JPH0837206A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0837206A
JPH0837206A JP6170617A JP17061794A JPH0837206A JP H0837206 A JPH0837206 A JP H0837206A JP 6170617 A JP6170617 A JP 6170617A JP 17061794 A JP17061794 A JP 17061794A JP H0837206 A JPH0837206 A JP H0837206A
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直治 仙波
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Abstract

(57)【要約】 【目的】フリップチップ方式の実装法におけるバンプの
大きさのばらつきを押えてバンプ接続の信頼性を向上さ
せる。 【構成】Bステージ特性を有する導電性粘着シート1を
低温の固体状態で打抜き形成した小片を加熱した回路基
板6の端子7の上に乗せて軟化し、生じさせた粘着性に
より接続してバンプ8を形成する。次に、半導体チップ
11の電極パッドをバンプ8に位置合わせして載置し1
20〜200℃で加熱して液状化から熱硬化して接続す
ることによりバンプの大きさを一定にして、端子間短絡
や電極パッドとの接続不良を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特に半導体チップの実装方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体チップの実装方法の一つとしてバ
ンプを用いたフリップチップ法がある。
【0003】図4は従来の半導体装置の製造方法の第1
の例を説明するための模式的断面図である。
【0004】図4に示すように、半導体チップ11に形
成したパッド電極12の上に、めっきや蒸着等により半
田バンプ15を形成し、回路基板6に形成した端子7に
半田バンプ15を位置合わせして半導体チップ11を載
置し、半田バンプ15をリフローして端子7に接合す
る。なお、半導体チップ11および回路基板6の表面に
はポリイミド膜16を設けて保護している。
【0005】図5は従来の半導体装置の製造方法の第2
の例を説明するための模式的断面図である。
【0006】図5に示すように、半田バンプ15の中に
Cuボール17を入れた以外は第1の例と同様の構成を
有しており、半田バンプ15をリフローして端子7に接
合する際にCuボール17をスペーサとして半導体チッ
プ11と回路基板6との間隔を設定できるという利点が
ある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体装置
の製造方法は、半田バンプがめっきや蒸着、スパッタ法
等により形成されるため、そのめっき条件のばらつきや
マスクの開口部の寸法あるいは膜厚のばらつき等の影響
により、大きさの不揃いを生じて図6に示すように半田
バンプ15の過剰な半田が流れ出し、最近の微細化が進
んでいるデバイスでは特にバンプ間の距離も小さくなっ
ているので端子間相互の短絡を生じたり、またバンプの
高さが不揃いになって一部の電極パッドと接続不良を発
生するという問題があった。
【0008】本発明の目的はバンプの寸法を一定にして
端子間の短絡や接続不良等の発生を防止する半導体装置
の製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の半導体装
置の製造方法は、Bステージ特性を有する導電性樹脂を
シート状に形成した導電性粘着シートを低温の固体状態
で選択的に切断して小片を形成する工程と、前記小片が
軟化して粘着性を呈する温度に加熱した回路基板の端子
上に前記小片を接着してバンプを形成する工程と、前記
バンプ上に半導体チップの電極パッドを位置合わせして
載置し前記バンプを加熱して硬化させ前記バンプを介し
て前記回路基板の端子と前記半導体チップの電極パッド
とを電気的に接続する工程とを含んで構成される。
【0010】本発明の第2の半導体装置の製造方法は、
金属シートの両面に半田膜又は金属膜を形成した積層金
属シートを選択的に切断して小片を形成する工程と、前
記小片を回路基板の端子上に載置してリフローしバンプ
を形成する工程と、前記バンプ上に半導体チップの電極
パッドを位置合わせして載置し前記バンプを加熱リフロ
ーして接合し前記バンプを介して前記回路基板の端子と
前記半導体チップの電極パッドとを電気的に接続する工
程とを含んで構成される。
【0011】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0012】図1(a)〜(d)は本発明の第1の実施
例を説明するための工程順に示した模式的断面図であ
る。
【0013】まず、図1(a)に示すように、Bステー
ジ特性を有するエポキシ等の樹脂にAg等の金属微粒子
を混入して厚さ10〜50μmのシート状あるいはテー
プ状に形成した導電性粘着シート1を低温の固体状態に
保持してダイス2とポンチ3を有する打抜機のダイス2
に装着して固定する。
【0014】ここで、Bステージ特性とは、常温以下で
固体状態を示し、常温を超えて40〜80℃程度では粘
着性を示し、100〜200℃で液状化し加熱時間の経
過とともに熱硬化する特性である。
【0015】次に、図1(b)に示すように、ポンチ3
を駆動してダイス2に装着された導電性粘着シート1か
ら小片4を打抜き、ステージ5の上に装着して40〜5
0℃に加熱した回路基板6の端子7に小片4を位置合わ
せし、小片4を小さな荷重(0.1〜5g程度)で端子
7に圧着し、回路基板6の加熱で粘着性を生じた小片4
を端子7に接着固定してバンプ8を形成する。
【0016】次に、図1(c)に示すように、半導体チ
ップ11のパッド電極12に形成したボールバンプ13
を回路基板6に形成したバンプ8に対向するように位置
合わせする。
【0017】次に、図1(d)に示すように、ステージ
5の加熱で軟化されたバンプ8に半導体チップ11のボ
ールバンプ13を圧着した後バンプ8を更に120〜2
00℃まで加熱して液状化から熱硬化まで変化させボー
ルバンプ13とバンプ8を接合する。このように、導電
性樹脂を用いて接合することにより、金属バンプ同志を
接合する場合のフラックスを必要とせず、また、接合材
の量を制御できるため、接合材の流れ出しによる短絡事
故を防止できる。
【0018】図2は本発明の第2の実施例を説明するた
めの模式的断面図である。
【0019】図2に示すように、カット台14とダイス
2により装着されたテープ状の導電性粘着シート1を低
温の固体状態で真空チャック機能を有するポンチ3aに
より順次カットして小片4を形成すると同時にポンチ3
aに吸着させて保持する。
【0020】以後、このポンチ3aをステージ上で加熱
した回路基板上まで移送し、第1の実施例と同様に回路
基板の端子に小片4を圧着して粘性を生じさせ接着して
バンプを形成する。
【0021】この第2の実施例では、打抜き法に比べて
導電性粘着シート1を無駄なく使用でき、コスト低減が
得られる。
【0022】図3(a),(b)は本発明の第3の実施
例を説明するための工程順に示した模式的断面図であ
る。
【0023】図3(a)に示すように、Au,Cu,A
l等からなる厚さ10〜100μmの金属シート9の両
面にBステージ特性を有する導電性樹脂膜10を10〜
50μmの厚さに形成した積層構造からなる導電性粘着
シートをポンチ3で打抜き小片を形成し、ステージ5の
上に装着して40〜50℃に加熱した回路基板6の端子
7に粘着させバンプ8aを形成する。
【0024】次に、図3(b)に示すように、半導体チ
ップ11のパッド電極12とバンプ8aを位置合わせし
て圧着し、バンプ8aを120〜200℃まで加熱して
硬化し、パット電極12とバンプ8aを接合する。
【0025】この実施例では、金属シート9を介在させ
ることにより、半導体チップ11と回路基板6との間隔
を広げることができ、半導体チップ11と回路基板6と
の熱膨張率の相違によって生ずる熱ストレスに対する耐
久性を向上させることができる利点がある。
【0026】なお、第1乃至第3の実施例で説明したB
ステージ特性を有する導電性樹脂に混入する導電性材料
としてはAgの代りにCu,Au,半田等の微粒子又は
微粒状のプラスチック粒の表面にこれらの金属膜をめっ
きしたものを少くとも1種混入して用いても良い。
【0027】また、Au,Cu,Al,Ni等からなる
厚さ30〜100μmの金属シートの両面にPb−Sn
合金,Au−Sn合金,Ag−Sn合金,Au,Al,
In等の金属膜を5〜50μmの厚さに形成した積層金
属シートを用いても良く、この場合、積層金属シートか
ら打抜き又はカッティングで形成された小片を回路基板
の端子に塗布したフラックスの粘着性を利用して粘着さ
せ第1のリフロー(ウェットバック)によりバンプを形
成し、このバンプ上に塗布したフラックスを介して半導
体チップの電極パッドと回路基板上のバンプとを合わせ
第2のリフローにより電極パッドとバンプを接合する。
【0028】ここで、金属シートの材質とその両面に形
成する金属膜の材質との組合わせは金属間のバリア特性
を考慮に入れる必要があり、その適切な例としてPb−
Sn合金/Cu/Pb−Sn合金,Pb−Sn合金/N
i/Pb−Sn合金,Au/Ni/Au等の組合わせを
挙げることができる。
【0029】なお、回路基板の端子とバンプとの間又は
半導体チップの電極パッドとバンプとの間にそれぞれバ
リアメタル膜を設けても良い。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、Bステー
ジ特性を有する導電性樹脂からなる導電性粘着シートを
小片に切離して回路基板の端子上に接着してバンプを形
成することにより、バンプの厚さおよび量を一定に設定
することができ、導電性接着剤の流れ出しによる端子間
の短絡不良やバンプの高さの不揃いによる接続不良を防
止できるという効果を有する。
【0031】また、バンプの中間層に金属層を設けたも
のでは金属層がコアとなって半導体チップと回路基板と
の間隔を一定に設定でき、金属層の厚さを変えることで
間隔の大きさも任意に設定でき、半導体チップと回路基
板との熱膨張率の相違による熱ストレスの影響を低減で
きるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を説明するための工程順
に示した模式的断面図。
【図2】本発明の第2の実施例を説明するための模式的
断面図。
【図3】本発明の第3の実施例を説明するための工程順
に示した模式的断面図。
【図4】従来の半導体装置の製造方法の第1の例を説明
するための模式的断面図。
【図5】従来の半導体装置の製造方法の第2の例を説明
するための模式的断面図。
【図6】従来の半導体装置の問題点を説明するための模
式的断面図。
【符号の説明】
1 導電性粘着シート 2 ダイス 3,3a ポンチ 4 小片 5 ステージ 6 回路基板 7 端子 8,8a バンプ 9 金属シート 10 導電性粘着膜 11 半導体チップ 12 電極パッド 13 ボールバンプ 15 半田バンプ 16 ポリイミド膜 17 Cuボール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日下 輝雄 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Bステージ特性を有する導電性樹脂をシ
    ート状に形成した導電性粘着シートを低温の固体状態で
    選択的に切断して小片を形成する工程と、前記小片が軟
    化して粘着性を呈する温度に加熱した回路基板の端子上
    に前記小片を接着してバンプを形成する工程と、前記バ
    ンプ上に半導体チップの電極パッドを位置合わせして載
    置し前記バンプを加熱して硬化させ前記バンプを介して
    前記回路基板の端子と前記半導体チップの電極パッドと
    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
    体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 導電性粘着シートが金属シートの両面に
    Bステージ特性を有する導電性樹脂膜を形成した積層構
    造からなる請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 金属シートがAu,Cu,Alのいずれ
    か1種からなる請求項2記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 Bステージ特性を有する導電性樹脂がA
    g,Cu,Auあるいは半田からなる金属微粒子又は微
    粒状のプラスチック粒の表面に前記金属のいずれかをめ
    っきした微粒子の少くとも1種を混入してなる請求項1
    又は請求項2記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 導電性粘着シートを固体状態で打抜き法
    あるいはカッティング法により切離して小片を形成する
    請求項1又は請求項2記載の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 金属シートの両面に半田膜又は金属膜を
    形成した積層金属シートを選択的に切断して小片を形成
    する工程と、前記小片を回路基板の端子上に載置してリ
    フローしバンプを形成する工程と、前記バンプ上に半導
    体チップの電極パッドを位置合わせして載置し前記バン
    プを加熱リフローして接合し前記バンプを介して前記回
    路基板の端子と前記半導体チップの電極パッドとを電気
    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
    の製造方法。
  7. 【請求項7】 金属シートがAu,Cu,Al,Niの
    いずれか1種からなる請求項6記載の半導体装置の製造
    方法。
  8. 【請求項8】 半田膜又は金属膜がPb−Sn合金,A
    u−Sn合金,Ag−Sn合金,Au,Al,Inのい
    ずれか1種からなる請求項6記載の半導体装置の製造方
    法。
  9. 【請求項9】 積層金属シートを打抜き法あるいはカッ
    ティング法で切離して小片を形成する請求項6記載の半
    導体装置の製造方法。
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