(57)【要約】【課題】接合信頼性の高い導電性バンプの形成方法を提供する。【解決手段】基板上に形成されたＵＢＭ層上に、種々の成分およびこれらの配合比率が異なるフラックスを複数回塗布し、これによりＵＢＭ層と導電性ボールそれぞれの表面酸化膜を各々効果的に除去でき、さらに低粘性系フラックスで問題となる電極上の導電性ボールの固定力不足と印刷法あるいはスタンプ法において問題となる塗布量のばらつきに起因するボール離脱などの不具合をいずれも緩和させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された下地電極上に、導電性ボール付け用フラックスを複数回塗布するステップと、前記導電性ボール付け用フラックスが塗布された下地電極上に導電性ボールを搭載するステップと、熱処理によって前記導電性ボールを溶融させてバンプを形成するステップとを備えることを特徴とする導電性バンプの形成方法。
【請求項２】
前記フラックス塗布方法が、スピンコート法、印刷法、スタンプ法の少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記載の導電性バンプの形成方法。
【請求項３】
前記複数回塗布するフラックスは、樹脂成分、チキソトロピック剤成分、活性剤成分、ｐＨ調節剤成分、溶剤成分のうち少なくとも一つが他のフラックスの成分と異なることを特徴とする請求項１記載の導電性バンプの形成方法。
【請求項４】
前記複数回塗布するフラックスは、樹脂成分、チキソトロピック剤成分、活性剤成分、ｐＨ調節剤成分、溶剤成分の内の少なくとも一つの配合比率が他のフラックスと異なることを特徴とする請求項１又は３に記載の導電性バンプの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極へのフラックス塗布方法、低融点合金又は金属よりなる微細導電性バンプの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯型情報機器や携帯ビデオカメラ等の普及に伴い、小型の半導体パッケージが求められている。ＬＳＩの高性能化に伴い電極数も増加傾向にある。このような小型でかつ多端子の実装を実現する方法としては、狭ピッチの基板電極に直接チップを搭載するフリップチップがある。また、端子の配置を周辺配置から面配置にすることにより、極端な狭ピッチ化をせず多端子化するＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）やＣＳＰ（チップサイズパッケージ）が開発されている。
【０００３】
上記のいずれの場合においても、半田等の低融点合金あるいは金属よりなる接続端子（バンプ）を基板等の電極に形成する必要がある。半田等の低融点合金あるいは金属よりなる導電性ボールを用いてバンプを形成する方法は有力なバンプ形成法である。導電性ボールよりバンプを形成する際には、電極との接合を十分確保するために電極にフラックスを塗布し導電性ボールを仮固定した後、導電性ボールをその融点以上の温度で加熱溶融して電極に接合させる必要がある。
【０００４】
一般に導電性ボール接合のためには、導電性ボール表面と、対する電極表面の酸化物などの汚れを除去すると共に、導電性ボール接合時の金属表面の再酸化を防止して、導電性ボールの表面張力を低下させ、金属表面に溶融した導電性ボールが濡れ易くする、導電性ボール付け用フラックスが使用される。このフラックスとしては、ロジンなどの熱可塑性樹脂系フラックスに、酸化膜を除去する活性剤等を加えたフラックスが用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
導電性ボール表面と、前記導電性ボールに対する電極の表面に存在する酸化物などの汚れを除去する目的でフラックス中には種々の有機酸が配合されているが、導電性ボール表面と電極の表面とでは存在する酸化物の種類が異なるため、各々の酸化物を除去するためのフラックス中の有機酸成分や配合比率に関してそれぞれ独立に最適な仕様を設計することができないという課題がある。また、フラックス塗布方法に関しては、基板全面に塗布するスピンコート法や特定箇所のみに塗布する印刷法、スタンプ法などがあるが、スピンコート法では基板全面に均一に塗布できるが、高粘度系のフラックスが使えないため導電性ボールの電極上への固定力が小さいという問題があった。一方、基板上の特定箇所のみ塗布する印刷法やスタンプ法では高粘度のフラックスを塗布できるという利点を有するが、基板内の塗布量のばらつきが大きいという問題を有していた。
【０００６】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、接合信頼性の高い導電性バンプの形成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】
本発明に係る導電性バンプの形成方法は、基板上に形成された下地電極上に、導電性ボール付け用フラックスを複数回塗布するステップと、前記導電性ボール付け用フラックスが塗布された下地電極上に導電性ボールを搭載するステップと、熱処理によって前記導電性ボールを溶融させてバンプを形成するステップとを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、導電性ボール付け用フラックスを複数回塗布することで各フラックス層中の樹脂成分、チキソトロピック剤成分、活性剤成分、ｐＨ調節剤成分、溶剤成分及びこれらの配合比率を独立に調節できる。これにより、電極側と導電性ボール側の表面酸化膜を除去するためのフラックス中の活性剤成分設計を各々独立して最適化させることが可能となる。
【０００９】
ここで、スピンコート法、印刷法、スタンプ法の少なくともいずれかの手段を用いることによりフラックスを電極上に塗布することが好ましい。これにより基板全面に配置されている電極上に、スピンコート法にて均一に塗布された低粘性系フラックス上に高粘性系フラックスを印刷法あるいはスタンプ法にて電極上のみに塗布されるため、低粘性系フラックスで問題となる電極上の導電性ボールの固定力不足と印刷法あるいはスタンプ法において問題となる塗布量のばらつきをいずれも緩和させることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る導電性バンプ方法について図面に基づき詳細に説明する。本実施形態のフラックスの塗布方法として図２、図３及び図４にそれぞれにスピンコート法、印刷法、スタンプ法の概略を示す。
【００１１】
図２に示すスピンコート法は、基板１０を基板回転ステージ２６に真空吸着等を利用して固定した後に、所定の回転数で基板回転ステージ２６を回転させ、フラックス塗布ノズル２８よりフラックス３０を一定量基板１０の中心部に塗布し一定時間回転させることにより基板１０全面に均一量のフラックスを塗布する方法である。
【００１２】
図３に示す印刷法は、基板１０上のフラックスを塗布するＵＢＭ（Ｕｎｄｅｒ  Ｂｕｍｐ  Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ）層１６の場所に相当する箇所のみ開口させた印刷用転写マスク３２を基板１０上に接触配置した後、スキージ３４に所定量のフラックス３０を導入し、スキージ３４を基板１０に所定の圧力で押し当てながら基板１０全面を所定の速さで滑らせることにより、印刷用転写マスク３２の開口部を介してＵＢＭ層１６上のみに所定量のフラックス３０を塗布する方法である。
【００１３】
図４に示すスタンプ法は、基板１０上のＵＢＭ層１６の場所に対応したスタンプヘッド３６の先端に所定量のフラックス３０を付着させておき、スタンプヘッド３６の先端を所定の圧力で基板１０上に押し当てることにより、ＵＢＭ層１６上のみにフラックス３０を塗布する方法である。
【００１４】
図１は本実施形態により基板上にフラックスを塗布し、さらにその上に導電性ボールを搭載した様子を示す断面図である。基板１０における電極パッド１２上にはＵＢＭ層１６が形成されている。これは、導電性ボール２４を基板に接合する際に導電性ボール２４を構成する金属元素が基板１０中に拡散し、基板１０中の図示しない素子を破壊することを防止するために設けている。
【００１５】
図１（ａ）はＵＢＭ層１６を含む基板全面にスピンコート法にて第１のフラックス１８を塗布した様子を示す断面図である。第１のフラックス１８はＵＢＭ層１６上に存在する金属酸化膜を効率的に除去でき、スピンコート法にて基板１０全面に均一に塗布できるように活性剤やチキソトロピック剤などの成分組成が最適化されている。
【００１６】
図１（ｂ）は第２のフラックス２０をスピンコート法にて基板全面に塗布した様子を斜め上側から見た図である。第２のフラックス２０は導電性ボール表面に存在する金属酸化膜を効率的に除去でき、スピンコート法にて基板１０全面に均一に塗布できるように活性剤やチキソトロピック剤などの成分組成が最適化されている。
【００１７】
図１（ｃ）は、第３のフラックス２２を印刷法またはスタンプ法にてＵＢＭ層１６上のみに塗布した様子を示した断面図である。第３のフラックス２２は第２のフラックス２０と同じ活性剤成分を有しているが、チキソトロピック剤の配合量を変えることにより第２のフラックス２０よりも粘性が高く設定し、導電性ボール２２を固定するために十分な粘性特性を有している。
【００１８】
図１（ｄ）の断面図に示すように第３のフラックス２２上に導電性ボール２２を搭載する。導電性ボール２４の搭載方法の断面図を図５に示す。ボール搭載ヘッド３８の下面に配列板４０が取り付けられている。この配列板４０は、ＵＢＭ層１６に対応した位置に吸着孔４２を備えており、図示しない真空源によりボール搭載ヘッド内に吸着孔４２を通して真空排気されている。吸着孔４２には真空排気にて吸着された導電性ボール２４が配列されている。導電性ボール２４が配列された配列板４０を基板１０に対して所定の圧力で押し付け、真空排気を停止しボール搭載ヘッド３８内を外部と同圧力以上に変化させ、配列板４０を基板１０上から離すと導電性ボール２４はフラックス３０の粘性力によりＵＢＭ層に搭載される。導電性ボール２４をＵＢＭ層１６に搭載した後、所定の条件で加熱処理を行うと、第１のフラックス１８が主としてＵＢＭ層１６上の表面酸化膜を除去し、かつ第２および第３のフラックス２０，２２が導電性ボール表面の表面酸化膜を除去しながらＵＢＭ層１６と導電性ボール２４間で反応が進行し、最終的に図１（ｅ）の断面図に示すように導電性ボール２４がＵＢＭ層１６上に接合され、ボール搭載は完了する。
【００１９】
【実施例】
次に、本発明の実施例について図１を用いて説明する。基板１０はシリコンウェハーであり電極パッド１２はＡｌ合金からなる。またＵＢＭ層１６は下層からＴｉ／Ｃｕで構成されており、直径２００μｍの円形を呈している。今、基板１０上全面に第１のスピンコート処理にて第１のフラックス１８を塗布する（図１（ａ））。第１のスピンコート処理シーケンスは、第１段階が３００ｒｐｍで５秒間、第２段階が１５００ｒｐｍで１０秒間とした。本処理シーケンスにより平坦部における第１のフラックス１８の厚さが１５μｍとなるように、第１のフラックス１８の粘度が調節されており、さらにＵＢＭ層１６の最上層であるＣｕ表面の酸化膜を除去するために最適な有機酸が配合されている。次に第２のスピンコート処理にて第２のフラックス２０を塗布する（図１（ｂ））。第２のスピンコート処理シーケンスも第１のスピンコート処理シーケンスと同様であるが、平坦部における第２のフラックス２０の厚さが２０μｍとなるように、第２のフラックス２０の粘度が調節されており、さらに半田ボール表面の酸化膜を除去するために最適な有機酸が配合されている。続いて印刷法により第３のフラックス２２をＵＢＭ層１６上に堆積する（図１（ｃ））。この際、第３のフラックス中の有機酸は第２のフラックスと同じ成分であり、さらにＵＢＭ層１６上の第３のフラックス厚が３０μｍとなるように、印刷転写マスクの厚さおよびスキージの圧力が調整されている。その後、直径２００μｍの鉛フリー半田ボール２４を図示しないボール搭載装置によりＵＢＭ層１６上に搭載する（図１（ｄ））。その後、図示しない加熱装置内で半田ボール２２が搭載された基板１０を加熱処理して半田ボール２２とＵＢＭ層１６を反応させ、最終的にＵＢＭ層１６上に半田ボール２２を接合させる（図１（ｅ））。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による導電性ボール付け用フラックス塗布方法は、導電性ボール表面と電極の表面に存在する酸化物をそれぞれ最適な条件で除去できるため、導電性ボール溶融工程において電極上の導電性ボールの濡れ性が著しく改善され、さらに本発明により各々の電極上に安定した量のフラックスを供給できるという効果も加わることから導電性ボールの搭載歩留が向上し、それにより導電性ボールの追加搭載に関わる救済作業量を低下せしめることから、生産性の向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態により基板上にフラックスを塗布し、さらにその上部に導電性ボールを搭載した様子を示す断面図である。
【図２】スピンコート法により基板上にフラックスが塗布される様子を示した図である。
【図３】印刷法により基板上にフラックスが塗布される様子を示した図である。
【図４】スタンプ法により基板上にフラックスが塗布される様子を示した図である。
【図５】ＵＢＭ層上への導電性ボールの搭載方法を示した図である。
【符号の説明】
１０：半導体基板
１２：電極パッド
１４：パッシベーション膜
１６：ＵＢＭ層
１８：第１のフラックス
２０：第２のフラックス
２２：第３のフラックス
２４：導電性ボール
２６：基板回転ステージ
２８：フラックス塗布ノズル
３０：フラックス
３２：印刷用転写マスク
３４：スキージ
３６：スタンプヘッド
３８：ボール搭載ヘッド
４０：配列板
４２：吸着孔
【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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