin film. As a result, the metal particle dispersion liquid 33 is prevented from rising on the openings 3, and the height of the central point of each opening 3 can be kept uniform.
  • the sintering process shown in FIG. 5E is performed.
  • the semiconductor element 1 with the opening 3 filled with the metal particle dispersion 33 is heated to 200 to 400.degree.
  • the solvent of the metal particle dispersion liquid 33 is volatilized, the metal particles are sintered, and the sharp fine metal bumps 34 are formed.
  • the semiconductor element 1 is immersed in a stripping solution for the resist layer 4 to strip the resist layer 4 together with the metal particles 35 remaining on the surface of the resist layer 4 .
  • sharp fine metal bumps 34 can be formed on the plurality of electrode pads 2 provided on the semiconductor element 1, respectively.
  • heat treatment to the extent that the solvent of the metal particle dispersion liquid 33 is volatilized may be performed without completing the sintering.
  • the heat treatment is performed again to complete the sintering.
  • sharp fine metal bumps 34 having a stable shape can be formed on the plurality of electrode pads 2 provided on the semiconductor element 1 regardless of the position, density, etc. of the electrode pads 2 .
  • the metal particle dispersion liquid 33 is sintered on the electrode pad 2 , the sharp fine metal bumps 34 are directly formed on the electrode pad 2 . Therefore, a seed layer, which is essential when forming bumps by plating, is unnecessary, and a change in bump shape due to removal of the seed layer can be avoided.
  • the semiconductor element 1 instead of the semiconductor element 1, a circuit board can also be used.
  • the semiconductor element 1 may be replaced with a circuit board in the above description. That is, the semiconductor element 1 is an example of the target object, and the circuit board is another example of the target object.
  • the imprint mold 15 shown in FIGS. 3A and 3B is provided with a flow path 17 for allowing the metal particle dispersion liquid 33 to flow into the introduction path 18 .
  • the porous body 13 is provided instead of the channel 17.
  • a plurality of liquid layers 14 holding the metal particle dispersion liquid 33 are provided on the porous body 13 .
  • the porous body 13 has a large number of pores and allows the metal particle dispersion liquid 33 to pass through. Therefore, the metal particle dispersion liquid 33 passes through the porous body 13 from the liquid layer 14 and is introduced into the introduction path 18 provided in the needle base portion 16a.
  • the method of forming the sharp fine metal bumps 34 using the imprint mold 15a is the same as the method described with reference to FIGS. 5A to 5F.
  • the inflow speed of the metal particle dispersion liquid 33 can be adjusted. It is desirable that the pore diameter of the porous body 13 corresponds to the diameter of the metal particles contained in the metal particle dispersion liquid 33 . For example, it is desirable to be 100 times or more and 200 times or less the diameter of the metal particles.
  • the thickness of the porous body 13 is preferably 0.1 mm to 1 mm. Thereby, the strength and flexibility of the porous body 13 can be secured, and the porous body 13 can be brought into close contact with the needle base portion 16a. As a result, the inflow of the metal particle dispersion liquid 33 into the introduction path 18 is improved.
  • Examples of materials for the porous body 13 include ceramic materials such as alumina, stone materials such as pumice, metals such as Al and stainless steel, and organic materials such as polyurethane.
  • the porous body 13 is provided so as to cover the entire surface of the needle base portion 16a. However, instead of this, it may be partially provided only directly above the introduction path 18, or the like.
  • the bump manufacturing method of the present disclosure makes it possible to stably form a plurality of sharp-edged fine metal bumps on a semiconductor element and a circuit board. is also useful.

Abstract

対象物上にバンプを製造する方法は、電極パッド及びその上に開口部を有するレジスト層を備える対象物を用意する工程を備える。更に、上記方法は、開口部の開口径よりも小さい径を有するニードルを、電極パッドに接するように開口部に挿入する工程と、ニードルに伝わせて、開口部に金属粒子分散液を充填する工程と、開口部に充填した金属粒子分散液を焼結する工程とを備える。

Description

バンプ製造方法及びそれに用いるインプリント型
　本開示は、バンプの製造方法及びそれに用いるインプリント型に関する。
　半導体素子の高密度化と、電極端子の多ピン化との両立を進めるために、半導体素子の電極端子について狭ピッチ化及び面積縮小が図られている。
　通常、フリップチップ実装においては、システムＬＳＩ、メモリ、ＣＰＵ等の半導体素子に備えられた電極端子上に、はんだからなるバンプを形成する。当該バンプを実装基板の接続端子に対向させて、圧接及び加熱し、互いに接続させることにより実装を行う。
　しかしながら、電極の狭ピッチ化の要求が厳しくなるにつれて、はんだブリッジ不良が発生するようになった。これは、はんだバンプが加熱により溶融し、隣接するはんだバンプと繋がってしまう不良である。
　これに対し、はんだバンプの代わりに、例えば金、銅等からなる先鋭微細金属バンプを用い、超音波接合法又は熱圧着工法のような固相拡散接合により実装する方法が提案されている。この方法によると、バンプが溶融することなく接合されるので、はんだブリッジ不良を避けることができ、狭ピッチ化に対応することができる。
　先鋭微細金属バンプの形成方法としては、半導体素子上に形成したレジスト層に、先鋭バンプ形状のホールを開口し、当該ホールに金属めっきによりバンプを形成するものがある（例えば、特許文献１）。
特開２０１９－１０２７６３号公報
　上記の方法では、バンプを形成するために電気化学めっきを用いる。この際、半導体素子上の電極パッドの位置及び密度により変化する電流密度分布を均一に制御することは困難である。この結果、先鋭バンプ形状のホールに対するめっきの充填が不均一になり、バンプの形状がばらつくことがある。バンプの形状は、半導体素子又は回路基板上の電極の位置及び密度の影響を受けやすい。
　また、バンプ形成後に、めっき層を形成するためのシード層を除去する。この際、シード層と共にバンプの一部も除去されてしまい、この点もバンプ形状がばらつく原因となる。
　本開示は、安定した形状のバンプを形成可能なバンプ製造方法及びそれに用いるインプリント型の提供を目的とする。
　本開示のバンプ製造方法は、電極パッド及び当該電極パッド上に開口部を有するレジスト層を備える対象物を用意する工程と、開口部の開口径よりも小さい径を有するニードルを、電極パッドに接するように開口部に挿入する工程と、ニードルに伝わせて、開口部に金属粒子分散液を充填する工程と、開口部に充填した金属粒子分散液を焼結する工程とを備える。
　本開示のインプリント型は、ニードルと、ニードルに液体を供給する導入路とを備える。
　本開示のバンプ製造方法によると、ニードルを伝わせて開口部に金属粒子分散液を充填し、これを焼結することでバンプ形成を行うので、電極の位置及び密度の影響を避けて安定した形状のバンプを形成できる。
図１は、バンプ形成のための準備がなされた本開示の半導体素子を示す図である。 図２Ａは、図１の半導体素子の準備工程を示す図である。 図２Ｂは、図２Ａに続いて、図１の半導体素子の準備工程を示す図である。 図２Ｃは、図２Ｂに続いて、図１の半導体素子の準備工程を示す図である。 図２Ｄは、図２Ｃに続いて、図１の半導体素子の準備工程を示す図である。 図３Ａは、本開示で用いるインプリント型の断面を示す図であり、図３ＢのＡ－Ａ線に対応する。 図３Ｂは、本開示のインプリント型の平面構成を示す図である。 図４Ａは、本開示のインプリント型の製造方法を示す図である。 図４Ｂは、図４Ａに続いて、インプリント型の製造方法を示す図である。 図４Ｃは、図４Ｂに続いて、インプリント型の製造方法を示す図である。 図４Ｄは、図４Ｃに続いて、インプリント型の製造方法を示す図である。 図５Ａは、本開示のバンプの製造方法を説明する図である。 図５Ｂは、図５Ａに続いて、バンプの製造方法を説明する図である。 図５Ｃは、図５Ｂに続いて、バンプの製造方法を説明する図である。 図５Ｄは、図５Ｃに続いて、バンプの製造方法を説明する図である。 図５Ｅは、図５Ｄに続いて、バンプの製造方法を説明する図である。 図５Ｆは、図５Ｅに続いて、バンプの製造方法を説明する図である。 図６は、本開示の実施形態の変形例におけるインプリント型を示す図である。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。
　＜半導体素子１＞
　図１は、本実施形態において、バンプ形成のための準備がなされた半導体素子１を模式的に示す断面図である。半導体素子１は、複数の電極パッド２と、当該電極パッド２上にそれぞれ開口部３を有するレジスト層４を備えている。開口部３は、電極パッド２の側の開口３ａよりも、その反対側の開口３ｂの方が小さくなった先鋭形状の空間である。開口３ａの直径は、電極パッド２の範囲に収まる値であり、例えば５～２０μｍである。また、開口３ｂの径は、直径３μｍ以上で且つ開口３ｂの直径未満である。
　開口部３は、電極パッド２の位置に準じて形成され、開口３ａの直径の１．５倍以上のピッチをもって形成されることが望ましい。また、開口部３の高さは、開口３ａの直径の２倍以下とするのが好ましい。
　このようにすると、開口部３に形状及び位置に対応して形成されるバンプは、実装の工程において押圧されたとしても、隣接するバンプとの干渉を避けながら圧縮変形することができる。また、バンプの座屈変形による実装位置のズレを抑制することもできる。
　＜半導体素子１に関する準備方法＞
　電極パッド２を備える半導体素子１に対し、開口部３を有するレジスト層４を形成する方法について、一例を説明する。
　まず、図２Ａのように、半導体素子１に設けられた電極パッド２上に、それぞれ揮発性の樹脂層４１を形成する。樹脂層４１は、電極パッド２側から離れる方向に細くなった先鋭形状である。
　次に、図２Ｂのように、半導体素子１上に樹脂層４１を覆うようにレジスト塗布層４３を塗布する。次に、図２Ｃのように、電極パッド２に対向するように突起部４５ａが設けられた型４５を、塗布されたレジスト塗布層４３に押しつける。この際、突起部４５ａと樹脂層４１とが接触するように加圧する。この状態でレジスト塗布層４３を硬化する。
　次に、図２Ｄのように、型４５を除去する。これにより、樹脂層４１上に開口部４３ａが設けられたレジスト層４が得られる。この後、開口部４３ａを通じて樹脂層４１を選択的に溶解することにより、電極パッド２上に開口部３を有するレジスト層４が設けられた図１の半導体素子１が得られる。
　＜インプリント型１５＞
　次に、本実施形態において用いるインプリント型１５について説明する。図３Ａ及び図３Ｂは、インプリント型５の模式的な断面図及び平面図である。図３Ａは図３ＢのＡ－Ａ線に対応する。図３Ｂは、各要素を透過するように示している。但し、図３Ａ及び図３Ｂについて、互いの寸法は必ずしも対応しない。
　インプリント型１５は、ニードル１６及びニードル１６を保持する板状のニードル基部１６ａと、基材１９を備え、ニードル基部１６ａと基材１９の間に流路１７が構成されている。図３Ｂに示すように、流路１７の側面は、図３Ａには現れない基材１９の壁部１９ａにより規定されている。また、ニードル基部１６ａは、ニードル１６の根元の近傍に導入路１８を有する。導入路１８は、流路１７と接続されている。
　ニードル１６は、バンプを形成する半導体素子１の電極パッド２に対応するように設けられている。従って、開口部３と同様に、開口３ａの直径の１．５倍以上のピッチをもって形成されることが望ましい。
　以上の構成により、インプリント型１５は、流路１７から導入路１８に液体を供給する。当該液体は、導入路１８を通過してニードル１６に伝わる。
　＜インプリント型１５の製造方法＞
　次に、インプリント型１５の製造方法について、図４Ａ～図４Ｄを参照して説明する。
　図４Ａに示すように、ニードル原版２０に樹脂２１を塗布し、導入路原版２２によって挟み込む。導入路原版２２に設けられた導入路型２２ａがニードル原版２０に接する状態で樹脂２１を硬化させて、図４Ｂのように導入路原版２２を除去する。ニードル原版２０にはニードル型２０ａが設けられており、当該ニードル型２０ａに充填された樹脂２１によってニードル１６が形成される。また、ニードル原版２０上にニードル基部１６ａが形成される。ニードル基部１６ａは、導入路型２２ａに対応する部分に導入路１８が形成されている。
　次に、図４Ｃに示すように、流路１７を備える基材１９を、ニードル基部１６ａに接続する。接続は、例えば接着又は溶着により行う。
　この後、図４Ｄに示すように、ニードル原版２０を剥離すると、インプリント型１５が製造される。
　ニードル１６の直径は、開口３ｂの直径よりも小さいように設定し、また、１．５μｍ以上であることが好ましい。ニードル１６の高さは、開口部３の高さよりも大きいように設定し、また、ニードル１６の直径の１０倍以下とするのが好ましい。
　これにより、ニードル原版２０に対するニードル１６の型抜き性を確保すると共に、後述するバンプの形成方法に適したニードル１６の形状を得ることができる。
　樹脂２１及びニードル１６若しくは導入路１８の材料としては、例えばアクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等を用いても良い。
　流路１７は、例えばＳｉ、ガラス、ステンレス等を加工する、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等を成形するといった方法を用いて壁部１９ａを基材１９と一体に形成することで設けても良い。また、板状の基材に樹脂を塗布し、型押しすることで壁部１９ａを含む基材１９を形成することで設けても良い。
　基材１９の材料としては、例えばステンレス等の金属材料、Ｓｉ、ガラス等の無機材料、エポキシ樹脂等の有機材料等が挙げられる。
　尚、上記は一例であり、他の方法及び材料によりインプリント型１５を製造しても良い。
　＜バンプの形成方法＞
　次に、上記の半導体素子１及びインプリント型１５を用いた先鋭微細金属バンプの形成方法について、図５Ａ～図５Ｆを参照して説明する。
　まず、図５Ａに示すニードル１６挿入の工程を行う。ここでは、電極パッド２と、開口部３を有するレジスト層４とを設けた半導体素子１を準備する。更に、ニードル１６を下に向けて、インプリント型１５を半導体素子１に対向させる。ニードル１６を開口部３に位置合わせして、ニードル１６の先端が開口部３の底面、つまり、電極パッド２に接触するまで、インプリント型１５を降下させる。
　この際、ニードル１６の先端が開口部３の入り口付近に来た時点で、半導体素子１及びインプリント型１５の一方又は両方に、半導体素子１の表面に平行な方向の微細振動を与えることが好ましい。これにより、ニードル１６の先端が開口部３に対して相対的に微細に移動するので、開口部３の位置に誘導されやすくなる。この結果、全てのニードル１６が開口部３に入るように補助することができる。ニードル１６は樹脂製であるから、たわむことにより開口部３に誘導される。
　次に、図５Ｂに示す充填の工程を行う。ここでは、流路１７に、金属粒子を溶媒に分散させた金属粒子分散液３３を流入させる。
　金属粒子分散液３３は、毛細管現象により導入路１８に流入し、ニードル１６を伝って開口部３の底面である電極パッド２上に転写される。転写された金属粒子分散液３３は、表面張力により、電極パッド２上に濡れ広がる。これに伴い、金属粒子分散液３３が更に開口部３に引き込まれる。この結果、開口部３に金属粒子分散液３３が充填される。
　導入路１８は、その壁面の一部をニードル１６の側面と共有していても良い。つまり、導入路１８の壁面の一部が、段差無しにニードル１６の側面に繋がっていても良い。
　また、導入路１８は、その内周の長さが、ニードル１６の外周の長さの１～２倍となるように開口されているのが好ましい。また、導入路１８の高さは、ニードル１６の高さの半分以下であることが好ましい。
　以上のことは、毛細管現象を促進して、金属粒子分散液３３が流路１７から導入路１８に流入させると共に、ニードル１６側に流出させる引き込み力を確保するために有用である。
　また、金属粒子分散液３３に含まれる金属粒子は、電気伝導率が高く、且つ、電極パッド２上に拡散しやすい金属が好ましい。具体例としては、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ等が挙げられる。更に、金属粒子の粒径は、１０ｎｍ以上で且つ１００ｎｍ以下の範囲とするのが好ましい。
　これらのことにより、金属粒子の溶媒に対する分散性と、開口部３への流入性を高めることができる。
　また、金属粒子分散液３３に用いる溶媒は、混合比によって粘度調整が容易な有機溶剤が好ましい。例えば、エタノール、エチレングリコール、イソプロピルアルコール等が挙げられる。
　金属粒子分散液３３の粘度を調整することにより、金属粒子分散液３３の導入路１８及び開口部３に対する流入速度を調整することが可能になる。
　また、金属粒子分散液３３には、金属粒子及び溶媒以外の成分を含んでも良い。例えば、界面活性剤を含んでいても良い。
　尚、図５Ｃに示すように、金属粒子分散液３３を開口部３に充填する工程は、その途中でインプリント型１５を引き上げながら行うのが好ましい。このようにすると、ニードル１６を開口部３内に留めたまた充填を行った後に引き上げを行うよりも、ニードル１６と充填済みの金属粒子分散液３３との接触面積が小さくなる。この結果、ニードル１６の金属粒子分散液３３に対する液切れ性が向上し、開口部３に対する金属粒子分散液３３の充填率を向上できる。
　また、金属粒子分散液３３の電極パッド２に対する接触角をθＡ、レジスト層４（開口部３の側壁を含む）に対する接触角をθＢとするとき、θＡ＜θＢ＜４５°とすることが好ましい。
　これにより、開口部３の中心軸Ｏ（図５Ａを参照）とニードル１６の中心軸とがずれて、ニードル１６が開口部３の側壁に接触している場合にも、表面張力の差により、金属粒子分散液３３は電極パッド２上に誘導される。この結果、金属粒子分散液３３が開口部３に隙間を残すことなく充填される。
　また、金属粒子分散液３３が開口部３から溢れたとしても、図５Ｄに示すようにレジスト層４の上面に濡れ広がり、極薄の膜となる。この結果、金属粒子分散液３３が開口部３上に盛り上がることは抑制され、それぞれの開口部３の重点の高さを均一に保つことができる。
　次に、図５Ｅに示す焼結の工程を行う。ここでは、開口部３に金属粒子分散液３３が充填された半導体素子１を２００～４００℃に加熱する。これにより、金属粒子分散液３３の溶媒が揮発し、金属粒子が焼結して、先鋭微細金属バンプ３４が形成される。
　その後、半導体素子１をレジスト層４の剥離液に浸漬し、レジスト層４の表面に残留している金属粒子３５と共に、レジスト層４を剥離する。
　これにより、図５Ｆに示すように、半導体素子１に設けられた複数の電極パッド２上に、それぞれ先鋭微細金属バンプ３４を形成することができる。
　尚、図５Ｅの工程において、焼結を完了せずに、金属粒子分散液３３の溶媒を揮発させる程度の熱処理を行っても良い。この場合、続いて図５Ｆの工程にてレジスト層４を剥離した後に、熱処理を再度行って焼結を完了させる。
　以上の方法によると、半導体素子１に設けられた複数の電極パッド２上に、電極パッド２の位置、密度等に関わらず、安定した形状の先鋭微細金属バンプ３４を形成することができる。
　また、この方法によると、金属粒子分散液３３が電極パッド２上において焼結されるので、先鋭微細金属バンプ３４が電極パッド２上に直接形成される。従って、めっき法によりバンプを形成する場合には必須であるシード層が不要であり、シード層除去に伴うバンプ形状の変化を避けることができる。
　尚、以上では、半導体素子１に設けられた電極パッド２上に先鋭微細金属バンプ３４を形成する例を説明した。しかし、半導体素子１の代わりに、回路基板を用いることもできる。この場合、上記の説明において半導体素子１を回路基板に置き換えて考えれば良い。すなわち、半導体素子１は対象物の一例であり、回路基板は対象物の別の一例である。
　（変形例）
　次に、実施形態の変形例を説明する。本変形例では、図６に示すインプリント型１５ａを用いる。
　図３Ａ及び図３Ｂに示すインプリント型１５では、導入路１８に金属粒子分散液３３を流入させるために、流路１７を設けている。これに対し、図６のインプリント型１５ａでは、流路１７の代わりにポーラス体１３を設けている。また、ポーラス体１３上に、金属粒子分散液３３を保持する複数の液層１４が設けられている。
　ポーラス体１３は多数の空孔を有しており、金属粒子分散液３３を透過させることができる。従って、金属粒子分散液３３は液層１４からポーラス体１３を透過してニードル基部１６ａに設けられた導入路１８に導入される。
　インプリント型１５ａを用いた先鋭微細金属バンプ３４の形成方法は、図５Ａ～図５Ｆに説明した方法と同様である。
　ポーラス体１３の空隙率を調整することにより、金属粒子分散液３３の流入速度を調整することができる。ポーラス体１３の空孔径は、金属粒子分散液３３に含まれる金属粒子の径に対応させることが望ましい。例えば、金属粒子の径の１００倍以上で且つ２００倍以下とするのが望ましい。
　ポーラス体１３の厚さは、０．１ｍｍ～１ｍｍとするのが好ましい。これにより、ポーラス体１３の強度及び可撓性を確保でき、ポーラス体１３をニードル基部１６ａに密着させることができる。この結果、金属粒子分散液３３の導入路１８への流入性が向上する。
　ポーラス体１３の材料としては、例えばアルミナ等のセラミック材、軽石等の石材、Ａｌ、ステンレス等の金属、ポリウレタン等の有機材料が挙げられる。
　尚、図６ではポーラス体１３をニードル基部１６ａの全面を覆うように設けている。しかし、これに代えて、導入路１８の直上のみに部分的に設ける等であっても良い。
　本開示のバンプ製造方法は、半導体素子及び回路基板上に複数個の先鋭微細金属バンプを安定して形成することを可能とするので、多ピン化、狭ピッチ化が進む半導体素子を実装するにおいても有用である。
　１　　　半導体素子
　２　　　電極パッド
　３　　　開口部
　３ａ　　開口
　３ｂ　　開口
　４　　　レジスト層
　５　　　インプリント型
１３　　　ポーラス体
１４　　　液層
１５　　　インプリント型
１５ａ　　インプリント型
１６　　　ニードル
１６ａ　　ニードル基部
１７　　　流路
１８　　　導入路
１９　　　基材
１９ａ　　壁部
２０　　　ニードル原版
２０ａ　　ニードル型
２１　　　樹脂
２２　　　導入路原版
２２ａ　　導入路型
３３　　　金属粒子分散液
３４　　　先鋭微細金属バンプ
３５　　　金属粒子
４１　　　樹脂層
４３　　　レジスト塗布層
４３ａ　　開口部
４５　　　型
４５ａ　　突起部

Claims (11)

  1. 　対象物上にバンプを製造する方法において、
    　電極パッド及び当該電極パッド上に開口部を有するレジスト層を備える対象物を用意する工程と、
    　前記開口部の開口径よりも小さい径を有するニードルを、前記電極パッドに接するように前記開口部に挿入する工程と、
    　前記ニードルに伝わせて、前記開口部に金属粒子分散液を充填する工程と、
    　前記開口部に充填した前記金属粒子分散液を焼結する工程とを備えることを特徴とするバンプ製造方法。
  2. 　請求項１のバンプ製造方法において、
    　前記金属粒子分散液の充填は、前記ニードルを前記開口部から引き出しながら行うことを特徴とするバンプ製造方法。
  3. 　請求項１又は２のバンプ製造方法において、
    　前記ニードルは、インプリント型に備えられており、
    　前記インプリント型は、前記ニードルの根元近傍に、前記ニードルに前記金属粒子分散液を導入するための導入路を備えることを特徴とするバンプ製造方法。
  4. 　請求項１又は２のバンプ製造方法において、
    　前記ニードルは、インプリント型に備えられており、
    　前記インプリント型は、前記ニードルに前記金属粒子分散液を導入するためのポーラス体を備えることを特徴とするバンプ製造方法。
  5. 　請求項１～４のいずれか１つのバンプ製造方法において、
    　前記ニードルを挿入する工程において、前記対象物と前記ニードルとの少なくとも一方を、前記対象物の表面に平行な方向に振動させることを特徴とするバンプ製造方法。
  6. 　請求項１のバンプ製造方法において、
    　前記対象物は、半導体素子であるバンプ製造方法。
  7. 　請求項１のバンプ製造方法において、
    　前記対象物は、回路基板であるバンプ製造方法。
  8. 　請求項１のバンプ製造方法において、
    　前記対象物は、複数の前記電極パッドを備えるバンプ製造方法。
  9. 　ニードルと、
    　前記ニードルに液体を供給する導入路とを備えることを特徴とするインプリント型。
  10. 　請求項９のインプリント型において、
    　前記ニードルは、ニードル基部の一方の面に取り付けられており、
    　前記導入路は、前記ニードルの近傍において前記ニードル基部を貫通するように設けられていることを特徴とするインプリント型。
  11. 　請求項９のインプリント型において、
    　複数の前記ニードルを備えるインプリント型。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000058586A (ja) * 1998-08-05 2000-02-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半田ボールの搭載装置および搭載方法
JP2000058576A (ja) * 1998-08-05 2000-02-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半田バンプの形成方法
JP2004014565A (ja) * 2002-06-03 2004-01-15 Denso Corp バンプの形成方法及びそれにより形成されたバンプを有する基板並びにその基板と他の基板との接合方法
JP2019102763A (ja) * 2017-12-08 2019-06-24 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 半導体装置の製造方法
US20190221456A1 (en) * 2018-01-12 2019-07-18 Intel Corporation Selective and multilevel solder paste pin transfer
JP2019140298A (ja) * 2018-02-14 2019-08-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 部品実装方法および部品実装システム
JP2020017656A (ja) * 2018-07-26 2020-01-30 Dic株式会社 導電性ペーストを用いた導電性ピラーの製造方法
JP2021034628A (ja) * 2019-08-28 2021-03-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 半導体装置、半導体装置の実装構造、及び半導体装置の製造方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000058586A (ja) * 1998-08-05 2000-02-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半田ボールの搭載装置および搭載方法
JP2000058576A (ja) * 1998-08-05 2000-02-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半田バンプの形成方法
JP2004014565A (ja) * 2002-06-03 2004-01-15 Denso Corp バンプの形成方法及びそれにより形成されたバンプを有する基板並びにその基板と他の基板との接合方法
JP2019102763A (ja) * 2017-12-08 2019-06-24 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 半導体装置の製造方法
US20190221456A1 (en) * 2018-01-12 2019-07-18 Intel Corporation Selective and multilevel solder paste pin transfer
JP2019140298A (ja) * 2018-02-14 2019-08-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 部品実装方法および部品実装システム
JP2020017656A (ja) * 2018-07-26 2020-01-30 Dic株式会社 導電性ペーストを用いた導電性ピラーの製造方法
JP2021034628A (ja) * 2019-08-28 2021-03-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 半導体装置、半導体装置の実装構造、及び半導体装置の製造方法

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