(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極を有する半導体素子を溶融した金含有はんだに浸漬して該半導体素子の電極の上に金含有はんだ膜を形成し、該金含有はんだ膜の上に金属のバンプ要素を形成し、よって該金含有はんだ膜と該金属のバンプ要素とによってメタルバンプを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記金含有はんだ膜の上に金属のバンプ要素を形成することが、金含有はんだ膜を溶融したはんだに浸漬してはんだ膜を形成することからなることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記金含有はんだ膜の上に金属のバンプ要素を形成することが、金含有はんだ膜を金属の溶融浴に浸漬することからなることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記金含有はんだ膜の上に金属のバンプ要素を形成することが、金含有はんだ膜の上に金属の固体片を接合することからなることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
電極を有する半導体素子を溶融した金含有はんだに浸漬する前に、半導体素子の電極にフラックス作用をもたせるための処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記フラックス作用をもたせるための処理が半導体素子にプラズマ照射を行うことからなることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記フラックス作用をもたせるための処理が、第１のガスによって半導体素子の電極を清掃することと、第２のガスによって半導体素子の電極の材料と第２のガスとの化合物を形成することとからなることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置及びその製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の進歩により、非常の多くの端子( 例えば３００以上の端子）をもった半導体素子が市場に出回るようになっている。それにともなって、半導体素子の端子（電極）を配線基板の端子（電極）に接続する技術の向上及びコストの削減が強く望まれている。
【０００３】
メタルバンプを利用して半導体素子の電極を配線基板の電極に一括して接続する技術が進歩している。すなわち、半導体素子の電極にはんだバンプや金バンプ等のメタルバンプを取り付けておき、半導体素子を配線基板に向かってフェースダウンで押しつけるとメタルバンプが配線基板の電極に接合され、よって半導体素子の電極が配線基板の電極に接続される。
【０００４】
半導体素子の集積回路の導体はアルミニウムで作られるので、半導体素子の電極は一般にアルミニウムで作られる。これに対して、配線基板の導体は銅で作られるので、配線基板の電極は一般に銅で作られる。
はんだバンプを使用するときには、はんだはアルミニウムに直接に接合しにくいので、半導体素子のアルミニウムの電極の上にニッケル層及びチタン層を付加しておき、はんだバンプを半導体素子の複合構造の電極に接合するようになっている。それから、半導体素子を配線基板に加熱しながら押しつけると、はんだバンプは配線基板の電極上で溶けて広がるので、はんだバンプは配線基板の電極に良好に接続される。
【０００５】
金バンプを使用するときには、金はアルミニウムに直接に接合されるので、はんだバンプを使用する場合のように半導体素子のアルミニウムの電極の上にニッケル層及びチタン層を設けておく必要はない。しかし、金バンプは突起を有するスタッドバンプとして半導体素子の電極に取り付けられ、スタッドバンプの表面をレベリングし且つ金バンプの表面に導電性接着剤を取り付けた後で、半導体素子を熱をかけながら配線基板に押しつけ、金バンプを導電性接着剤を介して配線基板の電極に接続する。導電性接着剤は熱硬化性の樹脂に金属フィラーを混合したものであり、導電性接着剤は熱硬化される。その後、半導体素子と配線基板との間を固定用接着剤（絶縁樹脂）で封止する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、はんだバンプを使用するときは、半導体素子のアルミニウムの電極の上にニッケル層及びチタン層を付加しておくことが必要であるが、ニッケル層及びチタン層の付加は真空チャンバー等の特別の設備を必要とするので、半導体素子の全てのユーザーが所望に応じてニッケル層及びチタン層を付加することはできない。そのために、ニッケル層及びチタン層が付加されていない半導体素子を購入した場合には、はんだバンプを使用できないことがある。
【０００７】
一方、スタッドバンプとして形成した金バンプに導電性接着剤を付加した場合には、スタッドバンプのレベリングした表面が配線回路の表面と必ずしも平行にならず、導電性接着剤を使用しても十分な電気的な接続が取れるとは言えず、接続の信頼性が低い。また、使用材料が多くなり、製造工程が複雑であり、樹脂が硬化するまで加熱を続ける必要があり、生産性が悪い。さらに、半導体素子の不良あるいは実装不良が生じた場合に、半導体素子を取り換えるには、配線基板の電極から導電性接着剤を剥がす必要がある。しかし、導電性接着剤は熱硬化性樹脂を含むために、一旦熱硬化された導電性接着剤を剥がすことが難しい。そのため、半導体素子や配線基板のリペアがきわめて困難であった。
【０００８】
本発明の目的は、半導体素子を配線基板にフェイスダウンにてマウントすることができ、且つ接続部の信頼性向上及び半導体素子の交換の容易化を図り得る半導体装置及びその製造方法及び製造装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による半導体装置は、電極を有する半導体素子と、該半導体素子の電極の上に設けられた金含有はんだ膜と該金含有はんだ膜の上に設けられた金属のバンプ要素とからなるメタルバンプとからなることを特徴とする。
この場合、好ましくは、さらに電極を有する配線基板を備え、該半導体素子の電極に取り付けられたメタルバンプが配線基板の電極と接続される。また、前記金属のバンプ要素は金及びはんだの一つからなる。前記金属のバンプ要素は金属の膜及びボールの一つとして形成される。
【００１０】
本発明による半導体装置の製造方法は、電極を有する半導体素子を溶融した金含有はんだに浸漬して該半導体素子の電極の上に金含有はんだ膜を形成し、該金含有はんだ膜の上に金属のバンプ要素を形成し、よって該金含有はんだ膜と該金属のバンプ要素とによってメタルバンプを形成することを特徴とする。
この場合、好ましくは、前記金含有はんだ膜の上に金属のバンプ要素を形成することが、金含有はんだ膜を溶融したはんだに浸漬してはんだ膜を形成することからなる。前記金含有はんだ膜の上に金属のバンプ要素を形成することが、金含有はんだ膜を金属の溶融浴に浸漬することからなる。前記金含有はんだ膜の上に金属のバンプ要素を形成することが、金含有はんだ膜の上に金属の固体片を接合することからなる。
【００１１】
さらに、電極を有する半導体素子を溶融した金含有はんだに浸漬する前に、半導体素子の電極にフラックス作用をもたせるための処理を行うことを特徴とする。
この場合、好ましくは、前記フラックス作用をもたせるための処理が半導体素子にプラズマ照射を行うことからなる。前記フラックス作用をもたせるための処理が、第１のガスによって半導体素子の電極を清掃することと、第２のガスによって半導体素子の電極の材料と第２のガスとの化合物を形成することとからなる。
【００１２】
本発明の他の特徴による半導体装置の製造方法は、半導体素子の電極の上に金バンプ要素を取り付け、非活性ガスを用いて酸素濃度１００００ｐｐｍ以下の雰囲気中で該金バンプ要素の上にはんだ要素を溶融転写し、そして、はんだ要素を溶融転写する前に、アルコール、ケトン、エステル、エーテル及びその混合物の少なくとも一つを転写用フラックス剤として用いることを特徴とする。
この場合、好ましくは、前記転写用フラックス剤がアルコールに固形分を１０ｗｔ％以下混合したフラックスからなる。
【００１３】
本発明の他の特徴による半導体装置の製造装置は、ブースと、該ブース内に配置され、半導体素子の電極の上に設けられた金バンプ要素を浸漬可能な溶融はんだ槽と、該ブース内に非活性ガスを供給するための非活性ガスの供給手段と、該ブース内の酸素濃度検出手段と、該ブース内に配置された転写用フラックス槽とからなることを特徴とする。
本発明の他の特徴による半導体装置の製造装置は、半導体素子の電極の上に設けられた金バンプ要素を浸漬可能な溶融はんだ槽と、該半導体素子を吊り下げるための支持構造とを備え、該支持構造は互いに遊動可能に連結された少なくとも２つの連結部材からなる吊り下げ機構を含む。前記少なくとも２つの連結部材はチェーン状に連結された少なくとも２つの部材からなる。
【００１４】
本発明の他の特徴による半導体装置の製造装置は、半導体素子の電極の上に設けられた金バンプ要素を浸漬可能な溶融はんだ槽と、該半導体素子を吊り下げるための支持構造とを備え、該支持構造は互いに遊動可能に連結された少なくとも２つの連結部材からなる吊り下げ機構と、半導体素子を保持するために開放された吸引孔を有するポンプ式吸着ヘッドとを含むことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は参考例の半導体装置を示す図である。図１において、半導体装置１０は、電極１４を有する半導体素子１２と、電極１４に取り付けられたメタルバンプ１６とからなる。
メタルバンプ１６はボール状のコア１８と該コアのまわりを覆う表面層２０とからなる。半導体素子１２は半導体集積回路を構成するベアチップであり、集積回路（図示せず）及び集積回路に接続された導体１２ａを含む。電極１４は導体１２ａに接続されている。図１においては、１つの電極１４及び１つのメタルバンプ１６のみが示されているが、半導体素子１２の端子数に従った複数の電極１４及びメタルバンプ１６が設けられることは言うまでもない。このことは後の実施例についても同様である。
【００１６】
図２においては、半導体装置１０は、図１の構成に加えて、さらに電極２４を有する配線基板２２を備える。配線基板２２の電極２４は配線基板２２内の回路パターン（図示せず）に接続され、半導体素子１２の電極１４と同じ配列で配置されている。フェイスダウンボンディングにて半導体素子１２を熱をかけながら配線基板２２に押しつけることによって、半導体素子１２の電極１４に取り付けられたメタルバンプ１６が配線基板２２の電極２４と接続される。この例においては、メタルバンプ１６は配線基板２２の電極２４と直接に接合されている。従って、半導体素子１２を配線基板２２から取り外してリペアを行うことができる。また、半導体素子１２と配線基板２２との間には固定用接着剤２６が充填される。固定用接着剤（絶縁性樹脂）２６は予め配線基板２２に塗布しておくこともでき、あるいは半導体素子１２を配線基板２２に押しつけた後に充填することもできる。
【００１７】
半導体素子１２の電極１４はアルミニウムで作られ、配線基板２２の電極２４は銅で作られる。図１及び図２の例においては、メタルバンプ１６のコア１８は直径１００μｍの銅で作られ、表面層２０は厚さ１０μｍの金で作られる。
【００１８】
図３は本発明の実施例の半導体装置及び半導体装置の製造方法を示す図である。この実施例においては、図３（Ａ）に示されるように、電極１４を有する半導体素子１２にプラズマＰ照射を行う。まず、Ｏ2 を供給しながら、５ｍｉｎのプラズマ照射を行う。これによって、電極１４の表面の炭素などの不純物を清掃する。次に、Ａｒを供給しながら、５ｍｉｎのプラズマ照射を行う。これによって、電極１４の表面の酸化膜を除去する。それから、ＣＦ4 を供給しながら、５ｍｉｎのプラズマ照射を行う。これによって、電極１４の表面にアルミニウムとフッ素の化合物が生成され、この化合物ははんだに対するフラックスとしての作用を有する。この間、１０ｗの電力を印加する。この処理に代えて、電極１４にフラックス剤（有機酸、ハロゲン含有物等）を塗布してもよい。
【００１９】
図３（Ｂ）において、半導体素子１２を金含有はんだ槽５０に浸漬する。金含有はんだ槽５０は溶融した金含有はんだを含む。金含有はんだは、金に１種類以上の元素を添加した４００℃以下の融点をもつ合金であり、例えばＡｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｇｅ、Ａｕ−Ｓｉ等から選ばれる。実施例においては、Ａｕ−Ｓｎ２０％はんだを使用する。すると、図３（Ｃ）に示されるように、半導体素子１２の電極１４の上に金含有はんだ膜５２が形成される。金含有はんだ膜５２はアルミニウムの電極１４上にあってはんだに濡れ易い性質をもつ。
【００２０】
図３（Ｃ）において、半導体素子１２をはんだ槽５４に浸漬する。はんだ槽５４は溶融点はんだを含む。実施例においては、低融点はんだＳｎ−Ｂｉ−Ａｇ１％溶融浴を使用する。すると、図３（Ｄ）に示されるように、半導体素子１２の電極１４の上の金含有はんだ膜５２の上にはんだ要素５６が形成される。このはんだ要素５６ははんだ膜である。なお、はんだ要素５６は蒸着により形成してもよい。こうして、金含有はんだ膜５２とはんだ要素５６とによって、メタルバンプ１６が形成される。それから、図３（Ｄ）に示されるように、フェイスダウンボンディングにて半導体素子１２を配線基板２２に加熱しながら押しつけると、半導体素子１２の電極１４に取り付けられたメタルバンプ１６は配線基板２２の電極２４に容易に接合される。
【００２１】
図４は図３の半導体装置及び半導体装置の製造方法の変形例を示す図である。図４（Ａ）に示されるように、Ｏ2 、Ａｒ、ＣＦ4 を供給しながら、電極１４を有する半導体素子１２にプラズマＰ照射を行う。図４（Ｂ）において、半導体素子１２を金含有はんだ槽５０に浸漬し、図４（Ｃ）に示されるように、半導体素子１２の電極１４の上に金含有はんだ膜５２が形成される。それから、図４（Ｃ）において、半導体素子１２の電極１４の上の金含有はんだ膜５２にはんだ要素５６ａを形成する。
【００２２】
このはんだ要素５６ａははんだボールであり、例えば吸着ヘッドを使用して転写することができる。ただし、はんだ要素５６ａははんだボールに限らず、あらゆる形状のものとすることがてきる。こうして、金含有はんだ膜５２とはんだ要素５６ａとによって、メタルバンプ１６が形成される。それから、図４（Ｄ）に示されるように、フェイスダウンボンディングにて半導体素子１２を配線基板２２に加熱しながら押しつけると、半導体素子１２の電極１４に取り付けられたメタルバンプ１６は配線基板２２の電極２４に容易に接合される。
【００２３】
図３及び図４においては、金含有はんだ膜５２の上にはんだ要素５６、５６ａを形成している。しかし、はんだ要素５６、５６ａの代わりに、金の膜や金のボール等のその他のバンプ要素を使用することができる。
図５は参考例の半導体装置を示す図である。この例においては、半導体装置１０は、電極１４を有する半導体素子１２と、半導体素子１２の電極１４の上に設けられた金バンプ要素６２と、金バンプ要素６２のまわりに取り付けられ、金バンプ要素６２を保護する第１の金属層６４とからなるメタルバンプ１６とからなる。
【００２４】
第１の金属層６４は、金の拡散を抑える性質をもったはんだからなるのが好ましい。はんだとは、前に説明したように、４００℃以下の融点をもつ金属単体もしくは合金からなるロウ材である。金の拡散を抑えるのに適したはんだは、インジウム（Ｉｎ、融点２８０℃）や、Ａｕ−Ｓｎ２０パーセントの合金（融点２８０℃）等がある。
【００２５】
また、第１の金属層６４は、金との反応性の乏しいバリアとなる金属とすることもできる。金との反応性の乏しい金属は、Ｂｉ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｇｅ、Ｇａ等がある。このように、金バンプ要素６２のまわりに第１の金属層６４を設けることによって、金バンプ要素６２の長期的な安定した作用が保証され、メタルバンプ１６の信頼性が高くなる。
【００２６】
図６は参考例の半導体装置を示す図である。この例においては、図５の第１の金属層６４のまわりにさらに第２の金属層６６が設けられている。第１の金属層６４が金バンプ要素６２を保護するのに対して、第２の金属層６６は銅に濡れやすいはんだからなる。従って、半導体素子１２が配線基板２２に取り付けられるときに第２の金属層６６は配線基板２２の銅の電極２４により確実に接合される。
【００２７】
金の拡散を抑える性質をもった第１の金属層６４と、銅に濡れやすい第２の金属層６６との組み合わせの例は下記例１の通りである。
例１
組み合わせ          （ａ）      （ｂ）      （ｃ）      （ｄ）
第１の金属層６４     In         In        Au-Sn 20％     In
第２の金属層６６   In-Sn      Sn-Bi-Ag 1％  同左       In-Ag
また、金との反応性に乏しい性質をもった第１の金属層６４と、銅に濡れやすい第２の金属層６６との組み合わせの例は下記例２の通りである。
例２
組み合わせ          （ａ）      （ｂ）
第１の金属層６４     Bi         Ni
第２の金属層６６   In-Sn      Sn-Pb-In
これらの例において、Inの融点は１５７℃、Au-Sn 20％の融点は２８０℃、 In-Sn共晶の融点は１１７℃、Sn-Bi-Ag 1％の融点は１３９℃、Sn-Pb-Inの融点は１６２℃である。Bi及びNiの厚さは５０００オングストローム程度にする。次の例３に述べるSnの融点は２３２℃である。
【００２８】
さらに、第１の金属層６４及び第２の金属層６６は溶融転写により形成されることができる。この場合には、第２の金属層６６の融点は第１の金属層６４の融点よりも２０℃以上低いようにするのが望ましい。２０℃以上の温度差がないと、第２の金属層６６を溶融転写するときに、第１の金属層６４及び第２の金属層６６の溶融槽内に溶融し、第２の金属層６６が第１の金属層６４の上に適切に転写されないからである。例３は、このような条件を満たす。
例３
組み合わせ          （ａ）      （ｂ）
第１の金属層６４     In         Sn
第２の金属層６６   In-Sn      Sn-Pb-In
融点の差          ４０℃      ７０℃
図７は参考例を示す図である。半導体装置１０は、前の例と同様に、金バンプ要素６２と、第１の金属層７０と、第２の金属層７４とからなるメタルバンプを有する。この実施例は、そのような半導体装置の製造方法に関する。
【００２９】
図７（Ａ）において、半導体素子１２の電極１４の上に金バンプ要素６２を取り付け、半導体素子１２を金を保護する金属と水銀とを混合したアマルガム合金を溶融した槽６８中に浸漬してアマルガム合金層を形成する。ここでは、金を保護する金属として、金と反応性に乏しい銀が選ばれる。銀は水銀と混合されてアマルガム合金（Hg＋Ag）となる。
【００３０】
図７（Ｂ）において、半導体素子１２を加熱してアマルガム合金（Hg＋Ag）の水銀を蒸発させ、その結果として、金バンプ要素６２の上に金を保護するAg金属膜７０を形成する。図７（Ｃ）において、半導体素子１２をはんだを溶融していれたはんだ槽７２中に浸漬する。従って、図７（Ｄ）に示されるように、金属膜７０の上にはんだ要素７４が溶融転写される。このようにして形成したメタルバンプを使用して、半導体素子１２を配線基板２２に取り付ける。
【００３１】
図８は本発明の他の実施例を示す図である。この実施例は半導体装置の製造装置及び製造方法を示す図であり、特には、半導体装置の製造装置のうちの、これまで説明した例において金バンプ要素６２にはんだ膜を溶融転写するときに使用されるはんだ溶融転写装置を示す図である。
半導体装置の製造装置８０は、ブース８２と、ブース８２内に配置され、半導体素子１２の電極の上に設けられた金バンプ要素６２を浸漬可能な溶融はんだ槽８４と、ブース８２内に非活性ガスを供給するための非活性ガスの供給手段８６と、ブース８２内の酸素濃度検出手段８８とからなる。半導体素子１２は吸着支持装置９０によってブース８０内で支持される。吸着支持装置９０は加熱装置を含み、且つ半導体素子１２を移送する機能も有する。溶融はんだ槽８４はテーブル９１の上に載置される。テーブル９１は加熱装置を含む。
【００３２】
非活性ガスの供給手段８６はダクト９２によってブース８２に接続され、ダクト９２にはガス風圧緩衝管９４が設けられる。非活性ガスとしては例えば窒素ガスやアルゴンガス等が使用される。非活性ガスがブース８２内に導入されると、ブース８２内の酸素濃度は低下する。酸素濃度検出手段８８がブース８２内の酸素濃度を検出し、検出された酸素濃度が１００００ｐｐｍ以下の雰囲気中で、溶融はんだ槽８４内の溶融はんだを金バンプ要素６２に溶融転写するようになっている。
【００３３】
このように、酸素濃度が１００００ｐｐｍ以下の雰囲気中で、溶融はんだ槽８４内の溶融はんだを金バンプ要素６２に溶融転写することによって、金バンプ要素６２の上にほぼ一様な厚さのはんだ膜を形成することができる。もし、酸素濃度が高いと、溶融はんだが酸化し、はんだの表面が固まり、金バンプ要素６２の上にほぼ一様な厚さのはんだ膜を形成することができなくなる。従って、酸素濃度が１００００ｐｐｍ以下の雰囲気中で、溶融はんだ槽８４内の溶融はんだを金バンプ要素６２に溶融転写することが望ましい。
【００３４】
さらに、溶融はんだを金バンプ要素６２に溶融転写する前に、アルコール、ケトン、エステル、エーテル及びその混合物の少なくとも一つを転写用フラックスとして用いるのが好ましい。これらは低粘度及び高粘度品であってもよい。転写用のフラックスの材料として以下のものが使用可能である。
アルコールとして、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ポリエチレングリコール（ｍ．ｗ．４００）等。また、ケトンとして、アセトン、ジメチルケトン、エチルメチルケトン等。また、エステルとして、エチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールジアセテート等。また、エーテルとして、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等。
【００３５】
使用可能な組み合わせは下記の通りである。
（ａ）エタノール１００ｗｔ％。
（ｂ）エタノール残部＋ポリエチレングリコール０．２ｗｔ％。
（ｃ）イソプロパノール残部＋ポリエチレングリコール０．２ｗｔ％。
（ｄ）イソプロパノール残部＋ポリエチレングリコールジブチルエーテル０．２ｗｔ％。
【００３６】
以上はフラックス剤にロジン等の固形分が入っていないが、下記のようにアルコールにロジン等の固形分を１０ｗｔ％以下混合するのが好ましい。
（ａ）エタノール残部＋水添ロジン（理科ハーキュレス、フォーラルＡＸ）２ｗｔ％。
（ｂ）イソプロパノール残部＋水添ロジン（理科ハーキュレス、フォーラルＡＸ）０．２ｗｔ％。
【００３７】
（ｃ）イソプロパノール残部＋重合ロジン（荒川化学、タイマレックス）１．０ｗｔ％。
（ｄ）イソプロパノール残部＋ガムロジン（ハリマ化成）１．０ｗｔ％。
図９は本発明の他の実施例を示す図である。この実施例はブース８２内にフラックス剤槽９６を有する点を除くと、図８の実施例と同様である。フラックス剤槽９６はテーブル９７によって支持される。図９に示されるように、上記したフラックス剤の塗布をブース８２内で塗布するようにした方が好ましい。
【００３８】
図１０は、図９の装置においてブース８２内に複数の溶融はんだ槽８４ａ、８４ｂ、８４ｃと、フラックス剤槽９６とを備えた例を示す図である。これらの溶融はんだ槽８４ａ、８４ｂ、８４ｃ、及びフラックス剤槽９６は回転パレット９８に載置され、いずれか一つが吸着支持装置９０に支持された半導体素子１２の下に位置するようにする。こうすれば、複数の種類のはんだを順次的に転写することができる。
【００３９】
図１１は図８及び図９の装置の吸着支持装置９０の特徴を示す図である。吸着支持装置９０は、半導体素子１２を吸着支持する吸着ヘッド１００と、吸着ヘッド１００を介して半導体素子１２を吊り下げることのできる吊り下げ機構１０２とを備える。吸着ヘッド１００には真空ホース１０４から真空が供給され、吸着ヘッド１００の表面には吸着溝が設けられ、真空によって半導体素子１２を吸着支持することができるようになっている。吊り下げ機構１０２は図示しない移送手段に取り付けられている。
【００４０】
吊り下げ機構１０２は互いに遊動可能に連結された少なくとも２つの連結部材１０２ａ、１０２ｂからなる。これらの連結部材１０２ａ、１０２ｂはチェーン状に連結された２つの部材からなる。
図８及び図９においては、半導体素子１２が溶融はんだ槽８４に浸漬されるために半導体素子１２が溶融はんだ槽８４に向かって降下されるときには、吊り下げ機構１０２の連結部材１０２ａ、１０２ｂは支持関係で互いに接触している。半導体素子１２が降下されるにつれて、金バンプ要素６２が溶融はんだ槽８４に浸漬され、それから半導体素子１２の下面が溶融はんだ槽８４内の溶融はんだに浸漬される。
【００４１】
吊り下げ機構１０２をさらに降下させると連結部材１０２ａ、１０２ｂは互いに遊動する状態になり、もはや半導体素子１２は吊り下げ機構１０２によって支持されなくなる。半導体素子１２の比重は溶融はんだの比重よりも小さいので、半導体素子１２は浮力によって溶融はんだ上に浮く。従って、吊り下げ機構１０２を半導体素子１２が浮力によって浮いた位置よりもさらに降下させるような位置まで作動させても、半導体素子１２は、吊り下げ機構１０２から余計な力を受けることなく、浮力によって浮いた位置に維持される。
【００４２】
従って、半導体素子１２の下面は溶融はんだ槽８４の溶融はんだの表面に対して確実に平行になり、金パンプ要素６２に均一にはんだを溶融転写することができるようになる。
図１２から図１４は吊り下げ機構１０２の変形例を示す図である。図１１においては、２つの連結部材１０２ａ、１０２ｂは円形のリングとして形成されていた。図１２においては、上方の連結部材１０２ａは円形のリングとして形成され、下方の連結部材１０２ｂは三角形のリングとして形成されている。
【００４３】
図１３においては、上方の連結部材１０２ａは三角形のリングとして形成され、下方の連結部材１０２ｂは円形のリングとして形成されている。図１４においては、２つの連結部材１０２ａ、１０２ｂは三角形のリングとして形成されている。
図１５から図１７はポンプ式吸着ヘッドの実施例を示す図である。図１１の吸着支持装置９０は、真空ホース１０４によって真空を供給される吸着ヘッド１００を示している。図１５から図１７のポンプ式吸着ヘッド１００ａは真空ホース１０４を接続する必要のない、独立的に真空を生じるタイプのものである。この吸着ヘッド１００ａは、ケース１００ｂと、ピストン１００ｃと、ピストンロッド１００ｄとを有する。ピストンロッド１００ｄはケース１００ｂの一端部から突出するとともに、ケース１００ｂの他端部には吸着孔１００ｅが設けられる。ピストンロッド１００ｄには係止用突起１００ｆが設けられ、この突起１００ｆはケース１００ｂの外周部に設けられた逆Ｌ字形の係止穴１００ｆに挿入されている。
【００４４】
図１７に示されるように、吸着ヘッド１００ａの一端に半導体素子１２を当てがってピストンロッド１００ｄを引っ張ると、ピストン１００ｃがケース１００ｂ内で上昇し、ケース１００ｂ内に真空が生じ、半導体素子１２が吸着ヘッド１００ａに吸着される。ピストンロッド１００ｄとともに係止用突起１００ｆが逆Ｌ字形の係止穴１００ｆの頂部に達すると、係止用突起１００ｆが逆Ｌ字形の係止穴１００ｆの水平部に入れられる。よって、吸着ヘッド１００ａは半導体素子１２を吸着した状態で維持される。吸着ヘッド１００ａは、図２３の吊り下げ機構１０２とともに使用されることができ、あるいはその他の吊り下げ機構又は支持機構とともに使用されることができる。
【００４５】
図１８から図２０は、吸着ヘッド１００ａがそれぞれ図１２から図１４の吊り下げ機構１０２とともに使用される例を示す図である。
半導体素子１２の電極１４に取り付けられた金バンプ６２の上にはんだ膜を形成するためには、金バンプ６２を溶融はんだに浸漬するばかりでなく、はんだ膜を金バンプ６２に蒸着することもできる。
【００４６】
図２１及び図２２ははんだ膜を金バンプ６２に蒸着する例を示す図である。この場合には、半導体素子１２の電極１４に取り付けられた金バンプ６２のみを露出させる開口をもったマスク１０６を使用する。半導体素子１２にマスク１０６をした状態で、半導体素子１２を真空室１０８に入れ、ターゲット１１０を加熱してはんだ蒸気を金バンプ６２に付着させる。このようにして、はんだ膜を金バンプ６２に蒸着することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、半導体素子を配線基板にフェイスダウンにてマウントすることができ、且つ接続部の信頼性向上及び半導体素子の交換の容易化を図り得る半導体装置及びその製造方法及び製造装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例の半導体装置を示す図である。
【図２】図１の半導体素子を回路基板に取り付けた状態を示す図である。
【図３】本発明の実施例の半導体装置を示す図である。
【図４】図３の半導体装置の変形例を示す図である。
【図５】参考例の半導体装置を示す図である。
【図６】参考例の半導体装置を示す図である。
【図７】参考例の半導体装置を示す図である。
【図８】本発明の他の実施例の半導体装置の製造装置を示す図である。
【図９】本発明の他の実施例の半導体装置の製造装置を示す図である。
【図１０】図９の装置においてブース内に複数の溶融はんだ槽と、フラックス剤槽とを備えた例を示す図である。
【図１１】図８及び図９の装置の吸着支持装置の特徴を示図である。
【図１２】吊り下げ機構の変形例を示す図である。
【図１３】吊り下げ機構の変形例を示す図である。
【図１４】吊り下げ機構の変形例を示す図である。
【図１５】ポンプ式吸着ヘッドの例を示す断面図である。
【図１６】図１５の吸着ヘッドの側面図である。
【図１７】半導体素子が支持された図１５の吸着ヘッドを示す断面図である。
【図１８】吸着支持装置の変形例を示す図である。
【図１９】吸着支持装置の変形例を示す図である。
【図２０】吸着支持装置の変形例を示す図である。
【図２１】金バンプ要素にはんだバンプ要素を蒸着により形成するための例の一工程を示す図である。
【図２２】図２１に続く工程を示す図である。
【符号の説明】
１０…半導体装置
１２…電極
１４…半導体素子
１６…メタルバンプ
１８…コア
２０…表面層
２２…配線基板
２４…電極
２６…固定用接着剤
５２…金含有はんだ膜
５６…はんだ要素
５８…金バンプ要素
６０…はんだ要素
６２…金バンプ要素
６４…第１の金属層
６６…第２の金属層
６８…アマルガム合金を溶融した槽
７０…第１の金属層
７４…第２の金属層
８０…半導体装置の製造装置
８２…ブース
８４…溶融はんだ槽
８６…非活性ガスの供給手段
８８…酸素濃度検出手段
９０…吸着支持装置
９６…フラックス剤槽
１００、１００ａ…吸着ヘッド
１０２…吊り下げ機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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