JPH02110948A - 半導体装置及びその実装方法 - Google Patents

半導体装置及びその実装方法

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JPH02110948A
JPH02110948A JP63261649A JP26164988A JPH02110948A JP H02110948 A JPH02110948 A JP H02110948A JP 63261649 A JP63261649 A JP 63261649A JP 26164988 A JP26164988 A JP 26164988A JP H02110948 A JPH02110948 A JP H02110948A
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JP
Japan
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electrodes
thickness
wiring board
mounting
wirings
Prior art date
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Pending
Application number
JP63261649A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroaki Fujimoto
博昭 藤本
Kenzo Hatada
畑田 賢造
Takao Ochi
岳雄 越智
Yoichiro Ishida
洋一郎 石田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH02110948A publication Critical patent/JPH02110948A/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/01—Manufacture or treatment
    • H10W72/012—Manufacture or treatment of bump connectors, dummy bumps or thermal bumps
    • H10W72/01251—Changing the shapes of bumps
    • H10W72/01255—Changing the shapes of bumps by using masks

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  • Wire Bonding (AREA)

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、半導体装置及びその実装方法に係り、特にマ
イクロコンピュータやゲートアレイ等に使用する多電極
、狭ピッチのLSIチップを実装する方法に関する。
(従来の技術) 従来、半導体装置の製造分野で、LSIチップ等の半導
体素子をフェースダウンして、直接回路基板に面実装す
るMBB(マイクロバンプボンディング)と呼ばれる実
装技術がある。
第3図は、そのMBB実装技術によって実装するLSI
チップの突起電極の形成を示す工程断面図である。
まず、第3図(a)のように、半導体素子とじてのLS
Iチップを形成した半4体ウェハ21の電極22を有す
る面に保護膜23を設けて、 Ti−Pd−Au。
Cr−Au等のバリアメタル24を蒸着によって形成さ
せ、その後、フォトリソグラフィー技術によりメツキレ
ジスト25を形成する。なお、その厚みは通常、1μ醜
ないし2μl程度である。
その後、同図(b)に示すように、Auti−電気メツ
キして突起電極26を形成させ1次に、同図(c)に示
すように、フォトエツチングにより不要部のバリアメタ
ル24を除去する。ここで、突起電極26の厚さは10
μmないし30μm、大きさは50μmφないし100
μ閣φ程度であり、配列ピッチは100IJ11ないし
300μm程度で、断面形状は同図(c)でわかるよう
に、メツキレジスト25以上の厚み(図では高さ)では
横方向にもメツキが成長するため、底面部突起を有する
入角形状を呈している。
このようなバンプ形状では、高密度実装のために突起電
極26の微細化を行う場合、その底面寸法を極めて小さ
くしなければならないが、そうすることによる強度の低
下は免れず、また、電極のメツキが横方向に成長するた
め、微細化に伴い厚みを小さくする必要があり、それに
より配線基板へ実装時の加圧時による突起電極の変形度
が小さくなり、配線基板上の導体配線との接触不良の原
因を生ずることになる。
第4図は、上述のように形成したLSIチップを配線基
板に実装する工程を示す図で、21ないし26までの符
号は第3図と同じものを示している。
まず、第4図(a)において、27はLSIチップを実
装する配線基板で、セラミック、ガラス等よりなり、そ
の面上にはLSIチップを搭載、接続する導体配線28
を有し、紫外線(以下、UV線と略す)硬化性または熱
硬化性の絶縁性樹脂29が図示のように塗布される。導
体配線28にはCr −Au 。
^D、 Cu、  I T O(Indium Tin
 0xide)等が、また、絶縁性樹脂29にはエポキ
シ系、アクリル系等の樹脂が用いられる。
次に、同図(b)のように、Au等からなる突起電極2
6を有するLSIチップ30を、その突起電極26と導
体配線28を対向し位置合わせして搭載し、配線基板2
7の絶縁性樹脂29が塗布されている領域に加圧ツール
31を用いて圧着する。この時、LSIチップ30の突
起電極26は塑性変形し、同時に導体配線28との間に
介在する絶縁性樹脂29が突起電極26の周囲に押出さ
れて、突起電極26と導体配線28が電気的に接触、接
続される。この状態で絶縁性樹脂29を硬化させた後、
同図(c)のように加圧ツール31を撤去すれば、LS
Iチップ30は配線基板27に硬化した絶縁性樹脂29
により固着されるとともに、変形した突起電極26と導
体配線28は電気的接触を良好に保って固定され、LS
Iチップ3oの配線基板27への実装が終了する。
(発明が解決しようとする課題) 従来、上述のようにLSIチップ等の半導体素子の実装
は、突起電極26をその厚みより極めて薄いメツキレジ
スト25を用いて形成しているため(第3図)、狭ピッ
チ、多ピンのLSIチップの実装に対応させて、突起電
極の微細化を図る場合、以下に述べるような問題がある
。
(a)突起電極底面の突起、つまりメツキレジストの開
孔部の寸法をも極めて小さくする必要があり、その構成
では、突起電極とバリアメタルとの密着度及び突起電極
の強度が低下する。
(b)突起電極形成時のメツキは横方向にも成長するか
ら、突起電極の厚みが薄くなり、そのため配線基板へめ
加圧時の変形度が不足し、LSIチップ内の突起電極の
厚みのバラツキや配線基板の平面度の不均衡が突起電極
の変形によっては吸収できず、電気的な接触不良を生ず
る。
(c)上記(b)の接触不良を回避するため、突起電極
の厚みを大きくすれば、突起電極の微細化が困難になり
、多ピン、狭ピッチの半導体装置には対応できず、例え
ば厚み10μmの時、突起電極のサイズは25μlが限
度となり、50μmピッチ以下のLSIへの対応は困難
である。
本発明は、上述のような問題を解決した半導体装置の実
装方法を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明は上記の目的を、突起電極形成時のメツキレジス
トの厚みを突起電極の厚みと同程度とし、突起電極の厚
み方向の断面形状をほぼ四角形として、厚みよりもサイ
ズを小さくした突起電極によりLSIチップを配線基板
に接続するようにして達成する。
(作 用) 以上のように構成する本発明によれば、突起電極の微細
化によってもメツキレジストの厚みが突起電極の厚みと
同程度であるから、従来のように横方向へのメツキの成
長がなく、したがって、厚みが大きく、サイズの小さい
突起電極が得られ、それによって配線基板へ半導体素子
としてのLSIチップを実装する場合の加圧による変形
度が大きくなり、したがって、電気的接続の不良を生ず
ることなく実装の高密度化が可能になる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例の突起電極の形成工程の断面
図、第2図はLSIチップの配線基板への実装方法を示
す図である。
まず、第1図(a)に示したように、LSIチップを形
成する半導体ウェハ1の電極2を有する面に保護膜3を
設けて、Ti−Pd−Au、 Cr−Au等のバリアメ
タル4を蒸着によって形成させ、その後、フォトリソグ
ラフィー技術によりメツキレジスト5を形成する。バリ
アメタル4の厚みは通常。
0.5μmないし1.0μ−程度であり、メツキレジス
ト5の厚みは10μmないし20μI程度、サイズは5
μ罹φないし15μ園φ程度である。
メツキレジスト5は、粘度の高いポジレジスト等を使用
することにより、−回のスピンコードにより10μlな
いし20μmの厚さが得られる。なお、露光は密着露光
、投影露光その他で行い、使用する波長は3fr5nm
でも十分可能であり、露光量はメツキレジストの厚みが
10μI、サイズがlOμmφの時、300mJないし
450mJ程度である。
次に、同図(b)に示すように、 Auを電気メツキし
て突起電極6を形成させるが、メツキはメツキレジスト
5の表面までとし、突起電極6の厚みをメツキレジスト
5に揃え、メツキの横方向への成長を防止して、突起電
極6の大形化を回避する。
メツキ電流密度は0.03IIA/+a2で1Op11
の厚みを得るために約40分を要する。
次に、同図(c)に示すように、メツキレジスト5を除
去し、フォトエツチングして不要部めバリアメタル4を
除去して突起電極6を得る。
この方法によれば、突起電極6は厚さ10μmの、3μ
園φないし5μ園φのものの形成が可能で、したがって
、5μIないし10IAmピッチの突起電極6を形成す
ることができ、多ピン、狭ピッチのLSIチップに十分
対応可能である。
以上のように形成したLSIチップの配線基板への実装
方法を、第2図を参照して説明する。
まず、第2図(a)のように、ガラス、セラミック等か
らなる配線基板7の、導体配線8を含む領域に絶縁性樹
脂9を塗布する。配線基板7の厚みはO,lonないし
2.0mm程度であり、導体配線8はCr−Au、 A
D、 I T O等で形成され、厚みは0.1μmない
しl060μI程度である。また、絶縁性樹脂9はアク
リル、エポキシ等の光硬化性または熱硬化性の樹脂が使
用され、その塗布はデイスペンサーあるいは印刷塗布等
により行う。
次に、同図(b)のように、Au、Al1等で形成され
、底面寸法が厚みより小さい突起電極6を有するLSI
チップ10を、その突起電極6と導体配線8を一致させ
て、上記絶縁性樹脂9の塗布領域に搭載する。突起電極
6の厚みは10μmないし20μI程度で、寸法は5μ
園φないし15μmφ程度である。また、そのピッチは
10μmないし100μm程度である。
次に、LSIチップ10を加圧ツール11により、電極
あたり約0.5gないし5g程度の力で加圧する。この
時、突起電極6と導体配線8の間に介在する絶縁性樹脂
9は押出され、突起電極6と導体配線8は電気的に接触
、接続される。なお、この時、突起電極6は寸法より厚
みが大きいため容易に変形して、その厚みのバラツキや
配線基板7の平面度の不均衡が吸収され、数百ピンある
いは数千ピンの接続、実装においても、容易に歩留りの
高い電気的接続が得られる。
次に、上記加圧した状態で絶縁性樹脂9を、それがtJ
V線硬化性樹脂であれば、配線基板7の透明、不透明に
従って、その裏面またはT、SIチップ10の側面から
UV線を照射して硬化させる。この樹脂の硬化後、同図
(c)のように加圧ツール11を撤去すれば、突起電極
6と導体配線8が良好な接触を保って電気的に接続され
た、配線基板7にLSIチップ10が強固に固定されて
なる半導体装置が形成される。
なお、絶縁性樹脂9によるLSIチップ】0の配線基板
7への固定は、T A B (Tape Automa
tedllondjng)であってもよい。
(発明の効果) 以上、詳細に説明して明らかなように、本発明は、突起
電極を、そのIすみと同程度のメツキレジストを用いた
メツキにより形成していること、また、突起電極の厚み
方向の断面形状がほぼ四角形で、底面寸法よりも厚みの
方を大きくして実装するので、以下のような効果を有す
る。
(a)突起電極形成のメツキによる横方向への成長がな
いので、突起電極の厚みは十分I’Xい状態で微細な突
起電極が形成され、例えば10μmの厚さで3μIφな
いし5μlφの寸法のものが得られるから、10μmピ
ッチ以下の接続、実装が可能になり、従来例に比しほぼ
1桁高い高密度実装が可能になる。
(b)突起電極は、底面寸法より厚みが大きいため、L
SIチップの加圧時に容易に変形し、極めて小さい加重
で突起電極の寸法のバラツキ、あるいは配線基板の平面
度の不均衡が吸収されるから、LSIチップを損傷する
ことなく数百ないし数千ピンのLSIチップを接続、実
装させることが可能で、容易にLSIの高密度実装を行
うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の突起電極形成の工程を示す
断面図、第2図は一実施例のLSIチップ実装工程を示
す断面図、第3図は従来の突起電極形成工程を示す断面
図、第4図は従来のLSIチップ実装工程を説明する断
面図である。 1・・・半導体ウェハ、 2・・・電極、 3・・・保
護膜、 4・・・バリアメタル、 5・・・メツキレシ
ス1〜.6・・・突起電極、 7・・・配線基板、 8
・・・導体配線、 9・・・絶縁性樹脂、10・・・L
SIチップ、 11・・・加圧ツール。 竿 、4マ 図 特許出願人 松下電器産業株式会社

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)導体配線を有する絶縁性基板と、一辺または直径
    が厚みより小さい、ほぼ四角形の厚み方向の断面を有す
    る突起電極を設けた半導体素子とを、上記導体配線と突
    起電極とを一致させて、それらの間が電気的に接触接続
    されるように絶縁性樹脂により固着されていることを特
    徴とする半導体装置。
  2. (2)突起電極が、ほぼ四角形の厚み方向の断面を有し
    、かつ断面の一辺の長さまたは直径が厚みより小さいこ
    とを特徴とする請求項(1)記載の半導体装置。
  3. (3)配線基板に有する導体配線の部分に絶縁性樹脂を
    塗布する工程と、一辺または直径が厚みより小さい、ほ
    ぼ四角形の厚み方向の断面を有する突起電極を設けた半
    導体素子を、その突起電極を上記配線基板に塗布した絶
    縁性樹脂領域の導体配線に一致させて圧着する工程と、
    前記絶縁性樹脂を硬化させ、半導体素子を配線基板に固
    着するとともに、上記導体配線と突起電極とを電気的に
    接続する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の実
    装方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6525422B1 (en) 1997-01-20 2003-02-25 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor device including bump electrodes

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