JP2000260815A - バンプの溶融方法および溶融装置、ならびに半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フラックス塗布、リフロー、洗浄、乾燥工程
を省略することができるように改良されたバンプの溶融
方法を提供することを主要な目的とする。 【解決手段】 基材２の上に形成されたバンプ２１ａ
を、低酸素濃度の雰囲気下で、誘導加熱コイル４１を用
いて、電磁誘導により加熱溶融する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、一般にバンプの
溶融方法に関するものであり、より特定的には、基材の
上に設けられた金属配線の上、または半導体素子の電極
上に形成されたバンプを溶融させ、これを球状にするこ
とを、ドライプロセスで実現させることができるように
改良された、バンプの溶融方法に関する。この発明は、
また、そのようなバンプの溶融方法を実現することがで
きるように改良されたバンプの溶融装置に関する。この
発明は、さらに、そのようなバンプの溶融方法を含む、
半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１２は、半田バンプが形成された基材
の平面図である。図１３は、図１２におけるＸＩＩＩ−
ＸＩＩＩ線に沿う断面図の一部である。

【０００３】これらの図を参照して、基材２は、ガラス
エポキシ、ポリイミドなどの樹脂で形成されている。基
材２の片面には、銅箔２１が貼り付けられており、この
銅箔２１はパターン加工されている。銅箔２１を覆うよ
うに、基材２の上に、ソルダレジスト２２が塗布されて
いる。基材２の他方の面をレーザ孔開け加工し、ソルダ
レジスト２２をレーザ孔加工し、インナー電極部２１ａ
とアウター電極部２１ｂを形成する。インナー電極部２
１ａとアウター電極部２１ｂは、Ｎｉ／ＡｕまたはＮｉ
／Ｐｄ／Ａｕ等のめっきにより形成されている。インナ
ー電極部２１ａに、半田ワイヤをボールボンドして、半
田バンプ２１ｃを形成する。その後、基材２の上に、フ
ラックスを塗布した後、リフロー炉に通して、半田バン
プ２１ｃを球状化させる。半田バンプ２１ｃを介在させ
て、基材２と半導体チップの電極とを接合する。その
後、全体を樹脂で封止し、アウター電極２１ｂに半田の
アウターボールを取付ける。これを、個別のパッケージ
に切断分離して、製品にする。

【０００４】次に、上記従来技術について、図面を用い
て、さらに詳細に説明する。図１４は、基材の上に、半
田のボールを形成するための、従来のフラックス塗布技
術を示す平面図である。図１５は、半田を溶融するため
の、リフロー炉の平面図である。図１６は、図１５にお
けるＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う断面図である。図１７は、
リフロー炉の温度プロファイルを示す図である。

【０００５】これらの図を参照して、基材２は、リフロ
ー炉インローダ３１から溶融リフロー炉３へ入り、リフ
ローキャリアベルト３３により第１ゾーンから第４ゾー
ンまで移動する。基材２は、上部加熱ヒータ３２ａと下
部加熱ヒータ３２ｂで加熱される。図１７に示すプロフ
ァイル温度条件、すなわち、第２ゾーンは１４０〜１６
０℃で、７０±２０秒、第４ゾーンは２００〜２２０℃
で９０秒以上、炉内の酸素濃度は１０００ｐｐｍ以下の
条件で、半田バンプ２１ｃを溶融し、球状化する。その
後、基材２は、アンローダ３４から取出される。

【０００６】その後、フラックスを除去するために、溶
剤洗浄と乾燥を行なう。アウター電極に半田を接合する
プロセス、プリント基板上の素子に半田を実装するプロ
セスにも同様の手法が採用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来技術は、以上のよ
うに構成されており、以下に述べる問題点があった。

【０００８】第１の問題点は、インナーバンプ電極部の
バンプを形成した後、フラックス塗布、リフロー、洗
浄、乾燥の４工程が必要で、生産性が悪く、フラックス
の残渣が残り、製品の信頼性を低下させることである。

【０００９】第２の問題点は、洗浄工程で、基材の下面
のアウター電極表面に、洗浄液内の異物が付着して、封
止後のアウターボール接合時に使用する半田ペーストの
付着が阻害され、ボール剥がれが生じることである。

【００１０】第３の問題点は、リフロー炉内部で、バン
プ２１ｃと基材２がほぼ同等温度に上昇するため、リフ
ロー温度を基材のガラス転位点Ｔｇ以上に設定すると、
バンプが溶融する前に、基材が溶けてしまい、ひいて
は、Ｓｎ−ＡｇやＳｎ−Ｓｂ等の中温半田や、ＡｕやＣ
ｕ等の高融点金属を使用できず、製品の品質とコストの
両方を満足させる製品が製造できないことである。

【００１１】それゆえに、この発明は、基材またはチッ
プ上に形成する接合材のフラックス塗布、リフロー、洗
浄、乾燥工程を省略することができるように改良された
バンプの溶融方法を提供することにある。

【００１２】この発明は、また、接合品質を向上させる
ことができるように改良されたバンプの溶融方法を提供
することにある。

【００１３】この発明のさらに他の目的は、制御温度範
囲を自由に設定でき、処理できる融点幅を広くすること
ができるように改良されたバンプの溶融方法を提供する
ことにある。

【００１４】この発明のさらに他の目的は、そのような
バンプの溶融方法を実現することができるように改良さ
れたバンプの溶融装置を提供することにある。

【００１５】この発明のさらに他の目的は、基材とチッ
プの接合時間を短縮して、生産性を向上させることがで
きるように改良された、半導体装置の製造方法を提供す
ることにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係るバンプの
溶融方法においては、基材の上に形成されたバンプを、
低酸素濃度の雰囲気下で、誘導加熱コイルを用いて、電
磁誘導により加熱溶融する。

【００１７】請求項１に係るバンプの溶融方法によれ
ば、バンプ外部の熱源による伝熱、輻射熱ではなく、バ
ンプ自体に誘導される電流により発熱し、その表面に酸
化皮膜を生成させずに、バンプが球状になる。

【００１８】請求項２に係るバンプの溶融方法において
は、上記基材の温度を測定し、その温度に応じて上記誘
導加熱コイルに印加する電流量を制御する。

【００１９】請求項２に係るバンプの溶融方法によれ
ば、誘電加熱コイルに印加する電流量を適切に制御でき
る。

【００２０】請求項３に係るバンプの溶融方法において
は、上記誘導加熱コイルの磁界を上記基材の表面に対し
て垂直に印加し、上記誘導加熱コイルを上記基材の表面
に対して水平に移動し、かつ上記誘導加熱コイルに印加
する電流を減らすために上記基材をヒータにより加熱す
る。

【００２１】請求項３に係るバンプの溶融方法によれ
ば、高生産性が実現できる。請求項４に係るバンプの溶
融方法においては、上記基材をペリチェ素子により冷却
しながら行なう。

【００２２】請求項４に係るバンプの溶融方法によれ
ば、基材を傷めることなく、高融点金属のバンプを、球
状に溶融することができる。

【００２３】請求項５に係るバンプの溶融装置は、基材
の上に形成されたバンプを溶融する装置に係る。当該装
置は、上記基材の上に低酸素濃度の雰囲気を供給する雰
囲気供給手段と、上記バンプを電磁誘導により加熱する
誘導加熱コイルと、を備える。

【００２４】請求項５に係るバンプの溶融装置によれ
ば、その表面に酸化皮膜を生成させずに、バンプを球状
にすることができる。

【００２５】請求項６に係るバンプの溶融装置において
は、上記誘導加熱コイルの平面形状はＵ字である。

【００２６】請求項６に係るバンプの溶融装置によれ
ば、高生産性の製造方法が実現できる。

【００２７】請求項７に係るバンプの溶融装置において
は、上記誘導加熱コイルは、その中を冷却水が流れる円
筒部と、該円筒部から下方向に延び、高周波電流がその
中を流れる高周波電流印加部とを含む。

【００２８】請求項７に係るバンプの溶融装置によれ
ば、誘導加熱コイル自体の溶融が防止される。

【００２９】請求項８に係るバンプの溶融装置において
は、上記高周波電流印加部は、斜め下方向に延びてい
る。

【００３０】請求項８に係るバンプの溶融装置によれ
ば、バンプを効率良く加熱することができる。

【００３１】請求項９に係るバンプの溶融装置において
は、上記高周波電流印加部の先端部の、上記誘導加熱コ
イルが延びる方向に垂直な面で切った断面形状は、実質
的に直角二等辺三角形である。

【００３２】請求項９に係るバンプの溶融装置によれ
ば、バンプに渦電流を発生させることができる。

【００３３】請求項１０に係るバンプの溶融装置におい
ては、上記円筒部と上記高周波電流印加部とは、銅で一
体的に形成されている。

【００３４】請求項１０に係るバンプの溶融装置によれ
ば、誘導加熱コイルを高精度に加工できる。

【００３５】請求項１１に係るバンプの溶融装置におい
ては、上記誘導加熱コイルは、上記直角二等辺三角形
の、斜辺を除く２辺のうち、一方の辺が、上記基材に平
行になるように、配置されている。

【００３６】請求項１１に係るバンプの溶融装置によれ
ば、バンプに渦電流を発生させることができる。

【００３７】請求項１２に係るバンプの溶融装置におい
ては、上記誘導加熱コイルの上記断面形状は、上記円筒
部の中心と上記直角二等辺三角形の頂点とを結ぶ直線に
対して、実質的に左右対称である。

【００３８】請求項１２に係るバンプの溶融装置におい
ては、誘導加熱コイルの製作が単純になる。

【００３９】請求項１３に係るバンプの溶融装置は、上
記基材の温度を測定する温度計測手段と、上記温度計測
手段からの情報に応じて上記誘導加熱コイルに印加する
電流量を制御する印加電流制御手段と、をさらに備え
る。

【００４０】請求項１３に係るバンプの溶融装置によれ
ば、誘導加熱コイルに印加する電流を適切に調整でき
る。

【００４１】請求項１４に係るバンプの溶融装置は、上
記誘導加熱コイルの磁界が上記基材の表面に対して垂直
に印加されるように、上記誘導加熱コイルを配置する配
置手段と、上記誘導加熱コイルを上記基材の表面に対し
て水平に移動させる移動手段と、上記基材を加熱する加
熱手段と、をさらに備える。

【００４２】請求項１４に係るバンプの溶融装置によれ
ば、高生産性の製造方法が実現できる。

【００４３】請求項１５に係るバンプの溶融装置は、上
記基材を冷却するペリチェ素子をさらに備える。

【００４４】請求項１５に係るバンプの溶融装置によれ
ば、基材を傷めることなく、高融点金属のバンプを、球
状に溶融することができる。

【００４５】請求項１６に係る半導体装置の製造方法に
おいては、まず、第１の接合用金属が形成された基材と
第２の接合用金属が形成された半導体素子とを、上記第
１の接合用金属と上記第２の接合用金属を接触させ、加
圧することにより、仮接合する。次に、上記第１の接合
用金属および／または上記第２の接合用金属を、誘導加
熱コイルを用いて電磁誘導により加熱し、それによって
上記基材と上記半導体素子を本接合する。

【００４６】請求項１６に係る半導体装置の製造方法に
よれば、基材を傷めることなく、高い信頼性のある接合
を実現できる。

【００４７】請求項１７に係る半導体装置の製造方法に
おいては、上記基材の温度を測定し、その情報に応じて
上記誘導加熱コイルに印加する電流量を制御する。

【００４８】請求項１７に係る半導体装置の製造方法に
よれば、基材を傷めることなく、高い信頼性のある接合
を実現できる。

【００４９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。

【００５０】実施の形態１ 図１は、実施の形態１に係るバンプの溶融方法を示す平
面図である。図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う
断面図である。図２中，Ｌｃ，Ｈｃ，ｄは寸法を表わし
ている。これらの図を参照して、基材２を、基材押さえ
１８とヒートブロック１７で挟んで、固定する。基材押
さえ１８の内部には、ガス供給孔１８ａが形成されてい
る。基材押さえ１８の外部には、供給パイプ１８ｃがジ
ョイント１８ｂで接続されている。供給パイプ１８ｃか
ら、非酸化性の窒素と水素の混合ガスを供給すること
で、ガス供給孔１８ａの出口から、基材２の部分に、窒
素と水素の混合ガスが供給される。

【００５１】誘導加熱コイル４１の平面形状はＵ字であ
る。誘導加熱コイル４１は、その中を冷却水が流れる円
筒部４１ｃと、該円筒部から下方向に延び、高周波電流
がその中を流れる高周波電流印加部４１ａ，４１ｂとを
含む。高周波電流印加部４１ａ，４１ｂは、斜め下方向
に延びている。高周波電流印加部４１ａ，４１ｂの先端
部の、誘導加熱コイル４１が延びる方向に垂直な面で切
った断面形状は、実質的に直角二等辺三角形となってい
る。

【００５２】直角二等辺三角形部分の、斜辺を除く２辺
のうち、一方の辺が、基材２に平行になるように、誘導
加熱コイル４１は配置されている。誘導加熱コイル４１
の断面形状は、円筒部４１ｃの中心と直角二等辺三角形
の頂点とを結ぶ直線に対して、実質的に左右対称であ
る。円筒部４１ｃと高周波電流印加部４１ａ，４１ｂ
は、高精度に加工できるように、銅で一体的に形成され
ている。円筒部４１ｃには、直径２ｍｍφの冷却水が流
れる空洞が形成されている。円筒部４１ｃは、冷却水が
流れる水冷却用銅パイプ４２と接続されている。円筒部
４１ｃの内部には冷却水が流れ、銅管自体には、高周波
電流が印加される。

【００５３】基材押さえ１８の下には、ヒータ１７ａが
内蔵されたヒートブロック１７が設置されている。ヒー
トブロック１７は、真空吸引孔１７ｂから空気を引き込
んで、基材２を吸着するように構成されている。基材２
の吸着により、基材が１００μｍ厚の場合、基材２の反
りを平坦化させることができる。

【００５４】図３は、誘導加熱コイルに電流を印加し
て、半田を加熱する工程を示す図であり、図３（ａ）
は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であり、図
３（ｂ）は平面図である。これらの図を参照して、半田
２１ｃ１と半田２１ｃ２は、ＰｂＳｎ組成の半田細線を
銅箔２１上の金メッキ（２１ａ）に接合させてできたも
のであり、ボールを押しつぶした形状をしている。

【００５５】交流電流の印加の方向を説明すると、右コ
イル（４１ａ）では、紙面垂直に奥から手前方向に、左
コイル（４１ｂ）では、紙面に垂直に手前から奥方向に
電流が流れる。これにより、基材２上の半田２１ｃ１に
は、上から下への磁束が発生し、半田２１ｃ２には、下
から上への磁束が発生する。

【００５６】その結果、図３（ｂ）に示すとおり、電磁
誘導の原理から、この磁束を打消す磁束が発生し、半田
２１ｃ１には右回りの電流が、半田２１ｃ２には左回り
の電流が誘導される。これは、渦電流と呼ばれている。
半田２１ｃ１には紙面に垂直に奥から手前方向に、半田
２１ｃ２には、紙面に垂直に手前から奥方向に電流が流
れる。

【００５７】誘導加熱コイル４１には高周波の電流が流
れるため、半田２１ｃ１，２１ｃ２にも、これに対応し
て交流電流が流れ、渦電流によって発生する抵抗損失
（渦電流損）により、半田内部から発熱する。融点以上
に昇温するまで誘導加熱コイル４１に電流を印加し、周
囲を非酸化性雰囲気にすることで、半田２１ｃ１，２１
ｃ２は、表面張力により、フラックスなしでも、その表
面に酸化皮膜を生成させずに、球状になる。

【００５８】図４は、誘導加熱ヘッドの断面図である。
誘導加熱ヘッドは、誘導加熱エネルギを誘導加熱コイル
４１へ伝導するものである。誘導加熱ヘッドは、中心線
に対して、ほぼ対称である。誘導加熱ヘッドは、ベース
銅板４３を含む。ベース銅板４３には、真鍮止め板４
４、整合器フィーダ受け銅板４５、水冷却銅パイプ４６
が、銀ろう付けされている。接合器フィーダ受け銅板４
５は、１〜２ｍｍｔのテフロン絶縁板４８に、Ｍ８プラ
スチックねじ５０で、ねじ止めされている。水冷パイプ
４９は、８φのニュープッシュ５４と、ＰＴ１／８のソ
ケット５３を介して、水冷却銅パイプ４６に接続されて
いる。ソケット５３と水冷却銅パイプ４６は、ベース銅
板４３に銀ろう付け７０されている。

【００５９】水冷パイプ４９から供給される冷却水はニ
ュープッシュ５４と、ソケット５３と、水冷却銅パイプ
４６を通って、誘導加熱コイル４１へと流れる。これに
よって、誘導加熱コイル４１の昇温が防止される。ガラ
スエポキシ絶縁板５１は、ヘッド回転軸５２に固定さ
れ、真鍮止め板４４より前方部１００を揺り動かせる。
図５は、誘導加熱ヘッドの斜視図である。整合器８は、
高周波誘導加熱電源本体で発生する高周波電流と、誘導
加熱コイル４１のインピーダンスとを整合させて、誘導
加熱コイル４１へ最適な電流を印加するものである。電
極フィーダ４７は、整合器フィーダ受け銅板４５とＭ６
ボルト５５で、加熱コイル４１に電気的に接続されてい
る。

【００６０】ヘッド回転軸５２は、後部に、リニアコイ
ルと磁石（図示せず）を持っている。リニアコイルに電
流を印加することで、磁石との反発、吸引による、リニ
アモータが形成される。また、誘導加熱ヘッドの先端に
取付けてある検出カメラ９ａが、誘導加熱コイル４１と
基材（図示せず）の位置オフセットｄを検出する。ま
た、ベース銅板４３にボルト５７で取付けられた圧痕ツ
ール５６は、誘導加熱コイル４１と基材の高さを検出す
る。

【００６１】また、非接触温度計９ｂは、加熱中の基材
温度を赤外線（ＩＲ）モニタし、加熱電流値と時間を変
化させる。

【００６２】図６は、バンプの溶融装置の全体の平面図
であり、図７は、その側面図である。これらの図を参照
して、バンプの溶融装置は、高周波誘導加熱電源本体１
１とトランス１２と整合器８と加熱コイルヘッド１３で
構成される。

【００６３】加熱コイルヘッド１３は、基材搬送装置１
５上のＸＹテーブル１４に搭載され、制御されている。
基材フィーダ１６とヒートブロック１７で、基材搬送、
基材の位置決めおよび半田の加熱溶融が行なわれる。ユ
ーティリティの電源は５０／６０ＨＺの２００／２２０
Ｖで、４．５ＫＶＡの能力を有する。冷却水は外置きチ
ラーユニットから供給され、その水圧は２．５〜３Ｋ
ｇ、その水量は１０〜１２Ｌ／ｍｉｎ、その水温は２２
〜３０℃である。

【００６４】次に動作について説明する。図６、図７お
よび図２を参照して、基材２は、基材フィーダ１６の、
図中左から搬入され、クランプ爪（図示せず）で１ピッ
チずつ送られて、ヒートブロック１７の所へ位置決めさ
れる。基材２は、温度１３０〜１５０℃に昇温される。

【００６５】検出カメラ９ａが、各ソルダレジストの電
極の上に形成された半田バンプまたは、電極と同時に加
工される位置決め電極（半田バンプを有しない）の位置
を認識する。誘導加熱コイル４１をバンプ列の左端に移
動させる。その後、予め、下面検出・圧痕用ツールで検
出した下面位置まで、リニアモータで、誘導加熱コイル
４１を降下させる。次に、誘導加熱コイル４１に高周波
電流を所定時間印加させながら、誘導加熱コイル４１を
左から右へ移動させる。

【００６６】また、同時に、ガス供給パイプ１８ｃ（図
１参照）から基材押さえ１８の内側に向けて、窒素と水
素の混合ガスを吹付けることで、基材２の上に非酸化性
雰囲気を形成する。誘導加熱の効果により、この状態
で、電極上の半田が昇温され、溶融される。半田の表面
張力により、真球性が良好となり、表面酸化膜の少ない
半田バンプが形成される。

【００６７】このとき、水冷却銅パイプ４２から、冷却
水が誘導加熱コイル４１に供給され、誘導加熱コイル自
体が昇温、溶融することが防止される。半田の昇温、溶
融が完了すると、再び、誘導加熱コイル４１は上昇し、
基材がクランプ搬送される。そして、次の基材が位置決
めされる。

【００６８】本発明によれば、基材上の半田バンプ配列
が品種により異なっても、誘導加熱コイルの形状をヘア
ピン状にし、かつその誘導加熱コイルを移動させて加熱
するだけで、被加熱体の配列に依存せず、従来のフラッ
クス塗布、リフロー、洗浄、乾燥工程を省略することが
できる。ひいては、高生産性の製造方法が実現できる。
また、ヒートブロック１７により、基材２が加熱される
ので、半田の昇温に必要な加熱エネルギと時間を、最少
限度に抑えることができる。

【００６９】実施の形態２ 本実施の形態は、基材上の電極に、高融点金属（Ａｕ，
Ｃｕ等）を接合する場合を示す。Ａｕの融点は１０６４
℃、Ｃｕの融点は１０８５℃である。このような高融点
金属を使用したときは、銅箔配線と基材も同時に加熱さ
れるため、基材が傷むことがある。この問題を解決する
ためには、電極上の金属のみが融点以上に昇温され、他
の部材は、基材のガラス転位温度Ｔｇ（２００〜２８０
℃）以下の温度に保たれる必要がある。

【００７０】すなわち、図２において、プラテン１７ｅ
の中に、熱電対１７ｄを取付け、冷却用ペリチェ素子１
７の中に熱電対１７ｃを取付ける。高周波加熱で、電極
上の金属を昇温するとき、銅箔配線と基材の加熱を基材
のガラス転位温度Ｔｇ以下に温度制御して行なう。この
ように行なうことにより、基材を傷めることなく、高融
点金属のバンプを、球状に溶融することができる。

【００７１】実施の形態３ 本実施の形態は、半導体素子の電極上に、半田または高
融点金属を接合した後、この半田または高融点金属を溶
融し、球状化する例を示す。

【００７２】図８は、バンプの加熱装置の平面図であ
る。図９は、図８におけるＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図で
ある。

【００７３】これらの図を参照して、ヒートブロックま
たは冷却ブロック１７１の上に、ウェハチャンバ１７１
ｂが設けられており、ウェハチャンバ１７１ｂは、ウェ
ハチャンバ蓋１７１ａで閉じられている。ウェハチャン
バ１７１ｂ内には、バンプ付ウェハ２１０が配置されて
いる。ウェハチャンバ蓋１７１ａには、雰囲気ガス供給
パイプ１７２が接続されており、両方とも、樹脂などの
非導電材で形成されている。ウェハ２１０上には、バン
プ２１０ａの集合が形成されている。

【００７４】バンプ２１０ａは、半田なら、バルク半田
と粒状のペースト半田で形成され、高融点金属なら、バ
ルクＡｕとＡｕ粒ペーストまたはバルクＣｕとＣｕ粒ペ
ーストなどで形成されている。ウェハ２１０をウェハチ
ャンバ１７１ｂの下から加熱しながら、ウェハチャンバ
蓋１７１ａ上で、誘導加熱コイル４１を水平移動させ
る。これにより、ウェハ２１０の電極上の半田２１０ａ
が溶融し、球状化する。

【００７５】また、ウェハ２１０をウェハチャンバ１７
１ｂの下から冷却しながら、ウェハチャンバ蓋１７１ａ
上を、誘導加熱コイル４１ｃが移動する。これにより、
ウェハ２１０の電極上の高融点金属２１０ａが溶融し、
球状化する。ウェハ２１０と誘導加熱コイルの先端部４
１ａ，４１ｂの距離は、極力近づけて、バンプ２１０ａ
の集合を、効率的に溶融させることができる。

【００７６】本実施の形態によれば、ウェハ状態のまま
で半導体素子の電極上に形成されたバンプを、球状に溶
融することができる。

【００７７】実施の形態４ 本実施の形態は、基材に半導体素子をフリップチップボ
ンドする方法とこれに用いる装置に関する。基材には、
実施例２で製作したものおよび実施例３で製作したバン
プ付ウェハが用いられる。

【００７８】図１０は、フリップチップの加熱装置の平
面図であり、図１１は、図１０におけるＸＩ−ＸＩ線に
沿う断面図である。

【００７９】フリップチップ工程は、その電極部表面が
ＵＢＭ（Under Bump Metal）処理された半導体素子２１
０ａの電極部と、基材のインナー電極２１ａ（図１参
照）とを位置合わせして、接合する工程を言う。接合材
に半田を使用するときは、基材または半導体素子を加熱
しながら、これらを加圧することで、接合できる。しか
し、接合材として高融点金属を使用したときは、実施の
形態２で記述した問題が発生する。実施の形態４では、
半導体素子と基材を、加圧だけで接合した仮付け状態に
して、基材搬送レール１６を用いて、加熱ステージまで
搬送する。ここで、実施の形態１と同様の処理を施す。
すなわち、フレーム押さえ１８と吸着孔１７ｂで基材２
を固定して、非酸化性ガス供給孔からＮ２ −Ｈ２ 混
合ガスを供給する。チップ吸着ヘッド１８０が半導体素
子２１０ａの裏面を吸着し、その上の誘導加熱コイル４
１に高周波電流を印加して、バンプ２１ｃを溶融させ
る。これとともに、チップ吸着ヘッド１８０を下降させ
る。これによって、半導体素子への加圧と半導体素子の
位置決めが行なわれる。なお、後工程で封止する樹脂
が、半導体素子と基材間に充填されるために、半導体素
子の高さ制御をしておく必要がある。

【００８０】同時に、冷却ブロック１７１に設置された
冷却用ペリチェ素子１７ａと、熱電対１７ｃと非接触温
度計９ｂ（図５参照）を使用して、基材をガラス転位点
以下の温度となるようにし、誘導加熱コイル４１に印加
する電流を制御する。本実施の形態によれば、基材２を
熱で傷つけることなく、半導体素子と基材の間に設けら
れた、高融点金属の電極接合材を、酸化させずに溶融さ
せることができ、ひいては高い信頼性の接合を実現でき
る。

【００８１】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【００８２】

【発明の効果】本発明に係るバンプの溶融方法によれ
ば、バンプ内部から発熱し、その表面に酸化皮膜を生成
させずに、バンプを球状に溶融することができる。

【００８３】本発明に係るバンプの溶融装置によれば、
その表面に酸化皮膜を生成させずに、バンプを球状にす
ることができる。

【００８４】本発明に係る半導体装置の製造方法によれ
ば、基材を傷めることなく、高い信頼性のある接合を実
現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１に係るバンプの溶融方法を示す
平面図である。

【図２】 図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であ
る。

【図３】 誘導加熱コイルに電流を印加して、半田を加
熱する工程を示す図である。

【図４】 誘導加熱ヘッドの断面図である。

【図５】 誘導加熱ヘッドの斜視図である。

【図６】 バンプの溶融装置の全体の平面図である。

【図７】 バンプの溶融装置の全体の側面図である。

【図８】 バンプの加熱装置の平面図である。

【図９】 図８におけるＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図であ
る。

【図１０】 フリップチップの加熱装置の平面図であ
る。

【図１１】 図１０におけるＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図
である。

【図１２】 半田バンプが形成された基材の平面図であ
る。

【図１３】 図１２におけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿
う断面図の一部である。

【図１４】 基材の上に、半田のボールを形成するため
の、従来のフラックス塗布技術を示す平面図である。

【図１５】 半田を溶融するための、リフロー炉の平面
図である。

【図１６】 図１５におけるＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う断
面図である。

【図１７】 リフロー炉の温度プロファイルを示す図で
ある。

【符号の説明】

２ 基材、２１ａ バンプ、４１ 誘導加熱コイル。

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材の上に形成されたバンプを、低酸素
   濃度の雰囲気下で、誘導加熱コイルを用いて、電磁誘導
   により加熱溶融する、バンプの溶融方法。
2. 【請求項２】 前記基材の温度を測定し、その温度に応
   じて前記誘導加熱コイルに印加する電流量を制御する、
   請求項１に記載のバンプの溶融方法。
3. 【請求項３】 前記誘導加熱コイルの磁界を前記基材の
   表面に対して垂直に印加し、 前記誘導加熱コイルを前記基材の表面に対して水平に移
   動し、かつ前記誘導加熱コイルに印加する電流を減らす
   ために前記基材をヒータにより加熱する、請求項１に記
   載のバンプの溶融方法。
4. 【請求項４】 前記基材をペリチェ素子により冷却しな
   がら行なう、請求項１に記載のバンプの溶融方法。
5. 【請求項５】 基材の上に形成されたバンプを溶融する
   装置であって、 前記基材の上に低酸素濃度の雰囲気を供給する雰囲気供
   給手段と、 前記バンプを電磁誘導により加熱する誘導加熱コイル
   と、 を備えたバンプの溶融装置。
6. 【請求項６】 前記誘導加熱コイルの平面形状はＵ字で
   ある、請求項５に記載のバンプの溶融装置。
7. 【請求項７】 前記誘導加熱コイルは、その中を冷却水
   が流れる円筒部と、該円筒部から下方向に延び、高周波
   電流がその中を流れる高周波電流印加部とを含む、請求
   項５に記載のバンプの溶融装置。
8. 【請求項８】 前記高周波電流印加部は、斜め下方向に
   延びている、請求項７に記載のバンプの溶融装置。
9. 【請求項９】 前記高周波電流印加部の先端部の、前記
   誘導加熱コイルが延びる方向に垂直な面で切った断面形
   状は、実質的に直角二等辺三角形である、請求項８に記
   載のバンプの溶融装置。
10. 【請求項１０】 前記円筒部と前記高周波電流印加部と
    は、銅で一体的に形成されている、請求項７に記載のバ
    ンプの溶融装置。
11. 【請求項１１】 前記誘導加熱コイルは、前記直角二等
    辺三角形の、斜辺を除く２辺のうち、一方の辺が、前記
    基材に平行になるように、配置されている、請求項９に
    記載のバンプの溶融装置。
12. 【請求項１２】 前記誘導加熱コイルの前記断面形状
    は、前記円筒部の中心と前記直角二等辺三角形の頂点と
    を結ぶ直線に対して、実質的に左右対称である、請求項
    ９に記載のバンプの溶融装置。
13. 【請求項１３】 前記基材の温度を測定する温度計測手
    段と、 前記温度計測手段からの情報に応じて前記誘導加熱コイ
    ルに印加する電流量を制御する印加電流制御手段と、 をさらに備える、請求項５に記載のバンプの溶融装置。
14. 【請求項１４】 前記誘導加熱コイルの磁界が前記基材
    の表面に対して垂直に印加されるように、前記誘導加熱
    コイルを配置する配置手段と、 前記誘導加熱コイルを前記基材の表面に対して水平に移
    動させる移動手段と、 前記基材を加熱する加熱手段と、 をさらに備える、請求項５に記載のバンプの溶融装置。
15. 【請求項１５】 前記基材を冷却するペリチェ素子をさ
    らに備える、請求項５に記載のバンプの溶融装置。
16. 【請求項１６】 第１の接合用金属が形成された基材と
    第２の接合用金属が形成された半導体素子とを、前記第
    １の接合用金属と前記第２の接合用金属を接触させ、加
    圧することにより、仮接合する工程と、 前記第１の接合用金属および／または前記第２の接合用
    金属を、誘導加熱コイルを用いて電磁誘導により加熱
    し、それによって前記基材と前記半導体素子を本接合す
    る工程と、 を備えた半導体装置の製造方法。
17. 【請求項１７】 前記基材の温度を測定し、その情報に
    応じて前記誘導加熱コイルに印加する電流量を制御す
    る、請求項１６に記載の半導体装置の製造方法。