JPH03171643A - 半導体集積回路装置の製造方法および製造装置 - 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、金属接合方法およびそれを用いた半導体集積
回路装置の製造技術に関し、例えばフリップチップ（Ｎ
ｉｐ　ｃｈｉｐ）方式や、Ｔ　Ａ　Ｂ　（Ｔａｐｅ　Ａ
ｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式の半導体集積
回路装置に適用して有効な技術に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、ゲートアレイやマイクロコンピュータなどの論理
ＬＳＩにおいては、集積回路の多機能化や高密度化に伴
って外部回路との接続を行う端子（人出力ピン）の数が
急速に増大しているため、半導体チップの間辺部に設け
たボンデイングノくツドにワイヤを接続して外部回路と
の接続を行うワイヤボンディング方式が限界に達してい
る。またワイヤボンディング方式は、内部回路領域の配
線を周辺部のボンディングパッドまで引き回す必要があ
るために配線長が長くなり、その結果、信号伝達速度が
遅延するという欠点を有していることから、高速動作が
要求される論理ＬＳＩの実装方式としては不向きである
。

このような理由から、半導体チップのＡ１電極上に半田
材料で構成したＣＣＢバンプ（Ｂｕｍｐ，突起電極）を
接合し、このＣＣＢバンプを介して半導体チップを基板
に実装するフリップチップ方式や、前記Ａｌ電極上にＡ
　ｕ　／　Ｓｎ共晶合金からなるバンプを接合し、絶縁
フィルムの主面に形成されたリードにこのバンプを介し
て半導体チップを実装するＴＡＢ方式が注目されている
。とりわけフリソブチップ方式は、半導体チップの周辺
部のみならず、内部回路領域にも端子を設けることがで
きるので、半導体チップの多ビン化に極めて有効な実装
方式である。また、内部回路領域に端子を設けることに
より配線長も短くなるので、高速論理ＬＳＩの実装方式
としても極めて有用である。

上記フリップチップ方式にわけるＣＣＢバンプの形成方
法としては、従来より半田蒸着法や半田ボール供給法が
用いられている。例えば半田蒸着法では、次のようにし
てＣＣＢバンプを形戊する。

まず、半導体チップのＡｌｌ電極上に、例えばＣｒ，Ｃ
ｕおよびＡｕからなる薄膜を順次蒸着して半田下地層（
Ｂ　Ｌ　Ｍ　；　Ｂｕｍｐ　Ｌｉｍｉｔｔｉｎｇ　Ｍｅ
ｔａｌｌｕｒｇｙ）を形成する。半田下地層のうち、最
下層のＣｒは半田バンプとＡＡ電極との合金化反応を防
止するために設けられ、中間層のＣｕは半田の濡れ性を
向上させるために設けられる。また、最上層のＡｕは下
層のＣｕの腐食を防止するために設けられる。

次に、上記半田下地層の上にＰ　ｂ　／　Ｓ　ｎ合金な
どからなる半田膜を選択的に蒸着した後、不活性ガス雰
囲気の溶融炉内でこの半田膜を加熱、溶融し、溶融時の
表面張力を利用して球状のＣＣＢバンプを作戊する。一
方、半田ボール供給法は、例えば１９８７年７月発行、
「溶接技術」Ｐ８８〜Ｐ９１に記載のように、Ａｆ電極
表面に付着している酸化物、水分、油脂分などの汚染物
をイオン衝撃で完全に除去した後、超高真空中で球状の
半田ボールを重ね合せて接合する方法である。

上記フリップチップ方式を用いた半導体集積回路装置の
一つに、チンプキャリャ（Ｃｈｉｐ　Ｃａｒｒｉｅｒ）
がある。このチップキャリヤについては、例えば特開昭
６２−２４９４２９号、特開昭６　３−３　１０１３９
号公報などに記載されている。

第１５図は、上記文献に記載されたチップキャリアの断
面構造を示している。このチップキャリア５０は、ムラ
イトなどのセラミック材料からなるパッケージ基板５ｌ
の主面に形成された電極５２上にＣＣＢバンプ５３を介
して接続された半導体チップ５４をキャップ５５で気密
封止したパッケージ構造を備えている。キャップ５５は
、例えば窒化アルミニウム（Ａ　ｆ　Ｎ）からなり、封
止用半田５６を介してパッケージ基板５１の主面に接合
されている。

半導体チγプ５４の背面（上面）は、伝熱用半田５７を
介してキャップ５５の下面に接合されている。これは、
半導体チップ５４から発生した熱を伝鵠用半田５７を通
じてキャップ５５に伝達するためである。また、パッケ
ージ基板５１の下面の電極５２には、このチップヰヤリ
ア５０をモジ一−ル基板などに実装するためのＣＣＢバ
ンプ５８が形成される。このＣＣＢバンプ５８は、チッ
プキャリア５０の組立てが完了した後、例えば半田ボー
ル供給法により前記電極５２に接合される。

パッケージ基板５１の内部には、例えばＷ（タングステ
ン）からなる内部配線５９が形成されており、この内部
配線５９を通じてパッケージ基板５１の主面および下面
の電極５２．５２間が電気的に接続されている。

上記チップキャリアを組立てるには、まずチップマウン
ト装置を用いて半導体チップのＣＣＢバンプをパッケー
ジ基板の主面の電極上に正確に位置決めする。このとき
、ＣＣＢバンプと電極との接合部にフラックスを塗布す
る。フラックスは、ＣＣＢバンプを構或する半田の表面
に形成された自然酸化膜の除去およびリフロ一時におけ
る半田表面の再酸化防止を目的として塗布される。また
フラックスは、リフロ一時における半田の濡れ性の向上
を目的として塗布される。

続いて、上記パッケージ基板をリフロー炉に移送する。

その際、振動などによるＣＣＢバンプの位置ずれを防止
する必要があるが、前記フラックスは、この位置ずれを
防止する役割をも果たしている。そして、リフロー炉内
に不活性ガスの雰囲気を形戊し、この中でＣＣＢバンプ
を加熱、再溶融することによって、半導体チップをパッ
ケージ基板の主面にフェイスダウンボンディングする。

次に、封止用半田を用いて上記パッケージ基板の主面に
キャップを半田付けする。また、伝熱用半田を用いて半
導体チップの背面をキャップの下面に半田付けする。パ
ッケージ基板の主面にキャップを半田付けするには、あ
らかじめパッケージ基坂の主面およびキャップの脚部に
封止用の予備半田を被着しておき、この予備半田の表面
にフラックスを塗布した後、パッケージ基板の主面にキ
ャップを搭載し、次いでリフロー炉にて予備半田を加熱
、再溶融する。また、半導体チップの背面をキャップの
下面に半田付けするには、キャップの下面、または半導
体チップの背面にあらかじめ伝怨用の予備半田を被着し
ておき、この予備半田の表面にフラックスを塗布した後
、前記リフロー炉にてこの予備半田を加熱、再溶融する
。

キャップをパッケージ基板の主面に半田付けする作業と
、半導体チップの背面をキャップの下面に半田付けする
作業は同一工程で行われる。従って、封止用半田と伝熱
用半田とは、溶融温度がほぼ等しい半田材料で構戊され
る。また、封止用半田および伝熱用半田は、ＣＣＢバン
プを構戒する半田よりも低い溶融温度の半田で構威され
る。さもないと、リフロー炉内で予備半田を加熱、溶融
する際にＣＣＢバンプが再溶融し、キャップの荷重でＣ
ＣＢバンプが潰れてしまうために、隣り合ったＣＣＢバ
ンプ同士が短絡してしまうからである。このような理由
から、ＣＣＢバンプ１よ、例えば２〜３重量％程度のＳ
ｎを含有するＰ　ｂ　／　Ｓ　ｎ合金（溶融温度＝３２
０〜３３０℃程度）などの高融点半田で構威され、封止
用半田および伝熱用半田は、例えば１０重量％程度のＳ
ｎを含有するＰ　ｂ　／　Ｓ　ｎ合金（溶融温度＝２９
０〜３００℃程度）のような低融点半田で構或される。

このように、チップキャリアの組立て工程では、パッケ
ージ基板の主面にＣＣＢバンプを介して半導体チップを
実装する工程や、パッケージ基板の主面にキャップを半
田付けして半導体チップを気密封止したり、半導体チッ
プの背面をキャップの下面に半田付けしたりする工程が
伴われるため、半田付け′の良否がＣＣＢバンプの接続
信頼性や、パッケージの気密信頼性ならびに冷却効率を
大きく左右する。

また、半田ボールの他の接合方法としては、１９８７年
７月発行、「溶接技術」Ｐ８８〜Ｐ９１に記載のように
、接合表面に付着している酸化物、水分、油脂分などの
汚染物をイオン衝撃で完全に除去し、超高真空中で材料
を重ね合せて接合する方法も知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記ＴＡＢ方式やフリップチップ方式には、下記のよう
な問題がある。

まず、ＴＡＢ方式においては、半導体チップのＡＩ電極
上に高価なＡｕを含んだバンプを形成するため、ＴＡＢ
の製造コストが増大するという問題が指摘されている。

一方、フリップチップ方式には下記のような問題がある
。

■リフローエ程の後、フラックスを洗浄する工程が必要
となるため、その分、実装工程が増加する。

また、フラックス洗浄工程で使用するクロル炭化水素や
フルオル炭化水素などの洗浄液は、自然環境保護の見地
からその使用が規制されつつあるため、この観点からも
フラックス洗浄工程の廃止が急務となっている。

■フラックスの洗浄を行っても、その完全な除去は困難
であるため、フラッグス残渣による集積回路の配線腐食
が避けられない。また、フラックス残渣は、半田接合部
にボイドなどの欠陥を誘発するため、ＣＣＢバンプの接
続信頼性の低下を引き起こし、チップキャリヤの場合に
は、さらにパッケージの気密信頼性の低下や冷却効率の
低下などを引き起こす。

■フラックスを使用しても、半田の表面に形成された自
然酸化膜を短時間で除去することは困難である。そのた
め、リフロー炉内で半田を加熱、再溶融する際に炉内の
温度を半田溶融温度よりもかなり高くしなければならな
いので、半導体チップの熱ダメージが避けられない。ま
た、半田が再溶融するまでに長時間を要するため、リフ
ロー炉が大形化してしまう。

■超高真空域（１　０−’〜１　０−”　　Ｔｏ　ｒ　
ｒ）での被接合材のチャッキング、移動、位置決めなど
のハンドリングが困難で量産性に劣る。すなわち、真空
室内で被接合材をつかんで、所定の位置に移動し、接合
面を重ね合わせて接合するには、その機構が非常に複雑
になり、寸法精度の高い接合は困難となる。また、真空
内では機械的摺動部に凝着という問題が生じる。

■イオンビーム照射は、半導体（ＬＳＩなど）やセラミ
ンクスへの適用が困難である。すなわち、一般に半導体
チップの表面は絶縁膜で覆われているため、イオンビー
ム照射は帯電（チャージアップ）による素子のダメージ
を引き起こす。また絶縁性の高いセラミックスに対して
はイオンビーム明射による接合面の清浄化は困難である
。

■従来接合法では、接合面の密着を十分にするためには
接合表面を超平滑に仕上げなければならないという問題
があった。現実の接合表面は凹凸があり、それらを互い
に重ねてもほとんど密着していない（真空接続面積は非
常に小さい〉。そのため、接合表面を超平滑にしなけれ
ばならない。

本発明の目的は、フリップチップ方式の半導体集積回路
装置において、フラックスの使用に伴う前述の問題点を
解消することのできる技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、ＴＡＢ方式の半導体集積回路装置
において、その製造コストを低減することのできる技術
を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、ハンドリングが容易で、量
産に適した接合技術を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、半導体チ゜ツプやセラミッ
クスなどの絶縁性物質の接合面洗浄化技術を提供するこ
とにある。

本発明のさらに他の目的は、接合表面を超平滑にする技
術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本願の一発明であるフリップチップの製造方法は、ＣＣ
Ｂバンプを介して半導体チップを基板にフェイスダウン
ボンディングするに際して、まず半導体チップおよび基
板を真空の容器に収容し、ＣＣＢバンプの表面および基
板の電極の表面に原子またはイオンのエネルギービーム
を照射して接合面を洗浄化した後、前記半導体チップお
よび基板を高純度不活性ガス雰囲気の容器に移送し、常
圧（約１気圧）下にてＣＣＢバンプを電極に圧接して仮
接合を行った後、前記ＣＣＢバンプをリフローシて接合
を行う方法である。なお、前記高純度不活性ガス雰囲気
の形成には、例えば油脂分、酸素がいずれも１０ｐｐｂ
以下、水分が１　０　０ｐｐｂ以下の単一ガスあるいは
混合ガスで、露点−７０℃以下のものを使用する。

本願の他の発明であるフリップチップの製造方法は、Ｃ
ＣＢバンプを非共晶半田により構成し、この非共晶半田
を溶融した後、直ちに急冷することによって、あらかじ
めその表面に共晶半田層またはそれ：こ近い組戊の半田
層を偏析させた後、前記発明と同様の方法によってフェ
イスダウンボンディングを行う方法である。

本願のさらに他の発明であるＴＡＢの製造方法は、絶縁
フィルムの主面に形成されたリードにバンプを介して半
導体チップをギャングボンディングするに際して、まず
半導体チップおよび絶縁フィルムを真空の容器に収容し
、バンプの表面およびリードの表面に原子またはイオン
のエネルギービームを照射した後、前記半導体チップお
よび絶縁フィルムを直ちに高純度不活性ガス雰囲気の容
器に移送し、この容器内にて前記リードをバンプに圧接
することによってギャングボンディングを行う方法であ
る。

本願のさらに他の発明である金属接合方法は、真空容器
に収容された一対の金属部材の接合面に原子またはイオ
ンのエネルギービームを照射した後、前記金属部材を高
純度不活性ガス雰囲気の容器に移送し、常圧下にてそれ
らの接合面同士を圧接する方法である。この接合面同士
を圧接する際に、金属部祠をその溶融温度以下の温度で
加熱する場合もある。また、金属部材の少なくとも一方
の表面に、被接合金属よりも軟質な金属をあらかじめ形
戊し、この軟質金属の塑性変形を利用して接合を行って
もよい。その際、接合圧力を下げる目的で接合部を加熱
し、軟質金属の降伏点を下げる場合もある。

〔作用〕

本願の一発明である前記フリップチップの製造方法によ
れば、次のような作用がある。

■ＣＣＢバンプの表面および基板の電極の表面に原子ま
たはイオンのエネルギービームを照射スることにより、
そのスバッタ効果によって自然酸化膜や異物が除去され
るので、ＣＣＢパンプの表面および電極の表面を活性化
することができる。

■上記エネルギービームの照射による表面活性化処理の
後、直ちに半導体チップおよび基板を高純度不活性ガス
雰囲気の容器に移送して仮接合およびリフローを行うこ
とにより、ＣＣＢバンプの表面に自然酸化膜が再形成さ
れたり、異物が再付着したりするのを防止することがで
きる。

■上記エネルギービームが電気的に中性な原子ビームで
ある場合は、イオンビームと異なり照射面に帯電が起こ
らないので、半導体チップの照射ダメージを小さくする
ことができる。また、原子ビームの照射により、ガラス
、セラミックスあるいはプラスチックなどの絶縁物質の
表面も容易に清浄化できる。一方、イオンビームの照射
によって絶縁物質表面を清浄化するには、電子シャワー
を同時に照射して、イオン電荷の中和を行うとよい。

■リフローエ程に先立って、ＣＣＢバンプを基板の電極
に圧接して仮接合することにより、この基板をリフロー
エ程に移送する際の振動などによるＣＣＢバンプの位置
ずれを防止することができる。

■上記■〜■により、ＣＣＢバンプを介して半導体チッ
プを基板にフエイスダウンボンディングする際にフラッ
クスが不要となる。

■ＣＣＢバンプの表面に自然酸化膜がない状態でリフロ
ーを行うことにより、ＣＣＢバンプをその溶融温度より
低い温度で溶融することができるので、半導体チップの
熱ダメージを低減することができる。また、ＣＣＢバン
プが溶融するまでの時間およびその後の冷却時間を短縮
することができ、かつリフロー炉を小形化することがで
きる。

■ＣＣＢバンプを基板の電極に圧接して仮接合すること
により、リフローエ程に先立って、ＣＣＢバンプを電極
に完全接触させることができるので、ＣＣＢバンプの径
のばらつきや基板のそりに起因するＣＣＢバンプの接続
不良を未然に防止することができる。

本願の他の発明である前記フリップチップの製造方法に
よれば、非共晶半田からなるＣＣＢバンプの表面にあら
かじめ共晶半田層またはそれに近い組或の半田層を偏析
させておくことにより、半田の共融点（共晶点、約１８
３℃〉近傍の温度でリフロ一を行うことができるので、
半導体チップの熱ダメージをさらに低減することができ
る。また、リフロ−時間の短縮およびリフロー炉の小形
化をさらに促進することができる。

本願のさらに他の発明である前記ＴＡＢの製造方法によ
れば、Ａｕよりも安価な金属材料を用いてバンプを形成
することができるので、ＴＡＢの製造コストを低減する
ことができる。

本願のさらに他の発明である前記金属接合方法によれば
、被接合金属を加熱することにより被接合金属自体が軟
化し、接合面の密着性が向上する。

また、接合面に予め被接合金属よりも軟質な金属を形成
することにより、軟質金属の塑性変形を利用して容易に
接合面の密着性を向上させることができる。

〔実施例〕

第１４図は、本実施例の製造方法により得られるチップ
キャリヤ１の断面構造を示している。

このチップキャリヤ１は、ＣＣＢバンプ２を介してパッ
ケージ基板３の主面の電極４上にフエイスダウンボンデ
ィングした半導体チツブ５をキャップ６で気密封止した
パッケージ構造を備えている。キャップ６は、封止用半
田７を介してノくツケージ基板３の主面に半田付けされ
ており、半導体チップ５の背面は、伝熱用半田８を介し
てキャップ６の下面に半田付けされている。パッケージ
基板３の下面の電極４には、前記ＣＣＢバンプ２よりも
径の大きいＣＣＢバンプ９が接合されている。

このＣＣＢバンプ９は、パッケージ基板３の内部に設け
られた、Ｗ（タングステン）などからなる内部配線１０
を通じてＣＣＢバンプ２、さらには半導体チップ５と電
気的に接続されている。ＣＣＢバンプ９は、チップキャ
リヤｌをモジュール基板に実装する際の外部端子となり
、チップキャリヤ１の気密封止工程が完了した後に、パ
ッケージ基板３の下面の電極４に接合される。

パッケージ基板３の主面の周縁部およびキャップ６の脚
部には、例えばＴ　ｉ　／　Ｎ　ｉ　／　Ａ　ｕあるい
は’ｖ￥　／　Ｎ　ｉ　／　Ａ　ｕなどの複合金属膜で
構或された半田メタライズ層１１が必要に応じて形成さ
れる。

また、キャップ６の下面にも上記複合金属膜で構或され
た半田メタライズ層１１が必要に応じて形戒される。こ
れらの半田メタライズ層１ｌは、主として封止用半田７
や伝熱用半田８の濡れ性の向上を目的として形成される
。

なお、パッケージ基板３は、ムライトなどのセラミック
材料で構或されており、キャップ６は、例えば窒化アル
ミニウム（ＡＩｌＮ）で構或されている。ＣＣＢバンプ
２は、例えば２〜３重量％程度のＳｎを含有するＰ　ｂ
　／　Ｓ　ｎ合金（溶融温度＝３２０〜３３０℃程度）
で構戊されており、ＣＣＢパンブ９は、例えば３．５重
量％程度のＡｇを含有するＳ　ｎ　／　Ａ　ｇ合金（溶
融温度＝２２０〜２３０℃程度）で構戊されている。封
止用半田７および伝熱用半田８は、例えば１０重量％程
度のＳｎを含有するＰ　’ｂ　／　Ｓ　ｎ合金（溶融温
度＝２９０〜３００℃程度）で構戊されている。

第２図は、上記チップキャリヤｌの組立て工程で使用す
る製造装置ｌ２の要部を示している。

この製造装置ｌ２の基台１３の一端（図の手前側）には
、ロードマガジン１４ａ．１４ｂが１けられている。一
方のロードマガジン１４ａには、多数のチップトレイ１
５ａが収容されており、各チップトレイ１５ａには、所
定数の半導体チップ５が載置されている。各半導体チッ
プ５は、ＣＣＢバンプ２が接合された面を上に向けた状
態で載置されている。もう一方のロードマガジン１４ｂ
には、多数の基板トレイ１５ｂが収容されており、各基
板トレイ１５ｂには、所定数のパッケージ基板３が載置
されている。各パッケージ基板３は、その主面を上に向
けた状態で載置されている。

ロードマガジン１４ａ，１４ｂに収容されたトレイ１５
ａ，１５ｂは、まず第一のロードロック室ｌ６を通じて
表面活性化室１７に移送される。

この表面活性化室１７は、室内を１０−’Ｔｏｒｒ以下
の真空度にまで排気することができるようになっている
。表面活性化室ｌ７には、室内に導入されたＡｒガスを
原子ビームに変換する一対のソースガン１８．１８が設
置されており、この原子ビームを半導体チップ５および
パッケージ基板３に照射することにより、後述するＣＣ
Ｂバンプ２および電極４の表面活性化処理が行われる。

表面活性化処理が完了した後、半導体チップ５およびパ
ッケージ基板３は、トレイ１５ａ，１５ｂに収容された
まま直ちに第二のロードロック室１９を通じて接合室２
０に移送される。この接合室２０には、常圧（約１気圧
）の高純度不活性ガス雰囲気が形戊されている。高純度
の不活性ガス雰囲気とは、ガス清浄器などを通して化学
的に水分、油脂分、酸素を除去した窒素あるいはＡｒな
どの不活性ガス雰囲気をいう。

接合室２０の内部には、チップ反転ステージ２１、チッ
プ反転ユニット２２、チップ搭載ハンド２３、仮接合ス
テージ２４、プリズムミラー２５、位置認識カメラ２６
などからなる仮接合機構と、溶融接合ステージ２７、ヒ
ートブロック２８、チップ移載ハンド２９、整列ステー
ジ３０などからなる溶融接合機構とが設けられており、
これらの機構を用いて後述する仮接合および本接合が行
われる。

仮接合および本接合が完了した後、半導体チップ５がフ
エイスダウンボンディングされたパッケージ基板３は、
基板トレイ１５ｂに載置され、第三のロードロック室３
１を通じてアンロードマガジン３７に収容される。

次に、上記製造装置１２を用いたチップキャリヤ１の組
立て方法を詳細に説明する。

まず第３図に示すように、例えば半田蒸着法を用いて半
導体チップ５の各電極４上に半田膜４０を選択的に形成
する。半導体チップ５の電極４はＡｆからなり、その表
面にはＣｒＳＣｕおよびＡＵの複合金属膜からなる半田
下地層が蒸着されている。また半田膜４０は、２〜３重
量％程度のＳｎを含有ずる非共晶Ｐ　ｂ　／　Ｓ　ｎ合
金（溶融温度＝３２０〜３３０℃程度〉からなる。

続いて、窒素またはＡｒなどの不活性ガス雰囲気を形成
した溶融炉にて上記半田膜４ｏを加熱、溶融し、溶融時
の表面張力を利用して球状のｃｃＢバンプ２を作戊する
。その際、ＣＣＢバンプ２を直ちに急冷することにより
、第４図に示すように、その表面に６０重量％のＳｎを
含有する共晶Ｐ　ｂ　／　Ｓ　ｎ合金からなる薄い共晶
半田層（またはそれに近い組戊の半田層）４１を偏析さ
せる。この共晶半田層４１の融点（共融点）は、ＣＣＢ
バンプ２の内層を構或する非共晶Ｐ　ｂ　／　Ｓ　ｎ合
金の溶融温度よりも這かに低い１８３℃程度である。

次に、上記半導体チップ５の所定数をチップトレイ１５
ａに載置し、前記製造装置１２のロードマガジン１４ａ
に収容する。また、パッケージ基板３の所定数を基板ト
レイ１５ｂに載置し、ロードマガジン１４ｂに収容する
。

以下、第１図に示すフローに従って、半導体チップ５を
パッケージ基板３の主面にフェイスダウンポンディング
する工程を説明する。

まず、チップトレイ１５ａおよび基板トレイ１５ｂの各
１枚をロードロック室１６に移送し、一旦この室内を１
　０−’Ｔｏ　ｒ　ｒ程度の真空度にまで排気した後、
上記チップトレイ１５ａおよび基板トレイ１５ｂを表面
活性化室１７に移送する。この表面活性化室ｌ７は、あ
らかじめ１０−ｌＩＴｏｒｒ程度の真空度にまで排気し
ておく。続いて、高純度のＡｒガス〈八ｒガス中の水分
はｌ００ｐｐｂ以下、露点−７０℃以下〉を表面活性化
室１７に供給して室内を１０−３〜ｌ　Ｏ−’Ｔｏ　ｒ
　ｒ．程度の真空度にした後、ソースガンｌ８を作動し
、ソースガン１８から発生するＡｒ原子ビームを半導体
チップ５およびパッケージ基板３に５分間程度照射する
。その際、トレイ１５ａ．１５ｂを回転させることによ
り、ＣＣＢバンプ２の表面や電極４の表面に均一にＡｒ
原子ビームを照射することができる。

このように、真空の表面活性化室１７にて半導体チップ
５およびパッケージ基板３に均一にＡｒ原子ビームを照
射することにより、そのスバッタ効果によってＣＣＢバ
ンプ２の表面および電極４の表面の自然酸化膜や異物を
除去し、それらの表面を活性化する。

次に、トレイ１５ａ．１５ｂを表面活性化室１７から第
二のロード口ツタ室１９に移送する。ロードロック室１
９は、あらかじめ１０−３〜１０Ｔｏｒｒ程度の真空度
にまで排気しておく。続いて、高純度の窒素ガス〈また
はＡｒガス）をロード口ツタ室ｌ９に供給して一旦室内
を常圧（約１気圧）にした後、トレイ１５ａ，１５ｂを
接合室２０に移送し、チップトレイ１５ａをチップ反転
ステージ２１上に、また基板トレイ１５ｂを仮接合ステ
ージ２４上にそれぞれ載置する。この接合室２０は、あ
らかじめ前記高純度の窒素ガス（またはＡｒガス〉を供
給してその内部を常圧にしておく。接合室２０に供給す
る高純度ガスは、例えば窒素ガスに１０〜２０％程度の
水素ガスを添加した還元性ガスでもよい。

このように、Ａｒ原子ビームの照射による表面活性化処
理の後、半導体チップ５およびパッケージ基板３を直ち
に高純度不活性ガス雰囲気の接合室２０に移送すること
により、表面活性化室ｌ７から接合室２０に移送する間
にＣＣＢバンプ２の表面や電極４の表面に自然酸化膜が
再形戒されたり、異物が再付着したりするのを防止する
。

次に、第５図（ａ）に示すように、チップ反転ステージ
２１に埋設された突き上げピン３２をチップトレイ１５
ａの裏面から上昇させて一つの半導体チップ５を持ち上
げる。そして、第５図（ｂ）に示すように、上記半導体
チγプ５の上方に待機させておいたコレット３３の下端
に半導体チップ５を真空吸着させる。続いて第５図（Ｃ
）に示すように、コレット３３を１８０゜反転させた後
、コレット３３の上方に待機させておいたチップ搭載ハ
ンド２３の下端に半導体チップ５を真空吸着させ、この
半導体チップ５を仮接合ステージ２４に移送する。

この移送の間に、チップ搭載ハンド２３に内蔵されたヒ
ータ（図示せず〉により半導体チップ５を加熱する。加
熱温度は、共晶半田の融点（１８３℃）よりも幾分低い
温度（例えば１５０℃）である。

第６図に示すように、仮接合ステージ２４上には、基板
トレイ１５ｂに載置された所定数のパッケージ基板３が
待機している。そして、半導体チップ５が吸着、保持さ
れたチップ搭載ハンド２３を仮接合ステージ２４の上方
で停止させた後、プリズムミラー２５に投影した半導体
チップ５の像を位置認識カメラ２６゛により検出し、精
密ＸＹテーブル３４、高速ＸＹテーブル３５、回転テー
ブル３６を駆動することにより、各ＣＣＢバンプ２の位
置とこれに対応する各電極４の位置とを正確に対応させ
る。

続いて第７図に示すように、チップ搭載ハンド２３を下
降させ、半導体チップ５の背面に０．　５　ｋｇｆ　／
　ｃｒｌ程度の荷重を印加しながらＣＣＢバンプ２を約
１０秒間電極４に圧接する。これにより、あらかじめ共
晶半田の融点よりも幾分低い温度まで加熱されていたＣ
ＣＢバンプ２は、容易に塑性変形して電極４に仮接合さ
れる。

このように、本接合に先立って、ＣＣＢバンプ２を電極
４に仮接合することにより、すべてのＣＣＢバンプ２を
電極４に完全接触させ、ＣＣＢバンプ２の径のばらつき
やパッケージ基板３のそりに起因するＣＣＢバンプ２一
電極４間の接続不良を未然に防止する。

次に、上記のようにしてパフケージ基板３の主面に仮接
合された半導体チツプ５を再びチップ搭載ハンド２３に
より吸着、保持し、パッケージ基板３とともに溶融接合
ステージ２７に移送する。

このように、ＣＣＢバンプ２を電極４に仮接合した後、
パッケージ基板３（およびその主面に仮接合された半導
体チップ５〉を溶融接合ステージ２７に移送することに
より、移送の際の振動などによるＣＣＢバンプ２一電極
４間の位置ずれを防止する。

続いて第８図に示すように、溶融接合ステージ２７の上
方に設置されたヒートブロック２８を下降させ、半導体
チップ５の背面に０．５〜５　ｋｇ　ｆ　／ｃｎｔ程度
の荷重を印加しながら半導体チップ５を加熱する。加熱
温度は、共晶半田の融点（１８３℃）よりも幾分高い温
度（例えば２００℃〉である。

この加軌により、あらかじめＣＣＢバンプ２の表面に偏
析させておいた薄い共晶半田層４ｌが溶融し、ＣＣＢバ
ンプ２の内部および電極４の内部に拡敗ずる桔果、ＣＣ
Ｂバンプ２と電極４とが強固に接合する。また、半導体
チップ５の背面に荷重を印加することにより、溶融した
共晶半田層４１の濡れ性が向上する。

以上のようにして半導体チップ５をパフケージ基板３の
主面にフェイスダウンボンデイングした後、この半導体
チップ５をチップ移載ノ＼ンド２９により吸着し、パッ
ケージ基板３とともに整列ステージ３０に移送して基板
トレイ１５ａに載置する。そして半導体チップ５および
パフケージ基板３を室温まで冷却させた後、基板トレイ
１５ａを第三のロードロック室を通じてアンロードマガ
ジン３７に収容することにより、フエイスダウンボンデ
ィング工程が完了する。

このように、本実施例のフェイスダウンポンディング工
程においては、まず真空の表面活性化室１７にて半導体
チップ５およびパッケージ基板３にＡｒ原子ビームを照
射することにより、ＣＣＢバンプ２の表面および電極４
の表面の自然酸化膜や異物を除去し、次いで半導体チッ
プ５およびパッケージ基板３を直ちに高純度不活性ガス
雰囲気の接合室２０に移送することにより、表面活性化
室ｌ７から接合室２０に移送する間にＣＣＢバンプ２の
表面や電極４の表面に自然酸化膜が再形成されたり、異
物が再付着したりするのを防止し、次いてＣＣＢバンプ
２を電極４に仮接合してすべてのＣＣＢバンプ２を電極
４に完全接触させることにより、ＣＣＢバンプ２の径の
ばらつきやパッケージ基板３のそりに起因するＣＣＢバ
ンプ２電極４間の接続不良を未然に防止し、次いでパッ
ケージ基板３　（およびその主面に仮接合された半導体
チップ５）を溶融接合ステージ２７に移送することによ
り、移送の際の振動などによるＣＣＢバンプ２一電極４
間の位置ずれを防止し、次いでＣＣＢバンプ２の表面に
あらかじめ偏析させておいた共晶半田層４１をＣＣＢバ
ンプ２の内部および電極４の内部に拡敗させてＣＣＢバ
ンプ２と電極４とを接合する。

これにより、共晶半田の融点に近い温度で半導体チップ
５をパッケージ基板３の主面にフエイスダウンボンディ
ングすることができるので、非共晶半田の溶融温度より
もかなり高温のりフロー炉内でＣＣＢバンプをリフロー
させてフエイスダウンボンディングを行う従来技術に比
べて、■半導体チップの熱ダメージを著しく低減するこ
とができる。■フェイスダウンボンディングを短時間で
行うことができる。■装置を小形化することができる。

次に、上記パッケージ基板３の主面にキャップ６を半田
付けして半導体チップ５の気密封止を行う工程を説明す
る。

まず第９図に示すように、キャップ６に形成された半田
メタライズ層１ｌの表面に封止用予備半田７ａ，伝熱用
予備半田８ａを被着する。これらの予備半田７ａ，８ａ
は、いずれも１０重量％程度のＳｎを含有するＰ　ｂ　
／　Ｓ　ｎ合金（溶融温度＝２９０〜３００℃程度〉か
らなる。予備半田？ａ，８ａを被着するには、半田メタ
ライズ層１１の上に所定形状の半田プリフォーム（図示
せず）を載置し、窒素またはＡｒなどの不活性ガス雰囲
気を形戊した溶融炉にてこの半田ブリフォームを加熱、
溶融する。

封止用予備半田７ａおよび伝熱用予備半田８ａは、第ｌ
Ｏ図に示すように、前記フェイスダウンボンディング工
程が完了したパッケージ基板３の半田メタライズ層ｌ１
の表面および半導体チップ５の背面′に被着してもよい
。またキャップ６とパッケージ基板３の両方に被着して
もよい。なお、以下の説明ではキャップ６側のみに予備
半田７ａ，８ａを被着した場合（第９図〉について説明
する。

次に、上記キャップ６の所定数を専用のキャップトレイ
　（図示せず）に載置し、前記製造装置１２のロードマ
ガジン１４ａに収容する。また、前記フェイスダウンボ
ンディング工程が完了したパッケージ基板３の所定数を
基板トレイ１５ｂに載置シ、ロードマガジン１４ｂに収
容する。

以下、前述したフエイスダウンボンディングエ程に準じ
て表面活性化処理、仮接合、リフローを行う。

すなわち、キャップトレイおよび基板トレイ１５ｂの各
１枚をロードロック室ｌ６を通じて表面活性化室１７に
移送し、１　０−’〜１　０−’Ｔ　ｏ　ｒ　ｒ程度の
高純度Ａｒガス雰囲気にてソースガン１８を作動してＡ
ｒ原子ビームをパッケージ基板３の主面およびキャップ
６に均一に照射することにより、キャップ６に被着され
た予備半田７ａ８ａの表面の自然酸化膜や異物を除去し
、それらの表面を活性化する。また、同時にパッケージ
基板３の主面に形成された半田メタライズ層ｌ１の表面
の自然酸化膜や異物を除去し、それらの表面を活性化す
る。

次に、第二のロードロック室１９を通じてキャップトレ
イおよび基板トレイ１５ｂを高純度窒素ガス（またはＡ
ｒガス）雰囲気（常圧）が形成された接合室２０に移送
し、キャップトレイをチップ反転ステージ２ｌ上に、ま
た基板トレイ１５ｂを仮接合ステージ２４上にそれぞれ
載置する。そして、突き上げピン３２およびコレット３
３を用いてキャップ６を１８０゜反転させた後、チップ
搭載ハンド２３を用いてキャップ６を仮接合ステージ２
４に移送する。またこの移送の間に、チップ搭載ハンド
２３に内蔵されたヒータによりキャップ６を加熱する。

加熱温度は、予備半田？ａ，８ａの溶融温度よりも幾分
低い温度（例えば２５０℃）である。なお、ＣＣＢバン
プ２の表面に偏析した前記共晶半田層４１は、前記フェ
イスダウンポンディング工程でＣＣＢバンプ２の内部お
よび電極４の内部に拡敗してしまうため、この加熱の際
にＣＣＢバンプ２の表面が再溶融することはない。

続いてプリズムミラー２５に投影されたキャップ６の位
置を位置認識カメラ２６により検出し、精密ＸＹテーブ
ル３４、高速ｘＹテーブル３５、回転テーブル３６を駆
動して一つのパッケージ基板３をキャップ６の直下に位
置決めした後、第１１図に示すように、チップ搭載ハン
ド２３を下降させてキャップ６の脚部をパッケージ基板
３の主面に圧接（荷重−　０．　５　〜５　ｋｇ　ｆ　
／　ｃｒｌ程度）すること１；より、キャップ６をパッ
ケージ基板３の主面に仮接合し、パッケージ基板３（お
よびその主面に仮接合されたキャップ６〉を溶融接合ス
テージ２７に移送する際の振動などによるキャップ６一
パッケージ基板３間の位置ずれを防止する。

次に、チップ搭載ハンド２３を用いて上記キャップ６を
パッケージ基板３とともに溶融接合ステージ２７に移送
した後、第１２図に示すように、ヒートブロック２８を
下降させ、キャップ６の上面に０．５〜５　ｋｇ　ｆ　
／　ｃＩ１！程度の荷重を印加しながらキャップ６を加
熱する。この加熱温度は、予備半田７ａ，８ａの溶融温
度よりも幾分高い温度（例えば３１０℃〉である。この
加熱により、封止用予備半田７ａおよび伝熱用予備半田
８ａが再溶融する結果、キャップ６がパッケージ基板３
の主面に半田付けされると同時に、半導体チップ５の背
面がキャップの下面に半田付けされる。また、キャップ
６の上面に荷重を印加することにより、予備半田７ａ，
８ａの濡れ性が向上する。なお、ＣＣＢバンプ２の溶融
温度は３２０〜３３０℃程度であるため、予備半田７ａ
，８ａが溶融した際にＣＣＢバンプ２が再溶融すること
はない。

以上のようにして半導体チップ５をキャップ６で気密封
止した後、このキャップ６をチップ移載ハンド２９によ
り吸着してパッケージ基板３とともに整列ステージ３０
に移送し、室温まで冷却させた後、第三のロードロック
室を通じてアンロードマガジン３７に収容することによ
り、気密封止する工程が完了し、チップヰヤリャ１が完
戒する。

このように、本実施例の気密封止工程においては、予備
半田７ａ，３ａの溶融温度に近い温度で半導体チップ５
の気密封止を行うことができるので、予備半田？ａ，８
ａの溶融温度よりもかなり高温のりフロー炉内で予備半
田？ａ，８ａをリフローさせて気密封止を行う従来技術
に比べて、■半導体チップの熱ダメージを著しく低減す
ることができる。■半導体チップ５の気密封止を短時間
で行うことができる。

次に、パッケージ基板３の下面の電極４にＣＣＢバンプ
９を接合する工程を説明する。

まず第１３図に示すように、多数の孔４２を形成したガ
ラス製治具４３の主面に半田ボール９ａを供給して各孔
４２に一つずつ半田ボール９ａを嵌人する。孔４２の数
およびそれらの位置は、パッケージ基板３の下面に形成
された電極４の数およびそれらの位置に対応している。

半田ボール９ａは、３．５重量％程度のＡｇを含有する
Ｓ　ｎ　／　Ａｇ合金（溶融温度＝２２０〜２３０℃程
度〉からなる。

次に、上記ガラス製治具４３の所定数を専用のトレイ　
（図示せず〉に載置し、前記製造装置ｌ２のロードマガ
ジン１４ａに収容する。また、前記チップキャリヤｌの
所定数を基板トレイ１５ｂに載置し、ロードマガジン１
４ｂに収容する。チップキャリヤｌは、その下面（ＣＣ
Ｂバンプ９を接合すべき電極４が形戒された面）を上に
向けた状態で載置する。

以下、前記フェイスダウンボンディング工程および気密
封止工程に準じて表面活性化処理、゛仮接合、リフロー
を行う。

すなわち、前記ガラス製治具４３およびチップキャリヤ
１をロードロック室１６を通じて表面活性化室ｌ７に移
送し、半田ボール９ａおよび電極４にＡｒ原子ビームを
照射することにより、それらの表面の自然酸化膜や異物
を除去する。続いて前記ガラス製治具４３およびチップ
ヰヤリャ１をロードロック室１９を通じて接合室２０に
移送し、チップキャリヤ１を１８０°反転させて電極４
を半田ボール９ａに圧接することにより仮接合を行う。

この仮接合は、半田ボール９ａの溶融温度よりも幾分低
い温度（例えば１５０℃〉で行う。次に、チップキャリ
ヤｌを溶融接合ステージ２７に移送し、半田ボール９ａ
をその溶融温度よりも幾分高い温度（例えば２５０℃）
で加熱する。これにより、半田ボール９ａが溶融して電
極４にＣＣＢバンプ９が接合される（第１４図）。

このように、本実施例のバンプ接合工程においては、半
田ボール９ａの溶融温度に近い温度で、かつ短時間でパ
ッケージ基板３の下面の電極４にＣＣＢバンプ９を接合
することができる。

以上のように、Ａｒ原子ビームを発生するソースガン１
８を備えた真空の表面活性化室１７と、仮接合機構およ
び溶融接合機構を備えた高純度不活性ガス雰囲気の接合
室２０とをロードロック室１９を介して連設した前記製
造装置１２を使用してチップキャリヤ１の組立て（フェ
イスダウンボンディグ、気密封止、ＣＣＢバンプの接合
）を行う本実施例によれば、いずれの工程においてもフ
ラックス使用することなく良好な半田付けを行うことが
可能となる。従って、■フラックス塗布工程およびフラ
ックス洗浄工程が不要となり、その分、チップキャリヤ
１の組立て工程が減少する。

■フラックス残渣に起因する集積回路の配線腐食を回避
することができる。■フラックス残渣に起因する半田接
合部の欠陥発生を回避することができるため、ＣＣＢバ
ンプ２，９の接続信頼性の向上、チップキャリヤ１の気
密信頼性および冷却効率の向上を実現することができる
。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。

前記実施例では、半導体チップの電極上にＣＣＢバンプ
を形成した後、このＣＣＢバンプを直ちに急冷してその
表面に共晶半田層〈またはそれに近い組戊の半田層〉を
偏析させ、この共晶半田層の拡散を利用して半導体チッ
プをパッケージ基板にフェイスダウンボンディングした
が、これに限定されるものではなく、表面に共晶半田層
を有しないＣＣＢパンプを使用することもできる。この
場合においても、表面活性化室にてＣＣＢバンプの表面
の酸化膜や異物を除去した後、直ちに高純度不活性ガス
雰囲気の接合室にて仮接合、リフローを行うことにより
、ＣＣＢバンプを構戊する非共晶半田の融点に近い温度
でフェイスダウンボンディングを行うことができるので
、非共晶半田の溶融温度よりもかなり高温のりフロー炉
内でＣＣＢバンプをリフローさせてフエイスダウンボン
ディングを行う従来技術に比べて、半導体チップの熱ダ
メージを著しく低減することができ、かつフェイスダウ
ンボンディングを短時間で行うことができる。

さらに、接合表面を超平滑にするために、ＣＣＢバンプ
または電極の少なくとも一方の表面に、被接合金属より
も軟質な金属を接合面にあらかじめ形戊し、この軟質金
属の塑性変形を利用して密着を図ることもできる。その
際、接合圧力を下げる目的で接合部を加熱し、軟質金属
の降伏点を下げる場合もある。上記軟質金属としては、
例えばＳｎなどを例示することができる。

前記実施例では、チップキャリヤの組立て（フエイスダ
ウンボンディグ、気密封止、ＣＣＢバンプの接合）方法
に適用した場合について説明したが、ＣＣＢバンプを介
してこのチップヰヤリャをモジュール基板に実装する工
程に適用することもできる。

また本発明は、パッケージ基板の主面にフェイスダウン
ボンディングした複数の半導体チップをキャップで気密
封止した、いわゆるマルチチップパッケージの紐立て方
法に適用することもできる。

また本発明は、フリップチップのみならず、第１６図に
示すようにＴＡＢの製造方法に適用することもできる。

すなわち、絶縁フィルム６１の主面に形成されたリード
６２にバンプ６３を介して半導体チップ６０をギャング
ボンディングするに際して、まず半導体チップ６０のＡ
Ｉ電極６４の表面に、例えばＣｒＳＣｕおよびＡｕの複
合金属膜からなる半田下地層を蒸着した後、半田蒸着法
あるいは半田ボール供給法を用いて上記電極上に半田バ
ンプ６３を形戊する。その際、半田パンブ６３を直ちに
急冷することにより、その表面に共晶半田層（またはそ
れに近い組戊の半田層〉を偏析させる。

そして、この半導体チップ６０および絶縁フィルム６１
を前記表面処理室の如き真空の容器に収容し、半田バン
プ６３の表面およびリード６２の表面にＡｒ原子ビーム
を照射して半田バンプ６３の表面およびリード６２の表
面の酸化膜や異物を除去した後、上記半導体チップ６０
および絶縁フィルム６１を直ちに高純度不活性ガス雰囲
気の容器に移送し、この容器内にてリード６２を半田バ
ンプ６３に圧接することによってギャングボンディング
を行う。

このようなＴＡＢの製造方法によれば、Ａｕよりも安価
な半田を用いてバンプを形戒することができるので、Ｔ
ＡＢの製造コストを低減することができる。

以上の説明では、主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野であるフリップチップや
ＴＡＢに適用した場合について説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、例えばＬＳＩの実装、超
音波探触子、ＥＤＸ入射窓、レーザーダイオードパッケ
ージなどにおける半導体部品、電子部品、光部品の金属
接合方法として広く適用することができる。これらの部
品の接合を行う際、金属部材の接合面が帯電（チャージ
アップ〉しても支障ない場合には、Ａｒ原子ビームの照
射による表面活性化に代えて、’Ａｒイオンなどのイオ
ンビームを照射して表面活性化を行ってもよい。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。

（１）．ＣＣＢバンプを介して半導体チップを基板にフ
ェイスダウンボンディングするに際して、半導体チップ
および基板を真空の容器に収容し、ＣＣＢバンプの表面
および基板の電極の表面に原子またはイオンのエネルギ
ービームを照射した後、前記半導体チップおよび基板を
直ちに高純度不活性ガス雰囲気の容器に移送し、常圧下
にてＣＣＢバンプを電極に圧接して仮接合を行った後、
前記ＣＣＢバンプをリフローする本発明の半導体集積回
路装置の塾造方法によれば、ＣＣ，Ｂバンプをその溶融
温度近傍の温度でリフローすることができるので、半導
体チップの熱ダメージを低減することができる。また、
リフロー時間の短縮およびリフロー炉の小形化を実現す
ることができる。

また、本発明の半導体集積回路装置の製造方法によれば
、ＣＣＢバンプを介して半導体チップを基板にフエイス
ダウンボンディングするに際して、フラックスが不要と
なるので、フラックス塗布工程およびフラックス洗浄工
程が不要となり、その分、フエイスダウンボンディング
工程が減少する。

また、フラックス残渣に起因する集積回路の配線腐食を
回避することができる。さらに、フラックス残渣に起因
する半田接合部の欠陥発生を回避することができるため
、ＣＣＢバンプの接続信頼性が向上する。

（２）．ＣＣＢバンプを非共晶半田により構威し、この
非共晶半田を溶融した後、直ちに急冷することによって
、あらかじめその表面に共晶半田層またはそれに近い組
或の半田層を偏析させた後、前記（１１の発明と同様の
方法によってフェイスダウンボンディングを行う半導体
集積回路装置の製造方法によれば、ＣＣＢバンプを前記
（１）の発明よりもさらに低温でリフローすることがで
きるので、半導体チップの熱ダメージをさらに低減する
ことができる。また、リフロー時間の短縮およびリフロ
ー炉の小形化をさらに促進することができる。

〔３）．絶縁フィルムの主面に形成されたリードにバン
プを介して半導体チップをギャングボンディングするに
ＴＡＢの製造に際して、半導体チップおよび絶縁フィル
ムを真空の容器に収容し、バンプの表面およびリードの
表面に原子またはイオンのエネルギービームを照射した
後、前記半導体チップおよび絶縁フィルムを直ちに高純
度不活性ガス雰囲気の容器に移送し、この容器内にて前
記リードをバンプに圧接することによってギャングボン
ディングを行う本発明の半導体集積回路装置の製造方法
によれば、Ａｕよりも安価な金属材料を用いてバンプを
形成することができるので、ＴＡＢの製造コストを低減
することができる。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は、本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造工程を示すフロー図、 第２図は、この実施例で使用する製造装置の概略斜視図
、 第３図および第４図は、この実施例におけるＣＣＢバン
プ形戊工程を示す半導体チップの断面図、第５図（ａ）
〜第５図（Ｃ）は、この実施例で使用する製造装置の仮
接合機構を示す部分正面図、第６図は、この実施例で使
用する製造装置の仮接合機構を示す部分斜視図、 第７図および第８図は、この実施例におけるフェイスダ
ウンボンディング工程を示す半導体チップおよびパッケ
ージ基板の断面図、 第９図は、この実施例における予備半田形成工程を示す
キャップの断面図、 第ｌＯ図は、この実施例における予備半田形戊工程を示
す半導体チップおよびパッケージ基板の断面図、 第１１図および第ｌ２図は、この実施例における気密封
止工程を示すチップキャリヤの断面図、第１３図は、こ
の実施例におけるＣＣＢバンプ形戊工程を示すガラス匁
治具の部分断面図、第１４図は、この実施例により製造
されたチップキャリヤを示す断面図、 第１５図は、従来のチップキャリヤを示す断面図、 第１６図は、本発明の他の実施例である半導体集積回路
装置の製造工程を示す要部断面図である。 １．５０・・・チップキャリヤ、２，９，５３．５８・
・・ＣＣＢバンプ、３．５１・・・パッケージ基板、４
，５２．６４・・・電極、５，５４．６０・・・半導体
チップ、６．５５・・・キャップ、７．５６・・・封止
用半田、７ａ・・・封止用予備半田、８．５７・・・伝
熱用半田、８ａ・・・伝熱用予備半田、９ａ・・・半田
ボール、１０．５９・・・内部配線、１１・・・半田メ
タライズ層、１２・・・製造装置、ｌ３・・・基台、１
４ａ，１４ｂ・−・０−ドマガジン、１５ａ・・・チッ
プトレイ、１５ｂ・・・基板トレイ、１６，１９．３１
・・・ロードロック室、１７・・・表面活性化室、１８
・・・ソースガン、２０・・・接合室、２ｌ・・・チッ
プ反転ステージ、２２・・・チップ反転ユニット、２３
・・・チップ搭載ハンド、２４・・・仮接合ステージ、
２５・・・プリズムミラー　２６・・・位置認識カメラ
、２７・・・溶融接合ステージ、２８・・・ヒートブロ
ック、２９・・・チップ移載ノ＼ンド、３０・・・整列
ステージ、３２・・・突き上げピン、３３・・・コレッ
ト、３４・・・精密ＸＹテーブル、３５・・・高速ＸＹ
テーブル、３６・・・回転テーブル、３７・・●アンロ
ードマガジン、４０・・・半田膜、４１・・・共晶半田
層、４２・・・孔、４３・・・ガラス製治具、６ｌ・・
・絶縁フィルム、６２・・・リード、６３・・・半田ハ
ンブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空容器に収容された一対の金属部材の接合面に原
   子またはイオンのエネルギービームを照射した後、前記
   金属部材を高純度不活性ガス雰囲気の容器に移送し、常
   圧下にてそれらの接合面同士を圧接することを特徴とす
   る金属接合方法。 ２、接合面同士を圧接する際に、金属部材をその溶融温
   度以下の温度で加熱することを特徴とする請求項１記載
   の金属接合方法。 ３、金属部材の少なくとも一方が非共晶合金からなり、
   あらかじめ前記非共晶合金を溶融させた後、急冷するこ
   とによって、その表面に共晶合金層またはそれに近い組
   成の合金層を偏析させておくことを特徴とする請求項１
   または２記載の金属接合方法。 ４、絶縁フィルムの主面に形成されたリードにバンプを
   介して半導体チップをギャングボンディングするＴＡＢ
   の製造に際し、請求項１、２または３記載の金属接合方
   法を用いて前記ギャングボンディングを行うことを特徴
   とする半導体集積回路装置の製造方法。 ５、ＣＣＢバンプを介して半導体チップを基板にフェイ
   スダウンボンディングするフリップチップの製造に際し
   、請求項１、２または３記載の金属接合方法を用いて前
   記ＣＣＢバンプを基板の電極に仮接合した後、前記ＣＣ
   Ｂバンプをリフローすることを特徴とする半導体集積回
   路装置の製造方法。 ６、前記半導体集積回路装置は、ＣＣＢバンプを介して
   半導体チップをフェイスダウンボンディングしたパッケ
   ージ基板の主面にキャップを半田付けして前記半導体チ
   ップを気密封止するとともに、前記半導体チップの背面
   を前記キャップの下面に半田付けしてなるパッケージ構
   造を備えたチップキャリヤであることを特徴とする請求
   項５記載の半導体集積回路装置の製造方法。 ７、前記半導体チップを気密封止するとともに、前記半
   導体チップの背面を前記キャップの下面に半田付けする
   に際し、あらかじめパッケージ基板の主面またはキャッ
   プの脚部に封止用の予備半田を被着するとともに、半導
   体チップの背面またはキャップの下面に伝熱用の予備半
   田を被着し、請求項１、２または３記載の金属接合方法
   を用いて前記パッケージ基板の主面に前記キャップを仮
   接合した後、前記封止用の予備半田および伝熱用の予備
   半田をリフローすることを特徴とする請求項６記載の半
   導体集積回路装置の製造方法。 ８、ＣＣＢバンプを介して前記チップキャリヤをモジュ
   ール基板の主面に実装するに際し、請求項１、２または
   ３記載の金属接合方法を用いて前記ＣＣＢバンプをパッ
   ケージ基板の下面の電極に接合することを特徴とする請
   求項６または７記載の半導体集積回路装置の製造方法。 ９、原子またはイオンのエネルギービームを発生するソ
   ースガンを備えた真空の表面活性化室と、仮接合機構お
   よび溶融接合機構を備え、かつ高純度不活性ガス雰囲気
   を形成した常圧の接合室とをロードロック室を介して連
   設したことを特徴する請求項５、６、７または８記載の
   半導体集積回路装置の製造方法に用いる製造装置。