JP3470245B2 - バンプ形成用金属粒 - Google Patents
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- H01L2224/73204—Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
-
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
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- H05K3/3478—Applying solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns
Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体チップ又はこれを
搭載するキャリアにバンプを形成するための金属粒に関
する。
搭載するキャリアにバンプを形成するための金属粒に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの高集積化に伴って、半導体チッ
プの入出力信号端子及び電源供給端子の数が飛躍的に増
大しており、それに伴って、半導体チップとそれを搭載
するキャリアとの接続がワイヤボンディングからバンプ
を利用したフリップチップボンディングに移行してい
る。また、キャリアもバンプを利用したＢＧＡ（Ｂall
Ｇrid Ａrray）を採用することによって外部端子の高密
度化が図られている。これによって、半導体チップ又は
キャリアの実装面積を小さくすることができる。また、
ワイヤボンディングより配線長を短くすることができ、
寄生容量が小さくなるので信号伝播遅延時間が短くなっ
て、クロック周波数が１００ＭＨｚを越えるような高速
駆動にも対応することが可能になった。
プの入出力信号端子及び電源供給端子の数が飛躍的に増
大しており、それに伴って、半導体チップとそれを搭載
するキャリアとの接続がワイヤボンディングからバンプ
を利用したフリップチップボンディングに移行してい
る。また、キャリアもバンプを利用したＢＧＡ（Ｂall
Ｇrid Ａrray）を採用することによって外部端子の高密
度化が図られている。これによって、半導体チップ又は
キャリアの実装面積を小さくすることができる。また、
ワイヤボンディングより配線長を短くすることができ、
寄生容量が小さくなるので信号伝播遅延時間が短くなっ
て、クロック周波数が１００ＭＨｚを越えるような高速
駆動にも対応することが可能になった。
【０００３】前述したバンプは、半導体チップに設けら
れた配線又はパッド上、或いはキャリアを貫通したスル
ーホール上に形成してある。そのようなバンプとして、
例えば特開平 4−280633号公報には、半導体チップのＡ
ｌパッド表面に半田ボールを載置し、加熱溶融して半田
バンプとしたものが開示されている。一方、特開昭62−
112355公報では前述した半田ボールに代えて、球状に成
形した銅，コバール又は４２アロイを芯材にしてその表
面を半田又は共晶銀で被覆したバンプ形成用ボールを導
電材が充填されたスルーホール上に載置し、被覆部分を
加熱溶融して芯材をキャリアに固定することによってバ
ンプとしたものが提案されている。
れた配線又はパッド上、或いはキャリアを貫通したスル
ーホール上に形成してある。そのようなバンプとして、
例えば特開平 4−280633号公報には、半導体チップのＡ
ｌパッド表面に半田ボールを載置し、加熱溶融して半田
バンプとしたものが開示されている。一方、特開昭62−
112355公報では前述した半田ボールに代えて、球状に成
形した銅，コバール又は４２アロイを芯材にしてその表
面を半田又は共晶銀で被覆したバンプ形成用ボールを導
電材が充填されたスルーホール上に載置し、被覆部分を
加熱溶融して芯材をキャリアに固定することによってバ
ンプとしたものが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】半導体チップは消費電
力を低減するために低電圧駆動化が図られており、駆動
電圧が低下するに従って、半田ボール及びバンプ形成用
ボール等の従来のバンプ形成用金属粒にあっては、該バ
ンプ形成用金属粒によって形成されたバンプとチップ又
はキャリアとの接触部分で生じる電圧によってノイズが
発生するという問題があった。
力を低減するために低電圧駆動化が図られており、駆動
電圧が低下するに従って、半田ボール及びバンプ形成用
ボール等の従来のバンプ形成用金属粒にあっては、該バ
ンプ形成用金属粒によって形成されたバンプとチップ又
はキャリアとの接触部分で生じる電圧によってノイズが
発生するという問題があった。
【０００５】バンプが形成される半導体チップの配線又
はパッド、或いはキャリアのスルーホールの導電材に
は、多くの場合Ａｌが使用されている。これは、Ａｌの
抵抗率が低く、ＳｉＯ2 との接着が良好であり、また成
膜及びパターニングが容易であり、更に価格が低い等の
ためである。一方、そのようなＡｌに接触するバンプ
は、半田ボールの半田（Ｐｂ−Ｓｎ）又は芯材の金属で
あり、両者の電極電位差が大きい。更に、Ａｌとバンプ
との接触部分には大気中から微量の水分が局在してお
り、これによってガルバニ型電池が形成され、その電池
効果によって前述した電圧が生じるのである。
はパッド、或いはキャリアのスルーホールの導電材に
は、多くの場合Ａｌが使用されている。これは、Ａｌの
抵抗率が低く、ＳｉＯ2 との接着が良好であり、また成
膜及びパターニングが容易であり、更に価格が低い等の
ためである。一方、そのようなＡｌに接触するバンプ
は、半田ボールの半田（Ｐｂ−Ｓｎ）又は芯材の金属で
あり、両者の電極電位差が大きい。更に、Ａｌとバンプ
との接触部分には大気中から微量の水分が局在してお
り、これによってガルバニ型電池が形成され、その電池
効果によって前述した電圧が生じるのである。
【０００６】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところはＡｌ又はＡｌを５０
原子％以上含有する合金を使用することによって、電池
効果の発生を抑制し、低い駆動電圧でもノイズの発生を
防止することができるバンプ形成用金属粒を提供するこ
とにある。
であって、その目的とするところはＡｌ又はＡｌを５０
原子％以上含有する合金を使用することによって、電池
効果の発生を抑制し、低い駆動電圧でもノイズの発生を
防止することができるバンプ形成用金属粒を提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１発明に係るバンプ形
成用金属粒は、半導体チップ又はこれを搭載するキャリ
アにバンプを形成するために使用するバンプ形成用金属
粒において、Ａｌを５０原子％以上含有し、Ａｇ，Ｃ
ｕ，Ｐｄ，Ｓｉ及びＧｅからなる群から選択した１又は
複数の元素を含有する合金によって形成してあることを
特徴とする。
成用金属粒は、半導体チップ又はこれを搭載するキャリ
アにバンプを形成するために使用するバンプ形成用金属
粒において、Ａｌを５０原子％以上含有し、Ａｇ，Ｃ
ｕ，Ｐｄ，Ｓｉ及びＧｅからなる群から選択した１又は
複数の元素を含有する合金によって形成してあることを
特徴とする。
【０００８】第２発明に係るバンプ形成用金属粒は、半
導体チップ又はこれを搭載するキャリアにバンプを形成
するために使用するバンプ形成用金属粒において、Ａｌ
を５０原子％以上含有し、Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，及びＧｅ
のそれぞれと他の元素との固溶体からなる群から選択し
た１又は複数の固溶体を含有する合金によって形成して
あることを特徴とする。
導体チップ又はこれを搭載するキャリアにバンプを形成
するために使用するバンプ形成用金属粒において、Ａｌ
を５０原子％以上含有し、Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，及びＧｅ
のそれぞれと他の元素との固溶体からなる群から選択し
た１又は複数の固溶体を含有する合金によって形成して
あることを特徴とする。
【０００９】第３発明に係るバンプ形成用金属粒は、第
１又は第２発明において、前記合金で形成してなる芯部
の表面を蝋材で被覆してあることを特徴とする。
１又は第２発明において、前記合金で形成してなる芯部
の表面を蝋材で被覆してあることを特徴とする。
【００１０】
【００１１】
【００１２】第４発明に係るバンプ形成用金属粒は、第
１又は第２発明において、Ａｌと、Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，
Ｓｉ若しくはＧｅ、又はＡｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，及びＧｅの
それぞれと他の元素との固溶体の内の１つとを含有する
二元系の合金におけるＡｌの含有率は、その二元系の共
晶におけるＡｌの含有率以上であることを特徴とする。
１又は第２発明において、Ａｌと、Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，
Ｓｉ若しくはＧｅ、又はＡｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，及びＧｅの
それぞれと他の元素との固溶体の内の１つとを含有する
二元系の合金におけるＡｌの含有率は、その二元系の共
晶におけるＡｌの含有率以上であることを特徴とする。
【００１３】第５発明に係るバンプ形成用金属粒は、第
１又は第２発明において、Ａｌと、Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，
Ｓｉ若しくはＧｅ、又はＡｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，及びＧｅの
それぞれと他の元素との固溶体の内の複数とを含有する
多元系の合金におけるＡｌの含有率は、ＡｌとＡｌ以外
の各構成元素とのそれぞれの共晶におけるＡｌの含有率
を積算した含有率以上であることを特徴とする。
１又は第２発明において、Ａｌと、Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，
Ｓｉ若しくはＧｅ、又はＡｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，及びＧｅの
それぞれと他の元素との固溶体の内の複数とを含有する
多元系の合金におけるＡｌの含有率は、ＡｌとＡｌ以外
の各構成元素とのそれぞれの共晶におけるＡｌの含有率
を積算した含有率以上であることを特徴とする。
【００１４】第６発明に係るバンプ形成用金属粒は、第
２，第４又は第５発明において、前記他の元素は、Ａｇ
に対してはＡｓ，Ｃｄ，Ｓｂ，Ｓｎ及びＺｎであり、Ｃ
ｕに対してはＡｓ，Ａｕ，Ｃｄ，Ｍｎ，Ｓｂ，Ｓｎ及び
Ｚｎであり、Ｐｄに対してはＡｕ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｎ，
Ｎｉ，Ｐｂ及びＳｎであり、Ｇｅに対してはＡｓ及びＳ
ｂであることを特徴とする。
２，第４又は第５発明において、前記他の元素は、Ａｇ
に対してはＡｓ，Ｃｄ，Ｓｂ，Ｓｎ及びＺｎであり、Ｃ
ｕに対してはＡｓ，Ａｕ，Ｃｄ，Ｍｎ，Ｓｂ，Ｓｎ及び
Ｚｎであり、Ｐｄに対してはＡｕ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｎ，
Ｎｉ，Ｐｂ及びＳｎであり、Ｇｅに対してはＡｓ及びＳ
ｂであることを特徴とする。
【００１５】
【作用】第１発明のバンプ形成用金属粒にあっては、Ａ
ｌを５０原子％以上含有するため、所定の元素を用いた
合金になすことによって、該バンプ形成用金属粒によっ
て形成したバンプの電極電位をＡｌの電極電位と略同じ
にしつつ、バンプ形成用金属粒の融点及び軟化点をＡｌ
より低くすることができる。そのため、該バンプ形成用
金属粒と半導体チップ又はキャリアとを位置決めし、熱
圧着することによって、蝋材を使用しなくても、半導体
チップ又はキャリアのＡｌに加熱による影響を及ぼすこ
となくバンプが形成される。また、合金の電極電位はＡ
ｌのそれとあまり差異がなく、当接部分における電池効
果の発生が抑制される。
ｌを５０原子％以上含有するため、所定の元素を用いた
合金になすことによって、該バンプ形成用金属粒によっ
て形成したバンプの電極電位をＡｌの電極電位と略同じ
にしつつ、バンプ形成用金属粒の融点及び軟化点をＡｌ
より低くすることができる。そのため、該バンプ形成用
金属粒と半導体チップ又はキャリアとを位置決めし、熱
圧着することによって、蝋材を使用しなくても、半導体
チップ又はキャリアのＡｌに加熱による影響を及ぼすこ
となくバンプが形成される。また、合金の電極電位はＡ
ｌのそれとあまり差異がなく、当接部分における電池効
果の発生が抑制される。
【００１６】
【００１７】第３発明のバンプ形成用金属粒にあって
は、合金で形成された芯部の表面を蝋材で被覆してあ
り、蝋材を加熱溶融して、合金を半導体チップ又はキャ
リアに当接・固定する。これによって、当接部分におけ
る電池効果の発生が抑制される。
は、合金で形成された芯部の表面を蝋材で被覆してあ
り、蝋材を加熱溶融して、合金を半導体チップ又はキャ
リアに当接・固定する。これによって、当接部分におけ
る電池効果の発生が抑制される。
【００１８】第１，第２及び第６発明のバンプ形成用金
属粒にあっては、合金はＡｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｓｉ及びＧ
ｅ、又はＡｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，若しくはＧｅと、それぞれ
の元素と固溶体を形成する他の元素とによって形成され
た各固溶体の内の１又は複数を含有する。これらはＡｌ
と事実上固溶体を形成せずに共晶凝固するため、合金の
電極電位はＡｌのそれと略同じである。従って、このよ
うな合金で形成されたバンプにあっては電池効果が発生
しない。前述した他の元素は、Ａｇに対してはＡｓ，Ｃ
ｄ，Ｓｂ，Ｓｎ及びＺｎであり、Ｃｕに対してはＡｓ，
Ａｕ，Ｃｄ，Ｍｎ，Ｓｂ，Ｓｎ及びＺｎであり、Ｐｄに
対してはＡｕ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｐｂ及びＳｎ
であり、Ｇｅに対してはＡｓ及びＳｂである。
属粒にあっては、合金はＡｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｓｉ及びＧ
ｅ、又はＡｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，若しくはＧｅと、それぞれ
の元素と固溶体を形成する他の元素とによって形成され
た各固溶体の内の１又は複数を含有する。これらはＡｌ
と事実上固溶体を形成せずに共晶凝固するため、合金の
電極電位はＡｌのそれと略同じである。従って、このよ
うな合金で形成されたバンプにあっては電池効果が発生
しない。前述した他の元素は、Ａｇに対してはＡｓ，Ｃ
ｄ，Ｓｂ，Ｓｎ及びＺｎであり、Ｃｕに対してはＡｓ，
Ａｕ，Ｃｄ，Ｍｎ，Ｓｂ，Ｓｎ及びＺｎであり、Ｐｄに
対してはＡｕ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｐｂ及びＳｎ
であり、Ｇｅに対してはＡｓ及びＳｂである。
【００１９】第４，第５及び第６発明のバンプ形成用金
属粒にあっては、合金におけるＡｌの含有率は、Ａｇ，
Ｃｕ，Ｐｄ，Ｓｉ若しくはＧｅとＡｌとの二元系、又は
Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，若しくはＧｅ及びそれぞれの元素と
固溶体を形成する他の元素との固溶体とＡｌとの二元系
にあっては、その二元系の共晶におけるＡｌの含有率以
上である。また、多元系の合金におけるＡｌの含有率
は、その多元系を構成するＡｌ以外の各元素とＡｌとの
それぞれの二元系の共晶におけるＡｌの含有率を積算し
た含有率以上である。そのため、金属粒を製造する際の
溶融・冷却によってもＡｌとの固溶体が形成されず、合
金の電極電位が変化しない。なお、Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，
又はＧｅのそれぞれと他の元素との固溶体と、Ａｌとの
合金の系は、前者の固溶体を所定組成の構成物質とみな
せばマクロ的には二元系として扱うことができる。
属粒にあっては、合金におけるＡｌの含有率は、Ａｇ，
Ｃｕ，Ｐｄ，Ｓｉ若しくはＧｅとＡｌとの二元系、又は
Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，若しくはＧｅ及びそれぞれの元素と
固溶体を形成する他の元素との固溶体とＡｌとの二元系
にあっては、その二元系の共晶におけるＡｌの含有率以
上である。また、多元系の合金におけるＡｌの含有率
は、その多元系を構成するＡｌ以外の各元素とＡｌとの
それぞれの二元系の共晶におけるＡｌの含有率を積算し
た含有率以上である。そのため、金属粒を製造する際の
溶融・冷却によってもＡｌとの固溶体が形成されず、合
金の電極電位が変化しない。なお、Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，
又はＧｅのそれぞれと他の元素との固溶体と、Ａｌとの
合金の系は、前者の固溶体を所定組成の構成物質とみな
せばマクロ的には二元系として扱うことができる。
【００２０】
【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て具体的に説明する。 （実施例１）図１は本発明に係るバンプ形成用金属粒を
示す断面図であり、バンプ形成用金属粒１は球状の芯部
1aと該芯部1aの表面を被覆する被覆部1bを備えている。
芯部1aは、所要重量のＡｌ片を加熱溶融し、溶融Ａｌの
表面張力によって球状化させた後、冷却することによっ
て形成してあり、その直径は概ね１ｍｍ以下である。ま
た、被覆部1bは芯部1aの表面に鉛−錫半田，鉛−亜鉛等
の蝋材を溶液中で還元して析出させるメッキ法によって
被覆して形成してある。この被覆部1bの厚さは、蝋材が
溶融して周辺へ流出するのを防止すべく芯部1aの直径の
１／１２以下が望ましく、更にメッキ不均一による影響
を抑制するために５０μｍ以下が望ましい。被覆部1bの
厚さは、電界メッキの場合には通電する電流及び時間を
制御することによって、また無電界メッキの場合には浴
組成，温度及び時間を制御することによって調節するこ
とができる。なお、被覆部1bの形成は、メッキ法に限ら
ず、半田蒸着法及び溶融半田浸漬法等，公知の方法を用
いることができる。
て具体的に説明する。 （実施例１）図１は本発明に係るバンプ形成用金属粒を
示す断面図であり、バンプ形成用金属粒１は球状の芯部
1aと該芯部1aの表面を被覆する被覆部1bを備えている。
芯部1aは、所要重量のＡｌ片を加熱溶融し、溶融Ａｌの
表面張力によって球状化させた後、冷却することによっ
て形成してあり、その直径は概ね１ｍｍ以下である。ま
た、被覆部1bは芯部1aの表面に鉛−錫半田，鉛−亜鉛等
の蝋材を溶液中で還元して析出させるメッキ法によって
被覆して形成してある。この被覆部1bの厚さは、蝋材が
溶融して周辺へ流出するのを防止すべく芯部1aの直径の
１／１２以下が望ましく、更にメッキ不均一による影響
を抑制するために５０μｍ以下が望ましい。被覆部1bの
厚さは、電界メッキの場合には通電する電流及び時間を
制御することによって、また無電界メッキの場合には浴
組成，温度及び時間を制御することによって調節するこ
とができる。なお、被覆部1bの形成は、メッキ法に限ら
ず、半田蒸着法及び溶融半田浸漬法等，公知の方法を用
いることができる。
【００２１】図２は図１に示したバンプ形成用金属粒を
用いて形成されたバンプを示す側断面図である。半導体
チップの基板５の表面には真空蒸着法によってＡｌパッ
ド６が設けてあり、Ａｌパッド６上にはバンプ３が形成
されている。このバンプ３は、Ａｌパッド６上にバンプ
形成用金属粒１（図１参照）を載置し、被覆部1bの半田
を加熱溶融して芯部1aをＡｌパッド６に当接させ、芯部
1aとＡｌパッド６とをその間に溜まった被覆部1bで固定
することによって形成されている。このようなバンプ３
にあっては、芯部1aがＡｌであるため、芯部1aとＡｌパ
ッド６との当接部分には電池効果による電圧は発生しな
い。なお、本実施例において芯部1aは加熱溶融して形成
したが、本発明はこれに限らず、アトマイズ法，機械的
塑性加工法又はアーク放電による方法等，公知の技術を
用いることができる。
用いて形成されたバンプを示す側断面図である。半導体
チップの基板５の表面には真空蒸着法によってＡｌパッ
ド６が設けてあり、Ａｌパッド６上にはバンプ３が形成
されている。このバンプ３は、Ａｌパッド６上にバンプ
形成用金属粒１（図１参照）を載置し、被覆部1bの半田
を加熱溶融して芯部1aをＡｌパッド６に当接させ、芯部
1aとＡｌパッド６とをその間に溜まった被覆部1bで固定
することによって形成されている。このようなバンプ３
にあっては、芯部1aがＡｌであるため、芯部1aとＡｌパ
ッド６との当接部分には電池効果による電圧は発生しな
い。なお、本実施例において芯部1aは加熱溶融して形成
したが、本発明はこれに限らず、アトマイズ法，機械的
塑性加工法又はアーク放電による方法等，公知の技術を
用いることができる。
【００２２】（実施例２）図３は本発明に係る他のバン
プ形成用金属粒を示す断面図である。バンプ形成用金属
粒２はＡｌを５０原子％以上含有するＡｌ合金片を加熱
溶融し、溶融Ａｌ合金の表面張力によって球状化させて
形成してある。このＡｌ合金片は、Ａｌ及びＡｌとの固
溶体を事実上形成しない複数の元素Ｍの１又は複数から
成っている。これによって、Ａｌ合金の電極電位はＡｌ
のそれと略同じである。
プ形成用金属粒を示す断面図である。バンプ形成用金属
粒２はＡｌを５０原子％以上含有するＡｌ合金片を加熱
溶融し、溶融Ａｌ合金の表面張力によって球状化させて
形成してある。このＡｌ合金片は、Ａｌ及びＡｌとの固
溶体を事実上形成しない複数の元素Ｍの１又は複数から
成っている。これによって、Ａｌ合金の電極電位はＡｌ
のそれと略同じである。
【００２３】前述した元素Ｍは、具体的にはＡｇ，Ｃ
ｕ，Ｐｄ，Ｓｉ及びＧｅであり、Ａｌ−Ｍの二元系合金
におけるＡｌの含有量は、該Ａｌ−Ｍ系における共晶組
成のＡｌ組成量以上にする。具体的には、Ａｌの含有率
は、Ａｇに対しては６２原子％であり、Ｃｕに対しては
８３原子％以上であり、Ｐｄに対しては９２原子％以上
であり、Ｓｉに対しては８９原子％以上であり、Ｇｅに
対しては７０原子％以上である。また、複数の元素Ｍを
用いる多元系合金におけるＡｌの含有量は、多元系を構
成する元素ＭとＡｌとの各二元系におけるＡｌ含有率の
積算値以上であり、且つ、５０原子％以上となるように
する。これによって、Ａｌ合金の電極電位をＡｌのそれ
と略同じにすることができると共に、その融点及び軟化
点がＡｌのそれより低くなる。
ｕ，Ｐｄ，Ｓｉ及びＧｅであり、Ａｌ−Ｍの二元系合金
におけるＡｌの含有量は、該Ａｌ−Ｍ系における共晶組
成のＡｌ組成量以上にする。具体的には、Ａｌの含有率
は、Ａｇに対しては６２原子％であり、Ｃｕに対しては
８３原子％以上であり、Ｐｄに対しては９２原子％以上
であり、Ｓｉに対しては８９原子％以上であり、Ｇｅに
対しては７０原子％以上である。また、複数の元素Ｍを
用いる多元系合金におけるＡｌの含有量は、多元系を構
成する元素ＭとＡｌとの各二元系におけるＡｌ含有率の
積算値以上であり、且つ、５０原子％以上となるように
する。これによって、Ａｌ合金の電極電位をＡｌのそれ
と略同じにすることができると共に、その融点及び軟化
点がＡｌのそれより低くなる。
【００２４】図４は図３に示したバンプ形成用金属粒に
よるバンプ形成の実施態様を示す側断面図であり、図中
５は半導体チップの基板である。半導体チップの基板５
の下面には複数のＡｌパッド６，６，…がマトリックス
状に形成してあり、またこの半導体チップが実装される
キャリア８の上面には複数のＡｌ電極９，９，…が前記
Ａｌパッド６，６，…に対応して設けてある。そして、
フリップチップボンダによって、半導体チップのＡｌパ
ッド６，６，…とキャリア８のＡｌ電極９，９，…とに
よってバンプ形成用金属粒２，２，…（図３参照）を挟
持させ、これらを熱圧着することによって、樽形状のバ
ンプ（スタッド）４，４，…を形成させると共にＡｌパ
ッド６，６，…とＡｌ電極９，９，…との間をバンプ
４，４，…で接続させた後、キャリア８と基板５との間
を封止樹脂10で封止して、基板５をキャリア８に絶縁固
定してある。
よるバンプ形成の実施態様を示す側断面図であり、図中
５は半導体チップの基板である。半導体チップの基板５
の下面には複数のＡｌパッド６，６，…がマトリックス
状に形成してあり、またこの半導体チップが実装される
キャリア８の上面には複数のＡｌ電極９，９，…が前記
Ａｌパッド６，６，…に対応して設けてある。そして、
フリップチップボンダによって、半導体チップのＡｌパ
ッド６，６，…とキャリア８のＡｌ電極９，９，…とに
よってバンプ形成用金属粒２，２，…（図３参照）を挟
持させ、これらを熱圧着することによって、樽形状のバ
ンプ（スタッド）４，４，…を形成させると共にＡｌパ
ッド６，６，…とＡｌ電極９，９，…との間をバンプ
４，４，…で接続させた後、キャリア８と基板５との間
を封止樹脂10で封止して、基板５をキャリア８に絶縁固
定してある。
【００２５】このようなバンプ４，４，…にあっては、
バンプ４，４，…の電極電位がＡｌパッド６，６，…の
それと略同じであるため、バンプ４，４，…とＡｌパッ
ド６，６，…との当接部分には電池効果による電圧は発
生しない。一方、バンプ形成用金属粒２の融点・軟化点
はＡｌのそれより低いため、熱圧着によるバンプ４，
４，…の形成過程における加熱は、Ａｌパッド６及び基
板５に形成されたＡｌ配線に何ら影響を及ぼさない。更
に、半田を用いることなく熱圧着によりバンプ４，４，
…を形成することができ、半田による環境への影響を排
除することができる。
バンプ４，４，…の電極電位がＡｌパッド６，６，…の
それと略同じであるため、バンプ４，４，…とＡｌパッ
ド６，６，…との当接部分には電池効果による電圧は発
生しない。一方、バンプ形成用金属粒２の融点・軟化点
はＡｌのそれより低いため、熱圧着によるバンプ４，
４，…の形成過程における加熱は、Ａｌパッド６及び基
板５に形成されたＡｌ配線に何ら影響を及ぼさない。更
に、半田を用いることなく熱圧着によりバンプ４，４，
…を形成することができ、半田による環境への影響を排
除することができる。
【００２６】一方、前述した元素Ｍの一部を、該元素Ｍ
と固溶体を形成し得る複数の元素Ｔの１又は複数で置換
することができる。置換することができる範囲量は、置
換後のＭ−Ｔ−Ａｌ合金を用いて形成したバンプが、該
バンプを備える半導体チップ等の実装温度及び実装され
た半導体チップの使用温度において、固溶体を維持でき
る量である。
と固溶体を形成し得る複数の元素Ｔの１又は複数で置換
することができる。置換することができる範囲量は、置
換後のＭ−Ｔ−Ａｌ合金を用いて形成したバンプが、該
バンプを備える半導体チップ等の実装温度及び実装され
た半導体チップの使用温度において、固溶体を維持でき
る量である。
【００２７】各元素Ｍと固溶体を形成できる元素Ｔと
は、Ａｇに対するＡｓ，Ｃｄ，Ｓｂ，Ｓｎ及びＺｎであ
り、Ｃｕに対するＡｓ，Ａｕ，Ｃｄ，Ｍｎ，Ｓｂ，Ｓｎ
及びＺｎであり、Ｐｄに対するＡｕ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍ
ｎ，Ｎｉ，Ｐｂ及びＳｎであり、Ｇｅに対するＡｓ及び
Ｓｂである。なお、Ｓｉに対する元素Ｔはない。このよ
うなＭ−Ｔ−Ａｌの多元系におけるＡｌの含有率は、そ
の多元系を構成するＡｌ以外の各元素とＡｌとのそれぞ
れの二元系の共晶におけるＡｌの含有率を積算した含有
率以上にする。これによって、前同様にＡｌ合金の電極
電位をＡｌのそれと略同じにすることができると共に、
その融点及び軟化点をＡｌのそれより低くすることがで
き、熱圧着によってバンプを形成することができる。な
お、Ａｌ合金における元素Ｍ又は元素Ｔの選択及びその
含有率はバンプ形成箇所における配線等の組成及び作業
条件等によって定める。
は、Ａｇに対するＡｓ，Ｃｄ，Ｓｂ，Ｓｎ及びＺｎであ
り、Ｃｕに対するＡｓ，Ａｕ，Ｃｄ，Ｍｎ，Ｓｂ，Ｓｎ
及びＺｎであり、Ｐｄに対するＡｕ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍ
ｎ，Ｎｉ，Ｐｂ及びＳｎであり、Ｇｅに対するＡｓ及び
Ｓｂである。なお、Ｓｉに対する元素Ｔはない。このよ
うなＭ−Ｔ−Ａｌの多元系におけるＡｌの含有率は、そ
の多元系を構成するＡｌ以外の各元素とＡｌとのそれぞ
れの二元系の共晶におけるＡｌの含有率を積算した含有
率以上にする。これによって、前同様にＡｌ合金の電極
電位をＡｌのそれと略同じにすることができると共に、
その融点及び軟化点をＡｌのそれより低くすることがで
き、熱圧着によってバンプを形成することができる。な
お、Ａｌ合金における元素Ｍ又は元素Ｔの選択及びその
含有率はバンプ形成箇所における配線等の組成及び作業
条件等によって定める。
【００２８】（実施例３）本実施例では、図１に示した
バンプ形成用金属粒１の芯部1aを前述したＡｌ合金によ
って形成してあり、その表面に半田等の蝋材によって被
覆部1bを形成してある。これによって、バンプ形成用金
属粒１を用いて実施例１と同様にバンプを形成すること
ができ、芯部1aとＡｌパッド６（図２参照）との当接部
分には電池効果による電圧は発生しない。
バンプ形成用金属粒１の芯部1aを前述したＡｌ合金によ
って形成してあり、その表面に半田等の蝋材によって被
覆部1bを形成してある。これによって、バンプ形成用金
属粒１を用いて実施例１と同様にバンプを形成すること
ができ、芯部1aとＡｌパッド６（図２参照）との当接部
分には電池効果による電圧は発生しない。
【００２９】次に、比較試験を行った結果について説明
する。本発明に係るバンプ形成用金属粒及び従来のバン
プ形成用金属粒を用いて半導体チップのＡｌパッド上に
バンプをそれぞれ形成し、バンプとＡｌパッドとの間の
電位差をそれぞれ測定した結果を表１に示す。
する。本発明に係るバンプ形成用金属粒及び従来のバン
プ形成用金属粒を用いて半導体チップのＡｌパッド上に
バンプをそれぞれ形成し、バンプとＡｌパッドとの間の
電位差をそれぞれ測定した結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】表１において、本発明例１は、溶融金属の
表面張力によって球状化させる方法によって直径が０．
７４ｍｍのＡｌボールを形成し、その表面を半田が厚さ
３０μｍとなるようにメッキ法により被覆して全体の直
径が０．８ｍｍであるバンプ形成用金属粒を用いた。ま
た、本発明例２は、Ａｌに代えてＡｌ−１０原子％Ｃｕ
合金によって本発明例１と同様に製作したバンプ形成用
金属粒を用いた。そして、これらのバンプ形成用金属粒
によって、図２に示したバンプと同様なバンプを形成し
た。
表面張力によって球状化させる方法によって直径が０．
７４ｍｍのＡｌボールを形成し、その表面を半田が厚さ
３０μｍとなるようにメッキ法により被覆して全体の直
径が０．８ｍｍであるバンプ形成用金属粒を用いた。ま
た、本発明例２は、Ａｌに代えてＡｌ−１０原子％Ｃｕ
合金によって本発明例１と同様に製作したバンプ形成用
金属粒を用いた。そして、これらのバンプ形成用金属粒
によって、図２に示したバンプと同様なバンプを形成し
た。
【００３２】本発明例３〜７は、以下の組成のＡｌ合金
によって直径が０．８ｍｍのボールを形成し、半田によ
る被覆は行っていないバンプ形成用金属粒を用いて、熱
圧着により仮固定したバンプを形成した。各Ａｌ合金の
組成は、本発明例３がＡｌ−１０原子％Ｇｅであり、本
発明例４がＡｌ−１０原子％Ｓｉであり、本発明例５が
Ａｌ−１４原子％Ａｇ−１原子％Ｓｎであり、本発明例
６がＡｌ−１２原子％Ｃｕ−０．５原子％Ａｓであり、
本発明例７がＡｌ−７原子％Ｐｄ−１原子％Ｎｉであ
る。
によって直径が０．８ｍｍのボールを形成し、半田によ
る被覆は行っていないバンプ形成用金属粒を用いて、熱
圧着により仮固定したバンプを形成した。各Ａｌ合金の
組成は、本発明例３がＡｌ−１０原子％Ｇｅであり、本
発明例４がＡｌ−１０原子％Ｓｉであり、本発明例５が
Ａｌ−１４原子％Ａｇ−１原子％Ｓｎであり、本発明例
６がＡｌ−１２原子％Ｃｕ−０．５原子％Ａｓであり、
本発明例７がＡｌ−７原子％Ｐｄ−１原子％Ｎｉであ
る。
【００３３】一方、従来例１は、Ａｌに代えてＣｕによ
って本発明例１と同様に製作したバンプ形成用金属粒を
用いて、図２に示したバンプと同様なバンプを形成し
た。また、従来例２は、直径が０．８ｍｍとなるように
形成した半田（Ｐｂ−Ｓｎ）ボールであるバンプ形成用
金属粒を用いて、次の図５のようなバンプを形成した。
って本発明例１と同様に製作したバンプ形成用金属粒を
用いて、図２に示したバンプと同様なバンプを形成し
た。また、従来例２は、直径が０．８ｍｍとなるように
形成した半田（Ｐｂ−Ｓｎ）ボールであるバンプ形成用
金属粒を用いて、次の図５のようなバンプを形成した。
【００３４】図５は従来のバンプ形成用金属粒である半
田ボールを用いて形成したバンプを示す側断面図であ
る。半導体チップの基板15表面に形成されたＡｌパッド
16上に半田ボールを載置し、加熱溶融することによって
半球状のバンプ14が形成してある。
田ボールを用いて形成したバンプを示す側断面図であ
る。半導体チップの基板15表面に形成されたＡｌパッド
16上に半田ボールを載置し、加熱溶融することによって
半球状のバンプ14が形成してある。
【００３５】表１から明らかな如く、本発明例１〜７に
あっては何れのバンプ形成用金属粒を用いても電位差は
零であった。一方、従来例にあっては、１．９ｖ又は
１．４ｖの電位差が生じている。半導体チップの駆動電
圧は２．５ｖ程度にまで低減されており、この駆動電圧
では１．９ｖ及び１．４ｖの電位差は有意なノイズとな
る。
あっては何れのバンプ形成用金属粒を用いても電位差は
零であった。一方、従来例にあっては、１．９ｖ又は
１．４ｖの電位差が生じている。半導体チップの駆動電
圧は２．５ｖ程度にまで低減されており、この駆動電圧
では１．９ｖ及び１．４ｖの電位差は有意なノイズとな
る。
【００３６】
【発明の効果】以上詳述した如く、本発明に係るバンプ
形成用金属粒にあっては、Ａｌパッド等に形成したバン
プとＡｌパッドとの間に電位差が生じないため、低い駆
動電圧でもノイズが発生せず、消費電力の低減と高精度
な動作とが実現される。また、更なる低駆動電圧化に対
応することも可能になる。更に、パッド等とバンプとの
間にバリアメタルを介装させる必要がなく、パッド形成
の工程数の削減も図られる。
形成用金属粒にあっては、Ａｌパッド等に形成したバン
プとＡｌパッドとの間に電位差が生じないため、低い駆
動電圧でもノイズが発生せず、消費電力の低減と高精度
な動作とが実現される。また、更なる低駆動電圧化に対
応することも可能になる。更に、パッド等とバンプとの
間にバリアメタルを介装させる必要がなく、パッド形成
の工程数の削減も図られる。
【００３７】更に、ＣＳＰ（Ｃhip Ｓize Ｐackage）等
にあっては、それに形成されたバンプと半導体チップの
Ａｌパッドとを接続するためのリード線に、従来のＡｕ
に代えてＡｌを採用することができ、経費を削減するこ
とができる。一方、実装基板の配線にもＡｌが採用され
る傾向にあり、実装基板−キャリア−半導体チップの全
てをＡｌ−Ａｌ接続にすることが可能になり、配線ノイ
ズから解放されたＬＳＩ実装が実現される。
にあっては、それに形成されたバンプと半導体チップの
Ａｌパッドとを接続するためのリード線に、従来のＡｕ
に代えてＡｌを採用することができ、経費を削減するこ
とができる。一方、実装基板の配線にもＡｌが採用され
る傾向にあり、実装基板−キャリア−半導体チップの全
てをＡｌ−Ａｌ接続にすることが可能になり、配線ノイ
ズから解放されたＬＳＩ実装が実現される。
【００３８】また、蝋材を用いない熱圧着用のバンプ形
成用金属粒にあっては、金属粒製造の工程数が少なく、
半田等の蝋材による環境への悪影響が防止される。更
に、バンプ形成過程においてフラックスを使用しないの
で、フロン等による洗浄が不要であり、バンプ形成の工
程数が低減すると共に環境に悪影響を及ぼさない等、本
発明は優れた効果を奏する。
成用金属粒にあっては、金属粒製造の工程数が少なく、
半田等の蝋材による環境への悪影響が防止される。更
に、バンプ形成過程においてフラックスを使用しないの
で、フロン等による洗浄が不要であり、バンプ形成の工
程数が低減すると共に環境に悪影響を及ぼさない等、本
発明は優れた効果を奏する。
【図１】本発明に係るバンプ形成用金属粒を示す断面図
である。
である。
【図２】図１に示したバンプ形成用金属粒を用いて形成
されたバンプを示す側断面図である。
されたバンプを示す側断面図である。
【図３】本発明に係る他のバンプ形成用金属粒を示す断
面図である。
面図である。
【図４】図３に示したバンプ形成用金属粒によるバンプ
形成の実施態様を示す側断面図である。
形成の実施態様を示す側断面図である。
【図５】従来のバンプ形成用金属粒である半田ボールを
用いて形成したバンプを示す側断面図である。
用いて形成したバンプを示す側断面図である。
１ バンプ形成用金属粒
１ａ 芯部
１ｂ 被覆部
２ バンプ形成用金属粒
３ バンプ
４ バンプ
５ 基板
６ Ａｌパッド
８ キャリア
９ Ａｌ電極
１０ 封止樹脂
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/60
H01L 21/92
H01L 23/12
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体チップ又はこれを搭載するキャリ
アにバンプを形成するために使用するバンプ形成用金属
粒において、 Ａｌを５０原子％以上含有し、Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｓｉ
及びＧｅからなる群から選択した１又は複数の元素を含
有する合金によって形成してあることを特徴とするバン
プ形成用金属粒。 - 【請求項２】 半導体チップ又はこれを搭載するキャリ
アにバンプを形成するために使用するバンプ形成用金属
粒において、 Ａｌを５０原子％以上含有し、Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，及び
Ｇｅのそれぞれと他の元素との固溶体からなる群から選
択した１又は複数の固溶体を含有する合金によって形成
してあることを特徴とするバンプ形成用金属粒。 - 【請求項３】 前記合金で形成してなる芯部の表面を蝋
材で被覆してある請求項１又は２記載のバンプ形成用金
属粒。 - 【請求項４】 Ａｌと、Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｓｉ若しく
はＧｅ、又はＡｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，及びＧｅのそれぞれと
他の元素との固溶体の内の１つとを含有する二元系の合
金におけるＡｌの含有率は、その二元系の共晶における
Ａｌの含有率以上である請求項１又は２記載のバンプ形
成用金属粒。 - 【請求項５】 Ａｌと、Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｓｉ若しく
はＧｅ、又はＡｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，及びＧｅのそれぞれと
他の元素との固溶体の内の複数とを含有する多元系の合
金におけるＡｌの含有率は、ＡｌとＡｌ以外の各構成元
素とのそれぞれの共晶におけるＡｌの含有率を積算した
含有率以上である請求項１又は２記載のバンプ形成用金
属粒。 - 【請求項６】 前記他の元素は、Ａｇに対してはＡｓ，
Ｃｄ，Ｓｂ，Ｓｎ及びＺｎであり、Ｃｕに対してはＡ
ｓ，Ａｕ，Ｃｄ，Ｍｎ，Ｓｂ，Ｓｎ及びＺｎであり、Ｐ
ｄに対してはＡｕ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｐｂ及び
Ｓｎであり、Ｇｅに対してはＡｓ及びＳｂである請求項
２，４又は５のいずれかに記載のバンプ形成用金属粒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8839795A JP3470245B2 (ja) | 1995-04-13 | 1995-04-13 | バンプ形成用金属粒 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP8839795A JP3470245B2 (ja) | 1995-04-13 | 1995-04-13 | バンプ形成用金属粒 |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH08288289A JPH08288289A (ja) | 1996-11-01 |
| JP3470245B2 true JP3470245B2 (ja) | 2003-11-25 |
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ID=13941666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8839795A Expired - Fee Related JP3470245B2 (ja) | 1995-04-13 | 1995-04-13 | バンプ形成用金属粒 |
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| JP (1) | JP3470245B2 (ja) |
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