JPH0758722B2 - 半導体装置のチップボンディング方法 - Google Patents

半導体装置のチップボンディング方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体チップボンデ
ィング方法に関わり、もっと詳しくはチップの電極にバ
ンプを形成した後、基板上に集積回路が下へ向くように
するフェースダウン方式で接合させるフリップチップボ
ンディング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にフリップチップボンディング方法
はワイヤボンディング方式やＴＡＢ（Tape Automated B
onding) 方式とは異なるもので、基板にチップをボンデ
ィングするためのバンプを半導体装置工程中に別の工程
で所望の形態に形成して使用した。
【０００３】即ち、従来のバンプ形成工程は、図１１
（Ａ）〜（Ｆ）に示す工程のように、チップ１上に形成
されたアルミニウムパッド２上にＴｉあるいはＣｒでス
パッタリング（sputte- ringu)して層を形成し、この層
には接着性を与えた後ＣｕあるいはＡｕからなるプレー
ティングベース(Plating Base)３を積層する工程（図１
１（Ｂ））と、上記プレーティングベース３上にフォト
リソグラフィ(Photolithography)法でバンプの大きさを
定めるフォトレジスト(Photoresist) ４を形成する工程
（図１１（Ｃ））と、上記フォトレジスト４間にＰｂ／
ＳｎあるいはＡｕ，Ａｕ／Ｃｕ等でエレクトロプレーテ
ィング(Elect- roplating)してバンプ５を形成する工程
（図１１（Ｄ））と、上記工程（図１１（Ｄ））でフォ
トレジスト４及びプレーティングベース３の一部を除去
する工程（図１１（Ｅ））と、上記バンプ５を熱処理し
た後水素雰囲気下でリフロー(Reflow)させて所望の形態
のバンプ５を形成する工程（図１１（Ｆ））で成ったも
のである。
【０００４】一般にフリップチップボンディングで使用
されたバンプはＰｂ／Ｓｎ物質であった。しかし、上記
のようなバンプ形成方法はとても複雑であり、組立工程
で形成することがとても難しく、別の製造工程で作業を
進行されなければならなかった。
【０００５】従って、最近では図１２（Ａ）〜（Ｆ）に
示す工程のように、組立工程中にチップボンディングが
成るようにする方法が開発された。即ち、図１３に示す
のようにキャピラリ１３にワイヤを通させてボールを作
った後、ボンディング電極上にボール１２を接着させ
て、クランプ１４を利用してワイヤを切るワイヤボール
バンプボンディング装置を利用したものである。その工
程は図１２に示すように、ワイヤボールボンディング装
置にＡｕワイヤ２２を設けて、チップ２１の電極２１ａ
にＡｕボール２３を形成する工程（図１２（Ｂ），
（Ｃ））と、上記Ａｕボール２３をＡｇペースト(Past
e) ２５が満たされた容器２４に挿入してＡｕボール２
３にＡｇペースト２５を付着させ工程（図１２（Ｄ），
（Ｅ））と、上記チップ２１を基板２６にフェースダウ
ン形式でボンディングさせる工程（図１２（Ｆ））で成
ったものである。
【０００６】上記のようなチップボンディング方法は、
Ａｕボール２３の形成が組立工程中に成る利点はある
が，Ａｕボール２３の形成間隔がとても稠密したもので
あるので、Ａｕボール２３にＡｇペースト２５を付ける
時に、周辺のＡｕボール２３と連結されてＡｇペースト
２５が付着される虞れがあった。このため、周辺のＡｕ
ボール間にショートが発生するようになって、上記Ａｇ
ペースト２５は高温で脆弱するので信頼性を低下させる
という問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の問
題点を勘案して成ったもので、この発明の目的は、チッ
プボンディング方法において、別のバンプ製造技術が必
要なく組立工程中にバンプを形成してボンディングが成
るようにすることによりチップボンディング効率を向上
させることができ、Ａｇペーストを使用しなくてもコス
トを低めることができ、Ａｕボール間のショートを防止
することができ、Ａｇペーストより接着力を良くするこ
とのできる半導体装置のチップボンディング方法を提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の特徴は、チップの電極上にワイヤボー
ルバンプボンディング装置によりＡｕワイヤボールバン
プボンディングを実施して第１のＡｕボールを形成する
工程と、前記第１のＡｕボール上にＡｕワイヤボールボ
ンディングを再び実施して第２のＡｕボールを積層させ
る工程と、前記第２のＡｕボール上にワイヤボールバン
プボンディング装置によりＰｂワイヤボンディングを実
施してＰｂボールを形成する工程と、前記Ｐｂボールに
熱を加えて溶かすことにより基板上にチップを接合させ
る工程とからなる。
【０００９】
【実施例】以下、この発明による実施例を添付図面によ
り詳細に説明する。
【００１０】図１〜図１０はこの発明によるチップボン
ディング方法を示す工程図である。この方法の工程は、
キャピラリ３１にワイヤを通してボールを形成した後、
チップの電極上にボールを接着させてクランプ３２を利
用してボールを切るワイヤボ−ルバンプボンディング装
置によりチップ３３の電極３３ａの上にＡｕワイヤボー
ルボンディングを実施してボールを形成するとともにワ
イヤカッティングして、第１のＡｕボール３４を形成す
る工程（図２，図３）と、上記第１のＡｕボール３４上
にワイヤボールボンディング装置により再びＡｕワイヤ
ボールボンディングを実施してボールを形成するととも
にワイヤカッティングして、第２のＡｕボール３５を第
１のＡｕボール３４に積層されるように形成する工程
（図４，図５）と、次に、ワイヤボールバンプボンディ
ング装置によりＰｂワイヤボールボンディングをＨ2 あ
るいは（Ａｒ＋Ｈ2 ）雰囲気中で実施し、Ｐｂボール３
７を第２のＡｕボール３５上に積層されるように形成す
る工程（図６〜図９）と、上記第１，第２のＡｕボール
３４，３５及びＰｂボール３７が完成されたチップ３３
を入出力（Input/Output）パターンが形成された基板３
８にフェースダウン方式で接合させる工程（図１０）と
から成る。
【００１１】この時、上記チップ３３を基板３８に接合
させる工程は、Ｐｂボール３７に熱を加えてＰｂボール
３７を溶かすことによって基板３８のパターンと接合さ
せるものであり、Ｐｂボール３７以外にもＰｂボール３
７と融点が似ており伝導率が高い金属であってもよい。
【００１２】このように、この発明は、通常のワイヤボ
ールボンディング装置を利用して、組立工程中にチップ
ボンディングを第１，第２のＡｕボール３４，３５及び
Ｐｂボール３７の形成を可能として、チップボンディン
グ効率を向上させるものである。また、第１，第２のＡ
ｕボール３４，３５あるいはＰｂボール３７を形成する
ワイヤの直径を細くすることによりチップ３３の空間を
確保することのできるようになり、チップ３３の電極３
３ａ数を増すことができることによりチップ３３の設計
が容易となる。さらに、低融点のＰｂワイヤで形成した
Ｐｂボール３７を第２のＡｕボール３５上に積層させる
ことにより低温でチップボンディングが可能となり、工
程短縮及びコストを低下させることができるものであ
る。かつ、Ｐｂボールをチップの電極上でない積層させ
た第１，第２のＡｕボール上に形成させることにより、
従来のＡｇペーストをＡｕボール上に装着させる方式で
発生されるショート等の不良が起こらなくなるものであ
る。
【００１３】
【発明の効果】以上のように、この発明による半導体装
置のチップボンディング方式によれば、組立工程でフリ
ップチップ技術を使用することのできる方法で複雑なボ
ール製造工程を省略することができるので、原価節減及
び工程短縮を達成することができ、かつ、チップボンデ
ィング時の不良を防止して収率を向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるチップボンディング方法を示す
工程断面図である。
【図２】この発明によるチップボンディング方法を示す
工程断面図である。
【図３】この発明によるチップボンディング方法を示す
工程断面図である。
【図４】この発明によるチップボンディング方法を示す
工程断面図である。
【図５】この発明によるチップボンディング方法を示す
工程断面図である。
【図６】この発明によるチップボンディング方法を示す
工程断面図である。
【図７】この発明によるチップボンディング方法を示す
工程断面図である。
【図８】この発明によるチップボンディング方法を示す
工程断面図である。
【図９】この発明によるチップボンディング方法を示す
工程断面図である。
【図１０】この発明によるチップボンディング方法を示
す工程断面図である。
【図１１】従来のバンプ製造工程を示す工程断面図であ
る。
【図１２】従来のチップボンディング方法を示す工程断
面図である。
【図１３】従来のワイヤボールボンディング装置を示す
構造図である。
【符号の説明】
３１ キャピラリ(Capillary) ３２ クランプ(Clamp) ３３ チップ ３３ａ 電極 ３４，３５ 第１，第２のＡｕボール ３６ 電極 ３７ Ｐｂボール ３８ 基板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 チップ電極上にワイヤボールバンプボン
    ディング装置によりＡｕワイヤボールバンプボンディン
    グを実施して第１のＡｕボールを形成する工程と、前記
    第１のＡｕボール上にＡｕワイヤボールバンプボンディ
    ングを再び実施して第２のＡｕボールを積層させる工程
    と、前記第２のＡｕボール上にワイヤボールバンプボン
    ディング装置によりＰｂワイヤボールバンプボンディン
    グを実施してＰｂボールを形成する工程と、前記Ｐｂボ
    ールに熱を加えてＰｂボールを溶かすことによりチップ
    を基板上に接合させてチップボンディングする工程とか
    ら成る半導体装置のチップボンディング方法。
  2. 【請求項２】 前記Ｐｂボールの形成は、Ｈ2 あるいは
    （Ａｒ＋Ｈ2 ）雰囲気下で行なわれることを特徴とする
    請求項１記載の半導体装置のチップボンディング方法。
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