JPH0410446A - バンプ電極結合の形成方法 - Google Patents

バンプ電極結合の形成方法

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JPH0410446A JP2111399A JP11139990A JPH0410446A JP H0410446 A JPH0410446 A JP H0410446A JP 2111399 A JP2111399 A JP 2111399A JP 11139990 A JP11139990 A JP 11139990A JP H0410446 A JPH0410446 A JP H0410446A
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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〕 本発明はバンプ電極結合方法に関し、特に一対の半導体
チップ相互間を電気的に接続するバンプ電極の対の結合
方法に関する。
〔従来の技術〕
一般に、赤外線イメージセンサとしては、半導体基板上
に赤外線検出素子が配置されている光電変換用半導体チ
ップと、検出信号を処理する回路か形成されたシリコン
ＩＣ半導体チップとをバンプ結合したハイブリッド型赤
外線イメージセンサか知られている。この赤外線イメー
ジセンサに用いられるバンプ電極の結合方法は、例えば
、特開昭５９−１５５１６２号公報に示されているよう
に、両チップの各々対応する位置にイシジウム等の軟質
金属からなる円柱状のバンプ電極を形成し、その対をな
すバンプ電極同士を目合わせして熱圧着していた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来のバンプ電極の結合方法では、対応するバ
ンプ電極同士が必ずしも充分には機械的、電気的に結合
されていなかった。即ち、インジウム等の軟質金属は酸
化され易いため、その表面に酸化被膜が形成されており
、円柱状バンプ電極の先端部の接合面同士を熱圧着する
際、その接合面同士は酸化被膜を介して熱圧着されるこ
ととなり、その酸化被膜が破れに＜＜、充分な結合か得
られない。
こうした不充分な結合は両チップ間の剥離、電気的導通
不良という故障や、接触抵抗の増加からくるノイズの増
大という特性の劣化を招く欠陥がある。
特に、−射的には一つのハイブリッド型赤外線イメージ
センサチップではバンプ電極の接続点数は数千点以上あ
り、結合率即ち、充分に結合された接続点の割合を高め
ることができないという欠点があった。
そこで本発明の目的は、バンプ電極同士の結合が充分に
行え、バンプ結合率を向上させることか可能なバンプ電
極結合の形成方法を提供することにある。
〔課題を解決するなめの手段〕
前記目的を達成するため、本発明に係るバンプ電極結合
の形成方法においては、２個の半導体チップの対向面に
向き合わせに設けられた第１及び第２のバンプ電極の対
は、軟質金属を柱状体に成型したものであり、柱状体同
士を熱圧接して一体化させるバンプ電極結合の形成方法
であって、第１のバンプ電極は、柱状体の端面に四部を
有し、 第２のバンプ電極は、柱状体の外径寸法が第１のバンプ
電極の外径より小径であり、かつ、柱状体内に錐状の硬
質金属製補助電極を芯材として内包しており、柱状体の
先端形状が錐状をなすものであり、 第２のバンプ電極を、前記第１のバンプ電極の凹部内に
食い込ませ、両柱状体間に作用する圧力で柱状体表面の
酸化被膜を削ぎ取り、柱状体表面の酸化被膜が除去され
て表面にあらわれた両バンプ電極の軟質金属同士を結合
させるものである。
〔作用〕
本発明のバンプ電極結合の形成方法は、対をなす一方の
第１のバンプ電極はインジウム金属等の軟質金属を柱状
体に成型したもので、柱状体の結合面の表面が凹状にな
っており、他方の第２のバンプ電極はインジウム金属等
の軟質金属を柱状体に成型し、かつ軟質金属内に錐状の
硬質金属体を芯材として内包し、柱状体の先端形状を円
錐状に成型し、その柱状体の外径寸法を第１のバンプ電
極より小径としたものであり、両バンプ電極を熱圧着す
ると、第２のバンプ電極は第１のバンプ電極の凹面面に
スパイク状に食い込み、その際に第１のバンプ電極の凹
面部に付着した酸化被膜が第２のバンプを極の尖った先
端部で確実に剥離され、かつ第２のバンプ電極の食い込
みによる楔作用で両バンプ電極の表面が互いに擦り合う
ため、互いの表面の酸化被膜も削ぎとられることとなり
、両バンプ電極の接合部は酸化されていない純粋な金属
同士が結合することとなり、充分なバンプ結合か得られ
る。また、第１のバンプ電極に凹部を設けたことで、接
合時のバンプの膨らみか軽減でき、接合時の圧着力は第
２のバンプ電極の先端を円錐状にしたことにより、各バ
ンプの一点に集中するため、低い圧力で効率的に結合で
き、かつ各半導体素子にかかるダメージを抑えることが
できる。
尚、第２のバンプ電極は、その先端形状が円錐状に限ら
れるものではなく、角錐状であってもよい。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施例を説明するた
めのプロセス順に示したバンプ電極の部分断面図、第２
図、第３図はそれぞれ本発明の一実施例を説明するため
のバンプ電極の部分斜視図及び断面図である。
第２図に示すように、結合すべき一対の半導体チップ１
．２の各々に対応する電極接合部には、第１のバンプ電
１ｆｆ１４　ａ及び第２のバンプ電ｆｉ１４ｂか設置さ
れている。
この場合、第３図に示すように、一方の半導体チップ１
に形成した第１のバンプ電［４ａは、結合面に凹部３ａ
をもち、インジウムを円柱状体に成型してなるインジウ
ム電極３であり、他方の半導体チップ２に形成した第２
のバンプＣｔｆｉ４ｂは、銅金属でその先端を鋭利にし
た円錐状補助電極５に、インジウムからなるインジウム
被覆６を被覆して錐状の柱状体に成型し、かつ、その径
を第１のバンプ電極３より小さくしたものである。
次に、両生導体チップ１．２を対向させ各々のバンプ電
＆４ａ、４ｂが所定の対応する位置となるように目合わ
せする。次に、第１図（ａ）に示すように、各々の対応
しているバンプ電極４　ａ　、　４ｂか接触している状
態から加熱と同時に、第１図（Ｃ）に示すように、第２
のバンプ電ｉｔｆ！４ｂか第１のバンプ電Ｎ４ａに食い
込んだ状態になるまで加圧することにより、熱圧着即ち
バンプ電極結合の形成が完了する。このとき、本発明で
は上記の加圧中に、第１図（ｂ）に示すように、錐状補
助電極５はインジウム電極３に四部３ａを通してインジ
ウム被覆６と一体に食い込み、これにより、インジウム
電極３の凹部３ａに付着した酸化液ＷＡ７が強制的に剥
離され、かつインジウムを極３とインジウム被覆６とが
擦り合うことにより、インジウム被Ｗ！６に付着した酸
化被膜７が削ぎ取られ、両バンプ電極４ａ、４ｂの接合
部８に酸化されていない純粋な金属表面が現れ、その金
属表面同士か結合されるため、この接合部８で充分な熱
圧着結合が行われる。
尚、以上説明した実施例ではバンプ電極の接続点数が少
ないか、これが接続点数十点以上の数であっても同様な
効果を得ることができることを確認している。
更に、バンプ電極をなす軟質金属としてインジウムの他
に、アンチモン、ビスマス、鉛、亜鉛等を同様に用いる
ことができ、また補助電極をなす硬質金属として、銅、
ニッケル、金等も用いることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、軟質金属からなるバン
プ電極の表面が凹状になった第１のバンプ電極と、硬質
金属に軟質金属を被覆させ、かつバンプ電極の先端が錐
状で第１のバンプ電極より小さい径になっている第２の
バンプ電極とを結合させるとき、第１のバンプ電極の凹
部に第２のバンプ電極が食い込むように結合させること
により、第２のバンプ電極の尖った先端部が酸化膜を破
ると同時に互いの表面の酸化膜も削ぎとられ、両バンプ
電極の接合部は酸化されていない金属同士の結合となり
、充分なバンプ圧着が行われａ械的、電気的に充分結合
された結合率が高く接触抵抗の低いバンプ電極結合を形
成することが可能となる効果がある。また、第１のバン
プ電極に凹部を設けたことで、接合時のバンプの膨らみ
が軽減でき、接合時の圧着圧力は、第２のバンプ電極の
先端を錐状にしたことにより、各バンプの一点に集中す
るため、従来よりも低い圧力で効率的に結合でき、かつ
各半導体素子にかかるタメージを抑えることができる効
果もある。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施例を説明するた
めのプロセス類に示したバンプ＠、極の部分断面図、第
２図は本発明の一実施例を説明するためのバンプ電極の
部分斜視図、第３図は同断面図である。 １．２・・・半導体チップ　３・・・インジウム電極３
ａ・・・四部 ４ａ・・・第１のバンプ電極 ４ｂ・・・第２のバンプ電極 ′５・・・補助電極　　　　　６・・・インジウム被覆
７・・・酸化液ＷＡ　　　　　８・・・接合部特許出願
人　　　日本電気株式会社 （・示 闇！／）バンプ電与 第２のバンプ電極 第 ２図 第 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）２個の半導体チップの対向面に向き合わせに設け
    られた第１及び第２のバンプ電極の対は、軟質金属を柱
    状体に成型したものであり、柱状体同士を熱圧接して一
    体化させるバンプ電極結合の形成方法であって、 第１のバンプ電極は、柱状体の端面に凹部を有し、 第２のバンプ電極は、柱状体の外径寸法が第１のバンプ
    電極の外径より小径であり、かつ、柱状体内に錐状の硬
    質金属製補助電極を芯材として内包しており、柱状体の
    先端形状が錐状をなすものであり、 第２のバンプ電極を、前記第１のバンプ電極の凹部内に
    食い込ませ、両柱状体間に作用する圧力で柱状体表面の
    酸化被膜を削ぎ取り、柱状体表面の酸化被膜が除去され
    て表面にあらわれた両バンプ電極の軟質金属同士を結合
    させることを特徴とするバンプ電極結合の形成方法。
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