JPH10321633A - バンプの形成方法 - Google Patents

バンプの形成方法

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JPH10321633A
JPH10321633A JP9132079A JP13207997A JPH10321633A JP H10321633 A JPH10321633 A JP H10321633A JP 9132079 A JP9132079 A JP 9132079A JP 13207997 A JP13207997 A JP 13207997A JP H10321633 A JPH10321633 A JP H10321633A
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bump
chip
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solder
gold
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JP9132079A
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Tadahiko Sakai
忠彦 境
Hideki Nagafuku
秀喜 永福
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/01—Manufacture or treatment
    • H10W72/012—Manufacture or treatment of bump connectors, dummy bumps or thermal bumps

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 チップのアルミ電極上に、半田付け後にチッ
プの接合強度の劣化を生じることがなく、しかも高さの
高いバンプを形成することができるバンプの形成方法を
提供することを目的とする。 【解決手段】 チップ1のアルミ電極2上にワイヤボン
ディングによって銅バンプ4を形成し、銅バンプ4の先
端部を押圧してフラット面を設ける。このフラット面上
にワイヤボンディングにより金バンプ7を形成する。銅
バンプ4と金バンプ7より成るバンプを基板11の電極
12に半田付けすると、金バンプ7中に拡散する半田1
3中の錫等の成分は銅バンプ4によって遮断されてアル
ミ電極2まで到達しないため、接合強度劣化の原因とな
るアルミと錫の合金層が形成されることがなく、また銅
バンプ4の表面の酸化膜により半田13はアルミ電極2
まで到達しないため、アルミ電極2の半田13による腐
食が発生しない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、チップのアルミ電
極上にバンプを形成するバンプの形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】フリップチップなどのチップを基板に接
合するために、チップの電極上にバンプを形成する方法
が知られている。そしてチップを基板に実装する際に
は、このバンプは基板の電極に半田付けされる。従来、
チップの電極としてはアルミ電極が多用されており、ま
たバンプとしては金バンプが多用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルミ
電極上に金バンプを形成し、この金バンプを半田付けす
る場合には、以下に述べるような接合強度の劣化が生じ
やすい。すなわち、金バンプを半田付けすると半田中の
錫等の成分は金バンプ中に拡散する。そして時間の経過
とともにこれらの成分はアルミ電極と金バンプの界面ま
で到達し、そこで錫はアルミとの合金を形成する。とこ
ろがこの錫とアルミの合金は脆いため、アルミ電極と金
バンプの界面に沿ってこの合金層が形成されると、接合
強度を劣化させることになる。そして、チップが使用さ
れる環境によっては基板とチップとの熱膨張率の差に起
因する熱応力が繰り返し作用し、いわゆるヒートサイク
ルによってこの接合強度が劣化した部分が破断する場合
があるという問題点があった。
【0004】そこで従来は、金バンプを形成する以前の
半導体ウェハ工程において、チップの表面に半田ぬれ性
がよい銅などの金属層をバリヤ層として形成し、この金
属層のうち、アルミ電極以外の部分をエッチングで取り
除いて電極を形成させることが行われていた。しかしな
がらこのような方法では、チップの表面に金属層を形成
したり、また金属層をエッチングにより除去して電極を
形成させる工程が新たに必要であるため、工程が面倒で
あって生産性が上がらず、またコストアップにもなると
いう問題点があった。
【0005】ところで、フリップチップなどバンプ付き
のワークを基板に半田付けする場合、バンプの高さはよ
り高いことが望まれる。これは、高いバンプの方が半田
付け後に基板とチップの熱膨張の差によって生じる熱変
形をより吸収しやすいこと、また基板のうねりなどによ
る高低差をより吸収できることによる。
【0006】そこで本発明は、半田付け後に接合強度の
劣化を生じることがなく、しかも高さの高いバンプを形
成することができるバンプの形成方法を提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のバンプの形成方
法は、チップのアルミ電極上にワイヤボンディングによ
って銅バンプを形成し、次にこの銅バンプを上面から押
圧することにより銅バンプにフラット面を形成した後、
このフラット面上にワイヤボンディングにより金バンプ
を形成するようにした。
【0008】
【発明の実施の形態】上記構成の本発明によれば、チッ
プのアルミ電極上にワイヤボンディングによって銅バン
プを形成し、この銅バンプ上にワイヤボンディングによ
り金バンプを形成するようにしたので、半田中の錫は銅
バンプによって拡散が抑制されアルミ電極には到達せ
ず、したがって強度劣化の原因となる錫とアルミの合金
層が形成されることがない。また銅バンプと金バンプの
高さが加え合わされるため全体として高さの高いバンプ
が形成できる。
【0009】次に、本発明の実施の形態を図面を参照し
て説明する。図1(a)、(b)、(c)は本発明の一
実施の形態のチップの部分断面図、図2(a)、(b)
は、同チップおよび基板の部分断面図である。まず、バ
ンプの形成方法について、図1を参照して説明する。図
1(a)〜(c)は、バンプの形成工程を工程順に示し
たものである。図1(a)において、チップ1の上面に
はアルミ電極2が形成されており、電極2の周辺には絶
縁膜3が形成されている。まず電極2上にワイヤボンデ
ィングにより銅バンプ4が形成される。5は、ワイヤボ
ンディング時に生じるワイヤのテールである。
【0010】次に、図1(b)に示すように、フラット
ニングツールにより銅バンプ4を上面から押圧して銅バ
ンプ4の上面にフラット面aを形成する。次いで、図1
(c)に示すように、銅バンプ4のフラット面a上にワ
イヤボンディングにより金バンプ7を形成する。このよ
うにして形成されたバンプ9の高さHは、銅バンプ4の
高さに金バンプ7の高さを加え合わせたものとなるた
め、かなり高いものとなる。
【0011】なお、銅バンプ4の表面にフラット面aを
形成せずに金バンプ7を直接形成しても問題ないが、フ
ラット面aを形成して金バンプ7を形成した方が高さの
ばらつきを小さくすることができる。
【0012】次に、上記方法により形成されたバンプ9
を有するチップ1の基板への実装について図2を参照し
て説明する。図2(a)において、基板11の電極12
上には半田13がプリコートされている。この半田13
はメッキ法やレベラ法などにより形成されている。この
半田13上にチップ1のバンプ9が搭載されるが、半田
13は金より柔らかいため、金バンプ7のテール8が半
田13にめり込んだ形となる。この後、チップ1を搭載
した基板11はリフロー炉に送られて加熱され、半田1
3が溶融する。金バンプ7は半田ぬれ性が良好なため、
図2(b)に示すように、溶融状態の半田13は表面張
力により金バンプ7の表面に沿ってはい上がり、溶融状
態の半田13の上端部は銅バンプ4まで到達する。
【0013】しかし銅バンプ4はワイヤボンディングに
より形成された後に大気中にさらされているため、銅バ
ンプ4の表面には酸化膜4aが生じており、半田ぬれ性
は悪い。このため溶融状態の半田13は銅バンプ4の表
面に沿って更にはい上がることはなく、冷却固化した後
の半田13はアルミの電極2には接触しない。したがっ
て、チップ1のアルミニウムの電極2が半田によって腐
食されることがない。
【0014】また、半田付け後に金バンプ7中に拡散す
る錫等の半田13中の成分は、銅バンプ4によって拡散
が抑制されるため、チップ1のアルミ電極2までは到達
しない。したがって、接合強度の劣化の原因となる錫と
アルミの合金が形成されることがない。
【0015】また、上記方法で形成されたバンプを有す
るチップをプリコート半田が形成された電極に半田付け
する場合には、半田付けされる部分は金バンプであるた
め表面に酸化膜を生じることがなく、したがってフラッ
クスを必要とせずに電極に半田付けを行うことができ
る。このため、フラックスによる基板の回路電極の腐食
が発生しない。
【0016】
【発明の効果】本発明は、チップのアルミ電極上にワイ
ヤボンディングによって銅バンプを形成し、この銅バン
プ上にワイヤボンディングにより金バンプを形成するよ
うにしたので、このバンプを基板に半田付けした場合に
金バンプ中に拡散する半田中の錫は銅バンプによって拡
散が抑制されてアルミの電極まで到達せず、したがって
強度劣化の原因となる錫とアルミとの合金層が形成され
ることがなく、半田付け後の接合強度の劣化が発生しな
い。また銅バンプの表面は酸化膜により半田ぬれ性が悪
いため、半田はチップのアルミ電極まで到達せず、アル
ミが半田により腐食されることがない。さらにワイヤボ
ンディングにより銅バンプ上に金バンプを形成するよう
にしているので、銅バンプと金バンプの高さが加え合わ
されることとなり、エッチング設備などの複雑高価な設
備を必要とせずに高さの高いバンプを形成することがで
きる。このようにして形成されたバンプを基板に半田付
けするに際してフラックスを使用する必要がないので、
フラックスによる基板の回路電極の腐食を防止すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の一実施の形態のチップの部分断
面図 (b)本発明の一実施の形態のチップの部分断面図 (c)本発明の一実施の形態のチップの部分断面図
【図2】(a)本発明の一実施の形態のチップおよび基
板の部分断面図 (b)本発明の一実施の形態のチップおよび基板の部分
断面図
【符号の説明】
1 チップ 2 電極 3 絶縁膜 4 銅バンプ 5 テール 6 フラットニングツール 7 金バンプ 8 テール 11 基板 12 電極 13 半田

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】チップのアルミ電極上にワイヤボンディン
    グによって銅バンプを形成し、次にこの銅バンプ上にワ
    イヤボンディングにより金バンプを形成することを特徴
    とするバンプの形成方法。
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