JPH0158866B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体素子等の高密度、薄型、小型の
実装における転写バンプ方式による半導体装置の
製造方法に関するものである。

従来例の構成とその問題点 近年、IC、LSI等の半導体素子は各種の家庭電
化製品、産業用機器の分野へ導入されている。こ
れら家庭電化製品、産業用機器は、省資源化、省
電力化のためにあるいは利用範囲を拡大させるた
めに、多機能化、小型化、薄型化のいわゆるポー
タブル化が促進されてきている。

半導体素子においてもポータブル化に対応する
ために、パツケージングの小型化、薄型化が要求
されてきている。拡散工程、電極配線工程の終了
したシリコンスライスは半導体素子単位のチツプ
に切断され、チツプの周辺に設けられたアルミ電
極端子から外部端子へ電極リードを取出して取扱
いやすくしまた機械的保護のためにパツケージン
グされる。通常、これら半導体素子のパツケージ
ングにはDIL、チツプキヤリヤ、フリツプチツ
プ、フイルムキヤリヤ方式等が用いられている
が、前記した目的のためには、フイルムキヤリヤ
方式が有望である。

半導体素子の電極端子にフイルムキヤリヤのリ
ード端子を接合する手段のひとつとして転写バン
プ方式（特開昭57−152147号）が提案されてい
る。この転写バンプ方式は、絶縁性基板上の半導
体素子の電極と対応した位置にAuの金属突起
（バンプ）を形成しておき、まず、前記金属突起
とフイルムキヤリヤのSnメツキしたリード端子
とを位置合せし、ツールで加圧、加熱し、前記リ
ード端子に前記絶縁性基板上の金属突起をAu・
Sn合金で接合し、絶縁性基板上から前記金属突
起を剥離せしめ、リード端子に転写させる。次い
で、半導体素子の電極端子（アルミ）と前記リー
ド端子の金属突起とを位置合せし、ツールで加
圧、加熱せしめ、Au・Al合金で前記金属突起と
半導体素子の電極端子とを接合するものである。

従来、前記転写バンプ方式のフイルムリードに
転写、接合された金属突起を半導体素子の電極に
接合する際、前記フイルムリード側から加熱した
ボンデイングツールで加熱、加圧せしめ、金属突
起と半導体素子の電極との間に合金を形成せしめ
接合するものであつた。ところが、前記ボンデイ
ングツールの温度は、少なくとも500〜550℃と著
じるしく高く設定する必要があつた。何故なら
ば、ボンデイングツールの熱は、フイルムリード
に接した瞬間にフイルムリードおよび半導体素子
へ急速に拡散してしまい、ボンデイングツールの
底面の温度を下げ、金属突起と半導体素子の電極
間が合金化温度に達しなくなり接合強度が著じる
しく低下するためである。

このために次の様な問題があつた。

ボンデイング温度が高いため、パルス加熱用
のツールにあつては、その材質がMo、カンタ
ル等で形成されても、酸化の進行が激しく、摩
耗が著じるしく、また熱変形も発生し、フイル
ムリードを全面にわたつて均等に加圧せしめる
ことが困難となつていた。このため、ツールの
寿命は、たかだか500〜1000回のボンデイング
にしか耐えず、ツールの交換、再生に要する費
用が高くなるばかりか、接合強度も低下さし、
信頼上このましくないものであつた。この事は
焼結して形成した人造ダイヤモンドのボンデイ
ングツールでも同一であつて、ダイヤモンドの
バインダーが劣化してしまい、ツール表面に微
細なクラツクが発生し、これもまたツールの寿
命を短縮してしまい、接合強度を低下さすもの
であつた。

更にまた、ボンデイング時の温度が高いた
め、フイルムリードがボンデイングツールの底
面にゆ着し、フイルムリード表面が引張られる
ため、半導体素子の端部と前記フイルムリード
が接触して、電気的不良を発生させる原因にな
るばかりか、最悪の状態では、フイルムリード
がボンデイングツール底面にゆ着したまま持ち
上げられるため、フイルムリードを切断してし
まうという問題も発生していた。

発明の目的 本発明はこのような従来の問題に鑑み、ボンデ
イングツールの温度を低く設定でき、接合強度の
高い半導体装置の製造方法を提供することを目的
とする。

発明の構成 本発明は、フイルムリードに転写された金属突
起を半導体素子の電極に接合する際、前記半導体
素子を加熱せしめながら、ボンデイングツールに
て加圧加熱することにより、フイルムリードが半
導体素子からの熱の逃げを防ぎ、金属突起と半導
体素子の電極間の接合温度を一定に保つものであ
る。これによりボンデイングツールの温度を低く
設定し、高い接合強度を得んとするものである。

実施例の説明 第１図〜第４図で本発明の一実施例の金属突起
転写工程を説明する。

絶縁性基板１０上に電解メツキ法等で形成され
たAu突起５と、樹脂フイルム１から延在したSn
メツキしたフイルムリード３とを位置合せする
（第１図）。次いで200℃〜350℃に加熱したボンデ
イングツール３５で加圧すれば、Au突起５は、
Snメツキされたフイルムリード３にAu・Sn合金
で転写接合される。第２図とフイルムリード３上
にAu突起５が転写・接合された状態を示す。

次にAu突起５と半導体素子２のアルミ電極６
とを位置合せする。この時、半導体素子２を載置
する台３０はヒーター３１によつて加熱されてい
る。このヒーター３１によつて、半導体素子２
は、150℃〜350℃程度に加熱される（第３図）。

次いで、ボンデイングツール３６を300〜450℃
に加熱せしめ、加圧すれば、Au突起５は半導体
素子２のアルミ電極に接合される（第４図））。

半導体素子２の加熱は、パルス電流によつて、
ボンデイングツール３６が降下し、加圧する直前
に瞬間的に加熱しても良いし、台３０にヒーター
を埋設せしめ常時的に加熱しても良い。

またフイルムリード３はSnメツキ処理したも
のについて説明したが、Auメツキもしくは半田
メツキ処理した構成でも良い。

本発明によれば、ボンデイングツール３６の熱
は、台３０のヒーター３１によつて半導体素子２
自体を加熱せしめているので、半導体素子２にう
ばわれる熱が極端に減少する一方、フイルムリー
ド３への熱の伝達もボンデイングツール３６と加
熱する台３０の両方から得られるから、ボンデイ
ングツール３６の熱も著じるしく小さい。したが
つて半導体素子やフイルムリードからの熱の逃げ
が著じるしく小さいからボンデイングツール３６
の温度は低く設定できるばかりでなく、Au突起
と半導体素子の電極間の接合境界の温度を一定に
保つ事ができ、安定な接合が得られる。本発明者
らの実験の結果では、半導体素子の加熱温度200
℃〜300℃でボンデイングツールの温度は300℃〜
400℃となり、ボンデイング時間も0.5秒で連続的
に一括ボンデイングが実現できた。

発明の効果 従来ボンデイングツールの温度は、少なくと
も500℃〜550℃を必要としていたが、本発明に
より、その温度を100℃以上も低く設定できる。
このために、ボンデイングツールの寿命を著じ
るしく長くすることができ、ボンデイングツー
ルの交換の費用が安価となる。

更にまた、ボンデイングツールの温度を低く
設定できるため、従来発生していたボンデイン
グツールとフイルムリードとの瘉着の発生が皆
無になり、フイルムリードの切断や曲りの事故
がなく、歩留りを向上できるばかりか安定な信
頼性の高いボンデイングが実現できる。

ボンデイングツールの温度が低いため、温度
制禦の精度が高く、かつボンデイングツール底
面の温度分布を均一にできる。したがつて、
Au突起と半導体素子の電極との境界温度を安
定にかつ均一にできるから、高い接合強度を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例の金属突起
転写工程を示す断面図である。 ２……半導体素子、３……フイルムリード、５
……金属突起、６……アルミ電極、１０……絶縁
性基板、３０……台、３１……ヒーター、３５，
３６……ボンデイングツール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ フイルムリードと基板上に形成した金属突起
   とを位置合せし、第１の加圧加熱を行つて前記金
   属突起を前記フイルムリードに転写、接合し、つ
   いで前記半導体素子を加熱し、前記フイルムリー
   ド上の金属突起と前記半導体素子の電極とを位置
   合せし、第２の加圧加熱により前記フイルムリー
   ド上の金属突起を前記半導体素子の電極に接合す
   ることを特徴とする半導体装置の製造方法。 ２ 半導体素子の加熱温度が、第２の加圧加熱の
   工程の温度よりも低い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。