JP2000164622A - Chip-sized package and its manufacture - Google Patents

Chip-sized package and its manufacture

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JP2000164622A
JP2000164622A JP10337844A JP33784498A JP2000164622A JP 2000164622 A JP2000164622 A JP 2000164622A JP 10337844 A JP10337844 A JP 10337844A JP 33784498 A JP33784498 A JP 33784498A JP 2000164622 A JP2000164622 A JP 2000164622A
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film
metal
layer
opening
size package
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JP10337844A
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Japanese (ja)
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Toshimichi Tokushige
利洋智 徳重
Seiji Hara
政治 原
Hiroyuki Shinoki
裕之 篠木
Nobuyuki Takai
信行 高井
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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    • H01L24/01Means 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
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    • H01L24/11Manufacturing methods
    • HELECTRICITY
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/14Integrated circuits

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve reliability of a chip-sized package. SOLUTION: When an Al electrode 1 is formed, this electrode material is formed and continuously a Ti nitride film 5 is formed. By performing patterning in one sitting via a photoresist layer PR1, the patterning is enabled accurately in virtue of function of the Ti nitride film 5 as an antireflection film, and functions as a barrier metal can be obtained. By the formation of the Ti nitride film 5, diffusion of a thin film layer of Cu which turns into a plating electrode can be prevented. By adjusting the thickness of the Ti nitride film 5, it functions as the antireflection film and the barrier metal, so that the halation of resist can be prevented at the same time as the barrier function, and the patterning of the Al electrode can be formed with high accuracy.

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、チップサイズパッ
ケージとその製造方法に関する。チップサイズパッケー
ジ(Chip Size Package)は、CSPとも呼ばれ、チッ
プサイズと同等か、わずかに大きいパッケージの総称で
あり、高密度実装を目的としたパッケージである。本発
明は、CSPに採用されるメッキ用の電極に対するバリ
アメタルに関する。
The present invention relates to a chip size package and a method for manufacturing the same. The chip size package (Chip Size Package) is also referred to as a CSP, and is a general term for packages having a size equal to or slightly larger than the chip size, and is a package for high-density mounting. The present invention relates to a barrier metal for a plating electrode used in a CSP.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この分野では、一般にBGA(Ba
ll Grid Array)と呼ばれ、面状に配列された複数のハ
ンダボールを持つ構造、ファインピッチBGAと呼ば
れ、BGAのボールピッチをさらに狭ピッチにして外形
がチップサイズに近くなった構造等が知られている。ま
た、最近では、「日経マイクロデバイス」1998年8
月号 44頁〜71頁に記載されたウエハーCSPがあ
る。このウエハーCSPは、基本的には、チップのダイ
シング前に配線やアレイ状のパッドをウエハープロセス
(前工程)で作り込むCSPである。この技術によっ
て、ウエハープロセスとパッケージ・プロセス(後工
程)が一体化され、パッケージ・コストが大幅に低減で
きるようになることが期待されている。ウエーハCSP
の種類には、封止樹脂型と再配線型がある。封止樹脂型
は、従来のパッケージと同様に表面を封止樹脂で覆った
構造であり、チップ表面の配線層上にメタルポストを形
成し、その周囲を封止樹脂で固める構造である。
2. Description of the Related Art Conventionally, in this field, BGA (Ba
ll Grid Array), a structure with a plurality of solder balls arranged in a plane, a fine pitch BGA, a structure in which the ball pitch of the BGA is further narrowed and the outer shape is close to the chip size, etc. Are known. Recently, "Nikkei Micro Devices", August 1998
There is a wafer CSP described in Monthly Pages 44-71. This wafer CSP is basically a CSP in which wiring or array-like pads are formed by a wafer process (pre-process) before dicing a chip. It is expected that this technology will integrate the wafer process and the package process (post-process), thereby greatly reducing the package cost. Wafer CSP
Are classified into a sealing resin type and a rewiring type. The sealing resin mold has a structure in which the surface is covered with a sealing resin, similarly to a conventional package, and has a structure in which metal posts are formed on a wiring layer on the chip surface and the periphery thereof is solidified with the sealing resin.

【0003】一般にパッケージをプリント基板に搭載す
ると、プリント基板との熱膨張差によって発生した応力
がメタルポストに集中すると言われているが、樹脂封止
型では、メタルポストが長くなるため、応力が分散され
ると考えられている。
It is generally said that when a package is mounted on a printed circuit board, stress generated due to a difference in thermal expansion between the printed circuit board and the printed circuit board concentrates on the metal post. It is believed to be decentralized.

【0004】一方、再配線型は、図9に示すように、封
止樹脂を使わず、再配線を形成した構造である。つまり
チップ51の表面にAl電極52、配線層53、絶縁層
54が積層され、配線層53上にはメタルポスト55が
形成され、その上に半田バンプ56が形成されている。
配線層53は、半田バンプ56をチップ上に所定のアレ
イ状に配置するための再配線として用いられる。
On the other hand, the rewiring type has a structure in which a rewiring is formed without using a sealing resin as shown in FIG. That is, an Al electrode 52, a wiring layer 53, and an insulating layer 54 are stacked on the surface of the chip 51, a metal post 55 is formed on the wiring layer 53, and a solder bump 56 is formed thereon.
The wiring layer 53 is used as rewiring for arranging the solder bumps 56 on the chip in a predetermined array.

【0005】封止樹脂型は、メタルポストを100μm
程度と長くし、これを封止樹脂で補強することにより、
高い信頼性が得られる。しかしながら、封止樹脂を形成
するプロセスは、後工程において金型を用いて実施する
必要があり、プロセスが複雑になる。
[0005] The sealing resin mold has a metal post of 100 μm.
By lengthening it and reinforcing it with sealing resin,
High reliability is obtained. However, the process of forming the sealing resin needs to be performed using a mold in a later step, and the process becomes complicated.

【0006】一方、再配線型では、プロセスは比較的単
純であり、しかも殆どの工程をウエーハプロセスで実施
できる利点がある。しかし、なんらかの方法で応力を緩
和し信頼性を高めることが必要とされている。
On the other hand, the rewiring type has an advantage that the process is relatively simple and most of the steps can be performed by a wafer process. However, there is a need to relieve stress in some way to increase reliability.

【0007】また図10は、図9の配線層53を省略し
たものであり、Al電極52が露出した開口部を形成
し、この開口部には、メタルポスト55とAl電極52
との間にバリアメタル58を少なくとも一層形成し、こ
のメタルポスト55の上に半田ボール56が形成されて
いる。
FIG. 10 omits the wiring layer 53 of FIG. 9 and forms an opening in which the Al electrode 52 is exposed. In this opening, a metal post 55 and the Al electrode 52 are formed.
, A barrier metal 58 is formed at least one layer, and a solder ball 56 is formed on the metal post 55.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし図9では、配線
層53をCuメッキで形成するため、メッキ電極として
Cuの薄膜を形成し、このCuの薄膜とAl電極52と
の間にバリアメタルとしてCr膜を採用していた。また
図10では、メタルポスト55をCuメッキで形成する
ため、やはりメッキ電極としてCuの薄膜を形成し、こ
のCuの薄膜とAl電極52の間にバリアメタルとして
Crを採用していた。このCrの薄膜は、Al電極52
を露出する開口部を形成した後、リフトオフ法で形成し
ていたため、加工精度が悪く、この分工程数が増加する
欠点があった。
However, in FIG. 9, since the wiring layer 53 is formed by Cu plating, a Cu thin film is formed as a plating electrode, and a barrier metal is formed between the Cu thin film and the Al electrode 52. A Cr film was employed. In FIG. 10, since the metal post 55 is formed by Cu plating, a Cu thin film is also formed as a plating electrode, and Cr is employed as a barrier metal between the Cu thin film and the Al electrode 52. This thin film of Cr is used as the Al electrode 52
After forming the opening for exposing the hole, it was formed by the lift-off method, so that the processing accuracy was poor and there was a drawback that the number of steps increased by this amount.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のチップサイズパ
ッケージとその製造方法は上記の課題に鑑みてなされ、
Al電極の上に半田ボールを形成するチップサイズパッ
ケージに於いて、金属電極パッド上には窒化Ti膜が形
成されることで解決するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A chip size package and a method of manufacturing the same according to the present invention have been made in view of the above problems, and
In a chip size package in which solder balls are formed on Al electrodes, the problem is solved by forming a TiN film on metal electrode pads.

【0010】また金属電極パッド上には窒化Ti膜が形
成され、開口部から露出する前記窒化Ti膜上に、Cu
の膜が形成され、このCuの膜の上にはメタルポストが
形成されることで解決するものである。またCuを主材
料とする配線層を採用するチップサイズパッケージに於
いて、金属電極パッド上には窒化Ti膜が形成されるこ
とで解決するものである。また金属電極パッド上には窒
化Ti膜が形成され、開口部から露出する前記窒化Ti
膜上には、Cuの膜が形成され、このCuの膜の上にメ
タルポストが形成されることで解決するものである。
A TiN film is formed on the metal electrode pad, and a Cu nitride film is formed on the TiN film exposed from the opening.
This is solved by forming a metal post on the Cu film. Also, in a chip size package employing a wiring layer mainly composed of Cu, the problem is solved by forming a Ti nitride film on a metal electrode pad. A TiN film is formed on the metal electrode pad, and the TiN film exposed from the opening is formed.
The problem is solved by forming a Cu film on the film and forming metal posts on the Cu film.

【0011】更には、窒化Ti膜を、金属電極パッド上
で反射防止膜とバリアメタルを兼ね備えてる膜厚とする
ことで解決するものである。
Further, the present invention solves the problem by forming the Ti nitride film on the metal electrode pad so as to have both the antireflection film and the barrier metal.

【0012】製造方法に於いては、Alを主とする電極
材料と窒化Ti膜を被着し、前記窒化Ti膜を反射防止
膜として活用してパターニングして金属電極パッドを形
成し、前記金属電極パッドを含むチップ表面を絶縁層で
被覆し、前記金属パッド上の絶縁層に開口部を形成し、
前記開口部にCuの膜を形成し、このCuの膜にメタル
ポストを形成た後、このメタルポスト上に半田バンプを
形成する事で解決するものである。
In the manufacturing method, an electrode material mainly composed of Al and a Ti nitride film are deposited, and the Ti nitride film is used as an anti-reflection film and patterned to form a metal electrode pad. Covering the chip surface including the electrode pad with an insulating layer, forming an opening in the insulating layer on the metal pad,
This problem is solved by forming a Cu film in the opening, forming a metal post on the Cu film, and then forming a solder bump on the metal post.

【0013】また窒化Ti膜は、反射防止膜と共に、前
記Cuの膜のバリアメタルとしても機能するようにその
膜厚を調整することで解決するものである。
The Ti nitride film can be solved by adjusting its thickness so as to function as a barrier metal of the Cu film together with the antireflection film.

【0014】更には、Alを主とする電極材料、窒化T
i膜を被着し、前記窒化Ti膜を反射防止膜として活用
してパターニングして前記金属電極パッドを形成し、前
記金属電極パッドの一部を露出する第1の開口部を有す
る第1の絶縁層を形成し、前記第1の開口部から露出す
る前記窒化Ti膜にCuの膜を形成し、前記Cuの膜上
に、チップ表面に延在するCuより成る配線層を形成
し、前記配線層を含むチップ表面に、前記配線層の一部
を露出する第2の開口部を有する第2の絶縁層を被覆
し、前記第2の開口部にメタルポストを形成した後、こ
のメタルポスト上に半田バンプを形成するチップサイズ
パッケージの製造方法に於いて、前記窒化Ti膜は、反
射防止膜と共に、前記Cuの膜のバリアメタルとしても
機能するようにその膜厚を調整することで解決するもの
である。
Further, an electrode material mainly composed of Al,
a first opening having a first opening for exposing a part of the metal electrode pad by depositing an i-film and patterning by utilizing the Ti nitride film as an anti-reflection film to form a metal electrode pad; Forming an insulating layer, forming a Cu film on the Ti nitride film exposed from the first opening, forming a wiring layer of Cu extending on a chip surface on the Cu film, A chip surface including a wiring layer is covered with a second insulating layer having a second opening exposing a part of the wiring layer, and a metal post is formed in the second opening. In the method of manufacturing a chip size package having a solder bump formed thereon, the Ti nitride film is solved by adjusting the film thickness so as to function as a barrier metal of the Cu film together with the antireflection film. Is what you do.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
説明する。図7、図8は、ICチップの表面に形成され
たAl電極の真上に半田ボールを形成したものであり、
図1〜図6は、配線層を延在させ、この上に形成したも
のである。
Next, an embodiment of the present invention will be described. FIGS. 7 and 8 show solder balls formed directly on Al electrodes formed on the surface of an IC chip.
1 to 6 show an example in which a wiring layer is extended and formed thereon.

【0016】まず前者の実施形態について説明する。First, the former embodiment will be described.

【0017】半導体ICは、素子数の増加に伴い、1層
メタル、2層メタル、3層メタル・・・等が採用され、
最上層のメタルの上には、Si窒化膜やPIX等のパッ
シベーション膜が被覆されている。
As the number of elements of the semiconductor IC increases, one-layer metal, two-layer metal, three-layer metal, etc. are adopted.
A passivation film such as a Si nitride film or PIX is coated on the uppermost metal.

【0018】図7、図8では、前記最上層のメタル(以
下Al電極と呼ぶ。)を図番1で示し、このAl電極1
のコンタクトホールが形成される層間絶縁膜を図番2で
示す。更には、パッシベーション膜を図番3で示す。こ
こでパッシベーション膜3は、Si窒化膜、エポキシ樹
脂またはPIX等でなる。本発明のポイントは、Al電
極1の上に設けられたバリア層5にある。ここでは高融
点金属が好ましく、窒化Ti膜(TiN)5を使用し
た。この膜5は、バリアメタルとして有効であり、また
反射防止膜として有効であるため、膜厚の調整により両
方を兼ね備えることができ、ホトリソグラフィの精度向
上を実現できると共に、後述するCuの薄膜6がAl電
極1に拡散するのを防止することも可能となる。
In FIG. 7 and FIG. 8, the metal of the uppermost layer (hereinafter referred to as Al electrode) is shown in FIG.
The interlayer insulating film in which the contact hole is formed is shown in FIG. Further, the passivation film is shown in FIG. Here, the passivation film 3 is made of a Si nitride film, an epoxy resin, PIX, or the like. The point of the present invention lies in the barrier layer 5 provided on the Al electrode 1. Here, a high melting point metal is preferable, and a Ti nitride film (TiN) 5 is used. Since this film 5 is effective as a barrier metal and also as an antireflection film, both can be provided by adjusting the film thickness, and the accuracy of photolithography can be improved. Can be prevented from diffusing into the Al electrode 1.

【0019】続いて、このパッシベーション膜3には、
窒化Ti膜5を露出する開口部4が形成され、ここに
は、メタルポスト7のメッキ電極として、Cuの薄膜層
6が形成されている。このCuの薄膜層6は、開口部の
中およびその周辺に延在されるようにパターニングされ
ている。
Subsequently, the passivation film 3 has
An opening 4 exposing the TiN film 5 is formed, and a Cu thin film layer 6 is formed here as a plating electrode of the metal post 7. The Cu thin film layer 6 is patterned so as to extend into and around the opening.

【0020】更には、このCuの薄膜層6の上には、メ
タルポスト7が形成されている。このメタルポスト7
は、例えば半田ボール8と親和性の良いCuやAu等か
ら成る。ここではCuの薄膜層6をメッキ電極とし、C
uのメタルポストがメッキで形成される。
Further, a metal post 7 is formed on the Cu thin film layer 6. This metal post 7
Is made of, for example, Cu, Au, or the like having a good affinity for the solder ball 8. Here, the Cu thin film layer 6 is used as a plating electrode, and C
u metal posts are formed by plating.

【0021】そして半田ボール8が形成されている。こ
こで半田ボール8は、下地のCuに電解メッキにより形
成される。
Then, solder balls 8 are formed. Here, the solder balls 8 are formed on the underlying Cu by electrolytic plating.

【0022】本発明の特徴は、Cuの薄膜層6がAl電
極1に拡散するのを防止するため、バリアメタルとして
窒化Ti膜を設けたことにある。しかもAl電極1の被
着時に、連続して形成し、セルフアライメントで形成す
ることにある。従来のようにCrをリフトオフで形成す
る代わりに、Al電極のパターニングで同時に形成でき
るため、ホトリソグラフィー工程数を減らせ、またこの
バリアメタルの機能と同時に反射防止膜としても機能す
るため、Al電極1、バリアメタル5の精度の高いパタ
ーニングが可能となる。
A feature of the present invention is that a Ti nitride film is provided as a barrier metal in order to prevent the Cu thin film layer 6 from diffusing into the Al electrode 1. In addition, when the Al electrode 1 is applied, it is formed continuously and formed by self-alignment. Instead of forming Cr by lift-off as in the prior art, it can be formed simultaneously by patterning of the Al electrode, so that the number of photolithography steps can be reduced. Thus, highly accurate patterning of the barrier metal 5 can be performed.

【0023】また図8の半田ボールの形状にある。ここ
で半田ボールを球体の一部として考え、点Sをその中心
として示した。また半田ボール8とこの下層の膜(ここ
ではCuの薄膜層6であるが、メタルポスト7の場合も
ある。)との融着最外周部をCとすると、半田ボール8
表面の延面を、点Cから上に向かうにつれて、内側に延
在させることがポイントである。
FIG. 8 shows the shape of a solder ball. Here, the solder ball is considered as a part of a sphere, and the point S is shown as its center. When the outermost peripheral portion of the solder ball 8 and the lower layer film (here, the Cu thin film layer 6 is a metal post 7) is denoted by C, the solder ball 8
The point is that the extending surface of the surface extends inward from point C upward.

【0024】つまりAl電極1またはメタルポスト7の
表面に凹み部9を形成し、半田ボール8の中心S(また
は点Sから水平に延在された点線)が点Cと同等または
それよりも下に成るように構成されれば、半田ボール8
には、ネックが発生せず、その強度を向上させることが
できる。
That is, a concave portion 9 is formed on the surface of the Al electrode 1 or the metal post 7, and the center S (or the dotted line extending horizontally from the point S) of the solder ball 8 is equal to or lower than the point C. If it is constituted so that it may become, solder ball 8
Does not cause a neck, and the strength can be improved.

【0025】図10に於いて、点Sは、点Cよりも上方
に位置し、矢印の上方向および下方向は、内側に向かう
延面を有している。そのためメタルポストやバリアメタ
ルとの当接部である半田ボールの部分は、その径が細く
なりネックを有しており、応力に弱い構造となってい
る。
In FIG. 10, the point S is located above the point C, and the upward and downward directions of the arrows have extending surfaces inward. Therefore, the portion of the solder ball that is in contact with the metal post or the barrier metal has a small diameter and a neck, and has a structure that is weak against stress.

【0026】本願は、半田ボールのサイズを一定として
考え、凹み部で収容される半田量が増加するため、その
分半田の中心Sが下方に沈み込む。しかも半田ボール
は、形成されたメタルポスト7(またはCuの薄膜層
6)の全域に濡れようと広がるため、その分半田ボール
の高さも低くできる。つまりネックの形成防止と半田ボ
ールの高さ調整もできる。
In the present application, the size of the solder ball is assumed to be constant, and the amount of solder accommodated in the recess increases, so that the center S of the solder sinks downward. Moreover, since the solder ball spreads over the entire area of the formed metal post 7 (or Cu thin film layer 6), the height of the solder ball can be reduced accordingly. That is, the formation of the neck can be prevented and the height of the solder ball can be adjusted.

【0027】続いて第2の実施の形態について図6を参
照しながら説明する。本実施の形態は、図9のような配
線層53を採用したものである。図6は、2層メタルの
トランジスタを示し、10、11がソース、ドレイン領
域、12はゲートである。また13は、ソース電極およ
びその配線、14は、ドレイン電極およびその配線であ
る。そして2層目のメタルとしてAl電極1がドレイン
電極14とコンタクトしている。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment employs a wiring layer 53 as shown in FIG. FIG. 6 shows a two-layer metal transistor, in which 10 and 11 are source and drain regions, and 12 is a gate. 13 is a source electrode and its wiring, and 14 is a drain electrode and its wiring. The Al electrode 1 is in contact with the drain electrode 14 as a second layer metal.

【0028】ここでも、通常のワイヤボンディングタイ
プのICチップに於いて、最上層のメタル(ボンディン
グパッドとしても機能する部分)を図番1で示し、この
Al電極1のコンタクトホールCが形成される層間絶縁
膜を図番2で示す。更には、パッシベーション膜を図番
3で示す。ここでパッシベーション膜3は、Si窒化
膜、エポキシ樹脂またはPIX等でなる。
Also in this case, in the ordinary wire bonding type IC chip, the uppermost layer metal (portion which also functions as a bonding pad) is shown in FIG. 1 and the contact hole C of this Al electrode 1 is formed. The interlayer insulating film is shown in FIG. Further, the passivation film is shown in FIG. Here, the passivation film 3 is made of a Si nitride film, an epoxy resin, PIX, or the like.

【0029】ここでAl電極1上には、本発明のポイン
トである窒化Ti膜5が形成されている。
Here, a Ti nitride film 5 which is a point of the present invention is formed on the Al electrode 1.

【0030】続いて、このパッシベーション膜3は、窒
化Ti膜5を露出する開口部15が形成され、ここに
は、配線層のメッキ電極としてCuの薄膜層6が形成さ
れる。そしてこの上には、Cuメッキによる配線層16
が形成される。
Subsequently, an opening 15 for exposing the Ti nitride film 5 is formed in the passivation film 3, where a Cu thin film layer 6 is formed as a plating electrode of a wiring layer. On this, the wiring layer 16 by Cu plating is formed.
Is formed.

【0031】続いて、ポリイミド等の絶縁樹脂から成る
樹脂層17が形成され、配線層16の端部に開口部18
が形成され、この開口部18には、メタルポスト7のメ
ッキ電極としてCuの薄膜層19が形成され、この上に
メタルポスト7が形成されている。またメタルポスト7
の上には、下からNiの薄膜層20、Cuの薄膜層(ま
たはAu層)21が形成されている。これらのメタル1
9、7、20、21は、開口部の中およびその周辺に延
在されるようにパターニングされている。
Subsequently, a resin layer 17 made of an insulating resin such as polyimide is formed, and an opening 18 is formed at an end of the wiring layer 16.
In the opening 18, a thin film layer 19 of Cu is formed as a plating electrode of the metal post 7, and the metal post 7 is formed thereon. Also metal post 7
On top of this, a Ni thin film layer 20 and a Cu thin film layer (or Au layer) 21 are formed from below. These metal 1
9, 7, 20, and 21 are patterned so as to extend into and around the opening.

【0032】また、Cuの薄膜層(またはAuの薄膜
層)の上には、半田ボール8が形成される。ここで半田
ボール8は、下地のCuの薄膜層21を電極として電解
メッキにより形成される。
A solder ball 8 is formed on the Cu thin film layer (or Au thin film layer). Here, the solder balls 8 are formed by electrolytic plating using the underlying Cu thin film layer 21 as an electrode.

【0033】続いて図6の構造について図1より簡単に
その製造方法について説明する。まず、Al電極1を有
するLSIが形成された半導体基板(ウエーハ)を準備
する。ここでは、前述したように2層メタルのICで、
トランジスタのソース電極13、ドレイン電極14が一
層目のメタルとして形成され、ドレイン電極14とコン
タクトしたAl電極1が2層目のメタルとして形成され
ている。
Next, a method of manufacturing the structure of FIG. 6 will be described more simply than FIG. First, a semiconductor substrate (wafer) on which an LSI having the Al electrode 1 is formed is prepared. Here, as described above, a two-layer metal IC is used.
The source electrode 13 and the drain electrode 14 of the transistor are formed as a first layer metal, and the Al electrode 1 in contact with the drain electrode 14 is formed as a second layer metal.

【0034】ここではドレイン電極14が露出する層間
絶縁膜2の開口部を形成した後、ウェハ全面にAlを主
材料とする電極材料、窒化Ti膜5を形成し、ホトレジ
ストPR1をマスクとして、Al電極1と窒化Ti膜5
が所定の形状にドライエッチングされている。従って、
バリアメタルとしての窒化Ti膜も含めてホトレジスト
PR1で一度に形成でき、工程数の簡略が可能となる。
Here, after forming an opening of the interlayer insulating film 2 from which the drain electrode 14 is exposed, an electrode material mainly composed of Al and a Ti nitride film 5 are formed on the entire surface of the wafer, and an Al film is formed using the photoresist PR1 as a mask. Electrode 1 and Ti nitride film 5
Are dry-etched into a predetermined shape. Therefore,
The photoresist PR1 including the TiN film as a barrier metal can be formed at a time with the photoresist PR1, and the number of steps can be simplified.

【0035】また窒化Ti膜5は、後に形成するCuの
薄膜層6のバリアメタルとして機能させている。しかし
窒化Ti膜は、反射防止膜として有効であることにも着
目している。つまりパターニングの際に使用されるレジ
ストのハレーション防止としても有効である。ハレーシ
ョン防止として最低1200Å〜1300Å程度必要で
あり、またこれにバリアメタルの機能を兼ね備えるため
には、2000Å〜3000Å程度が好ましい。(以上
図1参照) 続いて半導体基板の表面をSiN膜、PIXなどのパッ
シベーション膜3で被覆する。
The Ti nitride film 5 functions as a barrier metal for a Cu thin film layer 6 to be formed later. However, attention is also paid to the fact that the Ti nitride film is effective as an antireflection film. That is, it is also effective for preventing halation of the resist used in patterning. To prevent halation, a minimum of about 1200 ° to 1300 ° is required, and in order to provide a barrier metal function, it is preferably about 2000 ° to 3000 °. (See FIG. 1 above.) Subsequently, the surface of the semiconductor substrate is covered with a passivation film 3 such as a SiN film or PIX.

【0036】Al電極1はLSIの外部接続用のパッド
も兼ね、半田ボールから成るチップサイズパッケージと
して形成しないときは、ワイヤボンディングパッドとし
て機能する部分である。
The Al electrode 1 also serves as a pad for external connection of the LSI, and functions as a wire bonding pad when it is not formed as a chip size package composed of solder balls.

【0037】このAl電極1の一部が露出するように、
パッシベーション膜3をエッチングによって取り除き、
全面にCuの薄膜層6を形成する。このCuの薄膜層6
は、後に配線層16のメッキ電極となる。
In order to expose a part of the Al electrode 1,
The passivation film 3 is removed by etching,
A thin film layer 6 of Cu is formed on the entire surface. This Cu thin film layer 6
Will be the plating electrodes of the wiring layer 16 later.

【0038】続いて、全面に例えばホトレジスト層PR
2を塗布し、配線層16に対応する部分を取り除き、こ
の開口部に露出するCuの薄膜層6をメッキ電極とし、
配線層16を形成する。この配線層16は機械的強度を
確保するために5μm程度に厚く形成する必要がある。
ここでは、メッキ法を用いて形成したが、蒸着やスパッ
タリング等で形成しても良い。(以上図2参照) この後、ホトレジスト層PR2を除去し、配線層16を
マスクとして用いてCuの薄膜層6をエッチング除去す
る。次に、ポリイミド層17を全面に塗布し、露光・現
像により、配線層16上のポリイミド層17に開口部1
8を形成する。膜厚は、最大で20μm〜25μmであ
る。また開口部の開口径は、50μm程度がよい。ま
た、現像後は200℃程度の温度下でポリイミド層をベ
ーキングするとよい。次いで、メタルポスト7のメッキ
電極としてCuの薄膜層19を全面に形成する。(以上
図3参照) 続いて、形成予定のメタルポスト領域が露出されたホト
レジスト層PR3を形成し、メッキのための電極19を
介してCuから成るメタル・ポスト7を形成する。更に
このメタルポスト7の上にNiの薄膜層20、Cuの薄
膜層21を形成する。(以上図4参照) 更に、ホトレジスト層PR3を介して、半田メッキ層8
を形成する。(以上図5参照) 最後に、ホトレジスト層PR3を除去し、半田メッキ層
をマスクとして、シード層21、20、7、19の不要
部分をエッチングにより除去する。そして、半導体基板
をダイシング工程により、スクライブラインに沿ってチ
ップに分割し、チップサイズ・パッケージとして完成す
る。ここで半田を溶融して球状の半田ボールにするタイ
ミングは、シード層の除去後でダイシングの前、または
ダイシングの後である。
Subsequently, for example, a photoresist layer PR is formed on the entire surface.
2, a portion corresponding to the wiring layer 16 is removed, and the Cu thin film layer 6 exposed in the opening is used as a plating electrode.
The wiring layer 16 is formed. This wiring layer 16 needs to be formed to a thickness of about 5 μm in order to secure mechanical strength.
Here, it is formed using a plating method, but may be formed by vapor deposition, sputtering, or the like. Thereafter, the photoresist layer PR2 is removed, and the Cu thin film layer 6 is etched away using the wiring layer 16 as a mask. Next, a polyimide layer 17 is applied to the entire surface, and the opening 1 is formed in the polyimide layer 17 on the wiring layer 16 by exposure and development.
8 is formed. The film thickness is at most 20 μm to 25 μm. The diameter of the opening is preferably about 50 μm. After the development, the polyimide layer may be baked at a temperature of about 200 ° C. Next, a Cu thin film layer 19 is formed on the entire surface as a plating electrode of the metal post 7. (Refer to FIG. 3 above.) Subsequently, a photoresist layer PR3 in which a metal post region to be formed is exposed is formed, and a metal post 7 made of Cu is formed via an electrode 19 for plating. Further, a Ni thin film layer 20 and a Cu thin film layer 21 are formed on the metal posts 7. (See FIG. 4 above.) Further, the solder plating layer 8 is formed via the photoresist layer PR3.
To form Finally, the photoresist layer PR3 is removed, and unnecessary portions of the seed layers 21, 20, 7, and 19 are removed by etching using the solder plating layer as a mask. Then, the semiconductor substrate is divided into chips along the scribe lines by a dicing process, thereby completing a chip-size package. Here, the timing of melting the solder into spherical solder balls is after removing the seed layer and before dicing, or after dicing.

【0039】以上、本発明は、再配線型で説明してきた
が、樹脂封止型でも実施できることは言うまでもない。
Although the present invention has been described with reference to the rewiring type, it goes without saying that the present invention can also be implemented with a resin-sealed type.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明によれば、金属電極パッド上には
窒化Ti膜を形成することで、メッキ電極となるCuの
薄膜層の拡散を防止することができる。また窒化Ti膜
は、その膜厚の調整により反射防止膜として、およびバ
リアメタルとして機能するため、バリア機能と同時にレ
ジストのハレーション防止も可能となりAl電極のパタ
ーニングも精度高く形成できる。しかもバリアメタル単
独でのホトリソグラフィ工程が省略できるので工程の簡
略化も可能となる。
According to the present invention, by forming a Ti nitride film on a metal electrode pad, diffusion of a Cu thin film layer serving as a plating electrode can be prevented. In addition, the Ti nitride film functions as an anti-reflection film and a barrier metal by adjusting the thickness thereof, so that it is possible to prevent the halation of the resist simultaneously with the barrier function and to form the Al electrode with high precision. In addition, since the photolithography process using only the barrier metal can be omitted, the process can be simplified.

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

【図1】 本発明の実施形態に係るチップサイズパッケ
ージの製造方法を説明する図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a method for manufacturing a chip size package according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施形態に係るチップサイズパッケ
ージの製造方法を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a method of manufacturing a chip size package according to an embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施形態に係るチップサイズパッケ
ージの製造方法を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a method for manufacturing a chip size package according to an embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施形態に係るチップサイズパッケ
ージの製造方法を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a method of manufacturing a chip size package according to an embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施形態に係るチップサイズパッケ
ージの製造方法を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a method of manufacturing a chip size package according to an embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施形態に係るチップサイズパッケ
ージの製造方法を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a method of manufacturing a chip size package according to the embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の実施形態に係るチップサイズパッケ
ージを説明する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a chip size package according to an embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施形態に係るチップサイズパッケ
ージを説明する図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a chip size package according to an embodiment of the present invention.

【図9】 従来のチップサイズパッケージを説明する図
である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a conventional chip size package.

【図10】 従来のチップサイズパッケージを説明する
図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a conventional chip size package.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠木 裕之 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 高井 信行 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hiroyuki Shinoki 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Nobuyuki Takai 2-chome, Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka No. 5 Sanyo Electric Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Alが主材料の金属電極パッドを含むチ
ップ表面を被覆する絶縁層と、前記金属パッド上の絶縁
層に形成された開口部と、この開口部に形成されたCu
を主材料とするメタルポストと、このメタルポストに固
着された半田バンプとを具備するチップサイズパッケー
ジに於いて、前記金属電極パッド上にはバリア層が形成
される事を特徴とするチップサイズパッケージ。
1. An insulating layer for covering a chip surface including a metal electrode pad made of Al as a main material, an opening formed in the insulating layer on the metal pad, and a Cu formed in the opening.
In a chip size package comprising a metal post mainly composed of: and a solder bump fixed to the metal post, a barrier layer is formed on the metal electrode pad. .
【請求項2】 Alが主材料の金属電極パッドを含むチ
ップ表面を被覆する絶縁層と、前記金属パッド上の絶縁
層に形成された開口部と、この開口部に形成されたCu
を主材料とするメタルポストと、このメタルポストに固
着された半田バンプとを具備するチップサイズパッケー
ジに於いて、前記金属電極パッド上にはバリア層が形成
され、前記開口部から露出する前記バリア層上に、前記
Cuの膜が形成され、前記Cuの膜の上に前記メタルポ
ストが形成される事を特徴とするチップサイズパッケー
ジ。
2. An insulating layer for covering a chip surface including a metal electrode pad made of Al as a main material, an opening formed in the insulating layer on the metal pad, and Cu formed in the opening.
In a chip size package including a metal post mainly composed of: and a solder bump fixed to the metal post, a barrier layer is formed on the metal electrode pad, and the barrier layer is exposed from the opening. A chip size package, wherein the Cu film is formed on a layer, and the metal post is formed on the Cu film.
【請求項3】 Alを主材料とする金属電極パッドに接
続され、チップ表面に延在するCuを主材料とする配線
層と、この配線層を含むチップ表面を被覆する絶縁層
と、前記配線層上の絶縁層に形成された開口部と、この
開口部に形成されたメタルポストと、このメタルポスト
に固着された半田バンプとを具備するチップサイズパッ
ケージに於いて、前記金属電極パッド上にはバリア層が
形成される事を特徴とするチップサイズパッケージ。
3. A wiring layer connected to a metal electrode pad mainly made of Al and extending on a chip surface and mainly made of Cu, an insulating layer covering the chip surface including the wiring layer, and the wiring In a chip size package including an opening formed in an insulating layer on a layer, a metal post formed in the opening, and a solder bump fixed to the metal post, Is a chip size package in which a barrier layer is formed.
【請求項4】 Alを主材料とする金属電極パッドに接
続され、チップ表面に延在するCuを主材料とする配線
層と、この配線層を含むチップ表面を被覆する絶縁層
と、前記配線層上の絶縁層に形成された開口部と、この
開口部に形成されたメタルポストと、このメタルポスト
に固着された半田バンプとを具備するチップサイズパッ
ケージに於いて、前記金属電極パッド上にはバリア層が
形成され、前記開口部から露出する前記バリア層上に、
前記Cuの膜が形成され、前記Cuの膜の上に前記メタ
ルポストが形成される事を特徴とするチップサイズパッ
ケージ。
4. A wiring layer mainly composed of Cu connected to a metal electrode pad mainly composed of Al and extending on a chip surface, an insulating layer covering the chip surface including the wiring layer, and the wiring In a chip size package including an opening formed in an insulating layer on a layer, a metal post formed in the opening, and a solder bump fixed to the metal post, A barrier layer is formed, on the barrier layer exposed from the opening,
A chip size package wherein the Cu film is formed and the metal post is formed on the Cu film.
【請求項5】 前記バリア層は、窒化Ti膜であり、前
記金属電極パッド上で反射防止膜とバリアメタルを兼ね
備えている請求項1、請求項2、請求項3または請求項
4記載のチップサイズパッケージ。
5. The chip according to claim 1, wherein the barrier layer is a TiN film, and has both an antireflection film and a barrier metal on the metal electrode pad. Size package.
【請求項6】 Alを主とする電極材料を被着し、この
電極材料上に窒化Ti膜を被着し、前記窒化Ti膜を反
射防止膜として活用してパターニングして金属電極パッ
ドを形成し、 前記金属電極パッドを含むチップ表面を絶縁層で被覆
し、 前記金属パッド上の絶縁層に開口部を形成し、 前記開口部にCuの膜を形成し、このCuの膜にメタル
ポストを形成た後、このメタルポスト上に半田バンプを
形成するチップサイズパッケージの製造方法に於いて、 前記窒化Ti膜は、反射防止膜と共に、前記Cuの膜の
バリアメタルとしても機能するようにその膜厚が調整さ
れている事を特徴とするチップサイズパッケージの製造
方法。
6. A metal electrode pad is formed by depositing an electrode material mainly composed of Al, depositing a Ti nitride film on the electrode material, and patterning the Ti nitride film as an anti-reflection film. Covering the chip surface including the metal electrode pad with an insulating layer, forming an opening in the insulating layer on the metal pad, forming a Cu film in the opening, and forming a metal post on the Cu film. In the method of manufacturing a chip size package in which a solder bump is formed on a metal post after the formation, the Ti nitride film is formed so as to function as a barrier metal of the Cu film together with an antireflection film. A method for manufacturing a chip size package, wherein the thickness is adjusted.
【請求項7】 Alを主とする電極材料を被着し、この
電極材料上に窒化Ti膜を被着し、前記窒化Ti膜を反
射防止膜として活用してパターニングして前記金属電極
パッドを形成し、前記金属電極パッドの一部を露出する
第1の開口部を有する第1の絶縁層を形成し、前記第1
の開口部から露出する前記窒化Ti膜にCuの膜を形成
し、前記Cuの膜上に、チップ表面に延在するCuより
成る配線層を形成し、前記配線層を含むチップ表面に、
前記配線層の一部を露出する第2の開口部を有する第2
の絶縁層を被覆し、 前記第2の開口部にメタルポストを形成した後、このメ
タルポスト上に半田バンプを形成するチップサイズパッ
ケージの製造方法に於いて、 前記窒化Ti膜は、反射防止膜と共に、前記Cuの膜の
バリアメタルとしても機能するようにその膜厚が調整さ
れている事を特徴とするチップサイズパッケージの製造
方法。
7. An electrode material mainly composed of Al is deposited, a TiN film is deposited on the electrode material, and the TiN film is used as an anti-reflection film and patterned to form the metal electrode pad. Forming a first insulating layer having a first opening exposing a part of the metal electrode pad;
Forming a Cu film on the Ti nitride film exposed from the opening, forming a wiring layer of Cu extending on the chip surface on the Cu film, and forming a wiring layer on the chip surface including the wiring layer,
A second opening having a second opening exposing a part of the wiring layer;
Forming a metal post in the second opening, and then forming a solder bump on the metal post. The method of manufacturing a chip size package, comprising: A method of manufacturing a chip size package, wherein the thickness of the Cu film is adjusted so as to function also as a barrier metal of the Cu film.
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