JPH0350736A - 半導体チップのバンプ製造方法 - Google Patents

半導体チップのバンプ製造方法

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JPH0350736A
JPH0350736A JP1185654A JP18565489A JPH0350736A JP H0350736 A JPH0350736 A JP H0350736A JP 1185654 A JP1185654 A JP 1185654A JP 18565489 A JP18565489 A JP 18565489A JP H0350736 A JPH0350736 A JP H0350736A
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ball
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solder
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Koichi Takegawa
光一 竹川
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    • HELECTRICITY
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    • H10W72/255Materials of outermost layers of multilayered bumps, e.g. material of a coating

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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] 本発明は半導体チップの電極上、又はこの電極上に形成
したTi−Pt−Au、Tf−Cr−Cu若しくはTL
−Cu−Au等のバリヤメタル層上にバンプを形成する
半導体チップのバンプ製造方法に関する。
[従来の技術] 第4図及び第5図は、従来のフィルムキャリヤ方式によ
る半導体装置の製造方法を示す。フィルムキャリヤテー
プ2は支持体としての絶縁フィルムと、この絶縁フィル
ム上に接着された金属箔とから構成される。この絶縁フ
ィルムはポリイミド等からなり、搬送及び位置決め用の
スプロケットホール3と、半導体チップ1が入る開孔部
であるデバイスホール4とが設けられている。そして、
絶縁フィルム上に、銅等の金属箔を接着した後、この金
属箔をエツチング等により所望の形状に成形してリード
5と電気選別のためのパッド6とを形成しである。
一方、半導体チップ1にはその電極端子上に金属突起物
であるバンプ7が設けられている。
このようなフィルムキャリヤテープ2と半導体チップ1
とを準備し、フィルムキャリヤテープ2のリード5と半
導体チップ1のバンプ7とを熱圧着法又は共晶法等によ
りインナーリードボンディングし、この半導体チップ1
がフィルムキャリヤテープ2に搭載された状態で、電気
選別用パッド6上に接触子を接触させて電気選別又はバ
イアス試験を実施する。この試験終了によりフィルムキ
ャリヤ半導体装置が完成する。
この場合に、リード5の変形防止用として、絶縁フィル
ムを枠状に成形することにより、第5図に示すようにサ
スペンダ8を予めフィルムキャリヤテープ2に設けてお
く。このサスペンダ8はリード5の先端部を支持する。
また、信頼性向上及び機械的保護のため、第6図に示す
ように、樹脂9を半導体チップ1上にボッティングして
樹脂封止を行う場合もある。
上述のごとく製造されたフィルムキャリヤ半導体装置を
実装する場合は、先ず、リード5を所定の長さに切断し
た後、第7図に示すように、例えば、プリント基板上1
1に接着剤12により半導体チップ1を固着する。次い
で、リード5をプリント基板11上のポンディングパッ
ド10にアウターリードボンディングする。これにより
、半導体チップ1をプリント基板11に実装することが
できる。
これらのフィルムキャリヤ半導体装置は、ボンディング
工程がリード数と無関係に一度で可能であるため、処理
速度が速いこと、及びフィルムキャリヤテープを使用す
るため、作業の自動化が容易であること等の利点を仔し
ている。
半導体チップの電極上にバンプを設ける方法としては、
第8図に示すフリップチップ方式もある。
これは半導体チップ1の電極上に半田からなるバンプ7
を格子状に形成し、第9図に示すように、プリント基板
11上に設けたポンディングパッド10上に直接バンプ
7を半田により接合するものである。
このようなフリップチップ方式半導体装置は電極を半導
体チップ表面に格子状に設けることができるため、多数
電極化に有利である等の利点を有している。
ところで、上述した従来のフィルムキャリヤ半導体装置
及びフリップチップ方式の半導体装置に搭載される半導
体チップ1は、その電極上にバンプ7を形成する必要が
ある。従来、この半導体チップ1の表面にバンプ7を形
成する場合には、ウェハ状態で半導体チップ1の電極上
に電解めっきすることにより実施されている しかしながら、この従来のバンプ形成方法は、処理コス
トが高いという欠点がある。これは選択めっきによりバ
ンプを形成すること及びウェハに形成された半導体チッ
プの全てが良品ではなく、不良品も含まれているため処
理効率が悪いこと等が主な理由である。
これを解決するために、種々のバンプ形成方法が紹介さ
れている。−例としては、5olid StateTe
chnology  日本版1978年11月号P33
〜P35等で提案されているバンプ付きフィルムキャリ
ヤテープ(以下、B−TABという)がある。その外、
Natlonal Technical Report
 vol 3l−Na3 Jun、1985 PllB
 −PI24等に記載されている転写バンプ方法、並び
に特開昭54−2862号及び特開昭[1O−1945
43号等に開示されているようにワイヤボンディングに
おける金属ボールをバンプとする方法(以下、ボールバ
ンプという)等がある。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、これらの従来のバンプ形成方法はいずれ
も以下に示すような欠点を有する。先ず、B−TAB法
はフィルムキャリヤテープのリード先端部を残して他の
リード部分をハーフエツチングし、ハーフエツチングさ
れずに凸状に残存する先端部をバンプするものである。
しかしながら、この方法はリードの一部をハーフエツチ
ングするため、金属箔の両面を夫々パターニングしてエ
ツチングする必要があり、−殻内には金属箔のみの一部
フィルムキャリャテープで実施する。従って、各リード
は電気的選別が困難であるという欠点を有している。こ
れを解決するため、前述のごとく絶縁フィルム上に形成
されたリードに同様にバンプを形成することも可能であ
るが、工程が複雑になり、逆にコスト高になるという欠
点がある。
転写バンプ法は、ガラス等の基板上に電解めっき法によ
りバンプを形成し、フィルムキャリアテープのリードを
ボンディングしてバンプを基板からリードに転写する方
法であるが、リードに転写するためのボンディングが必
要であること等から、従来のウェハ状態でのバンプ形成
法と比してコスト的に利点は多いが、工程が複雑である
という難点がある。
ボールバンプ法は、熱圧着ワイヤボンディングの際に形
成する金属ボールのみを半導体チップの電極上に接着し
て、これをバンプとするものであるが、バンプ形成時及
びフィルムキャリヤテープのリードをバンプにボンディ
ングするときの二度に亘り半導体チップの電極に熱的及
び機械的ストレスを印加するため、電極部が破壊しやす
く、信頼性的が劣るという欠点がある。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
半田被覆された金属バンプを容易に形成することができ
、接合性が優れたバンプを低コストで製造することがで
きる半導体チップのバンプ製造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] 本発明に係る半導体チップのバンプ製造方法は、金属細
線の先端に金属ボールを形成する工程と、この金属ボー
ルを半導体チップの所定位置にボンディング接合する工
程と、前記金属細線を前記金属ボールから分離して前記
所定位置に金属ボールを設置する工程と、前記金属ボー
ルの表面に半田を被覆する工程とを何することを特徴と
する。
[作用コ 本発明においては、半導体チップの電極上、又はこの電
極上に形成したTi−Pt−Au+ ’ri−Cr−C
u若しくはTi−Cu−Au等のバリヤメタル層上にバ
ンプを形成するに際して、ワイヤボンディング法と同様
に金属細線の先端に金属ボールを形成し、この金属ボー
ルを前記電極上又はバリヤメタル層上に接合する。そし
て、前記金属細線を金属ボールから分離して金属ボール
を残存させる。その後、半田浸漬等の方法により前記金
属ボールの表面に半田を被覆する。このようにして、本
発明においては、半田被覆された金属ボールを容易に形
成することができ、リードとの接合に際しては半田によ
る接合となるため低温度及び低圧力でボンディングする
ことができると共に、内部に金属ボールが存在するため
、ボンディングに際してバンプがつぶれるという不都合
もない。
[実施例コ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。
第1図は本発明の第1の実施例方法により製造した半導
体チップのバンプを示す断面図である。
半導体チップ21上にはA)膜等からなる電極22が選
択的に形成されており、この電極22上の全面には絶縁
層25が形成されている。絶縁層25における電極22
上の部分には、ワイヤボンディング法と同様の方法によ
り金属ボール23が接合されている。そして、この金属
ボール23の周囲には半田24が被覆されている。
次に、上述の構造を有するバンプの形成方法について、
第2図を参照して具体的に説明する。
第2図(a)乃至(C)はこのバンプの形成方法を工程
順に示す模式図である。即ち、本実施例においては、熱
圧着ワイヤボンディングにおいて形成される金属ボール
のみを、半導体チップ上に形成されたA!電極上に圧着
してボールバンプを形成する。
先ず、第2図(a)に示すように、A u r A g
 +Cu等の金属細線34をツール31内に通し、放電
ロッド33により電気放電させるか、又は水素炎等によ
り加熱することにより、金属細線34の先端に金属ボー
ル23を形成する。
次に、第2図(b)に示す如く、放電ロッド33を退避
させた後、ツール31を下降させて金属ボール23をA
f電極22との間で挾み、金属ボール23を半導体チッ
プ21(ウェハ30)のA!電極22上に熱圧着法又は
超音波法等の接合手段によって接合する。
その後、第2図(C)に示す如く、クランパ32により
金属細線34を挟持しつつ、このクランパ32を上昇さ
せることにより、金属細線34を金属ボール23との結
合部で切断し、所望のボールバンプを形成する。
なお、金属細線34を金属ボール23との結合部で容易
に切断できるようにするため、金属ボール23を電極2
2上に圧着した後、ツール31を左右に振動させること
が好ましい。
また、半導体チップ1をウェハ30から個々に分離する
前に、上記実施例のように、ウェハ30の状態でボール
バンプを形成し、良品の半導体チップのみを選択してボ
ールバンプを形成することが好ましい。
次に、ウェハ30の状態のまま、金属ボール23を溶融
半田中に浸漬して、ボールバンプ(金属ボール23)表
面に半田24を被覆する。これにより、第1図に示すよ
うな本実施例に係る金属バンプが形成される。
金属ボール23に対する半田24の被覆方法としては、
浸漬法の外、溶融半田の噴流中にウェハ表面を介在させ
て溶融半田の噴流を金属ボール表面にあてる方法、金属
ボール表面に半田ペーストを塗布して溶融させる方法等
がある。しかしながら、ボールバンプ以外のウェハ表面
には酸化膜及び窒化膜等の絶縁層25が形成されている
ため、半田浸漬法のように半田がウェハ30の全面に付
着してしまうような手段を採用しても、金属ボール23
の表面に半田24を選択的に被覆することができる。従
って、この浸漬法のように簡素な手段により、容易に且
つ低コストで金属ボール23の表面に選択的に半田を被
覆することができる。
次に、このようなボールバンプを形成した半導体チップ
の搭載方法について説明する。先ず、フィルムキャリヤ
半導体装置の場合は、リードを形成したフィルムキャリ
ヤテープを準備し、リードと半導体チップのバンプとを
位置合わせした後、加熱ツールにより加圧加熱してボン
ディングを行う。
従来のフィルムキャリヤ半導体装置のリードボンディン
グはAu又はAuめっきしたCu等からなるバンプとA
u又はSn等のメツキを施したリードとの組合わせによ
り、Au−Auの熱圧着法又はAu−8nの共晶合金法
等により実施しており、十分な接合強度を得るためには
、400乃至500℃の温度に加熱すると共に、1リー
ド当り50乃至100g/C4の圧力で加圧する必要が
あった。
しかしながら、最近の半導体装置の機能増加により、チ
ップサイズの増大とリードの多数化が著しくなってきた
。そして、チップサイズの増大は加熱ツールの温度均一
性を困難にし、リードの多数化は加圧力の増大をもたら
し、装置構造上の複雑化をもたらすという問題点があっ
た。特に、リードの多数化は、1リード当り70g/c
jの圧力をかけた場合でも、500 リードの半導体チ
ップの場合は全体で35kg/cJの圧力を必要とし、
ボンディング装置の加圧機構及びステージとの間の平衡
度調整等について、大幅な変更を要求する。
これに対し、本発明のバンプは半田による接合であるの
で、加熱温度は250乃至350°Cでよく、圧力も半
田溶融法であるため大幅に減少させることができ、従来
のボールバンプでの問題点であった熱的及び機械的衝撃
を著しく緩和できる。また、従来においてもAu等のバ
ンプの代わりに半田のバンプを使用することがあるが、
この半田バンプは加熱ツールによりリードを加熱加圧し
た際につぶれやすく、圧着後のリードの高さを所定値に
保つことができなくなる。これに対し、本実施例のボー
ルバンプはAu等の金属ボールが中心に存在するのでこ
のような欠点がない。
フリップチップ方式の半導体装置の場合についても、従
来と同様にプリント基板にバンプを形成した半導体チッ
プをフェイスダウンして位置決めボンディングすればよ
い。
第2図は本発明の第2の実施例方法により製造したバン
プを示す断面図である。第3図において第1図と同一物
には同一符号を付して説明を省略する。
半導体チップ21の表面上には電極22が選択的に形成
されており、電極22上にはTi−Pt−Au層、Ti
−Cu−Au層又はCr−Cu−Au等からなるバリヤ
メタル層26が選択的に形成されている。そして、この
バリヤメタル層26上に、金属ボール23及び半田24
からなるボールバンプが配設されている。
本実施例方法においては、先ず、例えば、フォトレジス
ト法等を使用して、A!電極22上にT s +  P
 L Cre Cul Au等から選択された金属を選
択的に蒸着することにより、これらの金属からなる層の
積層体としてバリヤメタル層26を形成する。次に、こ
のバリアメタル層26の上に、第1の実施例と同様にし
て金属ボール23を接合した後、金属ボール23の表面
に半田24を被覆して本実施例のバンブが完成する。
この実施例では、A7電極22をバリヤメタル層26が
被覆しているので、第1の実施例と同様の効果を奏する
のに加え、信頼性が向上するという利点がある。
口発明の効果コ 以上説明したように、本発明は、例えばワイヤボンディ
ングと同様にして金属ボールを形成し、この金属ボール
を半導体チップの所定位置に接合した後、例えば全体を
溶融半田中に浸漬することにより、金属ボールの表面に
半田を被覆してバンブを形成するから、接合性が優れた
バンブを容易に且つ低コストで形成することができる。
そして、このように半田被覆されたバンブを形成した半
導体チップを搭載する場合には、従来に比して低温度且
つ低圧力でリードをボンディングできる外、ボンディン
グの際にバンブがつぶれることもなく、極めて信頼性が
高い半導体装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例方法により製造したバン
ブを示す断面図、第2図(a)乃至(c)はそのバンブ
形成方法を工程順に示す模式図、第3図は本発明の第2
の実施例方法により製造したバンブを示す断面図、第4
図乃至第7図は従来のフィルムキャリヤ半導体装置を示
すもので、第4図乃至第6図はその製造途中の工程を示
す図、第7図はその実装状態を示す図、第8図及び第9
図は従来のフリップチップ半導体装置を示すもので、第
8図はそのプリップチップ方式の半導体チップの平面図
、第9図はその実装状態を示す図である。 1.21;半導体チップ、2;フィルムキャリヤテープ
、7;バンブ、22;電極、23;金属ボール、24;
半田、26;バリヤメタル層、30;ウェハ、31;ツ
ール、34;金属細線21;半導体す・ノブ 22:を鞠 23;金属ホール 24;半田 26:バリヤメタノl 第 図 第 図 第 図 9:樹脂 11ニアす〉ト基本i 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)金属細線の先端に金属ボールを形成する工程と、
    この金属ボールを半導体チップの所定位置にボンディン
    グ接合する工程と、前記金属細線を前記金属ボールから
    分離して前記所定位置に金属ボールを設置する工程と、
    前記金属ボールの表面に半田を被覆する工程とを有する
    ことを特徴とする半導体チップのバンプ製造方法。
JP1185654A 1989-07-18 1989-07-18 半導体チップのバンプ製造方法 Pending JPH0350736A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5908317A (en) * 1996-03-11 1999-06-01 Anam Semiconductor Inc. Method of forming chip bumps of bump chip scale semiconductor package
JP2008301260A (ja) * 2007-05-31 2008-12-11 Kyocera Kinseki Corp 圧電発振器の製造方法
DE19743767B4 (de) * 1996-12-27 2009-06-18 LG Semicon Co., Ltd., Cheongju Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterchip-Gehäuses mit einem Halbleiterchip für Oberflächenmontage sowie ein daraus hergestelltes Halbleiterchip-Gehäuse mit Halbleiterchip
US7969004B2 (en) 2007-10-05 2011-06-28 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor device, method for mounting semiconductor device, and mounting structure of semiconductor device
CN102915981A (zh) * 2012-11-08 2013-02-06 南通富士通微电子股份有限公司 半导体器件及其封装方法

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