JP2001024019A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2001024019A JP11192923A JP19292399A JP2001024019A JP 2001024019 A JP2001024019 A JP 2001024019A JP 11192923 A JP11192923 A JP 11192923A JP 19292399 A JP19292399 A JP 19292399A JP 2001024019 A JP2001024019 A JP 2001024019A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 先端が微小径で高さも充分なバンプが、簡単
な工程で低製造コストで、半導体基板の端子パッドに形
成された半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体基板1の端子パッド2に、放電法
で形成される金ボール15から押圧成形されて溶着され
るスタッドバンプ4を覆い、半導体基板1にメッキレジ
スト5が形成され、スタッドバンプ4の上面に開口部1
7が形成され、開口部17に無電解メッキでNiメッキ
層6が、Niメッキ層6上にフラッシュメッキで金メッ
キ層7が形成され、メッキレジスト5が剥離除去され、
半導体基板1の端子パッド2上に、スタッドバンプ4の
先端に微小径のメッキバンプ8が形成され、高さも充分
な突起形状バンプ20が形成され、微小ピッチの接続パ
ッドに安定した高密度実装が可能な半導体装置を、スパ
ッタリング装置を使用せず製造コストを低減した簡単な
工程で製造することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法、特に半導体基板の端子パッドにバンプを形成する半
導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体チップと回路基板の接続には、電
極数の増加と、電極ピッチ及び寸法の微小化との傾向に
対応して、バンプによる接続技術が広く用いられてい
る。この種のバンプとしては、通常チップ電極上に、接
続金属としてTi、Crなどを使用し、金属間化合物生
成防止のバリヤメタルとしてのPt、Ni、Cuを介し
て、AuやCuでバンプ材を形成することが行われてい
る。この場合、接続金属やバリヤメタルの形成には、真
空蒸着やスパッタ法が用いられ、バンプの形成には通常
電気メッキが使用されている。
【0003】このようなバンプ形成には、薄膜被膜工
程、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程及びメッ
キ工程が必要で、製造工程が煩雑であると共に、スパッ
タリング装置などの高価な装置が必要で製造コストの上
で問題が生じる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この従来のバンプ形成
時の問題を解決するために、キャピラリーの先端から突
出させた金ワイヤと、別途設けたトーチ電極との間で放
電を行わせることにより、金ワイヤの先端に金ボールを
形成し、この金ボールをAlパッドに押圧・溶着させて
スタッドバンプを形成する製造方法が提案されている。
【0005】この提案に係る製造方法によると、スパッ
タリング装置など高価な装置を使用することなく、低製
造コストで簡単な製造工程によって、半導体基板の端子
パッド上にバンプを形成することが可能になる。しか
し、提案に係る製造方法では、その製造原理から明らか
なように、バンプの先端直径が金ワイヤの外径と、キャ
ピラリーの内径とに依存するために、直径20μm以下
のバンプを形成することはできない。また、金ボールに
基づいてバンプが形成されるために、バンプを小径にす
ると、それに伴ってバンプの高さも低くなり、バンプを
小径にすると、バンプの実装基板への接続実装が困難に
なってしまう。
【0006】本発明は、前述したような従来の半導体基
板の端子パッドへのバンプ形成の現状に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、先端が微小径で充分な高さを
有するバンプを、簡単な工程によって低製造コストで、
半導体基板の端子パッドに形成可能な半導体装置の製造
方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、半導体基板に形成された端
子パッド上に、導電性ワイヤとトーチ電極間の放電によ
り導電球体を形成する導電球体形成工程と、該導電球体
形成工程で形成された導電球体に基づいて、端子パッド
上にスタッドバンプを形成するスタッドバンプ形成工程
と、スタッドバンプを覆ってメッキレジストを配設し、
スタッドバンプの上面に対応する位置に、フォトリソグ
ラフィによって、スタッドバンプより小径の開口部を形
成する開口部形成工程と、開口部形成工程で形成された
開口部に、無電解メッキによって、スタッドバンプより
も小径のメッキバンプを形成するメッキバンプ形成工程
と、メッキレジストを除去して、スタッドバンプの先端
にメッキバンプが形成された先端が微小径の突起形状バ
ンブを形成する突起形状バンブ形成工程とを有すること
を特徴とするものである。
【0008】このような手段によると、スパッタリング
装置などの高価な装置を使用せずに、低製造コストの簡
単な工程によって、先端が微細径で高さも充分な突起形
状バンプが半導体基板の端子パッド上に形成され、被接
続半導体チップに対する高密度実装を精度よく行う半導
体装置が製造される。
【0009】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施の形態
を、図1ないし図6を参照して説明する。図1は本実施
の形態に係る半導体装置の製造方法の前半の工程を示す
説明図、図2は本実施の形態の後半の工程を示す説明
図、図3は本実施の形態で製造された半導体装置の外部
部品との接続状態を示す説明図、図4は本実施の形態で
製造された半導体装置の外部部品との接続状態の他の例
を示す説明図、図5は放電によるスタッドバンプ形成の
前半工程を示す説明図、図6は放電によるスタッドバン
プ形成の後半工程を示す説明図である。
【0010】本実施の形態では、図1(a)に示すよう
に、周縁部に千鳥足状にほぼ正方形のAlの端子パッド
2が形成されている半導体基板1を基にして、各端子パ
ッド2に先端が微小径の突起形状バンプ20を備えた半
導体装置を製造する場合について説明する。先ず、同図
(b)に示すように、各端子パッド2に円形の開口部2
aを設けた状態で、半導体基板1上に保護膜3を形成
し、次いで、各端子パッド2の開口部2aに、同図
(c)に示すようにスタッドバンプ4を放電法によって
形成する。このスタッドバンプ4の形成法を、図5及び
図6を参照して説明する。
【0011】最初に、図5(a)に示すように、端子パ
ッド2の上方に配置したキャピラリー12の先端から、
Al製のパッド2にボンデングし易く、且つ高導電度の
Au製のワイヤ11を、形成しようとするスタッドバン
プ4のサイズに応じた所定長だけ突出させる。次いで、
このワイヤ11の突出端に対向してトーチ電極13を近
接配置し、トーチ電極13とワイヤ11の他端間に、高
圧電源14を印加して放電を起こさせることにより、同
図(b)に示すように、ワイヤ11の突出端部にAu製
のボール15を形成する。そして、形成されたAu製の
ボール15をAl製の端子パッド2に押し付け、250
℃で加熱しながら周波数60KHzの超音波を印加し
て、同図(c)に示すように、端子パッド2に溶着され
たAu製のボール15Aを形成する。
【0012】その後、図6(a)に示すように、キャピ
ラリー12を上昇させて、ワイヤ11の上部を切断して
キャピラリー12を取り除き、次いで、同図(b)に示
すように、押圧治具16を使用して、形成されるスタッ
ドバンプ4が、20μm〜50μm程度の所定の高さに
なるように、ボール15Aを押圧することにより、同図
(c)に示すように、端子パッド2上に所定形状のスタ
ッドバンプ4を形成する。ここで、図1に戻って、同図
(c)に示すように、半導体基板1上に形成されるスタ
ッドバンプ4を覆って、同図(d)に示すように、半導
体基板1上の全面にわたって、回転塗装法により使用す
るメッキ液に耐性のある例えば環化ゴム系のメッキレジ
スト5が、1μm〜10μmの膜厚になるように塗装形
成される。
【0013】次いで、図2(a)に示すように、スタッ
ドバンプ4の上面に、メッキを施す開口部17をフォト
リソグラフィによって形成するが、この場合、露光機を
選択して、非密着露光方式のコンタクトアライナーを使
用するか、或いはミラープロジェクションアライナーを
使用することにより、スタッドバンプ4がフォトマスク
に接触して、フォトマスクに傷が付かないようにする。
そして、同図(b)に示すように、開口部17に対し
て、Niのように無電解メッキを行い易く、且つフラッ
シュAuメッキを行い易い材質で、無電解メッキを行う
ことにより、Niメッキ層6をメッキレジスト5の膜厚
を越えない厚みで形成し、次いで、同図(c)に示すよ
うに、Niメッキ層6の上に、膜厚1μm以下にフラッ
シュAuメッキを行って、Auメッキ層7を形成する。
この状態で、使用したメッキレジスト5の剥離液を使用
して、半導体基板1からメッキレジスト5を剥離除去す
ることにより、同図(d)に示すように、スタッドバン
プ4の先端に微小径のメッキバンプ8が形成された突起
形状バンプ20が、半導体基板1の端子パッド2上に形
成される。
【0014】このようにして、本実施の形態によると、
半導体基板1の端子パッド2上に、スタッドバンプ4の
先端に微小径のメッキバンプ8が形成された突起形状バ
ンプ20を備えた半導体装置が製造されるが、この半導
体装置は、図3に示すように、バンプ20の先端の微小
径のメッキバンプ8を、半導体チップ18の接続パッド
10に接続することにより、微細ピッチの接続パッド1
0を備えた半導体チップ18に対して高密度の実装を行
うことが可能になる。図4は、本実施の形態による他の
実装状態を説明するものであり、この場合には、半導体
基板1に千鳥足状に形成された突起形状バンプ20のメ
ッキバンプ8に、リードフレーム9を接続し、これらの
リードフレーム9を互いに平行に、半導体基板1の側方
に導出して、図示せぬ半導体チップと高密度の実装が行
われる。
【0015】以上に説明したように、本実施の形態によ
ると、半導体基板1上に形成された端子パッド2に対し
て、放電法によって形成されるAuのボール15に基づ
いて、端子パッド2にスタッドバンプ4が押圧成形され
て溶着され、このスタッドバンプ4を覆って、半導体基
板1上の全面にメッキ液に耐性のある環化ゴム系のメッ
キレジスト5が塗装形成され、スタッドバンプ4の上面
に、メッキを施す開口部17がフォトリソグラフィによ
って形成され、開口部17に対して、無電解メッキによ
ってNiメッキ層6が形成され、Niメッキ層6上にフ
ラッシュメッキによりAuメッキ層7を形成され、半導
体基板1からメッキレジスト5が剥離除去されて、半導
体基板1の端子パッド2上に、スタッドバンプ4の先端
に微小径で高さも充分にあるメッキバンプ8が形成され
る。このために、本実施の形態によると、微小ピッチの
接続パッドに対して、安定した高密度実装が可能な半導
体装置を、スパッタリング装置などの高価な装置を使用
せず、製造コストを低減した簡単な工程で製造すること
が可能になる。
【0016】
【発明の効果】請求項1記載の発明によると、スタッド
バンプ形成工程によって、半導体基板上に形成された端
子パッド上に、導電性ワイヤとトーチ電極間の放電によ
り導電球体が形成され、導電球体形成工程で形成された
導電球体に基づいて、スタッドバンプ形成工程によつ
て、端子パッド上にスタッドバンプが形成され、開口部
形成工程によって、スタッドバンプを覆ってメッキレジ
ストが配設され、スタッドバンプの上面に対応する位置
に、フォトリソグラフィによって、スタッドバンプより
小径の開口部が形成される。そして、メッキバンプ形成
工程によって、開口部形成工程で形成された開口部に、
無電解メッキによって、スタッドバンプよりも小径のメ
ッキバンプが形成され、半導体製造工程によって、メッ
キレジストが除去され、スタッドバンプの先端にメッキ
バンプが形成された先端が微小径の突起形状バンプが形
成されるので、スパッタリング装置などを使用せず、低
製造コストの簡単な工程によって、先端が微細径で高さ
も充分あり、高密度実装を精度よく行うことが可能な半
導体装置を製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造
方法の前半の工程を示す説明図である。
【図2】同実施の形態の後半の工程を示す説明図であ
る。
【図3】同実施の形態で製造された半導体装置の外部部
品との接続状態を示す説明図である。
【図4】同実施の形態で製造された半導体装置の外部部
品との接続状態の他の例を示す説明図である。
【図5】放電によるスタッドバンプ形成の前半工程を示
す説明図である。
【図6】放電によるスタッドバンプ形成の後半工程を示
す説明図である。
【符号の説明】
1・・半導体基板、2・・端子パッド、3・・保護膜、
4・・スタッドバンプ、5・・メッキレジスト、6・・
Niメッキ層、7・・Auメッキ層、8・・メッキバン
プ、9・・リードフレーム、10・・接続パッド、11
・・ワイヤ、12・・キャピラリー、13・・トーチ電
極、14・・高圧電源、15、15A・・ボール、16
・・押圧治具、17・・開口部、18・・半導体チッ
プ、20・・突起形状バンプ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板に形成された端子パッド上
    に、導電性ワイヤとトーチ電極間の放電により導電球体
    を形成する導電球体形成工程と、 該導電球体形成工程で形成された導電球体に基づいて、
    前記端子パッド上にスタッドバンプを形成するスタッド
    バンプ形成工程と、 前記スタッドバンプを覆ってメッキレジストを配設し、
    前記スタッドバンプの上面に対応する位置に、フォトリ
    ソグラフィによって、前記スタッドバンプより小径の開
    口部を形成する開口部形成工程と、 該開口部形成工程で形成された前記開口部に、無電解メ
    ッキによって、前記スタッドバンプよりも小径のメッキ
    バンプを形成するメッキバンプ形成工程と、 前記メッキレジストを除去して、前記スタッドバンプの
    先端に前記メッキバンプが形成された先端が微小径の突
    起形状バンブを形成する突起形状バンブ形成工程とを有
    することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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