(57)【特許請求の範囲】
【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し、この金バンプを基板に半田付けするチップの実装方法であって、溶融した半田のはい上がりを前記銅バンプの表面の酸化膜によって防止することにより前記アルミ電極に溶融した半田を接触させないようにしたことを特徴とするチップの実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップのアルミ電極上にバンプを形成するチップの実装方法に関する。
【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チップの実装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】
本発明のチップの実装方法は、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し、この金バンプを基板に半田付けするチップの実装方法であって、溶融した半田のはい上がりを前記銅バンプの表面の酸化膜によって防止することにより前記アルミ電極に溶融した半田を接触させないようにした。
【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し、この金バンプを基板に半田付けするチップの実装方法であって、溶融した半田のはい上がりを前記銅バンプの表面の酸化膜によって防止することにより前記アルミ電極に溶融した半田を接触させないようにしたので、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１３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し、この金バンプを基板に半田付けするチップの実装方法であって、溶融した半田のはい上がりを前記銅バンプの表面の酸化膜によって防止することにより前記アルミ電極に溶融した半田を接触させないようにしたので、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
【図１】
0003564944.tif 000002
【図２】
0003564944.tif 000003