(57)【要約】チップと基板を接合するフリップ・チップ方法について記述する。熱圧縮ボンダを使用して、チップと基板を位置合わせし、接触力を加えて、はんだバンプを、チップ上の金属バンプに接している基板の上に保持する。はんだバンプのリフロー温度に到達するまで、ボンダのヘッドにあるパルス加熱装置によって、チップをチップ本来ではない側から迅速に加熱する。はんだバンプがほぼリフロー温度に到達すると、接触力は解放される。はんだは、基板の金属突出部の湿潤と接合を容易にするために、数秒間、リフロー温度より高く維持される。リフロー作業の直前およびその最中に、金属バンプ（一般に、銅などの高い伝導性と高い反応性の金属を備える）が、高温において酸化するのを防止するために、パラジウムなどの貴金属からなる金属キャップが、金属バンプの表面に加えられる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が複数のバンプを設けた第１基板表面とこれに対向する第２基板表面を有し、
はんだバンプが融解温度を有し、
チップが金属突出部を設けた第１チップ表面とこれと対向する第２チップ表面を有し、
金属突出部が金属キャップで少なくとも部分的に覆われ、金属突出部が主として第１金属からなり、金属キャップが主として第２金属からなるとき、
上記基板を対応する上記チップと位置合わせし、
複数のはんだバンプと複数のバンプ金属突出部とを互いに接触させ、
複数のはんだバンプを融解させるために、複数のはんだバンプを融解温度より高い第１温度まで加熱することを備える方法。
【請求項２】
複数のはんだバンプと複数のバンプ金属突出部とを前記接触させることが接触力を加えることをさらに備える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
はんだバンプを第１温度に加熱する最中に複数のはんだバンプが融解し始めた後、接触力が解放される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
複数のはんだバンプを第１温度に前記加熱することが、第２チップ表面の固定具を第１温度よりはるかに高い第２温度まで迅速に加熱することによって、チップを介して温度勾配を創出することを備える請求項１に記載の方法。
【請求項５】
第２チップ表面の前記迅速な加熱を達成する熱が、第２チップ表面と接する加熱装置によって提供される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
複数のはんだバンプが第１温度にあるとき、第２基板表面における第３温度が第１温度より著しく低い請求項４に記載の方法。
【請求項７】
ある時間期間、複数のはんだバンプを第１温度以上の温度に維持することをさらに備える請求項１に記載の方法。
【請求項８】
第２金属が高温で耐酸化性の金属または金属合金である請求項１に記載の方法。
【請求項９】
複数のはんだバンプが鉛のないはんだからなる請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
第２チップ表面を第２温度まで前記迅速に加熱することが、１秒当たり摂氏５０度を超える加熱率を使用して達成される請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
基板またはチップを第１固定具に配置することであって、
基板またはチップが複数のはんだバンプを有し、
そのはんだバンプは第１温度の融点を有し、
第１固定具が第１温度より低い第２温度に維持されることと、
チップまたは基板の他方を第２固定具に配置することであって、
チップまたは基板の他方が、それに設けられた主に第１金属からなる複数の金属突出部を有し、その複数の突出部は、それぞれ、少なくとも部分的に金属キャップで被覆されており、
金属キャップが主として第２金属からなり、
第１固定具および第２固定具の一方または両方を互いに向かって移動させることによって、複数のはんだバンプを複数の金属突出部と接触させることと、
第１固定具または第２固定具と結合された加熱装置を、第３温度から第４温度まで迅速に加熱することであって、
第３温度が第１温度より低く、
第４温度が第１温度より高いことと、
複数のはんだバンプが融解し、かつ各金属突出部の金属キャップの少なくとも一部を湿潤させるまで、ほぼ第４温度またはそれより高い温度に加熱装置を保持することとを備える方法。
【請求項１２】
加熱装置、第１固定具、および第２固定具が、熱圧縮ボンダを備える請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
基板が複数のはんだバンプを有し、チップが複数の金属突出部を有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
パルス加熱具が、約１から５秒の時間の間第４温度に保持される請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
複数のはんだバンプを複数の金属突出部と前記接触させることが、複数のはんだバンプと複数の金属突出部を互いに接触して保持するために、接触力を加えることをさらに備える請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
金属突出部を、チップの活動表面上の電気相互接続パッドに設けることであって、その際、チップが活動表面とその反対側の第２表面を有し、金属突出部が第１金属からなり、かつ表面を有し、耐酸化性金属または金属合金からなる金属キャップが表面の少なくとも一部を覆っており、
鉛のないはんだバンプを基板の状面上の電気相互接続パッドに設けることであって、その際、基板が、上面とその反対側の底面をも有し、はんだバンプが摂氏２００〜２４０度の範囲内にある融解温度を有し、
基板の底面を熱圧縮ボンダのプラテンの上に配置することであって、そのプラテンは融解温度より低い摂氏７０〜１９０度の範囲内にある第１温度に維持され、
チップの第２表面を熱圧縮ボンダのヘッドに固定することであって、そのヘッドが加熱装置を含み、摂氏１２０度より低い第２温度に維持され、
はんだバンプを対応する金属突出部と全体的に位置合わせすることと、
ヘッドを下げて、またはプラテンを上げて、はんだバンプを金属突出部と接触させることと、
はんだバンプと対応する金属突出部とを一緒に保持させるために、接触力を加えることと、
基板の上面が、融解温度より高い第４温度に到達するまで、加熱装置の温度を摂氏２５０〜４００度の範囲内の第３温度まで迅速に上昇させることと、
ある時間の間、上面を第４温度に保持することと
を備えるチップと基板を接合するフリップ・チップ方法。
【請求項１７】
はんだバンプが融解し始めた後であるが、時間期間が終了する前に接触力を解放することをさらに備える請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
時間期間が終了し、かつはんだバンプが凝固した後、相互接続されたチップと基板パッケージを熱圧縮ボンダから除去することをさらに備える請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
はんだバンプが錫ベースはんだからなる請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
主に第１金属からなる複数の金属突出部をチップのチップ表面に設けることと、
複数の金属突出部を少なくとも部分的に、主に第２金属からなる金属キャップで被覆することとを備える方法。
【請求項２１】
金属突出部が、チップ表面の上に配置された電気結合パッドに設けられる請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
第２金属が、摂氏１７５度と摂氏２５０度の間の高温において、耐酸化性である請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
第１金属が銅である請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書には、著作権の保護を受ける内容が含まれる。著作権の所有者は、あらゆる者が特許および商標事務局の特許ファイルまたは記録に見られるように特許開示の複製を複写することに異議を唱えないが、そうでない場合は、何であっても、著作権に対するすべての権利を保有する。
【０００２】
本発明は、一般に、半導体チップ実装の分野に関する。より具体的には、本発明は、フリップ・チップ・プロセスを使用する半導体チップと基板の接合に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来、半導体チップは、一端がチップの上部領域にはんだ付けされ、かつ他端が、チップを囲む基板上のトレース・パッドにはんだ付けされたワイヤ相互接続を介して基板上の電気トレースに電気的に結合されていた。これらのタイプの相互接続は、特に空間効率がよいわけではなく、チップのフットプリントとトレース・パッド周囲の両方の領域を必要とする。基板表面をより効率的に使用し、かつより小さいチップ・パッケージとするために、フリップ・チップ相互接続プロセスが開発された。半導体チップの活動表面が基板と対面するように反転され、活動表面に隣接して配置されたトレース・パッドにチップが直接はんだ付けされる。その結果、よりコンパクトで、空間効率のよいパッケージとなる。
【０００４】
フリップ・チップを基板に電気的に接続する最も成功し、かつ効果的な方法の１つは、コントロールド・コラプス・チップ接続技術（Ｃ４）を使用する。図１は、Ｃ４プロセスを示す。まず、ボックス１０５に示すように、はんだバンプが、めっきおよび蒸着を含めて任意の数の適切なプロセスを使用して、基板上のパッドに設けられる。一般に、摂氏２００度より低い融点を有する鉛錫はんだが使用される。次に、ボックス１１０において、はんだバンプをそれぞれのパッドに完全に湿潤させるために、はんだの融点より高い温度まではんだバンプを加熱することによってはんだバンプがリフローされる。通常、鉛の含有量が多い金属バンプまたは突出部が対応するチップ・パッドの上に形成されている。
【０００５】
ボックス１１５において、接合する表面の少なくとも１つにフラックスを設ける。通常、フラックスは、ベヒクルおよび活性剤を備える。フラックス・ベヒクルは、第２リフロー中に、はんだの表面を大気から隔離して、はんだが高温および／または融解中に酸化する危険性を最小限に抑えるように作用する。フラックス・ベヒクルは、一般に、粘着性であり、第２リフロー前に、チップと基板を一緒に保持するように接着力を提供する。活性剤は、通常、有機酸または無機酸であり、はんだの上に存在するあらゆる酸化物または表面膜を除去して、接合する金属面にはんだを容易に湿潤させることができるようにする。ボックス１２０において、チップおよび基板のフラックス載置面は全体的に位置合わせされて互いに接して配置される。
【０００６】
次に、ボックス１２５に示すように、第２リフローは、チップと基板のパッケージをはんだの融点より高い温度まで加熱することによって実施される。溶融はんだバンプは、対応する金属バンプを湿潤させ、溶融はんだの表面張力により、金属バンプは、対応する表面パッドのそれぞれと自己位置合わせする。次いで、新しく形成された相互接続を冷却して、はんだを凝固させる。
【０００７】
ボックス１３０に示すように、あらゆるフラックスまたはフラックス残留物が、デフラックス作業において、チップと基板のパッケージから除去される。この作業は、通常、フラックス残留物を除去するためにパッケージを溶剤洗浄を含む。残留溶媒または低沸点フラックス成分を揮発させるように、相互接続後ベーク・サイクルを用いることも可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
はんだ相互接続を包み込み、かつ担持するように、エポキシ・アンダーフィルが、チップの活動表面と基板の上面との間に加えられる。アンダーフィルにより、パッケージの相互接続の確実性と耐疲労性が著しく増強される。アンダーフィルは、チップと基板の熱膨張係数（ＣＴＥ）の相違による熱誘発ひずみによって生じる応力をチップおよび基板の全表面にわたってより均一に分散させるのに役立つ。相互接続されたチップと基板の間のギャップがアンダーフィルされていない場合、比較的薄いはんだ相互接続によって応力が加えられ、しばしば永久的なパッケージの欠陥となる。しかし、アンダーフィルが適切に機能するように、アンダーフィルは、チップおよび基板の表面にうまく接着されなければならない。フラックス残留物の薄膜が、結合表面の永久的な層間剥離を生じさせて、最終的に相互接続の１つまたは複数の欠陥をもたらすことがある。したがって、Ｃ４技術を使用する大きな課題の１つは、すべてのフラックス残留物をパッケージから完全に除去することであった。これは、チップと基板の間のギャップが減少するにつれ、とりわけ面倒になった。
【０００９】
全スループット時間（ＴＰＴ）またははんだ付けチップを創出するのにかかる時間は、多くの時間がかかる保護フラックスから残留物を除去するのに必要な時間によって著しく影響を受ける。たとえば、化学フラックス除去は数分かかることがあり、一方残留フラックスまたは溶媒残留物を除去するポストベークは数時間かかることがある。高温で完全に揮発できるフラックスが開発された。しかし、Ｃ４プロセスにおいては、リフロー前にチップと基板を一緒に保持するためにフラックスが必要なので、Ｃ４プロセスの使用でははんだの融点以上の温度で揮発するフラックスのみが適している。しかし、高い揮発温度フラックスで結合されているチップと基板のギャップ距離の厚さが薄いので、はんだの融解温度よりわずかに低い温度で、リフロー・プロセス中に、またはその後のポストベーク作業時に、すべてのフラックス残留物をボイル・オフすることは、不可能ではないにしても困難になる。フラックスを揮発させるために必要な長いポストベーク時間とフラックス除去作業により、ＴＰＴを著しく低減させるためのあらゆる可能性が排除される。
【００１０】
本発明は、添付の図面の図において、限定的ではなく単に例示として示されており、図面では、同じ参照符号は、同じ要素を指す。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
フラックスを使用せずに、チップを基板に相互接続するフリップ・チップ方法について記述する。はんだバンプのリフローの前に、チップと関連する基板とを全体的に位置合わせして保持するために接触圧力を使用する熱圧縮ボンダ（または同様に装備した装置）を使用することにより、はんだバンプがリフローするまでチップと基板を一緒に接着して保持させるフラックスを使用する必要性が排除される。したがって、高温接合プロセス中に金属バンプ（または突出部）を保護するために、耐酸化性貴金属の金属キャップを使用することにより、フラックスの使用を完全に排除することができる。時間のかかるデフラックスおよびベーク・サイクルを排除することによって、ＴＰＴが著しく低減される。熱圧縮ボンダを使用して接合作業を実施することにより、はんだのリフローに必要な熱を提供するためにオーブンを使用した従来の技術のＣ４ジョインとは対照的に、ＴＰＴがさらに低減される。さらに、チップおよび基板の表面とアンダーフィルの結合の完全性が、潜在的に増大し、耐疲労性がより高く、予想耐用年数がより長いチップ・パッケージが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図２は、本発明の一実施形態により使用される接合プロセスを示すブロック図である。まず、ブロック２０５に示すように、通常、はんだが、基板の上面にある結合パッドに形成されるが、代替実施形態では、代わりに、チップ（ダイ）の上にある結合パッドにはんだを設けることが可能である。はんだは、蒸着および電気めっきを含むが、これに限定されない、当業者に既知の任意の数の適切な技法を使用して結合パッドに設けることが可能である。はんだを載せた後、ブロック２１０に示すように、結合パッドの完全な湿潤を容易にするために、基板をはんだの融点を超えて加熱して、はんだをリフローさせる。好ましい実施形態では、約摂氏２２１度の融点を有する９６．５％錫／３．５％銀共晶はんだが指定されるが、任意の数の適切なはんだ化合物を使用することが可能である。鉛のないはんだを指定して、鉛によって生じる潜在的な環境問題を排除することが理想的である。
【００１３】
通常、ブロック２１５に示すように、チップ上にある結合パッドに金属バンプを設けるが、代替実施形態では、代わりに、金属バンプを基板に設けることが可能である。金属バンプは、蒸着、めっき、およびワイヤ・バンピングを含むが、これに限定されない、当業者に既知のあらゆる方法によって結合パッドに設けることが可能である。良好な電気特性を有するバンプ金属を選択することが理想的である。従来、９７％Ｐｂ３％Ｓｎ合金などの耐酸化性鉛ベース・バンプ金属が、従来のＣ４フリップ・チップ接合プロセスでは使用されていた。この鉛ベース・バンプ金属とその物質用のはんだとは、具体的にはフラックスを使用するとき、従来のＣ４プロセスにおいて使用される炉温度の傾斜上昇時間および保持時間中に、必要な耐酸化性がある。しかし、鉛ベース・バンプ金属は、比較的劣る電気特性を有し、著しく改善の余地がある。本発明の実施形態では、傾斜上昇時間および保持時間が比較的短く（１００度＠１秒のランプおよび１〜５秒の保持）、それにより、著しく酸化される可能性が排除され、優れた電気特性を有するより反応性のベース金属を金属バンプにおいて使用することが可能である。好ましい実施形態では、銅ベース金属バンプが指定される。
【００１４】
はんだのリフローと接合の前に、金属バンプの表面が酸化されていないことを保証するのを助けるために、ブロック２２０に示すように、金属バンプの接合表面に金属キャップをはめる。金属キャップは、通常、摂氏１００から３００度の高温において良好な耐酸化性を有する金属または金属合金からなる。適切な金属には、白金、イリジウム、金、およびパラジウムなどの貴金属がある。適切な電気特性も同様に有する金属が指定されることが好ましい。金属キャップは、めっきおよび蒸着を含めて、当業者に既知のいくつかの方法を使用して金属バンプに被せることが可能である。図３は、基板３１５上の結合パッド３１０に載せられ、かつリフローされたはんだバンプ３０５を示す。チップ３２５の上面にある結合パッド３３５に設けられた銅ベース金属バンプ３２０も示されている。金属バンプ３２０は、チップ相互接続プロセス中に銅が酸化するのを防止するために、表面の一部が、パラジウム金属キャップ３３０で覆われている。
【００１５】
図２のブロック２２５を参照すると、チップ３２５は、熱圧縮ボンダのヘッドによってピック・アップされ、基板３１５と位置合わせされる。金属バンプ・チップと位置合わせされたはんだバンプ基板３１５を図４Ａに示す。熱圧縮ボンダは、チップ実装作業においてしばしば使用される装置であり、プラテン４０５と移動ヘッド４１０により熱と圧力を加える能力を有する。本発明の好ましい実施形態では、リフローの前に、熱圧縮ボンダによって加えられた圧力を使用して、チップと基板を一緒に保持するので、従来の技術のＣ４プロセスとは対照的に、リフローの前にチップと基板を一緒に保持するために、フラックスを必要としない。好ましい実施形態では、熱圧縮ボンダの下方のプラテン４０５は、プラテン加熱装置を装備しており、したがって、プラテン４０５は、室温と、はんだバンプの融解温度との間の中間温度に維持することが可能である。好ましい実施形態では、下方プラテン４０５は約摂氏１３５度に維持される。同様に、ヘッド４１０は、通常摂氏３０度から摂氏１００度の間である中間温度に維持される。ヘッド４１０は、内部加熱要素を備えることが可能であり、または図４Ａに示すように、非常に迅速に加熱することができる（たとえば、１秒あたり摂氏２５度を超える）パルス加熱具４１５を使用することが可能である。
【００１６】
次に、ブロック２３０において、相互接続サイクルを開始する。まず、図４Ｂに示すように、チップ３２５のキャップ金属で覆われたベース金属バンプ３２０を、基板３１５上の対応するはんだバンプ３０５と接触させて圧力を加える。ブロック２３５において、パルス加熱具４１５をはんだバンプ３０５の融点を十分に超える温度まで迅速に加熱する。図５は、本発明の好ましい実施形態において使用することが可能である接合サイクルを示している。線５４０は、サイクル中の所与の時間におけるパルス加熱具３４０の温度を示している。線５４５は、所与の時間における、金属バンプ３２５とはんだバンプ３０５の間の境界面に加えられた力の量を示す圧力曲線である。当初、以前に議論したように、パルス加熱具は摂氏３０度などの中間温度に維持される。チップは、時間５２５において、熱圧縮ボンダ・ヘッドによってピック・アップされる。チップと基板を位置合わせし、チップを基板と接触させ、時間５３０付近において圧力を加える。通常、チップの寸法と、作成するフリップ・チップ接続の数とに応じて、２から５キログラムの力が加えられる。その直後に、パルス加熱具に給電して、保持温度まで迅速に加熱する。好ましい実施形態では、摂氏１００度の大きさの加熱率が指定される。ピーク保持温度５１５は、チップの厚さ、チップの熱伝導性、およびはんだバンプ３０５の融点と所望のリフロー温度を含むいくつかのファクタに応じて、摂氏２５０度から摂氏４００℃の大きさである。通常、温度勾配は、はんだバンプ３０５との境界面における温度が、パルス加熱具４１５との境界面における温度より低くなるようにチップを介して確立される。したがって、パルス加熱具４１５の保持温度５１５は、通常、はんだバンプ３０５のリフロー温度より高い。時間５５０において、またはその付近において、チップと基板の境界面がはんだの融解温度に到達し、はんだバンプが融解して、金属バンプを湿潤し始めるので、チップと基板を一緒に保持するための圧力はもはや必要ではない。したがって、チップに加えられる力は、解放され、圧力曲線５４５によって示すように、加える圧力はゼロまで減少する。パルス加熱具は温度５１５に維持されるが、はんだバンプは完全に融解してリフローする。チップ上の金属バンパの湿潤は溶融はんだの表面張力ととともにチップと基板の自己位置合わせを促進する傾向があり、チップは、相互接続のすべての平均有効表面張力を最小限に抑えるように横に少し移動する。パルス加熱具は、通常１から５秒の間である短時間、温度５１５に維持され、その後、パルス加熱具３４０の電源を切り、はんだバンプは、その直後に再凝固する。パルス加熱具が、好ましい実施形態では約摂氏２００度である温度５１０に到達した後、結合したチップと基板を熱圧縮ボンダから取り外し、ボンダを自由にして、他のチップ接合を実施する。図４Ｃは、相互接続されたチップと基板を示し、はんだバンプは、変形して、金属バンプのキャップ付き表面に湿潤させた。
【００１７】
リフローがオーブンにおいて実施されるＣ４とは異なり、金属バンプとはんだが高温にさらされる全時間期間は、非常に短い。したがって、好ましい錫と銀のはんだバンプに著しい酸化が生じる時間はほとんどない。さらに、はんだによるバンプ金属の湿潤を妨害することがある酸化物は、高温相互接続温度では、耐酸化性金属キャップの上に形成されない。
【００１８】
好ましい実施形態では、前述したように、９６．５％Ｓｎ３．５％Ａｇはんだを使用してはんだバンプを形成する。このはんだは、約摂氏２２１度の融点を有し、この融点より少なくとも数度高いリフロー温度を必要とする。以前に議論したように、Ｃ４などの従来の技術の方法は、通常、摂氏１９０度より低い融点を有する鉛ベースはんだ（３７％鉛６３％錫など）を使用した。より低い融点のはんだは、Ｃ４プロセスを使用してチップをピン付き基板に接合するときに特に必要であるが、その理由は、摂氏２１０度を超える温度では、ピン止めはんだ（通常、９５％錫と、摂氏２３２度付近で融解し始めるアンチモン５％）が軟化して、ピンが移動することがあるからである。９６．５％Ｓｎ３．５％Ａｇはんだを使用する本発明の好ましい実施形態では、ピン止めはんだの温度は摂氏２００度を超えない。高端部のチップ・パルス加熱具境界面と、低端部のプラテン基板境界面との間の温度勾配は、パルス加熱具が給電される短時間では、等しくなる可能性は全くない。図６Ａは、基板がピン格子アレイ（ＰＧＡ）を備えるチップ／基板パッケージを示す図である。ＰＧＡのピン６２０は、ピン止めはんだ６２５によって適所に維持されている。図６Ｂは、本発明の実施形態により実施されるチップ接合中に、チップと基板の上のいくつかの位置において観測される温度を示す実験から導出されたチャートである。水平軸に沿って列挙された温度は、チップ接合領域６０５の中心における温度を示す。好ましいはんだの融解およびリフローは、通常、摂氏２２０度と摂氏２３５度の間の温度で起きることに留意されたい。上の線は、基板のチップ格子アレイの中心における対応する温度を示す。下の線は、基板のピン格子アレイの端部における対応する温度を示す。図６Ｂによって示すように、基板のピン格子アレイ側の温度は、摂氏１６５度を決して超えないが、はんだバンプの融解温度は、到達して超え、リフローおよび接合を容易にする。
【００１９】
再び図２を参照すると、チップと基板の間のギャップは、ブロック２４０によって示すように、通常、エポキシ樹脂でアンダーフィルされて、寿命、環境抵抗性、および疲労強度を著しく増大する。従来の技術のＣ４プロセスを使用して、溶媒洗浄を通常含むフラックス除去作業においては、チップと基板表面の間に存在するフラックス残留物を除去する必要がある。さらに、ベーク・サイクルを実施して、あらゆる残っている残留物を「バーン・オフ」する。これらの作業は、おびただしい時間がかかり、かつチップ／基板相互接続のＴＰＴを著しく増大することを理解することができるであろう。フラックスを使用しない本発明の好ましい実施形態を使用するこで、デフラックスとベークの作業を排除し、ＴＰＴを著しく低減することができる。
【００２０】
以上の記述では、説明を目的として、本発明の完全な理解を提供するために、多くの特有の詳細について記述した。本明細書において議論した詳細な記述と実施形態は、主張する本発明の範囲を限定することを意図していない。対照的に、請求項の実施形態は、主張言語の全範囲を包含することを考慮した。したがって、本発明は、本明細書において提供した特有の詳細のいくつかを必要とせずに、実施することが可能である。
【００２１】
たとえば、本発明の実施形態は、熱圧縮ボンダを使用するフリップ・チップ接合プロセスについて主に記述した。他の装置を使用して、当業者には明らかなように、請求項の限定を達成することが可能であることが考えられる。同様に、９６．５％錫３．５％銀はんだを使用する例示的な実施形態についてプロセスを記述したが、他の適切なはんだも考慮される。好ましい実施形態では、基板に接したチップに加えられる圧力は、はんだバンプが融解し始めた後除去されるが、少なくともある程度の圧力が、相互接続プロセスを通じてチップに対して維持される代替実施形態が考慮される。さらに、他の代替実施形態では、はんだの融解温度より低い揮発温度を有する洗浄不要フラックスの薄い被覆をはんだバンプに加えて、加熱中にはんだバンプから酸化物を除去することが可能であることが考慮される。洗浄不要フラックスは、チップ接合を完了する前に、完全にボイル・オフされ、その後のあらゆるデフラックスまたはベークの作業の必要性を排除する。以上に記述した実施形態では、金属バンプをチップ表面に設け、はんだバンプを基板に設けたが、金属バンプおよびはんだバンプの配置を反対にすることが可能であることも考慮される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】Ｃ４接合プロセスを使用してフリップ・チップ結合を創出するために通常必要な作業を示す従来の技術のブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態により使用される接合プロセスを示すブロック図である。
【図３】基板上の結合パッドに載せられ、かつリフローされたはんだバンプと、ならびにチップの上面にある結合パッドに設けられた貴金属キャップで被覆された銅ベース金属バンプとを示す図である。
【図４】相互接続プロセス中における様々な作業中のチップおよび基板を示す図である。
【図５】本発明の実施形態において使用することが可能である接合サイクルを示す図である。
【図６】基板がピン格子アレイを備えるチップ／基板パッケージを示す図（Ａ）と本発明の実施形態により実施されるチップ相互接続プロセス中にチップおよび基板上のいくつかの位置において観測される温度を示す実験から導出されたチャート（Ｂ）である。
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
2005500672.tif 000033
2005500672.tif 000034
2005500672.tif 000035