JPS61264743A - 半導体集積回路への突起電極形成方法 - Google Patents

半導体集積回路への突起電極形成方法

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JPS61264743A
JPS61264743A JP60107457A JP10745785A JPS61264743A JP S61264743 A JPS61264743 A JP S61264743A JP 60107457 A JP60107457 A JP 60107457A JP 10745785 A JP10745785 A JP 10745785A JP S61264743 A JPS61264743 A JP S61264743A
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JP
Japan
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solder
mask
paste
integrated circuit
solder paste
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Pending
Application number
JP60107457A
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English (en)
Inventor
Kenji Higashiyama
健二 東山
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H10W72/20—Bump connectors, e.g. solder bumps or copper pillars; Dummy bumps; Thermal bumps
    • H10W72/251—Materials

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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

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】 一業上の利用分野 本発明は半導体集積回路への突起電極形成方法に関する
ものである。
従来の技術 最近の電子回路の小型、薄形化の流れの内で、ICチッ
プの実装方法に関しては、より小さな面積に実装し、か
つ短時間で結線する方向に進行している。その流れを詳
細に述べると、初期にはリードピッチ2.54+mの金
属製コムリード上にICチップを乗せワイヤボンドした
DILタイプのものが出現し、最近ではリードピッチ1
.27”aフラットパッケージタイプが多ピンのICに
多く使用されている。現在ではリードピッチα8,0.
635咽のフラットパッケージや、チップキャリアが一
部商品化されている。しかし、これら実装方法では、ワ
イヤボンド方式で結線しているため、より多ビンのIC
に関してはパッケージサイズが大きくなる。特に100
ピン以上のICチップが出現している現在、ICチップ
サイズに対しパッケージサイズが大きくなる欠点を有し
ている。さらに多ピンのICチップをワイヤボンドで結
線する場合、結線に時間がかかりすぎ量産性に問題が生
じ始めている。例えば、10oピンICでは20〜30
秒/チップのボンディング時間が必要となる。
これらの欠点を解決し、より高密度にICチップを実装
する方法としてICチップ上のポンディングパッド上に
突起電極を形成、フェイスダウン方式で基板に接続する
フリップチップ法が検討されコンピュータ関係の実装に
商品化されている。前述した如く、高密度実装、高量産
性を持つフリップチップの突起電極の構成には種々のも
のが提案されている。
第4図に突起電極の構成図を示した。1は集積回路素子
を形成したICチップ、2は外部接続のためのアルミニ
ウム製のポンディングパッド(以下アルミニウムパッド
と言う)、3は集積回路素子を保護するパシベーション
膜、4はアルミニウムパッド2中に上層の金属が拡散す
るのを防止したり、接着力を増加するための薄膜で、通
常クロム。
チタン等の金属薄膜が用いられている。6,6は電極層
7を形成するための下地電極膜である。この下地電極膜
5,6には種々の金属が使用されており、ニッケル、金
、銀、銅等が一般的である。
電極層7の金属には主に金が用いられている。しかし最
近は材料コストが安く、かつ接続方法が簡単で、自己修
正能力を有するハンダがクローズアップされ多く使用さ
れ始めている。ハンダ突起電極形成法には種々の方法が
知られている。一般的形成法を第6図に示した。まずA
図に示した如く集積回路形成したICチップ1上に拡散
防止金属の薄膜4にッケル、クロム、チタン等)を蒸着
法、スパッタリング法等で形成する。2はアルミニウム
パッド、3はパシベーション膜である。次に3図に示し
た如く突起電極を形成するための下地電極膜6(銅、ニ
ッケル、銀、金等)を蒸着法又はスパッタリング法等で
形成し、次に0図に示した如く全面にホトレジスト膜6
t−塗布しアルミニウムパッド2上にホトマスクを位置
合せ、無光し、エツチングして下地電極5上に開口部6
aを形成する。次にD図に示した如く全面金属の下地電
極膜5を陰極として電気メツキ法で金属膜8(銅、ニッ
ケル、金等)を厚く付着させる。次にE、F図に示した
如くホトレジスト膜6を除去するとともに、ハンダ突起
電極形成部周辺部の不必要な金属膜5.4も除去し下地
電極を形成する。
最後にG図に示した如く電気メッキした金属膜8の上に
ハンダ合金を乗せ加熱、溶解して半球状のハンダ層9を
形成する。そして、ハンダ層9の形成法には種々の方法
が提案されている。従来の方法は、 (1)ハンダ合金の成分であるPb、Snを別々に真空
蒸着法等で被着させ加熱、溶解して・・ンダ合金とする
方法。
に)) ハンダ合金の成分であるPb、Snを電気メツ
キ法で被着させ加熱、溶解する方法。
(3)ハンダ合金の微小ポールを乗せ加熱、溶解する方
法。
(4)ハンダ合金を溶かしておき、その中に電極8を形
成した集積回路素子を浸漬してハンダを被着する方法。
の4方法が一般的に用いられている。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、従来の方法には多くの問題点を含んでい
る。即ち、(1)の方法では、蒸着法のためハンダ量を
多く被着する事が困難である。厚くするためには長時間
の蒸着が必要であり生産性が極端に悪くなる。したがっ
て、ハンダ層9の高さが低い状態で基板にボンディング
しなければならない。ICチップと基板との熱膨張係数
は一致してないため、このハンダ接続部が薄い場合、熱
サイクルでハンダ層9が破壊するという重大な、欠陥を
有している。(2)の方法も(1)と同様厚くハンダを
メッキする事が困難である。(3)の方法は、(1)(
2)の欠陥を改良した方法で高い−・ンダ層9を形成す
る事が出来る。しかし、ハンダポールの粒径が直接ノ1
ンダ層9の厚さに影響を与えるが、現在の技術ではボー
ル径を±1oチ以内におさえる事は困難である。それを
実現するには選別する必要があり、コスト高となる。ま
た生産性に問題があシ、ハンダポールを1ケ1ケ確実に
下地電極上に乗せる必要があり時間と手間の用する所で
ある。(4)の方法では、溶融したハンダ中に浸漬する
だけなので生産性は非常に高いが、ハンダが厚く被着し
にくい。
また溶けた高温ハンダ中に集積回路素子を直接浸すため
信頼性に不安が残されている0以上現在用いられている
・・ンダ突起電極の形成方法には一長一短があり多くの
問題点を含んでいる。
本発明は、これら多くの問題を全て解決した方法を提供
するものである。
問題点を解決するための手段 本発明の方法は、上記問題を解決するために・・ンダの
微粒子をフラックス中に混合したクリーム状のハンダを
下地電極上にスクリーン印刷等により均一な膜厚になる
ように塗布し、加熱により・・ンダを溶かし突起電極を
形成することである。
作  用 本発明の方法は、下地電極上に印刷方式等でクリーム状
ハンダペーストを塗布するため非常に量産性に優れてい
る。また、ハンダ層の厚さは印刷に使用するスクリーン
の膜厚、開口部の面積で簡単にコントロールする事がで
きる。すなわち、本発明の方法は前述した従来法の欠陥
をすべて解決した新しい突起電極形成法である。
実施例 以下実施例に従って本発明の詳細な説明する。
ハンダ突起電極を形成するための下地電極の形成法は従
来の方法と全く同じであり、その具体的方法は、従来例
における第6図A−Fで説明した通りである。実施例の
説明にはチタン→銅→銅構成の下地電極上にハンダ層を
形成する方法について述べる。その形成方法を第1図〜
第3図に示した図面に従って説明する。第2図Aは集積
回路素子を形成したシリコンウェハー10を示し1ケの
ICチップ1が多数形成されたものであり、B図はIC
チップ1ケの表面を拡大した図である。チップ1上には
前述した従来法で多数のチタン−銅−鋼メツキ構成の下
地電極11が形成されている。
このシリコンウニバー10の表面に第3図Aに示如く金
属製又は合成樹脂製等の板状体のマスク12を乗せる。
マスク12の拡大図をBに示した0マスク12中には、
ICチップ上の下地電極11と同一位置に開口部13が
開いている。すなわち、ICチップ上の下地電極11と
マスク12上の開口部13が完全に一致する様シリコン
ウエノ・−10上にマスク12を乗せ固定する。本実施
例ではマスク12で板厚0.1咽、開口部13形状がI
Cチップ上の下地電極11形状と同一のものが使用され
ている。次に第1図A−Cにてマスク12を固定後の各
工程を示す0まず、シリコンICチップ1上に形成した
銅成分の金属膜8上にマスク12の開口部13を合せて
乗せ固定し、マスク12上にハンダ粒を含有するクリー
ム状ペースト14を乗せ弾力性のゴムや合成樹脂等でで
きた板状体のスキージ15でこすり、クリーム状71ン
ダペースト14を開口部13に均一に充填する。その状
態をB図に示す。そして、マスク12を静かに除去する
。金属膜8上にクリーム状ノ〜ンダペースト14が均一
に塗布された状態を0図に示す。0図は1個の下地電極
部のみ示したが1回の印刷で1ウエハー上の全ての下地
電極上に同一の面積、厚みのクリーム状ハンダペースト
14が塗布出来る。
クリーム状ハンダペースト14の膜厚は、マスク12の
厚みで自由にコントロール出来る。次にD図のようにク
リーム状ハンダペースト14が塗布されたシリコンウェ
ハー10を使用したクリーム状ハンダペースト14成分
のPb/Sn比によって決まる融点以上に加熱しクリー
ム状ハンダペースト14を融かし半球状のハンダ層16
を形成する。
本発明の方法で重要なことは、クリーム状ノーンダペー
スト14である。通常ICチップ上の下地電極11のサ
イズは0.1〜0.12++on角である−0そのため
、本実施例ではマスク12の開口部13は下地電極に対
して同寸から0.05 rrrm大が良好であった0 本発明に最適なハンダ粒は6〜50pmで理想的には、
球状が最も良好な結果を示す0また、−・ンダ粒とフラ
ックス成分の混合比も重要な因子であり、フラックス成
分の混合比も重要な因子であり、フラックス成分が少な
いと印刷性が悪くなり、多すぎると、加熱時に広がる。
最適のフラックス成分の量は8〜12チである0本発明
の方法に従えば、・・ンダ粒のP b / S n比を
変えれば低温〜高温まで各種の温度で融けるハンダ層が
簡単に形成出来、他の組成のクリーム状にハンダもハン
ダ粒を変えるのみ簡単に形成することが出来る。また、
フラックス成分が入ったクリーム状ノ・ノダベーストな
ので非常になめらかに融は下地電極との接着力も強固で
ある。実施例では印刷方法によるクリーム状ハンダペー
ストの塗布法を記述したが、ディスペンサーによるハン
ダクリームの塗布方法、転写による°塗布方法等各種の
方法が重要できる事は勿論のことである。また、下地電
極11もチタン−銅−銅構成について説明したがハンダ
接合部の金属膜8がハンダ付は出来るものであれば、各
種の組み合せが出来る事も勿論の事である。なお、マス
ク12の開口部13の形状寸法は、マスク12の材質、
表面状態、板厚、およびクリーム状へンできるため、任
意に設定できる。
発明の効果 以上のように本発明の方法は、下地電極にクリーム状ハ
ンダペイストを均一に塗付し、溶融後冷却しハンダ突起
電極を形成するため、非常に簡単に、そして短時間に均
一な高さのハンダ突起電極が形成出来るため、ICチッ
プと基板のハンダ接続部の強度が向上し品質向上が計れ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図A、B、C,Dは本発明における突起電極形成方
法でおこなった各過程を示す突起電極の断面図、第2図
Aは同方法で処理されるシリコンウェハーの斜視図、第
2図Bは同シリコンウェハーの要部拡大斜視図、第3図
Aは同方法におけるシリコンウェハーと金属製マスク位
置合せ前の斜視図、第3図Bは同工程に使用する金属製
マスクの要部拡大斜視図、?44図は従来方法で形成さ
れた突起電極の断面図、第5図A、B、C,D、E。 F、Gは従来方法でおこなった各過程を示す突起電極の
断面図である0 1・・・・・・ICチップ、8・・・・・・金属膜、1
1・・・・・・下地電極、12・・・・・・マスク、1
3・・・・・開孔部、14・・・・・・クリーム状ハン
ダペースト、15・・・−・・スキージ、16・・・・
・・ハンダ層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名(f
−−−″F叱電楓 敏         で ―) (J                   (≧の 
   く〔 第5図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体集積回路の外部結線用下地電極上面に微小
    粒径のハンダ合金粒子とフラックス成分を混合したクリ
    ーム状ハンダペーストを塗付した後、クリーム状ハンダ
    ペーストを加熱して溶かし、ハンダ層を形成させること
    を特徴とする半導体集積回路への突起電極形成方法。
  2. (2)クリーム状ハンダペーストは、粒径を5〜50μ
    mとしたハンダ合金粒子と、混合比8〜12%のフラッ
    クス成分とからなることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の半導体集積回路への突起電極形成方法。
  3. (3)クリーム状ハンダペーストは、下地電極に対応し
    た部分に略同形状寸法の開孔部を設けたマスクを前記下
    地電極に前記開孔部を位置合せして配置せしめ、前記マ
    スク上にクリーム状ハンダペーストを乗せ弾力性のゴム
    や合成樹脂でできた板状体でこすり、前記開孔部に前記
    クリーム状ハンダペーストを塗付した後、前記マスクを
    除却することにより、前記下地電極上に均一な厚さの前
    記クリーム状ハンダペーストを塗付することを特徴とす
    特許請求の範囲第1項あるいは第2項記載の半導体集積
    回路への突起電極形成方法。
JP60107457A 1985-05-20 1985-05-20 半導体集積回路への突起電極形成方法 Pending JPS61264743A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02150031A (ja) * 1988-11-30 1990-06-08 Fujitsu Ltd はんだバンプの形成方法
EP0651600A1 (en) * 1993-11-02 1995-05-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Solder-coating method, and solder paste suitable for use therein

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02150031A (ja) * 1988-11-30 1990-06-08 Fujitsu Ltd はんだバンプの形成方法
EP0651600A1 (en) * 1993-11-02 1995-05-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Solder-coating method, and solder paste suitable for use therein

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