JP2000114313A - Manufacture of solder bump electrode - Google Patents

Manufacture of solder bump electrode

Info

Publication number
JP2000114313A
JP2000114313A JP27572698A JP27572698A JP2000114313A JP 2000114313 A JP2000114313 A JP 2000114313A JP 27572698 A JP27572698 A JP 27572698A JP 27572698 A JP27572698 A JP 27572698A JP 2000114313 A JP2000114313 A JP 2000114313A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bump
solder
solder bump
polishing
chip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP27572698A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3896701B2 (en
Inventor
Toshiharu Yanagida
敏治 柳田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP27572698A priority Critical patent/JP3896701B2/en
Publication of JP2000114313A publication Critical patent/JP2000114313A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3896701B2 publication Critical patent/JP3896701B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce imperfect packaging, lower electric contact resistance, and improve connection strength, by polishing the tip of a solder bump electrode, after electric characteristic is checked by contacting with the solder bump electrode. SOLUTION: After a solder ball pump 14 is formed, electric characteristic of a device chip 30 is checked. A probe trace 21 is inevitably formed in a tip part of the solder ball bump after measurement. A wafer in this state is set in polishing equipment, a bump tip part 14A on the wafer surface part is polished. The probe trace formed on the tip part 14A of the solder bump 14 is polished and eliminated, and the bump surface 14B is smoothed. Thereby electric junction characteristic and adherence are improved in a product device assembled by flip-chip mounting a semiconductor chip polished after electric characteristic check of a solder bump on a printing wiring board.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造分
野等において適用される、例えばはんだボールバンプの
様なはんだ突起電極の形成におけるはんだ突起電極の表
面処理方法に関し、特に電気特性検査におけるプローブ
痕やウェットバック工程における残渣や汚染等に起因し
た不良の発生を回避して、プリント配線基板への実装不
良及び電気接続抵抗を低減した、高い信頼性を有するは
んだ突起電極の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for treating a surface of a solder bump electrode in the formation of a solder bump electrode such as a solder ball bump, which is applied in the field of manufacturing semiconductor devices, and more particularly to a probe mark in an electrical characteristic test. The present invention relates to a method for manufacturing a solder bump electrode having high reliability, in which a failure due to a residue, contamination, or the like in a wet back process is avoided, and mounting failure on a printed wiring board and electrical connection resistance are reduced.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子機器の小型化をより一層進展させる
ためには、部品実装密度をいかに向上させるかが重要な
ポイントとなっている。例えば半導体IC(集積回路)
に関しても、従来のパッケージ実装に代わるものとし
て、いわゆるフリップチップによる高密度実装技術の開
発が世の中で行われている。フリップチップ実装法の一
つとして、半導体ICのAl電極パッド上にはんだボー
ルバンプを形成して、ICベアチップを直接プリント配
線基板上に実装する方法がある。
2. Description of the Related Art In order to further reduce the size of electronic devices, it is important to improve the component mounting density. For example, semiconductor IC (integrated circuit)
Also, as a substitute for the conventional package mounting, a so-called flip-chip high-density mounting technology is being developed in the world. As one of flip-chip mounting methods, there is a method in which a solder ball bump is formed on an Al electrode pad of a semiconductor IC and an IC bare chip is directly mounted on a printed wiring board.

【0003】このはんだバンプを所定の電極上に形成す
る方法としては、電解メッキを用いる方法もあるが、こ
の場合には、下地の表面状態や、電気抵抗のわずかなバ
ラツキによって、成膜されるはんだの厚みが影響を受け
て、ICチップ内で均一に高さの揃ったはんだバンプの
形成を行うことが基本的に難しいという問題がある。そ
こで、はんだパターンの高さのバラツキを抑制できる製
法としては、真空蒸着による成膜とフォトレジスト膜の
リフトオフとを用いた方法があり、本出願人が依然から
提案してきた。この方法によるはんだボールバンプの製
造工程の一例を図7を参照しながら簡単に説明する。
As a method of forming the solder bump on a predetermined electrode, there is a method of using electrolytic plating. In this case, the film is formed due to the surface condition of the base and slight variations in electric resistance. Since the thickness of the solder is affected, there is a problem that it is basically difficult to form solder bumps of uniform height within the IC chip. Therefore, as a manufacturing method capable of suppressing the variation in the height of the solder pattern, there is a method using film formation by vacuum evaporation and lift-off of a photoresist film, and the present applicant has proposed it. An example of a manufacturing process of a solder ball bump by this method will be briefly described with reference to FIG.

【0004】フリップチップICの接合部は、図7
(a)のように、シリコン(Si)の半導体基体100
1上に、Al等の電極パッド1002をスパッタエンチ
ング等を用いて形成し、ポリイミド等によって表面保護
膜1003を全面に被覆した後に、電極パッド1002
上に開口部を形成する。これによりBLM(Ball Limit
ting Metal)膜1004と称するCr、Cu、Au等か
らなる金属多層膜のパターンを図7(a)の様に形成す
る。このBLM膜1004の上には、開口部1006を
有するレジスト膜を図7(b)の様に形成する。ウェハ
1022の全面にははんだ蒸着膜1013を図7(c)
の様に形成し、図1(d)の様にレジストリフトオフに
よるパターニングを行った後、熱処理によってはんだを
溶融させることで、最終的には図7(e)に示す様なは
んだボールバンプ1014がBLM膜1004に形成さ
れる。
FIG. 7 shows a junction of a flip chip IC.
As shown in (a), a semiconductor substrate 100 of silicon (Si)
1, an electrode pad 1002 of Al or the like is formed by sputtering etching or the like, and a surface protective film 1003 is entirely covered with polyimide or the like.
An opening is formed thereon. As a result, BLM (Ball Limit
A pattern of a metal multilayer film made of Cr, Cu, Au, or the like, called a “ting metal” film 1004, is formed as shown in FIG. A resist film having an opening 1006 is formed on the BLM film 1004 as shown in FIG. A solder deposition film 1013 is formed on the entire surface of the wafer 1022 as shown in FIG.
After patterning by registry lift-off as shown in FIG. 1D, the solder is melted by heat treatment, so that the solder ball bump 1014 as shown in FIG. It is formed on the BLM film 1004.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】この熱処理によって、
はんだ蒸着膜を球状に丸める工程は、ウェットバックと
通常呼ばれており、この時仮に成膜後のはんだ膜表面に
自然酸化膜が厚く形成されていると、熱処理を加えても
はんだの溶融が均等に進まず、ボールバンプの形成が行
えなくなってしまう。そのため、通常はパターン形成さ
れたはんだ膜表面に予め、還元作用や表面活性作用をも
つフラックス(主成分は、アミン系活性剤、アルコール
溶媒、ロジンやポリグリコール等の樹脂分)をウェハ全
面に均一にコーティングしてやり、その状態から熱処理
を加えてやることで、はんだの溶融及び表面張力によっ
てはんだが球状に丸まることを促進してやり、安定した
ボールバンプの形成を実現している。
By this heat treatment,
The process of rounding the solder deposited film into a spherical shape is usually called wet back, and if a natural oxide film is thickly formed on the surface of the solder film after film formation, the melting of the solder will not occur even if heat treatment is applied. The ball bumps cannot be formed without progressing evenly. Therefore, usually, a flux having a reducing action or a surface active action (main component is an amine-based activator, alcohol solvent, resin such as rosin and polyglycol) is uniformly applied on the entire surface of the wafer in advance on the surface of the patterned solder film. By applying a heat treatment from that state, the solder is promoted to be rounded into a spherical shape due to the melting and surface tension of the solder, and a stable ball bump is formed.

【0006】そして、熱処理によってバンプが形成され
た後のウェハに対して有機薬液洗浄を行い、フラックス
を洗い落とすわけであるが、この時、熱処理中にフラッ
クス内の有機成分が炭化してウェハ表面にこびりついて
しまっていたり、洗浄方法が不適切だと、フラックス内
の固形分が洗浄後も除去しきれずに、残渣としてはんだ
バンプ表面やその近傍に残ってしまう等の不良が発生し
易い。はんだバンプ表面に、こうしたウェットバック工
程における汚染が残ったり、バンプ形成後のサンプルの
保管状態が不適切な場合にバンプ表面の酸化が進んだり
すると、その後の工程でバンプにプローブを当てて電気
特性を測定する際に接触抵抗が大きくなってしまい、正
確な電気特性評価が行えなくなる等の不具合を来すこと
になる。
[0006] Then, the wafer after the bumps are formed by the heat treatment is washed with an organic chemical solution to remove the flux. At this time, during the heat treatment, the organic components in the flux are carbonized and the surface of the wafer is carbonized. If the flux is adhered or an improper cleaning method is used, defects such as the solid content in the flux cannot be completely removed even after the cleaning and remains as a residue on the solder bump surface or in the vicinity thereof. If contamination during the wet back process remains on the solder bump surface, or if oxidation of the bump surface progresses due to improper storage of the sample after bump formation, a probe is applied to the bump in the subsequent process to obtain electrical characteristics. When the measurement is performed, the contact resistance becomes large, which causes problems such as an inability to accurately evaluate the electric characteristics.

【0007】また、バンプ形成チップの最表面の保護膜
であるポリイミド膜上にこれらの残渣物や汚染が残った
ままの状態で、プリント配線基板に対してフリップチッ
プ実装を行うと、ポリイミド膜と封止樹脂との間の密着
速度が弱くなり、それが起因でバンプの接合強度(クラ
ックの発生等)や信頼性寿命(接続抵抗の上昇等)の劣
化を招くことにも繋がってしまう。更に、こうしてバン
プを形成したデバイスチップの電気特性を保証するため
の検査は、通常仕上がり後のはんだボールバンプの頂頭
部にプローブ針を当てて測定を行っているが、電気的な
導通をとるためには、ある程度以上の針圧を加えなけれ
ばならず、測定後のバンプ表面にそのプローブ痕跡が残
ることは避けられない。
In addition, when these residues and contamination are left on the polyimide film, which is the protective film on the outermost surface of the bump-forming chip, flip-chip mounting is performed on the printed wiring board. The adhesion speed with the sealing resin is weakened, which leads to deterioration of the bonding strength (cracks, etc.) and the reliability life (increase of connection resistance, etc.) of the bumps. In addition, the inspection to guarantee the electrical characteristics of the device chip on which the bumps are formed is usually performed by applying a probe needle to the top of the solder ball bump after finishing, but in order to establish electrical continuity. Therefore, it is inevitable that a trace of the probe remains on the bump surface after measurement.

【0008】そして、場合によっては、バンプ全体が押
し潰されてしまい、チップ内にバンプの高さバラツキを
招き、その結果としてプリント配線基板へのチップ実装
時に不良を発生させる原因ともなる。こうしたなか、は
んだボールバンプの形成において、電気特性検査を行う
際にバンプ頂頭部に形成されるプローブ痕が起因で生じ
る実装不良を回避し、かつ仕上がりのバンプ表面を清浄
化してプリント配線基板との接触抵抗の低減を図ること
ができる様な、高性能、高信頼性を有するバンプの製造
技術を確立することが切望されている。そこで本発明は
上記課題を解消し、はんだ突起電極の高さを揃えること
により実装不良を低減でき、電気接続抵抗を低減すると
ともに接続強度を向上させることができるはんだ突起電
極の製造方法を提供することを目的としている。
[0008] In some cases, the entire bump is crushed, causing variations in the height of the bump in the chip. As a result, a defect may be caused when the chip is mounted on a printed wiring board. Under these circumstances, in the formation of solder ball bumps, avoiding mounting defects caused by probe marks formed on the tops of the bumps when conducting electrical characteristic inspections, and cleaning the finished bump surface to clean the printed wiring board. There is an urgent need to establish a high-performance, high-reliability bump manufacturing technique that can reduce contact resistance. Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems, and provides a method for manufacturing a solder bump electrode that can reduce mounting defects by making the heights of the solder bump electrodes uniform, reduce electrical connection resistance, and improve connection strength. It is intended to be.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、はん
だ突起電極に対して接触することにより電気特性検査を
行った後に、前記はんだ突起電極の少なくとも頂部を研
磨処理することを特徴とするはんだ突起電極の製造方法
である。これにより、電気特性を接触により検査すると
きに、はんだ突起電極の頂部(好ましくは頂頭部)に形
成された痕が研磨されて平滑化される。これにより、は
んだ突起電極の高さが揃い電気的な実装の不良を低減す
ることができる。請求項2の発明は、請求項1の発明に
おいて、前記はんだ突起電極の少なくとも前記頂部を研
磨処理した後に、少なくとも不活性ガスの放電プラズマ
を用いたスパッタエッチング処理を行う。これにより、
はんだ突起電極の接合部表面に形成された自然酸化膜や
プロセス残渣を効果的に除去して清浄なはんだ突起電極
の表面を露出させることができる。はんだ突起電極の接
合部表面が清浄化かつ活性化されることで、接続抵抗を
低減し、接続強度を向上させることができるので、信頼
性向上が図れる。
According to a first aspect of the present invention, at least a top portion of the solder bump electrode is polished after an electrical characteristic test is performed by contacting the solder bump electrode. This is a method for manufacturing a solder bump electrode. Thereby, when inspecting the electrical characteristics by contact, the mark formed on the top (preferably the top) of the solder bump electrode is polished and smoothed. Thereby, the height of the solder bump electrodes is uniform, and it is possible to reduce defective electrical mounting. According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, after at least the top portion of the solder bump electrode is polished, a sputter etching process using at least an inert gas discharge plasma is performed. This allows
It is possible to effectively remove a natural oxide film and a process residue formed on the surface of the joint portion of the solder bump electrode to expose a clean surface of the solder bump electrode. By cleaning and activating the joint surface of the solder bump electrode, the connection resistance can be reduced and the connection strength can be improved, so that the reliability can be improved.

【0010】請求項3の発明は、請求項1のはんだ突起
電極の製造方法において、前記はんだ突起電極の少なく
とも前記頂部を研磨処理した後に、少なくとも還元性ガ
スの放電プラズマを用いたスパッタエッチング処理を行
う。これにより、はんだ突起電極の接合部表面が清浄化
かつ活性化されることで、接続抵抗を低減し、接続強度
を向上させることができるので、信頼性向上が図れる。
請求項4の発明は、請求項2に記載のはんだ突起電極の
製造方法において、前記はんだ突起電極は電子デバイス
チップに形成されている。これにより、ハンダボールの
高さのバラツキが研磨処理によって均等化されることに
より、デバイスチップ内で仕上がりの突起電極の高さを
揃えることができる。そして、突起電極付のデバイスチ
ップの表面保護膜として用いる例えばポリイミド膜の様
な表面層を化学的に活性な状態にさせることができる。
請求項5の発明は、請求項3に記載のはんだ突起電極の
製造方法において、前記はんだ突起電極は電子デバイス
チップに形成されている。これにより、ハンダボールの
高さのバラツキが研磨処理によって均等化されることに
より、デバイスチップ内で仕上がりの突起電極の高さを
揃えることができる。そして、突起電極付のデバイスチ
ップの表面保護膜として用いる例えばポリイミド膜の様
な表面層を化学的に活性な状態にさせることができる。
According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing a solder bump electrode according to the first aspect, after at least the top portion of the solder bump electrode is polished, a sputter etching process using at least discharge plasma of a reducing gas is performed. Do. This cleans and activates the surface of the joint of the solder bump electrode, thereby reducing the connection resistance and improving the connection strength, thereby improving the reliability.
According to a fourth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a solder bump electrode according to the second aspect, the solder bump electrode is formed on an electronic device chip. As a result, variations in the height of the solder balls are equalized by the polishing process, so that the heights of the finished protruding electrodes in the device chip can be made uniform. Then, a surface layer such as a polyimide film used as a surface protection film of the device chip with the protruding electrodes can be chemically activated.
According to a fifth aspect of the present invention, in the method of the third aspect, the solder bump electrode is formed on an electronic device chip. As a result, variations in the height of the solder balls are equalized by the polishing process, so that the heights of the finished protruding electrodes in the device chip can be made uniform. Then, a surface layer such as a polyimide film used as a surface protection film of the device chip with the protruding electrodes can be chemically activated.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。本発明は、半導体装置の製造分野等において適用さ
れる、例えばはんだボールバンプの様なはんだ突起電極
の形成におけるはんだ突起電極の表面処理方法に関し、
特に電気特性検査におけるプローブ痕やウェットバック
工程における残渣や汚染等に起因した不良の発生を回避
して、プリント配線基板への実装不良及び接続抵抗を低
減した、高い信頼性を有するはんだ突起電極の製造方法
である。以下の実施の形態では、はんだ突起電極として
はんだバンプを例にして説明する。第1の発明にかかる
バンプ製造方法(はんだ突起電極の製造方法)は、はん
だボールバンプの電気特性検査を行った後に、少なくと
もバンプ頂頭部(頂部)を研磨(ポリッシュ)処理する
工程を加えることを特徴としている。本発明のポイント
は、はんだボールバンプの電気特性検査後に、バンプ頂
部、特にバンプ頂頭部の研磨工程を加えることにある。
通常のはんだボールバンプの品質保証は、はんだのウェ
ットバック工程を経てボール状に仕上げられた状態のバ
ンプの頂部に、電気特性検査用の測定プローブ針を当て
て電気特性検査を行うため、測定の際に生じるプローブ
痕やバンプの変形が、時としてプリント配線基板へのフ
リップチップ実装時に種々の不良(密着性の低下、接続
抵抗の上昇)を発生させる原因となっていた。
Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the embodiments described below are preferred specific examples of the present invention,
Although various technically preferable limits are given, the scope of the present invention is not limited to these modes unless otherwise specified in the following description. The present invention relates to a surface treatment method of a solder bump electrode in the formation of a solder bump electrode such as a solder ball bump, which is applied in the field of manufacturing semiconductor devices and the like.
In particular, by avoiding the occurrence of defects due to probe marks in electrical characteristics inspection and residues and contamination in the wet back process, defective mounting on printed wiring boards and reduced connection resistance, high reliability solder bump electrodes It is a manufacturing method. In the following embodiments, a solder bump will be described as an example of a solder bump electrode. A bump manufacturing method (a method for manufacturing a solder bump electrode) according to a first aspect of the present invention includes a step of polishing (polishing) at least the top of the bump (top) after performing an electrical property test on the solder ball bump. Features. The point of the present invention is to add a polishing step for the bump top, especially the bump top after the inspection of the electrical characteristics of the solder ball bump.
The quality assurance of ordinary solder ball bumps is assured by measuring the electrical characteristics by applying a measuring probe needle for electrical characteristics inspection to the top of the bumps that have been finished into a ball shape through a solder wet back process. The resulting probe marks and deformation of the bumps sometimes cause various defects (lower adhesion, higher connection resistance) during flip chip mounting on a printed wiring board.

【0012】本発明では、電気特性検査を行った後のは
んだボールバンプに対して、研磨(ポリッシュ)処理を
加えることによって、検査時にバンプの頂頭部に形成さ
れた測定プローブ痕が研磨・平滑化される。また、はん
だボールの高さバラツキが研磨処理によって均等化され
ることによって、デバイスチップ内で仕上がりのバンプ
高さを揃えることができる。その結果、本発明を適用し
た製造プロセスによって、はんだボールバンプを形成し
たデバイスチップをプリント配線基板へフリップチップ
実装する際の不良発生を大幅に抑制できる様になる。
In the present invention, a polishing (polishing) process is applied to the solder ball bump after the electrical characteristic test is performed, so that the measurement probe mark formed on the top of the bump at the time of the test is polished and smoothed. Is done. In addition, since the height variation of the solder balls is equalized by the polishing process, the finished bump height can be made uniform within the device chip. As a result, according to the manufacturing process to which the present invention is applied, it is possible to significantly suppress the occurrence of defects when a device chip having solder ball bumps formed thereon is flip-chip mounted on a printed wiring board.

【0013】更には、本発明のプロセスを採用して製造
したバンプ形成チップを幾つも実装して組み立てられる
最終的な製品デバイスの信頼性及び耐久性は、従来の製
造工程のものに比べて大幅に向上させることができる。
Furthermore, the reliability and durability of a final product device, which is assembled by mounting a number of bump-forming chips manufactured by employing the process of the present invention, is significantly higher than that of a conventional manufacturing process. Can be improved.

【0014】第2の発明にかかるバンプ製造方法は、前
述の発明におけるバンプ頂頭部を研磨(ポリッシュ)処
理した後、少なくとも不活性ガスの放電プラズマを用い
たスパッタエッチング処理を行うことを特徴としてい
る。本発明のポイントは、前述した電気特性検査を行っ
たバンプ表面の研磨(ポリッシュ)処理を行った後のウ
ェハに対して、プラズマ処理を施すことにより、更に高
い信頼性を有するはんだボールバンプを安定して形成す
ることにある。
A bump manufacturing method according to a second aspect of the present invention is characterized in that after the top of the bump is polished (polished) in the above-described invention, a sputter etching process is performed using at least an inert gas discharge plasma. . The point of the present invention is to stabilize the solder ball bumps with higher reliability by subjecting the wafer after the above-mentioned polishing (polishing) of the bump surface subjected to the electrical characteristic inspection to the plasma processing. It is to form.

【0015】すなわち、プローブ検査後のはんだボール
バンプの頂頭部を研磨処理した後に更に、Ar等の不活
性ガスを用いたRF放電プラズマによるスパッタエッチ
を行うことで、はんだバンプの接合部表面に存在するプ
ロセス残渣や自然酸化膜を除去して清浄なバンプの表面
を露出させると共に、バンプ付きデバイスチップの最表
面の保護膜として用いるポリイミド膜に対しても、物理
的なイオン照射を加えることによって、表面層を化学的
に活性な状態にできる。
[0015] That is, after the apex of the solder ball bump after the probe inspection is polished, sputter etching is further performed by RF discharge plasma using an inert gas such as Ar so that the solder bump exists on the joint surface of the solder bump. By removing the process residue and the natural oxide film to expose the clean bump surface, and also by applying physical ion irradiation to the polyimide film used as the protective film on the outermost surface of the bumped device chip, The surface layer can be made chemically active.

【0016】これにより、仕上がりのはんだバンプの接
合部表面が清浄化・活性化されることで、実装後のプリ
ント配線基板との接続抵抗を更に低減させることができ
る。また、ポリイミド膜表面が活性化されることによっ
て、フリップチップ実装後の封止樹脂との密着性を向上
させることができる様になる。これらの結果、はんだボ
ールバンプを作成したデバイスの電気特性が一層改善さ
れると共に、フリップチップ実装して組み立てられる製
品セットの信頼性及び耐久性を従来に比べて、更に大幅
に向上させることができる。
[0016] As a result, the surface of the joint portion of the finished solder bump is cleaned and activated, so that the connection resistance with the printed wiring board after mounting can be further reduced. Further, by activating the surface of the polyimide film, it becomes possible to improve the adhesiveness with the sealing resin after flip-chip mounting. As a result, the electrical characteristics of the device in which the solder ball bumps are formed are further improved, and the reliability and durability of a product set assembled by flip-chip mounting can be significantly improved as compared with the related art. .

【0017】第3の発明にかかるバンプ製造方法は、前
途の発明におけるバンプ頂頭部を研磨(ポリッシュ)処
理した後、少なくとも還元性ガスの放電プラズマを用い
たスパッタエッチング処理を行うことを特徴とする。本
発明では、前述の発明以上に高い信頼性を有するはんだ
ボールバンプを形成するための手段を提供する。具体的
には、本題の第2の発明と同様に、プローブ検査後のは
んだボールバンプの頭頂部を研磨処理した後のウェハに
対して、放電プラズマによる表面処理を行うわけである
が、その際に不活性ガスではなく、HF等の還元性ガス
を処理室に導入してプラズマ処理を行う。
A bump manufacturing method according to a third aspect of the present invention is characterized in that after the top of the bump in the preceding aspect of the invention is polished (polished), sputter etching using at least discharge plasma of a reducing gas is performed. . The present invention provides a means for forming a solder ball bump having higher reliability than the above-mentioned invention. Specifically, similarly to the second aspect of the present invention, the wafer after polishing the top of the solder ball bump after the probe test is subjected to the surface treatment by the discharge plasma. Then, a plasma treatment is performed by introducing a reducing gas such as HF into the processing chamber instead of an inert gas.

【0018】これにより、製造プロセス工程で、バンプ
中に取り込まれる酸素や水分が起因して形成されるバン
プ表面の自然酸化膜層を、化学的に還元しながらスパッ
タエッチングが進行し、本願の第2の発明以上に効果的
にバンプ接合部表面のクリーニングを行うことができ
る。
Thus, in the manufacturing process, sputter etching proceeds while chemically reducing the natural oxide film layer on the surface of the bump formed due to oxygen and moisture taken in the bump. The surface of the bump joint can be more effectively cleaned than the second invention.

【0019】また、バンプチップのバッシベーションに
用いているポリイミド膜表面層のダングリングボンドが
電気陰性度の大きいF原子(その他ハロゲン元素)にタ
ーミネイトされることにより、化学的により活性な状態
を維持することができる。このようにして、仕上がりの
はんだバンプ接合部表面がより効果的に清浄化されるこ
とで、プリント配線基板との接続抵抗をより一層低減さ
せることができる。また、ポリイミド膜表面の活性化が
進むことによって、フリップチップ実装時の封止樹脂と
の密着性をより一層向上させることができるようにな
る。これらの結果、はんだボールバンプを作製したデバ
イスの電気特性が大幅に改善されると共に、フリップチ
ップ実装して組み立てられる最終的な製品セットの信頼
性及び耐久性を、前述までの発明以上に、大きく向上さ
せることができる。次に、本発明を、図面に基づいて更
に詳しく説明する。
Further, the dangling bonds of the polyimide film surface layer used for the passivation of the bump chip are terminated by F atoms (other halogen elements) having a high electronegativity, thereby maintaining a chemically more active state. can do. In this way, the finished solder bump joint surface is more effectively cleaned, so that the connection resistance with the printed wiring board can be further reduced. Further, as the activation of the surface of the polyimide film proceeds, the adhesiveness with the sealing resin at the time of flip chip mounting can be further improved. As a result, the electrical characteristics of the device on which the solder ball bumps are made are significantly improved, and the reliability and durability of the final product set assembled by flip-chip mounting are greater than those of the above-mentioned inventions. Can be improved. Next, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

【0020】[0020]

【実施例】実施例1 実施例1は、はんだ突起電極としてのはんだボールバン
プの製造プロセスにおいて、本発明の内の第1の発明を
適用したものであり、はんだボールバンプを電気特性検
査した時に、この電気特性検査でプローブ痕が形成され
たはんだバンプの頂部(好ましくは頂頭部)に研磨(ポ
リッシュ)処理を行った例である。はんだボールバンプ
の製造方法について説明する。図1は、フリップチップ
ICの接合部の形成例を示している。図1(a)のよう
に、フリップチップICの接合部は、シリコン等の半導
体基体1上にAlなどの電極パッド2をスパッタエッチ
ング等を用いて形成し、ポリイミド等によって表面保護
膜3を全面に被覆した後に、電極パッド2上に開口部を
形成することで得られる。この様に、BLM(Ball Lim
itting Metal)膜4と称するCr、Cu、Auからなる
金属多層膜のパターンが形成される。
Embodiment 1 In Embodiment 1, the first invention of the present invention is applied to a process for manufacturing a solder ball bump as a solder bump electrode. This is an example in which the top (preferably, the top) of the solder bump on which the probe mark is formed in the electrical characteristic test is polished. A method for manufacturing a solder ball bump will be described. FIG. 1 shows an example of forming a junction of a flip chip IC. As shown in FIG. 1 (a), the bonding portion of the flip-chip IC is such that an electrode pad 2 of Al or the like is formed on a semiconductor substrate 1 of silicon or the like by using sputter etching or the like, and the surface protective film 3 is entirely covered with polyimide or the like. And then forming an opening on the electrode pad 2. In this way, BLM (Ball Lim
A pattern of a metal multilayer film made of Cr, Cu, and Au, which is called an itting metal film 4, is formed.

【0021】図1(b)の様に、BLM膜4の上には、
開口部5を有するレジストパターン6を形成する。そし
て図1(c)の様に、ウェハ22の全面に対してはんだ
蒸着膜13が成膜されて、図1(d)の様にレジストリ
フトオフによるパターニングを行った後に、熱処理によ
ってはんだを溶融させることで最終的に図1(e)に示
すようなはんだボールバンプ14がBLM膜4の上に電
気的に密着して形成されることになる。
As shown in FIG. 1B, on the BLM film 4,
A resist pattern 6 having an opening 5 is formed. Then, as shown in FIG. 1 (c), a solder vapor-deposited film 13 is formed on the entire surface of the wafer 22, and after patterning by registry lift-off as shown in FIG. 1 (d), the solder is melted by heat treatment. As a result, a solder ball bump 14 as shown in FIG. 1E is finally formed on the BLM film 4 so as to be in close electrical contact therewith.

【0022】図2(a)は図1(e)のはんだボールバ
ンプ14等を示しており、半導体ICのAl電極パッド
2の上のポリイミド膜3のパターン開口部に、BLM膜
4を介してはんだボールバンプ14が形成されている。
図2(b)の様に、このようなはんだボールバンプ14
が形成された後に、デバイスチップ30に対して以下の
様な測定条件で電気特性検査を行った。 測定プローブ径 : 30μmφ オーバードライブ量 : 30μm 加熱温度 : 105℃ その結果、図2(c)に示す様に、測定後のはんだボー
ルバンプの頂頭部には、不可避的にプローブ痕21が形
成された。
FIG. 2A shows the solder ball bumps 14 and the like shown in FIG. 1E. In the pattern opening of the polyimide film 3 on the Al electrode pad 2 of the semiconductor IC, the BLM film 4 is interposed. Solder ball bumps 14 are formed.
As shown in FIG. 2B, such a solder ball bump 14
Was formed, an electrical characteristic test was performed on the device chip 30 under the following measurement conditions. Measurement probe diameter: 30 μm φ Overdrive amount: 30 μm Heating temperature: 105 ° C. As a result, as shown in FIG. 2C, a probe mark 21 was inevitably formed on the top of the solder ball bump after measurement. .

【0023】次に、この状態のウェハを図3に示す様な
ポリッシング装置50にセットし、一例として、以下の
条件で、ウェハ表面部のバンプ頂頭部14Aをポリッシ
ュ研磨した。 ウェハ回転速度 : 40rpm テーブル回転速度 : 40rpm 研磨圧力 : 100g/cm2 揺動速度 : 2mm/sec スラリー供給速度 : 30ml/min 削り代 : 30μm
Next, the wafer in this state was set in a polishing apparatus 50 as shown in FIG. 3, and as an example, the bump tops 14A on the wafer surface were polished under the following conditions. Wafer rotation speed: 40 rpm Table rotation speed: 40 rpm Polishing pressure: 100 g / cm 2 Oscillating speed: 2 mm / sec Slurry supply speed: 30 ml / min Shaving allowance: 30 μm

【0024】この結果、図2(d)に示す様に、はんだ
ボールバンプ14の頂頭部14Aに形成されていたプロ
ーブ痕が研磨除去され、バンプ表面14Bが平滑化され
た。以上の様にして、はんだボールバンプの電気特性検
査後に研磨処理を施した半導体チップをプリント配線基
板上にフリップチップ実装して組み立てられた製品デバ
イス(図4参照)は、バンプ/Cuランド界面での電気
接合特性及び密着強度が向上し、最終的な製品セットの
信頼性及び耐久性が従来のものに比べて大幅に改善され
ることが確認された。図4において、はんだバンプ(は
んだボールバンプともいう)14のバンプ表面14B側
が球状になり、共晶はんだ41を介してガラスエポキシ
基板45のCuランド42に電気的に密着して接続され
ている。この基板45の表面にはソルダーレジスト44
が形成され、Siチップとガラスエポキシ基板45は封
止樹脂43により電気絶縁処理されている。
As a result, as shown in FIG. 2D, the probe mark formed on the top 14A of the solder ball bump 14 was polished and removed, and the bump surface 14B was smoothed. As described above, the product device (see FIG. 4) assembled by flip-chip mounting the semiconductor chip polished after the inspection of the electrical characteristics of the solder ball bump on the printed wiring board is assembled at the bump / Cu land interface. It was confirmed that the electrical bonding characteristics and adhesion strength of the product set were improved, and the reliability and durability of the final product set were significantly improved as compared with the conventional product set. In FIG. 4, the bump surface 14 </ b> B side of the solder bump (also referred to as a solder ball bump) 14 is spherical, and is electrically connected to the Cu land 42 of the glass epoxy substrate 45 via the eutectic solder 41. The surface of the substrate 45 has a solder resist 44
Is formed, and the Si chip and the glass epoxy substrate 45 are electrically insulated by the sealing resin 43.

【0025】図3に示すポリッシング装置50は定盤3
6の上に研磨布(クロス)38を装着しており、この研
磨布38に対しては研磨溶剤(スラリー)37を滴下す
る。被処理基板であるウェハ22は、ウェハキャリア3
9に着脱金具で取り付けられている。ウェハキャリア3
9はモーター40により回転されると共に、ウェハ22
は上からの圧力により研磨布38に押しつけられるよう
になっている。定盤36はモーター40により回転する
ことから、ウェハキャリア39のウェハ22が研磨布3
8により研磨されると共に、その時には研磨溶剤37が
供給される。これによりウェハ22の表面のはんだバン
プの頂頭部(頂部)14Aが、図2(c)から図2
(d)に示す様に研磨されることになり、頂頭部14A
が平滑に研磨され平滑なバンプ表面14Bとなる。
The polishing apparatus 50 shown in FIG.
A polishing cloth (cloth) 38 is mounted on 6, and a polishing solvent (slurry) 37 is dropped on the polishing cloth 38. The wafer 22 to be processed is a wafer carrier 3
9 is attached with a detachable metal fitting. Wafer carrier 3
9 is rotated by a motor 40 and the wafer 22
Is pressed against the polishing pad 38 by pressure from above. Since the platen 36 is rotated by the motor 40, the wafer 22 of the wafer carrier 39 is
At the same time, the polishing solvent 37 is supplied. As a result, the tops (tops) 14A of the solder bumps on the surface of the wafer 22 are changed from FIG.
Polishing is performed as shown in FIG.
Is polished smoothly to form a smooth bump surface 14B.

【0026】このようにするのは、はんだボールバンプ
14の頂頭部14Aを、図2(d)のように電気特性検
査を行う際にプローブ20の先端部20Aが接触して、
はんだボールバンプ14の頂頭部14Aにプローブ痕2
1を形成してしまうからである。このプローブ痕21を
除去して、電気的接続を確実にするために、図2(d)
のような平滑なバンプ表面14Bをポリッシュ研磨で形
成するのである。
This is because the tip 14A of the probe 20 comes into contact with the top 14A of the solder ball bump 14 when an electrical characteristic test is performed as shown in FIG.
Probe mark 2 on top 14A of solder ball bump 14
This is because 1 is formed. In order to remove the probe mark 21 and secure the electrical connection, FIG.
The smooth bump surface 14B is formed by polishing.

【0027】実施例2 実施例2は、同じくはんだボールバンプの製造プロセス
に、本願の第2の発明を適用したものであり、電気特性
検査でプローブ痕が形成された、はんだバンプの頂頭部
に研磨(ポリッシュ)処理を行った後、平行平板型RF
プラズマ処理装置を用いて、アルゴンガスの放電プラズ
マによるスパッタエッチング処理を行った例を図2〜図
5を参照しながら説明する。
Example 2 Example 2 is an application of the second invention of the present application to the same solder ball bump manufacturing process. After polishing (polishing), parallel plate type RF
An example in which a sputter etching process is performed using a discharge plasma of an argon gas using a plasma processing apparatus will be described with reference to FIGS.

【0028】実施例2においてサンプルとして使用した
ウェハ22は、前述の実施例1と同じものであり、図2
(a)に示される様に、半導体基体1のAl電極パッド
2上の表面保護膜(ポリイミド膜)3のパターン開口部
に、BLM(Ball LimittingMetal)膜4を介してはん
だボールバンプ14が形成されたものである。このボー
ルバンプ14の形成後のデバイスチップに対して、実施
例1と同様に、以下の測定条件で、図2(b)のように
電気特性検査を行った。 測定プローブ径 : 30μmφ オーバードライブ量 : 30μm 加熱温度 : 105℃ その結果、図2(c)に示す様に、測定後のはんだボー
ルバンプ14の頂頭部14Aには、不可避的にプローブ
痕が形成された。
The wafer 22 used as a sample in the second embodiment is the same as that in the first embodiment described above.
As shown in FIG. 1A, a solder ball bump 14 is formed in a pattern opening of a surface protection film (polyimide film) 3 on an Al electrode pad 2 of a semiconductor substrate 1 via a BLM (Ball Limiting Metal) film 4. It is a thing. The device chip after the formation of the ball bumps 14 was subjected to an electrical characteristic test as shown in FIG. Measurement probe diameter: 30 μm φ Overdrive amount: 30 μm Heating temperature: 105 ° C. As a result, probe marks are inevitably formed on the top 14A of the solder ball bump 14 after the measurement, as shown in FIG. Was.

【0029】次に、この状態のウェハを図3に示す様な
ポリッシング装置50をセットし、実施例1と同様に、
以下の条件で、ウェハ表面のバンプ頂頭部14Aをポリ
ッシュ研磨した。 ウェハ回転速度 : 40rpm テーブル回転速度 : 40rpm 研磨圧力 : 100g/cm2 揺動速度 : 2mm/sec スラリー供給速度 : 30ml/min 削り代 : 30μm この結果、図2(d)に示す様に、はんだボールバンプ
14の頂頭部14Aに形成されていたプローブ痕21が
研磨除去され、バンプ表面14Bが平滑化された。
Next, the wafer in this state is set in a polishing apparatus 50 as shown in FIG.
Under the following conditions, the bump tops 14A on the wafer surface were polished and polished. Wafer rotation speed: 40 rpm Table rotation speed: 40 rpm Polishing pressure: 100 g / cm 2 Oscillating speed: 2 mm / sec Slurry supply speed: 30 ml / min Cutting allowance: 30 μm As a result, as shown in FIG. The probe mark 21 formed on the top 14A of the 14 was polished and removed, and the bump surface 14B was smoothed.

【0030】この状態のウェハ(22)を図5の平行平
板型RFプラズマ処理装置60にセットし、一例として
以下の条件で、スパッタエッチング処理を行った。 Ar=25sccm、圧力1.0Pa、ウェハステージ
室温、 RF印加パワー:300W(13.56MHz)、 時間30秒 この結果、Arプラスイオンのスパッタリング作用によ
り、はんだバンプ14の接合部表面に存在するプロセス
残渣や自然酸化膜が効果的に除去されて、清浄なバンプ
表面14Bが露出すると共に、バンプ付きデバイスチッ
プの表面保護膜である表面保護膜(ポリイミド膜)3の
表面がイオン衝撃エネルギーを受けて、化学的に活性化
された。
The wafer (22) in this state was set in the parallel plate type RF plasma processing apparatus 60 shown in FIG. 5, and as an example, sputter etching was performed under the following conditions. Ar = 25 sccm, pressure 1.0 Pa, wafer stage room temperature, RF applied power: 300 W (13.56 MHz), time 30 seconds As a result, the process residue present on the joint surface of the solder bump 14 due to the sputtering action of Ar plus ions. And the natural oxide film is effectively removed, the clean bump surface 14B is exposed, and the surface of the surface protection film (polyimide film) 3, which is the surface protection film of the bumped device chip, receives ion impact energy. Chemically activated.

【0031】上述した平行平板型RFプラズマ処理装置
60は、図5に示す様な構造のものを使用できる。プラ
ズマ処理室34の中にはステージ23(陰極板)と陽極
板24が間隔を置いて配置されている。ステージ23の
上には被処理基板であるウェハ22が載る。ステージ2
3は高周波電源26に対して結合コンデンサー25を介
して電気的に接続されている。陽極板24は接地されて
いる。これにより高周波電源26からの高周波電圧がか
かると、ステージ23と陽極板24の間にはプラズマ2
7が発生することから、プラズマ処理室内のウェハ22
は前述した様なArプラスイオンのスパッタリング作用
により、はんだバンプ14の接合部表面に存在するプロ
セス残渣や自然酸化膜が効果的に除去されて、清浄なバ
ンプ表面14Bが露出すると共に、バンプ付きデバイス
チップの表面保護膜であるポリイミド膜3の表面がイオ
ン衝撃エネルギーを受けて化学的に活性化できる。
As the above-mentioned parallel plate type RF plasma processing apparatus 60, one having a structure as shown in FIG. 5 can be used. In the plasma processing chamber 34, a stage 23 (cathode plate) and an anode plate 24 are arranged at an interval. A wafer 22 which is a substrate to be processed is mounted on the stage 23. Stage 2
3 is electrically connected to a high frequency power supply 26 via a coupling capacitor 25. The anode plate 24 is grounded. As a result, when a high-frequency voltage is applied from the high-frequency power supply 26, the plasma 2 is generated between the stage 23 and the anode plate 24.
7, the wafer 22 in the plasma processing chamber is
As described above, the process residue and the natural oxide film present on the surface of the joint of the solder bump 14 are effectively removed by the sputtering action of the Ar plus ion as described above, so that the clean bump surface 14B is exposed and the device with the bump is removed. The surface of the polyimide film 3, which is a surface protection film of the chip, can be chemically activated by receiving ion impact energy.

【0032】以上の様にして、はんだボールバンプの電
気特性検査後に、研磨処理及びスパッタエッチング処理
を施した半導体チップをプリント配線基板上にフリップ
チップ実装して組み立てられた製品デバイス(図4)
は、バンプ/Cuランド界面での電気接合特性及び密着
強度がより一層向上し、最終的な製品セットの信頼性及
び耐久性は、先の実施例以上に、従来のものに比べて大
幅に改善されることが確認された。
As described above, after inspecting the electrical characteristics of the solder ball bumps, a semiconductor device subjected to polishing and sputter etching is flip-chip mounted on a printed wiring board to assemble a product device (FIG. 4).
Means that the electrical bonding characteristics and adhesion strength at the bump / Cu land interface are further improved, and the reliability and durability of the final product set are significantly improved compared to the previous example, compared to the previous example It was confirmed that it would be.

【0033】実施例3 本実施例は、同じくはんだボールバンプ製造プロセス
に、第3の発明を適用したものであり、電気特性検査で
プローブ痕が形成された、はんだバンプの頂頭部に研磨
(ポリッシュ)処理を行った後、図6のトライオード型
RFプラズマ処理装置70を用いて、HFとArの混合
ガスによるスパッタエッチング処理を行った例を図2〜
図6を参照しながら説明する。実施例3においてサンプ
ルとして使用したウェハは、前述までの実施例と同じも
のであり、図2(a)に示される様に、半導体基体1の
Al電極パッド2上のポリイミド膜3パターン開口部
に、BLM(Ball Limitting Metal)膜4を介してはん
だボールバンプ14が形成されたものである。
Embodiment 3 In this embodiment, the third invention is applied to the same solder ball bump manufacturing process. Polishing (polishing) is performed on the top of the solder bump on which a probe mark has been formed in an electrical characteristic test. 2) Examples of performing sputter etching with a mixed gas of HF and Ar using the triode RF plasma processing apparatus 70 of FIG.
This will be described with reference to FIG. The wafer used as a sample in the third embodiment is the same as that in the above-described embodiments. As shown in FIG. 2A, the wafer is used in the pattern opening of the polyimide film 3 on the Al electrode pad 2 of the semiconductor substrate 1. , A solder ball bump 14 is formed via a BLM (Ball Limiting Metal) film 4.

【0034】このボールバンプ形成後のデバイスチップ
に対して、前述までの実施例と同様に、電気特性検査を
行った結果、図2(c)に示す様に、測定後のはんだボ
ールバンプ14の頂頭部14Aには、不可避的にプロー
ブ痕21が形成された。更に、この状態のウェハの表面
を、前述までの実施例1と同様に、ポリッシュ研磨した
結果、図2(d)に示す様に、はんだボールバンプ14
の頂頭部14Aに形成されていたプローブ痕21が研磨
除去され、バンプ表面14Bが平滑化された。この状態
のウェハ22を図6のトライオード型RFプラズマ処理
装置70にセットし、一例として以下の条件で、スパッ
タエッチング処理を行った。 HF/Ar=10/20sccm、圧力1.0Pa、ウ
ェハステージ室温、 プラズマソース電力700W(2MHz)、 基板バイアス電圧350V(13.56MHz)、 時間30秒
The device chip after the formation of the ball bumps was subjected to an electrical characteristic test in the same manner as in the previous embodiments. As a result, as shown in FIG. Probe marks 21 were inevitably formed on the top 14A. Further, the surface of the wafer in this state was polished and polished in the same manner as in Example 1 described above, and as a result, as shown in FIG.
The probe mark 21 formed on the top 14A was removed by polishing, and the bump surface 14B was smoothed. The wafer 22 in this state was set in the triode type RF plasma processing apparatus 70 in FIG. 6, and sputter etching was performed under the following conditions as an example. HF / Ar = 10/20 sccm, pressure 1.0 Pa, wafer stage room temperature, plasma source power 700 W (2 MHz), substrate bias voltage 350 V (13.56 MHz), time 30 seconds

【0035】このプラズマ処理では、Arプラスイオン
のスパッタリング作用に加えて、HFによる還元作用に
よって、バンプ表面の自然酸化膜や有機物残渣は化学反
応を伴いながら一層効果的に除去され、より清浄なはん
だバンプ表面が露出した。更にまた、本実施例では、バ
ンプチップの表面保護膜であるポリイミド膜3の表面層
のダングリングボンドが電気陰性度の大きいF原子にタ
ーミネイトされて、化学的により活性な状態になった。
In this plasma treatment, a natural oxide film and organic residues on the bump surface are more effectively removed with a chemical reaction by a reducing action by HF in addition to a sputtering action of Ar plus ions, and a cleaner solder is obtained. The bump surface was exposed. Furthermore, in the present embodiment, the dangling bonds on the surface layer of the polyimide film 3, which is the surface protection film of the bump chip, are terminated by F atoms having a high electronegativity and become chemically more active.

【0036】上述したトライオード型RFプラズマ処理
装置70は、図6のような構造を採用することができ
る。プラズマ処理室134の中には、陽極板124とス
テージ(陰極板)123が収容されていると共に、格子
電極118も内蔵されている。格子電極118は接地さ
れており、陽極板124はプラズマ電源128に対して
結合コンデンサー140を介して接続されている。ステ
ージ123は結合コンデンサー125を介して基板バイ
アス電源126に接続されている。被処理基板であるウ
ェハ22はステージ123の上に載っている。これによ
りプラズマ27が、陽極板124と格子電極118の間
に形成されて、Arプラスイオンのスパッタリング作用
に加えて、HFによる還元作用によって、はんだボール
バンプ表面の自然酸化膜や有機物残渣は化学反応を伴い
ながら一層効果的に除去されて、より清浄なはんだバン
プ表面が露出できる。
The above-described triode type RF plasma processing apparatus 70 can adopt a structure as shown in FIG. In the plasma processing chamber 134, an anode plate 124 and a stage (cathode plate) 123 are accommodated, and a grid electrode 118 is also incorporated. The grid electrode 118 is grounded, and the anode plate 124 is connected to a plasma power supply 128 via a coupling capacitor 140. The stage 123 is connected to a substrate bias power supply 126 via a coupling capacitor 125. The wafer 22 as a substrate to be processed is mounted on the stage 123. As a result, a plasma 27 is formed between the anode plate 124 and the grid electrode 118, and the natural oxide film and the organic residue on the solder ball bump surface are chemically reacted by the HF reducing action in addition to the Ar plus ion sputtering action. However, the solder bumps are more effectively removed, and a cleaner solder bump surface can be exposed.

【0037】以上の様にして、はんだボールバンプの電
気特性検査後に、研磨処理及びスパッタエッチング処理
を施した半導体チップを、プリント配線基板上にフリッ
プチップ実装して組み立てられた製品デバイス(図4)
は、バンプ/Cuランド界面での電気接合特性及び密着
強度がより一層向上し、最終的な製品セットの信頼性及
び耐久性は、前述までの実施例以上に、従来のものに比
べて大幅に改善されることが確認された。
As described above, after the electrical characteristics of the solder ball bumps have been inspected, the semiconductor chip subjected to polishing and sputter etching is flip-chip mounted on a printed wiring board to assemble a product device (FIG. 4).
Means that the electrical bonding characteristics and adhesion strength at the bump / Cu land interface are further improved, and the reliability and durability of the final product set are significantly greater than those of the prior art, compared to the previous examples. It was confirmed to be improved.

【0038】本発明を3種類の実施例1〜3に基づいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではなく、サンプル構造、プロセス装置、プロセス
条件等発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜選択可能であ
ることは言うまでもない。例えば、本実施例では、還元
性ガスとして、本実施例ではHFを用いた例を示した
が、それ以外にも水素、HCl等を同様に用いることが
できる。このうち、HFやHCL等の液体ソースの場合
は、He等のキャリアガスによるバブリング、加熱気
化、超音波気化等の手法によってプロセスチェンバー内
に導入する。
Although the present invention has been described on the basis of three types of Examples 1 to 3, the present invention is not limited to these Examples at all, and the gist of the invention such as a sample structure, a process apparatus, and process conditions is described. Needless to say, it can be selected as appropriate without departing from the scope. For example, in this embodiment, an example is shown in which HF is used as the reducing gas in this embodiment, but other than that, hydrogen, HCl, and the like can also be used. Among them, in the case of a liquid source such as HF or HCL, the liquid source is introduced into the process chamber by a method such as bubbling with a carrier gas such as He, heating and vaporization, and ultrasonic vaporization.

【0039】バンプ頂頭部に形成された測定プローブ痕
が研磨・平滑化され、デバイスチップ内で仕上がりのバ
ンプ高さが揃い、実装不良を低減できる。また、バンプ
接合部表面が清浄化かつ活性化されることで、接続抵抗
を低減し、接続強度を向上させることができ、信頼性向
上が図れる。本発明の採用により、電気特性検査を行っ
た後のはんだボールバンプに対して、研磨(ポリッシ
ュ)処理を加えることによって、検査時にバンプの頂頭
部に形成された測定プローブ痕が研磨・平滑化される。
また、はんだボールの高さバラツキが研磨処理によって
均等化されることによって、デバイスチップ内で仕上が
りのバンプ高さを揃えることができる。更に、スパッタ
エッチング処理によって、バンプ接合部表面に形成され
た自然酸化膜やプロセス残渣を効果的に除去して清浄な
バンプ表面を露出させると共に、バンプ付きデバイスチ
ップの表面保護膜として用いるポリイミド膜の表面層を
化学的に活性な状態にさせることができる。
The measurement probe marks formed on the tops of the bumps are polished and smoothed, so that the finished bump heights are uniform in the device chip, and mounting defects can be reduced. Further, by cleaning and activating the surface of the bump joint, the connection resistance can be reduced, the connection strength can be improved, and the reliability can be improved. By employing the present invention, a polishing (polishing) process is applied to the solder ball bump after the electrical property test is performed, so that the measurement probe mark formed on the top of the bump at the time of the test is polished and smoothed. You.
In addition, since the height variation of the solder balls is equalized by the polishing process, the finished bump height can be made uniform within the device chip. Furthermore, the sputter etching process effectively removes a natural oxide film and process residues formed on the surface of the bump joint to expose a clean bump surface, and a polyimide film used as a surface protection film for a device chip with bumps. The surface layer can be made chemically active.

【0040】その結果、本発明を適用した製造プロセス
によって、はんだボールバンプを液性したデバイスチッ
プをプリント配線基板へフリップチップ実装する際の不
良を大幅に抑制できる様になる上に、バンプ付きデバイ
スチップをフリップチップ実装して組み立てられる最終
的な製品デバイスの信頼性及び耐久性を、従来製造工程
のものに比べて大幅に向上させることができる。
As a result, according to the manufacturing process to which the present invention is applied, it is possible to significantly suppress a failure when flip-chip mounting a device chip having a liquid property of a solder ball bump on a printed wiring board. The reliability and durability of the final product device assembled by flip-chip mounting the chip can be greatly improved as compared with those of the conventional manufacturing process.

【0041】したがって、本発明は、微細なデザインル
ールに基づいて設計され、高集積度、高性能、高信頼性
を要求される半導体装置の製造に究めて有効である。
Therefore, the present invention is designed based on a fine design rule and is extremely effective for manufacturing a semiconductor device which requires high integration, high performance and high reliability.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明は、はんだ突起電極の高さを揃え
ることにより実装不良を低減でき、電気接続抵抗を低減
するとともに接続強度を向上させる。
According to the present invention, the mounting defects can be reduced by making the heights of the solder bump electrodes uniform, and the electrical connection resistance is reduced and the connection strength is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に用いられるはんだボールバンプの製造
プロセス例をその工程順に示す概略断面図。(a)は、
LSIのAl電極パッド上にはんだボールバンプの下地
となるBLM(Ball Limitting Metal)膜がパターニン
グされた状態、(b)は、はんだ蒸着膜をリフトオフに
よってパターニングするための厚膜レジストパターンが
形成された状態、(c)は、ウェハ全面にはんだ蒸着膜
が成膜された状態、(d)は、厚膜レジストパターンの
リフトオフによって、不要なはんだ蒸着膜が除去された
状態、(e)は、ウェットバック工程の熱処理によって
はんだが溶融し、ボールバンプが形成された状態、をそ
れぞれ示す。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a manufacturing process of a solder ball bump used in the present invention in the order of steps. (A)
A state in which a BLM (Ball Limiting Metal) film serving as a base of a solder ball bump is patterned on the Al electrode pad of the LSI, and FIG. 2B shows a state in which a thick resist pattern for patterning the solder vapor deposition film by lift-off is formed. (C) is a state where a solder vapor deposition film is formed on the entire surface of the wafer, (d) is a state where an unnecessary solder vapor deposition film is removed by lift-off of a thick resist pattern, and (e) is a wet state. The state in which the solder is melted by the heat treatment in the back step and the ball bump is formed is shown.

【図2】本願の発明を適用した、はんだボールバンプの
製造プロセス例をその工程順に示す概略断面図。(a)
は、ウェットバック工程を経て、はんだボールバンプが
形成された状態、(b)は、はんだボールバンプの頂頭
部に測定プローブを当てて電気特性検査を行っている様
子、(c)は、電気特性検査後にプローブ痕が形成され
た、はんだボールバンプの状態、(d)は、バンプ頂頭
部に本発明の研磨処理を加えることで、プローブ痕が除
去され、表面が平滑化された、はんだボールバンプの状
態、をそれぞれ示す。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a manufacturing process of a solder ball bump to which the invention of the present application is applied in the order of steps. (A)
Shows a state in which solder ball bumps have been formed through a wet back process, (b) shows a state in which a measurement probe is applied to the top of the solder ball bump, and (c) shows an electrical characteristic. The state of the solder ball bump where the probe mark was formed after the inspection. (D) shows the solder ball bump where the probe mark was removed and the surface was smoothed by applying the polishing treatment of the present invention to the bump top. , Respectively.

【図3】本願の発明を適用した、電気特性検査後のバン
プ付きウェハの表面処理に用いるポリッシュ研磨装置の
概略図。
FIG. 3 is a schematic view of a polish polishing apparatus used for surface treatment of a bumped wafer after an electrical characteristic test, to which the present invention is applied.

【図4】バンプ形成チップをプリント配線基板にフリッ
プチップ実装した後の状態を示す概略断面図。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a state after flip-chip mounting the bump forming chip on a printed wiring board.

【図5】本願の発明を適用したはんだバンプの表面処理
に用いる平行平板型RFプラズマ処理装置の概略断面
図。
FIG. 5 is a schematic sectional view of a parallel plate type RF plasma processing apparatus used for surface treatment of a solder bump to which the present invention is applied.

【図6】本願の発明を適用したはんだバンプの表面処理
に用いるトライオード型RFプラズマ処理装置の概略断
面図。
FIG. 6 is a schematic sectional view of a triode type RF plasma processing apparatus used for surface treatment of a solder bump to which the present invention is applied.

【図7】通常用いられているはんだボールバンプの製造
プロセス例を示す図。
FIG. 7 is a view showing an example of a manufacturing process of a commonly used solder ball bump.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・半導体基体(IC)、2・・・Al電極パッ
ド、3・・・表面保護膜(ポリイミド膜)、4・・・B
LM(Ball Limitting Metal)膜、5・・・開口部、6
・・・(フォト)レジスト膜、13・・・はんだ蒸着
膜、14A・・・頂頭部(頂部)、14・・・(はんだ
突起電極)はんだボールバンプ、118・・・格子電
極、20・・・プローブ、21・・・プローブ痕、22
・・・被処理基板(ウェハ)、123・・・ウェハステ
ージ(陰極板)、124・・・陽極板、125・・・結
合コンデンサ、126・・・基板バイアス電源、127
・・・放電プラズマ、128・・・プラズマ電源、13
4・・・プラズマ処理室、36・・・定盤、37・・・
研磨溶剤、38・・・研磨布、39・・・ウェハキャリ
ア、41・・・共晶はんだ、42・・・Cuランド、4
3・・・封止樹脂、44・・・ソルダーレジスト、45
・・・ガラスエポキシ基板、50・・・ポリッシング装
置、60・・・RFプラズマ処理装置、70・・・RF
プラズマ処理装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate (IC), 2 ... Al electrode pad, 3 ... Surface protective film (polyimide film), 4 ... B
LM (Ball Limiting Metal) film, 5 ... opening, 6
... (photo) resist film, 13 ... solder deposited film, 14A ... top (top), 14 ... (solder bump electrode) solder ball bump, 118 ... lattice electrode, 20 ...・ Probe, 21 ・ ・ ・ Probe mark, 22
... substrate to be processed (wafer), 123 ... wafer stage (cathode plate), 124 ... anode plate, 125 ... coupling capacitor, 126 ... substrate bias power supply, 127
... discharge plasma, 128 ... plasma power supply, 13
4 Plasma processing chamber, 36 Surface plate, 37
Polishing solvent, 38: polishing cloth, 39: wafer carrier, 41: eutectic solder, 42: Cu land, 4
3 sealing resin, 44 solder resist, 45
... Glass epoxy substrate, 50 ... Polishing device, 60 ... RF plasma processing device, 70 ... RF
Plasma processing equipment

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 はんだ突起電極に対して接触することに
より電気特性検査を行った後に、前記はんだ突起電極の
少なくとも頂部を研磨処理することを特徴とするはんだ
突起電極の製造方法。
1. A method for manufacturing a solder bump electrode, comprising: performing an electrical property test by contacting the solder bump electrode; and polishing at least a top portion of the solder bump electrode.
【請求項2】 前記はんだ突起電極の少なくとも前記頂
部を研磨処理した後に、少なくとも不活性ガスの放電プ
ラズマを用いたスパッタエッチング処理を行う請求項1
に記載のはんだ突起電極の製造方法。
2. A sputter etching process using at least an inert gas discharge plasma after polishing at least the top portion of the solder bump electrode.
3. The method for producing a solder bump electrode according to claim 1.
【請求項3】 前記はんだ突起電極の少なくとも前記頂
部を研磨処理した後に、少なくとも還元性ガスの放電プ
ラズマを用いたスパッタエッチング処理を行う請求項1
に記載のはんだ突起電極の製造方法。
3. A sputter etching process using at least a discharge plasma of a reducing gas after polishing at least the top portion of the solder bump electrode.
3. The method for producing a solder bump electrode according to claim 1.
【請求項4】 前記はんだ突起電極は電子デバイスチッ
プに形成されている請求項2に記載のはんだ突起電極の
製造方法。
4. The method according to claim 2, wherein the solder bump electrode is formed on an electronic device chip.
【請求項5】 前記はんだ突起電極は電子デバイスチッ
プに形成されている請求項3に記載のはんだ突起電極の
製造方法。
5. The method according to claim 3, wherein the solder bump electrode is formed on an electronic device chip.
JP27572698A 1998-09-29 1998-09-29 Method for producing solder bump electrode Expired - Fee Related JP3896701B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27572698A JP3896701B2 (en) 1998-09-29 1998-09-29 Method for producing solder bump electrode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27572698A JP3896701B2 (en) 1998-09-29 1998-09-29 Method for producing solder bump electrode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000114313A true JP2000114313A (en) 2000-04-21
JP3896701B2 JP3896701B2 (en) 2007-03-22

Family

ID=17559535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27572698A Expired - Fee Related JP3896701B2 (en) 1998-09-29 1998-09-29 Method for producing solder bump electrode

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3896701B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6583514B2 (en) 2000-10-04 2003-06-24 Nec Corporation Semiconductor device with a binary alloy bonding layer
US7608479B2 (en) 2005-01-19 2009-10-27 Seiko Epson Corporation Method of manufacturing semiconductor device and method of treating electrical connection section
JP2011009561A (en) * 2009-06-26 2011-01-13 Disco Abrasive Syst Ltd Inspection method of device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6583514B2 (en) 2000-10-04 2003-06-24 Nec Corporation Semiconductor device with a binary alloy bonding layer
US7608479B2 (en) 2005-01-19 2009-10-27 Seiko Epson Corporation Method of manufacturing semiconductor device and method of treating electrical connection section
JP2011009561A (en) * 2009-06-26 2011-01-13 Disco Abrasive Syst Ltd Inspection method of device

Also Published As

Publication number Publication date
JP3896701B2 (en) 2007-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7078820B2 (en) Semiconductor apparatus and process of production thereof
US8962470B2 (en) Method for forming bumps, semiconductor device and method for manufacturing same, substrate processing apparatus, and semiconductor manufacturing apparatus
KR100304398B1 (en) Method of forming a flip chip assembly, and a flip chip assembly formed by the method
US8044511B2 (en) Function element and function element mounting structure
WO2004061935A1 (en) Method for forming bump, semiconductor devcie and its manufacturing method, substrate treatment device, and semiconductor manufacturing apparatus
JP2006245468A (en) Semiconductor device manufacturing method
JP2004146731A (en) Manufacturing method of multilayer wiring substrate
JP3896701B2 (en) Method for producing solder bump electrode
JP4130706B2 (en) Bump manufacturing method and semiconductor device manufacturing method
JP4154797B2 (en) Solder bump formation method
JP2005310956A (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4182611B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2006270031A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JPH10224029A (en) Production of bump
JP2000124177A (en) Manufacture of semiconductor device
JP5170915B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP3296344B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH11163018A (en) Manufacture of semiconductor device and multi-layer wiring substrate and manufacture of the same
US20070207606A1 (en) Method for removing residual flux
JPH01164041A (en) Ic element having bump structure and its manufacture
US20070085224A1 (en) Semiconductor device having strong adhesion between wiring and protective film, and manufacturing method therefor
JPH1123656A (en) Method and board for inspecting flip-chip ic
JP3381454B2 (en) Vapor deposition apparatus and ball bump forming method
Ji et al. Fluxless Flip Chip Bonding Tech Application for Ultra-High Density Micro-bump Structure
JPH05335311A (en) Flip chip semiconductor device and manufacture thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050622

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20061124

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20061128

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Effective date: 20061211

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 3

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100105

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 4

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110105

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 5

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120105

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130105

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 6

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130105

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees