(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の接合部材（１１）の一面（１１ａ）に複数個の第１のバンプ（２１）を設け、前記第１の接合部材（１１）の前記一面（１１ａ）に対向させる第２の接合部材（１２）の一面（１２ａ）のうちそれぞれの前記第１のバンプ（２１）と対向する位置に第２のバンプ（２２）を設け、
前記第１の接合部材（１１）と前記第２の接合部材（１２）とを互いの一面（１１ａ、１２ａ）にて対向させ、
それぞれの前記第１のバンプ（２１）の先端部（２１ａ）と前記第２のバンプ（２２）の先端部（２２ａ）とを接触させて電気的に接続してなるバンプ接合体の製造方法において、
前記第１のバンプ（２１）の先端部（２１ａ）および前記第２のバンプ（２２）の先端部（２２ａ）を周期的な凹凸を有する形状とした後、
前記第１および第２の両バンプ（２１、２２）の先端部（２１ａ、２２ａ）の凹凸部をかみ合わせるように前記両バンプ（２１、２２）を接触させ、接続を行うようにするものであり、
前記両バンプ（２１、２２）の先端部（２１ａ、２２ａ）を、前記凹凸を有する形状とすることは、
表面に前記周期的な凹凸を有する形状が設けられた部材（１００）を用い、この部材（１００）の前記表面を、それぞれの前記バンプ（２１、２２）の先端部（２１ａ、２２ａ）に押しつけて当該先端部（２１ａ、２２ａ）を変形させることにより行うものであり、
この部材（１００）による変形は、前記第１および第２の各接合部材（１１、１２）における複数個の前記バンプ（２１、２２）の全部を一度に加圧することにより行うことを特徴とするバンプ接合体の製造方法。
【請求項２】
前記第１および前記第２のバンプ（２１、２２）として、金よりなる金バンプを用いることを特徴とする請求項１に記載のバンプ接合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの接合部材をバンプを介して接合するバンプ接合体の製造方法に関し、たとえば、半導体チップと配線基板とをバンプを介して接続してなる接合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のバンプ接合体は、半導体チップなどの第１の接合部材の一面と、配線基板などの第２の接合部材の一面とを対向させるとともに、これら両接合部材の間に設けられた複数個のバンプを介して接合される（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
この場合、第１の接合部材の一面に複数個の第１のバンプを設け、第２の接合部材の一面のうちそれぞれの第１のバンプと対向する位置に第２のバンプを設ける。これらバンプは、通常ワイヤボンディング装置を用いて形成される。そして、それぞれの第１のバンプの先端部とこれに対向する第２のバンプの先端部とを接触させ、超音波接合や熱圧着などにより両バンプを電気的に接続する。
【特許文献１】特開平１１−８２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のバンプ接合体の製造方法においては、バンプそのものが微小であり、また、バンプの高さばらつきやバンプ先端部の傾斜などにより、それぞれの第１のバンプと第２のバンプとを接触させたときに、横滑りが発生し、接合装置の精度以上にバンプ同士の位置ずれが生じるという問題が発生していた。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、第１の接合部材の一面およびこれに対向する第２の接合部材の一面にそれぞれバンプを設け、それぞれの接合部材のバンプの先端部を接触させて接続してなるバンプ接合体の製造方法において、バンプの接触時における位置ずれを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、第１のバンプ（２１）の先端部（２１ａ）および第１のバンプ（２１）の相手側である第２のバンプ（２２）の先端部（２２ａ）を周期的な凹凸を有する形状とした後、これら第１および第２の両バンプ（２１、２２）の先端部（２１ａ、２２ａ）の凹凸部をかみ合わせるように両バンプ（２１、２２）を接触させ、接続を行うようにし、両バンプ（２１、２２）の先端部（２１ａ、２２ａ）を、凹凸を有する形状とすることは、表面に周期的な凹凸を有する形状が設けられた部材（１００）を用い、この部材（１００）の表面を、それぞれのバンプ（２１、２２）の先端部（２１ａ、２２ａ）に押しつけて当該先端部（２１ａ、２２ａ）を変形させることにより行うものであり、この部材（１００）による変形は、第１および第２の各接合部材（１１、１２）における複数個のバンプ（２１、２２）の全部を一度に加圧することにより行うことを、特徴とする。
【０００７】
それによれば、両バンプ（２１、２２）の先端部（２１ａ、２２ａ）に周期的な凹凸を形成し、両バンプ（２１、２２）の凹凸部同士をかみ合わせるように両バンプ（２１、２２）を接触させるため、両バンプ（２１、２２）の接触時における位置ずれを防止することができる。
【００１１】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るバンプ接合体１０の概略断面構成を示す図である。このバンプ接合体は、２つの接合部材１１、１２同士をバンプ２１、２２を介して電気的・機械的に接続してなる。
【００１４】
図１において下側に位置する第１の接合部材１１は、プリント基板やセラミック基板、およびフレキシブル基板などの配線基板または回路基板、シリコンＩＣ基板、あるいは、一般的なフリップチップやＩＣチップなどの半導体チップなどである。
【００１５】
また、上側に位置する第２の接合部材１２は、第１の接合部材１１と同様のものにできるが、たとえば半導体チップなどである。本例では、第１の接合部材１１、第２の接合部材１２ともにシリコン半導体よりなる半導体チップである。
【００１６】
これら両接合部材１１、１２は、ともに対向する一面１１ａ、１２ａが接合面として構成されており、それぞれの接合部材１１、１２の一面１１ａ、１２ａには、金などからなる複数個のバンプ２１、２２が設けられている。
【００１７】
ここで、第１の接合部材１１の一面１１ａに設けられた第１のバンプ２１に対し、第２の接合部材１２においては、その一面１２ａのうちそれぞれの第１のバンプ２１と対向する位置に第２のバンプ２２が設けられている。
【００１８】
これら両バンプ２１、２２は、ワイヤボンディング装置を用いた公知のバンプ形成法、たとえばスタッドバンプやメッキ法などにより形成される。また、バンプ２１、２２の材質としては、金、Ｃｕ、Ａｌなど一般的なバンプ材料が挙げられるが、典型的には、金を主成分とする金バンプが挙げられる。
【００１９】
そして、両バンプ２１、２２同士は、超音波接合や熱圧着により、互いに金属接合されている。こうして、両接合部材１１、１２は、バンプ２１、２２を介して機械的・電気的に接続されている。
【００２０】
次に、本実施形態に係るバンプ接合体１０の製造方法について、図２、図３を参照して説明する。図２（ａ）および（ｂ）は、本製造方法における接合工程を示す概略断面図である。
【００２１】
また、図３（ａ）は、本製造方法におけるバンプ加工工程を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、（ａ）中の凹凸部材１００の表面の拡大図である。なお、図３では、第１の接合部材１１の第１のバンプ２１を加工する場合を示しているが、第２の接合部材１２の第２のバンプ２２の加工方法も、これと同様である。
【００２２】
まず、本製造方法においては、バンプ形成工程として、第１の接合部材１１の一面１１ａに複数個の第１のバンプ２１を設けるとともに、第１の接合部材１１の一面１１ａに対向させる第２の接合部材１２の一面１２ａのうちそれぞれの第１のバンプ２１と対向する位置に第２のバンプ２２を設ける。これら両バンプ２１、２２の形成方法としては、上述したスタッドバンプ法などを採用できる。
【００２３】
このようにして形成される両バンプ２１、２２の個々の形状は、一般的なものであり、図２（ａ）に示されるように、たとえば、バンプ２１、２２の根元部すなわち接合部材１１、１２側の部位から先端部２１ａ、２２ａに向かって次第に細くなった円柱形状をなすものになる。
【００２４】
次に、本製造方法においては、バンプ加工工程として、第１のバンプ２１の先端部２１ａおよび第２のバンプ２２の先端部２２ａを周期的な凹凸を有する形状となるように加工する。
【００２５】
具体的には、図３に示されるように、表面に凹凸を有する形状が設けられた部材としての凹凸部材１００を用いる。この凹凸部材１００は、たとえばセラミックやシリコンあるいは鉄系金属などバンプ２１、２２よりも硬い材質よりなる板材であり、その一面に凹凸形状が形成されている。
【００２６】
ここで、この凹凸形状は、凹部と凸部とが周期をもって繰り返し形成されたものであり、本例では、特に図３（ｂ）に示されるように、四角錐形状いわゆるピラミッド形状の凹凸となっている。この凹凸の周期は例えば５μｍ以下のものにでき、凹凸の高さ（凸部と凹部との高さの差）はたとえば５μｍ程度にできる。
【００２７】
そして、バンプ加工工程では、図３（ａ）に示されるように、この凹凸部材１００の凹凸形状となっている側の一面を、第１のバンプ２１の先端部２１ａに押しつけて当該先端部２１ａを変形させる。
【００２８】
具体的には、凹凸部材１００の凹凸面が第１の接合部材１１の一面１１ａに対向するように、凹凸部材１００を第１の接合部材１１の上に載せ、凹凸部材１００の上から荷重を加えるなどによって加圧する。
【００２９】
それにより、第１のバンプ２１の先端部２１ａには、当該凹凸部材１００の凹凸形状が転写される。そして、第１のバンプ２１の先端部２１ａの凹凸形状は図示しないけれども、図３に示される凹凸部材１００の凹凸形状と実質的に同様の周期的な凹凸を有する形状となる。また、この凹凸部材１００によるバンプの加工は、第２のバンプ２２に対しても同様に行う。
【００３０】
また、このバンプ加工工程では、凹凸部材１００により、各接合部材１１、１２における複数個のバンプ２１、２２の全部を一度に加圧する。このとき、バンプ２１、２２が形成されている接合部材１１、１２を載せているステージ（図示せず）と、凹凸部材１００との平行度を調整することにより、バンプ２１、２２の高さばらつきを修正することが可能となる。
【００３１】
このようにして、バンプ加工工程を行った後、図２（ａ）に示されるように、第１の接合部材１１と第２の接合部材１２とを互いの一面１１ａ、１２ａにて対向させる。第１のバンプ２１と第２のバンプ２２との位置合わせを行う。
【００３２】
そして、図２（ｂ）に示されるように、それぞれの第１のバンプ２１の先端部２１ａと第２のバンプ２２の先端部２２ａとを、加圧しながら接触させる。このとき、各バンプ２１、２２の先端部２１ａ、２２ａには、周期的な凹凸形状が形成されているため、対向する両先端部２１ａ、２２ａの凹凸部がかみ合うように接触がなされる。
【００３３】
そして、両接合部材１１、１２が例えば図２（ｂ）中の左右方向にずれる、すなわち横滑りしようとした場合でも、対向する両先端部２１ａ、２２ａの凹凸部がかみ合って引っかかった状態となっているため、バンプ接触時における横滑りは極力防止できる。
【００３４】
こうして、両バンプ２１、２２の先端部２１ａ、２２ａを接触させた状態で、超音波接合や熱圧着などにより両バンプ２１、２２を電気的に接続する。超音波接合では、両バンプ２１、２２を押しつけ合うように加圧しながら超音波を印加する。また、熱圧着では、両バンプ２１、２２を押しつけ合うように加圧しながら加熱する。
【００３５】
このようにして、両バンプ２１、２２は金属接合され、電気的・機械的に接続され、バンプ２１、２２を介して、両接合部材１１、１２が電気的・機械的に接続され、バンプ接合体１０ができあがる。なお、両バンプ２１、２２の接合が完了した状態では、両バンプ２１、２２の先端部２１ａ、２２ａは、接触前の状態よりも押しつぶされて変形した形となる。
【００３６】
ところで、従来のこの種のバンプ接合体の製造方法においては、バンプ接合における最大の懸念点の１つとして、位置ずれが挙げられる。この位置ずれが生じる原因として、（ａ）各バンプの高さばらつきにより、各バンプに均一に加圧できないため、位置ずれが生じること、（ｂ）バンプの先端部が傾斜しているために、互いのバンプが接触した際に位置ずれを生じることなどが挙げられる。
【００３７】
特に、スタッドバンプにて金バンプを形成する場合は、各バンプの高さばらつきが生じやすく、また、バンプの先端部は傾斜した面となっていることが一般的である。加えて、バンプ接合時に超音波振動を加える場合においては、その振動による位置ずれが生じやすい。
【００３８】
このような問題に対して、本実施形態の製造方法では、両バンプ２１、２２の先端部２１ａ、２２ａに周期的な凹凸を形成している。そして、形成された凹凸は、バンプ２１、２２同士の接合時において、互いの凹部と凸部が噛み合うように接触する。
【００３９】
このとき、凹凸を乗り越えるようにバンプ２１、２２同士が相対的に移動することはまず起こらないため、本実施形態によれば、両バンプ２１、２２の接触時における位置ずれを防止することができる。
【００４０】
（第２実施形態）
図４および図５は、本発明の第２実施形態に係るバンプ接合体の製造方法を示す図であり、図４は接合前の各接合部材１１、１２を示す斜視図、図５は両バンプ２１、２２を接触させた状態において接合部材１１、１２を透過して両バンプ２１、２２の平面的な位置関係を表す図である。なお、図５では、識別のため、便宜上、第1のバンプ２１にハッチングを施してある。
【００４１】
本製造方法は、上記第１実施形態における凹凸形状を形成するバンプ加工工程を行わずに、上記位置ずれを防止するものであり、以下、上記第１実施形態の製造方法との相違点を中心に述べることとする。
【００４２】
本実施形態の製造方法では、図４に示されるように、バンプ形成工程において、互いに接続される第１のバンプ２１と第２のバンプ２２との組において、第１のバンプ２１および第２のバンプ２２の一方のバンプを複数個のものとする。
【００４３】
図４に示される例では、図中の丸で囲んだＡ部における第１のバンプ２１、第２のバンプ２２が、互いに接続される組を構成しており、この組において、第２のバンプ２２を３個のものとしている。
【００４４】
例えば、この３個の第２のバンプ２２は３角形の頂点を構成するように配置されており、この３個の第２のバンプ２２の間に、これに対応する第１のバンプ２１の先端部２１ａが丁度入り込むようになっている。
【００４５】
本製造方法では、このように各接合部材１１、１２にバンプ２１、２２を形成した後、第１の接合部材１１と第２の接合部材１２とを互いの一面１１ａ、１２ａにて対向させ、第１のバンプ２１と第２のバンプ２２との位置合わせを行う。
【００４６】
そして、それぞれの第１のバンプ２１の先端部２１ａと第２のバンプ２２の先端部２２ａとを、加圧しながら接触させる。このとき、互いに接続される第１のバンプ２１と第２のバンプ２２との組においては、図５に示されるように、３個の第２のバンプ２２の間に、第１のバンプ２１の先端部２１ａが入り込んだ状態となり、この状態で両バンプ２１、２２が接触する。
【００４７】
なお、図５においては、１個同士の接続されるべき第１のバンプ２１と第２のバンプ２２とは、識別のため便宜上ずらして示してあるが、実際には、これら両バンプ２１、２２は、丁度重なり合うように接触するものである。
【００４８】
そして、本製造方法における両バンプ２１、２２の接触の際には、接続されるべき第１のバンプ２１と第２のバンプ２２とで、複数個とした第２のバンプ２２の間に第１のバンプ２１の先端部２１ａが入り込んだ形となり、両バンプ２１、２２がかみ合って係止された状態で接触する。そのため、バンプ接触時における横滑りは極力防止できる。
【００４９】
その後は、本製造方法においても、上記実施形態と同様に、両バンプ２１、２２の先端部２１ａ、２２ａを接触させた状態で、超音波接合や熱圧着などにより両バンプ２１、２２を電気的に接続する。
【００５０】
このとき、３個の第２のバンプ２２と１個の第１のバンプ２１とでは、互いの先端部２１ａ、２２ａは、図５に示されるように、当該先端部２１ａ、２２ａの周辺部で接触するものであり、この接触部にて接続が行われる。
【００５１】
こうして、本実施形態によっても、両バンプ２１、２２は電気的・機械的に接続され、バンプ２１、２２を介して、両接合部材１１、１２が電気的・機械的に接続されたバンプ接合体ができあがる。
【００５２】
そして、本実施形態の製造方法によれば、上述したように、複数個の第２のバンプ２２の間に他方の第１のバンプ２１の先端部２１ａが入り込んで、かみ合った状態で接触するため、両バンプ２１、２２の接触時における位置ずれを防止することができる。
【００５３】
なお、図４、図５に示される例では、第２のバンプ２２を３個とし、これに接続される第１のバンプ２１を１個のものとしたが、本実施形態においては、これとは逆に、第２のバンプ２２を１個のものとし、これに接続される第１のバンプ２１を３個のものとしてもよい。
【００５４】
また、複数個としてた一方のバンプの間に他方のバンプの先端部が入り込んだ形となって両バンプ２１、２２が係止された状態で接触するならば、複数個とする一方のバンプの個数は２個でもよいし、４個以上でもよい。
【００５５】
（第３実施形態）
上記第２実施形態では、互いに接続される第１のバンプ２１と第２のバンプ２２との組において、これら両バンプ２１、２２の一方のバンプを複数個のものとし、他方を１個のものとしたが、両方のバンプ２１、２２を複数個としてもよい。
【００５６】
つまり、接続される組において、第１および第２の両バンプ２１、２２の両方を複数個のものとした場合でも、一方のバンプと他方のバンプとがかみ合った状態で接触し、位置ずれを防止できるようになっていればよい。
【００５７】
本発明の第３実施形態は、そのような第１および第２の両バンプ２１、２２の両方を複数個のものとした場合を提供するものである。
【００５８】
図６および図７は、本発明の第３実施形態に係るバンプ接合体の製造方法を示す図であり、図６は接合前の各接合部材１１、１２を示す斜視図、図７は両バンプ２１、２２を接触させた状態において接合部材１１、１２を透過して両バンプ２１、２２の平面的な位置関係を表す図である。なお、図７では、識別のため、便宜上、第1のバンプ２１にハッチングを施してある。
【００５９】
ここでは、図６に示されるように、バンプ形成工程において、互いに接続される第１のバンプ２１と第２のバンプ２２との組において、第１のバンプ２１および第２のバンプ２２の両方を２個のものとした組を設ける。
【００６０】
そして、このようにバンプ２１、２２が形成された各接合部材１１、１２を、バンプ２１、２２を介して対向させ、それぞれの第１のバンプ２１の先端部２１ａと第２のバンプ２２の先端部２２ａとを、加圧しながら接触させる。
【００６１】
このとき、本製造方法においては、図７に示されるように、接続される第１および第２のバンプ２１、２２をともに２個とした組において、一方の２個のバンプを結ぶ線と他方の２個のバンプを結ぶ線とが十字形状となるように重ねる。なお、図７においても、上記図５と同様の理由で、１個同士の接続されるべき第１のバンプ２１と第２のバンプ２２とは、識別のため便宜上ずらして示してある。
【００６２】
そして、この十字形状が形成された状態で、両バンプ２１、２２の先端部２１ａ、２２ａ同士が接触するため、２個同士の両バンプ２１、２２の組によって横滑りが防止された状態となる。その後は、本実施形態においても、超音波接合や熱圧着などによる両バンプ２１、２２の接続を行い、バンプ接合体ができあがる。
【００６３】
そして、本実施形態の製造方法によれば、２個同士の両バンプ２１、２２の組における両バンプ２１、２２のかみ合いによって、両バンプ２１、２２の接触時における位置ずれを防止することができる。
【００６４】
（他の実施形態）
なお、第１の接合部材１１、第２の接合部材１２ともに半導体チップであること以外にも、例えば、両接合部材１１、１２の一方が配線基板で他方が半導体チップであったり、あるいは、両方とも配線基板であってもよい。
【００６５】
また、第１の接合部材、第２の接合部材としては、それぞれの接合面にバンプが形成されるものであるならば上記実施形態に示されるものに限定されるものではなく、たとえば、接合部材としては、パッケージやリードフレームなどであってもよい。
【００６６】
また、バンプ２１、２２の先端部２１ａ、２２ａに形成される周期的な凹凸形状としては、凹部と凸部とが一定の周期をもって繰り返し形成されたものであればよく、上記図３に示したようなピラミッド形状の凹凸以外にも、たとえば球面形状、柱状の凹凸などであってもよい。これら種々の凹凸形状は、上記凹凸部材の凹凸形状を変えることで実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るバンプ接合体の概略断面図である。
【図２】第１実施形態の製造方法における接合工程を示す概略断面図である。
【図３】（ａ）は、第１実施形態の製造方法におけるバンプ加工工程を示す図であり、（ｂ）は（ａ）中の凹凸部材の表面の拡大図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るバンプ接合体の製造方法における接合前の各接合部材を示す斜視図である。
【図５】第２実施形態における両バンプを接触させた状態の両バンプの平面的な位置関係を表す図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係るバンプ接合体の製造方法における接合前の各接合部材を示す斜視図である。
【図７】第３実施形態における両バンプを接触させた状態の両バンプの平面的な位置関係を表す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１１…第１の接合部材、１１ａ…第１の接合部材の一面、
１２…第２の接合部材、１２ａ…第２の接合部材の一面、
２１…第１のバンプ、２１ａ…第１のバンプの先端部、
２２…第２のバンプ、２２ａ…第２のバンプの先端部、１００…凹凸部材。
【図１】
0004661657.tif 000002
【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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