JP2003338582A - バンプ形成方法、半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器 - Google Patents

バンプ形成方法、半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レジストに形成された開口部にペースト材を
充填することによりバンプを形成する際、適量のペース
ト材を充填できるバンプ形成方法を提供する。 【解決手段】 バンプは、半導体チップ１０の表面にレ
ジスト層２０を設ける工程と、レジスト層２０に開口部
２２を形成しパッド１２を露出する工程と、開口部２２
より露出するパッド１２と接続する第１の金属層３０を
形成する工程と、開口部２４に半田ペースト材３４を充
填する工程とを有する形成方法によって形成される。こ
こで、レジスト層２０上面と第１の金属層３０上面との
差を、半田ペースト材３４に含まれる半田粒子の最大粒
径より大きくなるように設定してから充填作業が行われ
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、バンプ形成方法、
半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来において、半導体チップのパッド上
にバンプを形成する方法としては、例えば、特開２００
０−１２４２４５号公報に開示されている方法がある。
この方法は、感光性レジストに形成した開口部に半田ペ
ースト材を充填し、充填された半田ペースト材を加熱溶
融することにより、球冠状のバンプを形成するものであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
記載されている方法は、感光性レジストの上層に半田ペ
ースト材を塗布し、スキージを摺動させることによって
感光性レジストの開口部に半田ペースト材を充填する構
成である。しかしながら、この方法では、開口部の深さ
や半田粒径によってはスキージにより半田ペーストがか
き出されてしまい、半田を開口部に安定して充填できな
い場合がある。
【０００４】また、図１７に示すように、基材５１０
と、パッド５１２と、基材５１０の表面に絶縁層５１１
を介して設けられた感光性レジスト層５００とを有する
半導体チップにおいて、レジスト層５００に設けられた
開口部５０１とパッド５１２に接続する金属層５０３と
で形成される空間に充填する半田ペースト材５０２Ａの
量や開口部５０１の大きさが適切でないと、加熱溶融
後、半田５０２は開口部５０１の内壁と干渉して、所望
の形状を有するバンプが形成されないという問題が生じ
る。所望の形状を有するバンプが形成されないと、この
バンプを有する半導体チップを所定の半導体装置に実装
する際、例えば隣り合うバンプどうしが接触してしまっ
てショートの原因となる。近年のパンプどうしの狭ピッ
チ化の要求から、バンプを所望の形状に精度良く形成す
る必要がある。
【０００５】また、開口部５０１に充填する半田ペース
ト材５０２Ａの量や開口部５０１の大きさが適切でない
と、加熱溶融後、半田５０２はレジスト層５００に干渉
し、この状態でレジスト層５００を剥離しようとする
と、半田５０２にダメージを与えたり、レジスト層５０
１の剥離が困難になるという問題が生じる。
【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、レジストに形成された開口部にペースト材を充
填することによりバンプを形成する際、適切な量のペー
スト材を充填できるとともに、所望の形状を有するバン
プを形成できるバンプ形成方法、及びこのバンプ形成方
法を用いた半導体装置の製造方法、並びに、この製造方
法によって製造された半導体装置、回路基板、電子機器
を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明のバンプ形成方法は、基材の表面に設けられ
たパッド上にバンプを形成するバンプ形成方法におい
て、前記基材の表面に被覆層を設ける工程と、前記基材
の表面に設けられている前記パッド上の前記被覆層に開
口部を形成し、該パッドの少なくとも一部を露出する工
程と、前記開口部より露出する前記パッドと接続する第
１の金属層を形成する工程と、前記開口部に金属ペース
ト材を充填する工程とを有し、前記被覆層上面と前記金
属層上面との高さの差を、前記金属ペースト材に含まれ
る金属粒子の最大粒径より大きくなるように設定し、前
記充填を行うことを特徴とする。
【０００８】本発明によれば、金属ペースト材を被覆層
に形成された開口部に充填する際、被覆層上面と第１の
金属層上面との高さの差を、金属ペースト材に含まれる
金属粒子の最大粒径より大きくなるように設定してから
スキージ等で印刷し、金属ペースト材を充填するので、
開口部内の金属ペーストのかき取りがなく、適切な量の
金属ペースト材を安定して充填できる。
【０００９】このバンプ形成方法において、前記開口部
に充填された前記金属ペースト材に対して所定の処理を
施し、該金属ペースト材に含まれる金属からなる第２の
金属層を前記第１の金属層上に形成する工程を有し、前
記所定の処理によって前記第１の金属層上に形成される
前記第２の金属層の形状を予め求め、該求めた形状のう
ち、前記第１の金属層上面と前記第２の金属層表面とが
接する位置における前記第１の金属層上面と前記第２の
金属層表面とのなす角度が９０度以上である場合、前記
開口部を、前記第１の金属層及び前記第１の金属層上に
形成された前記第２の金属層の外周を越えるように形成
することを特徴とする。
【００１０】本発明によれば、所定の処理後において第
２の金属層が第１の金属層から外方に膨らむような形状
となる場合でも、開口部を第１の金属層及び第２の金属
層の外周を越えるように、すなわち、開口部のうち基材
表面と平行な方向における大きさを第１の金属層及び第
１の金属層上に形成された第２の金属層の最大直径より
大きくなるように形成することにより、所定の処理後に
おいて第２の金属層は開口部内壁と干渉したりしない。
したがって、第２の金属層は所望の形状に形成されると
ともに、被覆層を基材から剥離する際にも、被覆層と第
２の金属層とは干渉しないので、剥離動作を容易に行う
ことができる。
【００１１】このバンプ形成方法において、前記開口部
に充填された前記金属ペースト材に対して所定の処理を
施し、該金属ペースト材に含まれる金属からなる第２の
金属層を前記第１の金属層上に形成する工程を有し、前
記所定の処理によって前記第１の金属層上に形成される
前記第２の金属層の形状を予め求め、該求めた形状のう
ち、前記第１の金属層上面と前記第２の金属層表面とが
接する位置における前記第１の金属層上面と前記第２の
金属層表面とのなす角度が９０度未満である場合、前記
開口部を、前記第１の金属層の外周を越えないように形
成することを特徴とする。
【００１２】本発明によれば、所定の処理後において第
２の金属層が第１の金属層外周から内方に傾斜するよう
な形状となる場合において、開口部を第１の金属層の外
周を越えないように、すなわち、開口部のうち基材表面
と平行な方向における大きさを第１の金属層より小さく
なるように形成することにより、開口部内部において第
２の金属層の形状を整形できるとともに、隣接する第２
の金属層どうしの間隔を狭めることができる。したがっ
て、第２の金属層は所望の形状に形成されるとともに、
被覆層を基材から剥離する際にも、被覆層と第２の金属
層とは干渉しないので剥離動作を容易に行うことができ
る。更に、バンプの狭ピッチ化を実現できる。
【００１３】ここで、第１の金属層上面と第２の金属層
表面とが接する位置における第１の金属層上面と第２の
金属層表面とのなす角度が９０度以上となるかあるいは
９０度未満となるかは、第１の金属層の材質や金属ペー
スト材の材質、あるいは所定の面積を有する第１の金属
層に対して充填される金属ペースト材の量に基づく。
【００１４】本発明のバンプ形成方法は、基材の表面に
設けられたパッド上にバンプを形成するバンプ形成方法
において、前記パッド上方に開口部を有する被覆層を設
ける工程と、前記パッドと接続する第１の金属層を無電
解メッキ法により形成する工程と、前記開口部に金属ベ
ースト材を充填する工程とを有し、前記被覆層上面と前
記金属層上面との高さの差を、前記金属ペースト材に含
まれる金属粒子の最大粒径より大きくなるように設定
し、前記充填を行うことを特徴とする。
【００１５】本発明によれば、金属ペースト材を被覆層
に形成された開口部に充填する際、被覆層上面と無電解
メッキ法により形成される第１の金属層上面との高さの
差を、金属ペースト材に含まれる金属粒子の最大粒径よ
り大きくなるように設定してからスキージ等で印刷し、
金属ペースト材を充填するので、開口部内の金属ペース
トのかき取りがなく、適切な量の金属ペースト材を安定
して充填できる。なお、被覆層を形成する工程及び第１
の金属層を形成する工程は、どちらの工程を先に行って
もよい。
【００１６】本発明のバンプ形成方法は、基材の表面に
設けられたパッド上にバンプを形成するバンプ形成方法
において、前記パッドと電気的に接続する第１の金属層
を電解メッキ法により形成する工程と、前記パッド上方
に開口部を有する被覆層を設ける工程と、前記開口部に
金属ペースト材を充填する工程とを有し、前記被覆層上
面と前記金属層上面との高さの差を、前記金属ペースト
材に含まれる金属粒子の最大粒径より大きくなるように
設定し、前記充填を行うことを特徴とする。
【００１７】本発明によれば、金属ペースト材を被覆層
に形成された開口部に充填する際、被覆層上面と第１の
金属層上面との高さの差を、金属ペースト材に含まれる
金属粒子の最大粒径より大きくなるように設定してから
スキージ等で印刷し、金属ペースト材を充填するので、
開口部内の金属ペーストのかき取りがなく、適切な量の
金属ペースト材を安定して充填できる。なお、第１の金
属層を形成する工程及び被覆層を形成する工程は、どち
らの工程を先に行ってもよい。
【００１８】本発明のバンプ形成方法は、基材の表面に
設けられたパッド上にバンプを形成するバンプ形成方法
において、前記基材の表面に被覆層を設ける工程と、前
記基材の表面に設けられている前記パッド上の前記被覆
層に開口部を形成し、該パッドの少なくとも一部を露出
する工程と、前記開口部より露出する前記パッドと接続
する第１の金属層を形成する工程と、前記開口部に金属
ペースト材を充填する工程と、前記開口部に充填された
前記金属ペースト材に対して所定の処理を施し、該金属
ペースト材に含まれる金属からなる第２の金属層を前記
第１の金属層上に形成する工程とを有し、前記所定の処
理によって前記第１の金属層上に形成される前記第２の
金属層の形状を予め求め、該求めた結果に基づいて、前
記開口部のうち前記基材表面と平行な方向における大き
さを設定し、該開口部を形成することを特徴とする。
【００１９】本発明によれば、開口部を形成する際、第
１の金属層上に形成される第２の金属層の形状を予め求
めておき、この求めておいた結果に基づいて開口部の大
きさを設定することにより、形成される第２の金属層の
形状を所望の形状にできるとともに、被覆層の剥離動作
も容易に行うことができる。
【００２０】このバンプ形成方法において、前記予め求
めておいた前記第１の金属層上における前記第２の金属
層の形状のうち、前記第１の金属層上面と前記第２の金
属層表面とが接する位置における前記第１の金属層上面
と前記第２の金属層表面とのなす角度が９０度以上であ
る場合、前記開口部を、前記第１の金属層及び前記第１
の金属層上に形成された前記第２の金属層の外周を越え
るように形成することを特徴とする。
【００２１】本発明によれば、所定の処理後において第
２の金属層が第１の金属層から外方に膨らむような形状
となる場合でも、開口部を第１の金属層及び第２の金属
層の外周を越えるように、すなわち、開口部のうち基材
表面と平行な方向における大きさを第１の金属層及び第
１の金属層上に形成された第２の金属層の最大直径より
大きくなるように形成することにより、所定の処理後に
おいて第２の金属層は開口部内壁と干渉したりしない。
したがって、第２の金属層は所望の形状に形成されると
ともに、被覆層を基材から剥離する際にも、被覆層と第
２の金属層とは干渉しないので、剥離動作を容易に行う
ことができる。
【００２２】このバンプ形成方法において、前記予め求
めておいた前記第１の金属層上における前記第２の金属
層の形状のうち、前記第１の金属層上面と前記第２の金
属層表面とが接する位置における前記第１の金属層上面
と前記第２の金属層表面とのなす角度が９０度未満であ
る場合、前記開口部を、前記第１の金属層の外周を越え
ないように形成することを特徴とする。
【００２３】本発明によれば、所定の処理後において第
２の金属層が第１の金属層外周から内方に傾斜するよう
な形状となる場合において、開口部を第１の金属層の外
周を越えないように、すなわち、開口部のうち基材表面
と平行な方向における大きさを第１の金属層以下に形成
することにより、開口部内部において第２の金属層の形
状を整形できるとともに、隣接する第２の金属層どうし
の間隔を狭めることができる。したがって、第２の金属
層は所望の形状に形成されるとともに、被覆層を基材か
ら剥離する際にも、被覆層と第２の金属層とは干渉しな
いので剥離動作を容易に行うことができる。更に、バン
プの狭ピッチ化を実現できる。
【００２４】このように、金属層上に形成される第２の
金属層の形状を予め求めておき、形成される第２の金属
層が第１の金属層から外方に膨らむような形状であるか
否かによって開口部の大きさを設定することにより、第
２の金属層が外方に膨らむ形状である場合には、第２の
金属層を所望の形状にするため且つ被覆層の剥離動作を
容易にするために、開口部を大きく形成し、一方、第２
の金属層が外方に膨らまない形状である場合には、第２
の金属層を所望の形状にするため且つバンプの狭ピッチ
化を実現するために開口部を小さく形成することができ
る。
【００２５】本発明のバンプ形成方法は、基材の表面に
設けられたパッド上にバンプを形成するバンプ形成方法
において、前記パッド上方に開口部を有する被覆層を設
ける工程と、前記パッドと接続する第１の金属層を無電
解メッキ法により形成する工程と、前記開口部に金属ペ
ースト材を充填する工程と、前記開口部に充填された前
記金属ペースト材に対して所定の処理を施し、該金属ペ
ースト材に含まれる金属からなる第２の金属層を前記第
１の金属層上に形成する工程とを有し、前記所定の処理
によって前記第１の金属層上に形成される前記第２の金
属層の形状を予め求め、該求めた結果に基づいて、前記
開口部のうち前記基材表面と平行な方向における大きさ
を設定し、該開口部を形成することを特徴とする。
【００２６】本発明によれば、開口部を形成する際、無
電解メッキ法により形成される第１の金属層上に形成さ
れる第２の金属層の形状を予め求めておき、この求めて
おいた結果に基づいて開口部の大きさを設定することに
より、形成される第２の金属層の形状を所望の形状にで
きるとともに、被覆層の剥離動作も容易に行うことがで
きる。なお、被覆層を形成する工程及び第１の金属層を
形成する工程は、どちらの工程を先に行ってもよい。
【００２７】本発明のバンプ形成方法は、基材の表面に
設けられたパッド上にバンプを形成するバンプ形成方法
において、前記パッドと電気的に接続する第１の金属層
を電解メッキ法により形成する工程と、前記パッド上方
に開口部を有する被覆層を設ける工程と、前記開口部に
金属ペースト材を充填する工程と、前記開口部に充填さ
れた前記金属ペースト材に対して所定の処理を施し、該
金属ペースト材に含まれる金属からなる第２の金属層を
前記第１の金属層上に形成する工程とを有し、前記所定
の処理によって前記第１の金属層上に形成される前記第
２の金属層の形状を予め求め、該求めた結果に基づい
て、前記開口部のうち前記基材表面と平行な方向におけ
る大きさを設定し、該開口部を形成することを特徴とす
る。
【００２８】本発明によれば、開口部を形成する際、第
１の金属層上に形成される第２の金属層の形状を予め求
めておき、この求めておいた結果に基づいて開口部の大
きさを設定することにより、形成される第２の金属層の
形状を所望の形状にできるとともに、被覆層の剥離動作
も容易に行うことができる。なお、第１の金属層を形成
する工程及び被覆層を形成する工程は、どちらの工程を
先に行ってもよい。
【００２９】本発明のバンプ形成方法は、金属ペースト
材が、鉛フリー半田であることを特徴とする。
【００３０】本発明によれば、鉛による環境汚染を防止
し、安全性の高い半導体装置を製造することができる。
【００３１】本発明の半導体装置の製造方法は、上記の
バンプ形成方法を用いて、半導体チップに形成された前
記パッド上に前記第１の金属層及び前記第２の金属層を
形成する工程を有することを特徴とする。本発明によれ
ば、上記バンプ形成方法によって所望の形状を有するパ
ンプを形成したため、実装する際においてパンプが潰さ
れるように変形する際にも、パンプどうしは接触したり
せず、信頼性の高い半導体装置を製造することができ
る。
【００３２】本発明の半導体装置は、上記の半導体装置
の製造方法によって製造されたことを特徴とする。本発
明によれば、本発明の半導体装置の製造方法により製造
されたので、信頼性の高い動作を実現できる。
【００３３】本発明の回路基板は、上記の半導体装置が
搭載されたことを特徴とする。本発明によれば、本発明
の半導体装置が搭載されたので、信頼性の高い動作を実
現できる。
【００３４】本発明の電子機器は、上記の半導体装置を
有することを特徴とする。本発明によれば、本発明の半
導体装置が搭載されたので、信頼性の高い動作を実現で
きる。
【００３５】
【発明の実施の形態】《第１実施形態》以下、本発明の
バンプ形成方法の第１実施形態について図１〜図４を参
照しながら説明する。本実施形態において、図１（ａ）
に示すように、まず半導体チップ（基材）１０が用意さ
れる。半導体チップ１０の表面には複数のパッド１２が
設けられている。パッド１２は、半導体チップ１０の内
部に形成された集積回路の電極となる。パッド１２は、
半導体チップ１０の端部に並んでいても、半導体チップ
１０の中央部に並んでいてもよい。また、パッド１２
は、半導体チップ１０が矩形をなすときに平行な２辺の
端部に沿って並んでいても、４辺の端部に並んでいても
よい。パッド１２は、半導体チップ１０における集積回
路が形成された領域に形成されてもよい。パッド１２
は、マトリクス状で複数行複数列に並んで形成されても
よい。各パッド１２は、半導体チップ１０に薄く平らに
形成されていることが多いが、側面又は縦断面の形状は
限定されず、半導体チップ１０の面と面一になっていて
もよい。また、パッド１２の平面形状も特に限定されれ
ず、円形であっても矩形であってもよい。パッド１２は
アルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）等によって形成さ
れる。各パッド１２間のピッチは、設計に応じて自由に
決めることができる。
【００３６】次に、図１（ｂ）に示すように、半導体チ
ップ１０におけるパッド１２が形成された面には絶縁層
であるパシベーション層（被覆層、第１の被覆層）１４
が形成される。パシベーション層１４は各パッド１２を
覆って形成される。本実施形態では、パシベーション層
１４は単一層から形成されているが、複数層から形成さ
れていてもよい。また、パシベーション層１４の厚さは
必要に応じて自由に決めることができる。パシベーショ
ン層１４は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ又はポリイミド
樹脂などで形成することができる。
【００３７】次いで、図１（ｃ）に示すように、半導体
チップ１０の表面にはパシベーション層１４を介してレ
ジスト層（被覆層、第２の被覆層）２０が形成される。
すなわち、第１の被覆層としてのパシベーション層１４
の上層に第２の被覆層としてのレジスト層２０が形成さ
れる。このレジスト層２０は、例えばスピンコート法に
よって設けてもよいし、印刷法やインクジェット法によ
って設けてもよい。
【００３８】次に、図２（ａ）に示すように、レジスト
層２０に開口部（第１の開口部）２２Ｂが形成される。
開口部２２Ｂはパッド１２に対応した位置に形成され
る。開口部２２Ｂはフォトリソグラフィ法によって形成
される。つまり、マスクを介して感光性のレジスト層２
０にエネルギービームを照射して露光処理した後、現像
処理することにより開口部２２Ｂが形成される。このと
き、レジスト層２０はポジ型であってもネガ型であって
も構わない。現像処理後には、プラスマ・アッシングな
どによりフォトレジストの残さを除去することが好まし
い。なお、開口部２２Ｂはフォトリソグラフィ法によら
ずにエッチングによって形成されてもよい。また、図１
（ｃ）及び図２（ａ）に示したように、レジスト層２０
をパシベーション層１４の上層全面に塗布後、フォトリ
ソグラフィ法（あるいはエッチング）によって開口部２
２Ｂを形成する構成の他に、スクリーン印刷法あるいは
インクジェット法を用いてパシベーション膜１４上面に
開口部２２Ｂを有するレジスト層２０が形成されてもよ
い。
【００３９】図２（ｂ）に示すように、レジスト層２０
をマスクとして、開口部２２Ｂ内のパシベーション層
（被覆層）１４を除去して、パッド１２の少なくとも一
部を露出する開口部（第１の開口部）２２Ａが形成され
る。開口部２２Ａはエッチングによって形成することが
できる。エッチングの手段は、化学的、物理的又はこれ
らの性質を組み合わせて利用したものであっても構わな
い。また、エッチングの特性は、等方性又は異方性のい
ずれであってもよい。
【００４０】第１の開口部２２Ａの壁面と第２の開口部
２２Ｂの壁面とは段差が無く面一で連続している。な
お、開口部２２の平面視形状は、例えば円形であっても
矩形であってもよく限定されない。
【００４１】次に、図２（ｃ）に示すように、開口部２
２より露出するパッド１２と接続する第１の金属層３０
が形成される。第１の金属層３０はニッケル（Ｎｉ）、
銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）、錫（Ｓｎ）などで形成され
る。
【００４２】第１の金属層３０は、開口部２２の高さを
越えないで、すなわち開口部２２の内側に形成される。
具体的には、レジスト層２０上面と第１の金属層３０上
面との差Ｈが、後述する半田ペースト材（金属ペースト
材）に含まれる半田粒子の最大粒径より大きくなるよう
に（半田粒径以上になるように）、第１の金属層３０の
上面高さ及びレジスト層２０の上面高さのうち少なくと
もいずれか一方が設定される。
【００４３】第１の金属層３０は無電解メッキ処理によ
って形成される。無電解メッキによって第１の金属層３
０を形成する際、第１の金属層３０の形状は開口部２２
の形状に基づく。開口部２２が、半導体チップ１０の面
に対して垂直に立ち上がる壁面を有する場合には、垂直
に立ち上がる第１の金属層３０が形成される。ここで
は、パシベーション層１４に開口部２２Ａを形成するた
めのレジスト層２０が、第１の金属層３０の形成に用い
られたことになる。
【００４４】なお、第１の金属層３０を形成するに際
し、パシベーション層１４に開口部２２Ａを形成するた
めのレジスト層２０を除去した後、図７に示すように、
第１の金属層３０を形成するための新たなレジスト層２
０Ａを設け、このレジスト層２０Ａに形成した開口部２
２’を用いて、所望の上面積（半導体チップ１０の面と
平行な方向における大きさ）を有する第１の金属層３０
を形成してもよい。開口部２２’はフォトリソグラフィ
ー法により形成することができる。すなわち、図２で
は、各パッド１２の少なくとも一部をパシベーション層
１４から露出する工程と、パッド１２上に第１の金属層
３０を形成する工程とを、同一のレジスト層２０を用い
て行う構成である。この方法を用いると、第１の金属層
３０を設けるためのレジストを別に設ける必要がないた
め、工程を簡略化できるという効果を奏する。また、図
７を用いて説明したように、各パッド１２の少なくとも
一部をパシベーション層１４から露出する工程と、パッ
ド１２上に第１の金属層３０を形成する工程とを、異な
るレジスト層２０及び２０Ａを用いて行うこともでき
る。この方法を用いると、第１の金属層３０は、パシベ
ーション層１４から露出した電極の形状に制限されずに
形成することができる。
【００４５】以下に、第１の金属層３０を、無電解メッ
キ処理（置換メッキ処理を含む）によって形成する方法
を詳細に説明する。例えば、パッド１２がアルミニウム
で形成されている場合には、アルカリ性亜鉛溶液を使用
して、パッド１２上にジンケート処理を施してアルミニ
ウム上の表面を亜鉛（Ｚｎ）に置換析出させる。この場
合に、予めレジスト層２０を、２００℃程度に加熱して
おくことが好ましい。これによって、レジスト層２０に
おける強アルカリ性の溶液に対する耐性を高めることが
できる。また、レジスト層２０の熱による変形を防止す
るために、レジスト層２０に紫外線を照射してもよい。
なお、パッド１２の表面に亜鉛を析出させるときに、パ
ッド１２をアルカリ性亜鉛溶液に浸した後に、置換した
亜鉛を硝酸によって溶解させ、再びアルカリ性亜鉛溶液
に浸しても良い。次に、表面を亜鉛に置換したパッド１
２に無電解ニッケルメッキ液を設けて、亜鉛とニッケル
との置換反応を経てニッケルからなる第１の金属層３０
をパッド１２上に形成する。
【００４６】なお、パッド１２にジンケート処理を施す
前に、半導体チップ１０のパシベーション層１４の残さ
を所定の溶液（例えば弱フッ酸溶液）で溶解することが
好ましい。更に、パシベーション層１４の残さを溶解し
た後に、パッド１２をアルカリ性溶液に浸して、パッド
１２の露出部の酸化膜を除去することが好ましい。これ
によって、パッド１２の表面を良好にアルミニウムに置
換することができる。
【００４７】なお、例えば、ジンケート処理で第１の金
属層３０をパッド１２上に形成する場合に、アルミニウ
ム（パッド１２）上の亜鉛が一部残っていてもよい。そ
の場合、第１の金属層３０は亜鉛層も含む。
【００４８】あるいは、ジンケート処理とは別に、アル
ミニウムからなるパッド１２にパラジウムなどの還元剤
を含む溶液を設けて、その後、無電解ニッケルメッキ液
を設け、パラジウムなどを核としてニッケルからなる第
１の金属層３０をパッド１２上に析出させてもよい。一
般的に、ニッケルは金よりも短時間で形成できる。
【００４９】なお、第１の金属層３０は単一層であって
もよく、複数層で構成されてもよい。更に、例えば銅な
どの第１の金属をコアとし、このコア金属の表面に別の
金属（金など）を被覆するようにしてもよい。
【００５０】また、第１の金属層３０とパッド１２との
間には、第１の金属層３０とパッド１２とに相互に拡散
する量が小さく、密着性が高い材料からなる中間層を設
けるのが好ましい。中間層としては、先に示した亜鉛
（Ｚｎ）やパラジウム（Ｐｄ）以外に、チタン（Ｔｉ）
やクロム（Ｃｒ）を設けてもよい。
【００５１】次に、図３（ａ）に示すように、開口部２
２の大きさが変更されて開口部２４が形成される。具体
的には、開口部２２のうち半導体チップ１０表面と平行
な方向（すなわち水平方向（横方向））における大きさ
が変更されて開口部２４が形成される。本実施形態にお
いて、変更後の開口部２４における水平方向の大きさＬ
１は、後で説明するように、第１の金属層３０の外周の
大きさＬ２を越えるように（Ｌ２以上になるように）形
成される。
【００５２】開口部２４は、例えば、フォトリソグラフ
ィ法を用いて、開口部２２を拡げるようにして形成され
る。すなわち、図２（ｃ）に示されているレジスト層２
０の開口部２２の壁面に対してエネルギービームを照射
して露光処理した後、現像処理することにより、開口部
２２を拡げるように形成する。あるいは、図２（ｃ）に
示されているレジスト層２０を除去した後、新たなレジ
スト層を設け、この新たなレジスト層に対してフォトリ
ソグラフィ法を用いて開口部２４を形成してもよい。あ
るいは、図２（ｃ）に示されているレジスト層２０を除
去した後、スクリーン印刷法やインクジェット法を用い
て開口部２４を有するレジスト層を新たに設けてもよ
い。
【００５３】開口部２４が形成されたら、図３（ｂ）に
示すように、この開口部２４に対して第２の金属層を形
成するための金属ペースト材３４が充填される。金属ペ
ースト材３４は半田ペースト材であって、印刷法によっ
て開口部２４に充填される。半田ペースト材３４は、微
細な半田粒子とフラックスとを混練したものであって、
半田粒子の粒径は５〜５０μｍ程度である。半田ペース
ト材３４のうち半田粒子の含有率は約５０％に設定され
ている。フラックスは、松脂、活性剤および有機溶剤な
どを含んでいる。半田粒子は、Ｓｎ、あるいは、Ｓｎに
Ａｇ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｓｂのうち少な
くとも１つを含んだもので、例えば鉛フリー半田であっ
てもよい。
【００５４】半田ペースト材３４は、レジスト層２０の
開口部２４と第１の金属層３０とパシベーション層１４
の一部とで形成される空間に対して充填される。ここ
で、第１の金属層３０の上面はレジスト層２０の上面よ
り一段低く形成されているため、半田ペースト材３４は
開口部２４に対して充填可能である。そして、具体的に
は、レジスト層２０の上面と第１の金属層３０の上面と
の差Ｈが、半田ペースト材（金属ペースト材）３４に含
まれる半田粒子（金属粒子）の最大粒径より大きくなる
ように（最大粒径以上になるように）設定されているた
め、半田ペースト材３４は前記空間に対して安定して充
填可能となっている。ここで、半田ペースト材３４の上
面がレジスト層２０の上面とほぼ同じになるように、す
なわち開口部２４から溢れ出ないように半田ベースト材
３４が充填される。
【００５５】開口部２４に半田ペースト材３４が充填さ
れたら、この半田ペースト材３４を含む半導体チップ１
０に対して所定の処理である熱処理が施される。熱処理
としては、リフロー炉で加熱溶融する方法などがある。
熱処理された半田ペースト材３４は溶融し、その表面張
力によって、図３（ｃ）に示すように、半ボール状（球
冠状）となる。加熱溶融されることにより半田ペースト
材３４からフラックスが除去され、半田粒子からなる第
２の金属層としての半球状体（球状体）３６が形成され
る。こうして、第１の金属層３０と第２の金属層３６と
からなるバンプ４０が形成される。
【００５６】ここで、本実施形態において、第２の金属
層３６は第１の金属層３０に対して外方に膨らむように
形成される。したがって、バンプ４０のうち、半導体チ
ップ１０の表面に沿う方向における最大の大きさ（すな
わち最大径）を有する部分は、第２の金属層３６に存在
する。
【００５７】半田ペースト材３４は半田粒子の含有率を
約５０％に設定されているので、熱処理することによっ
て開口部２４に充填した半田ペースト材３４からフラッ
クスを除去することにより、形成される半球状体である
第２の金属層３６の体積は、充填した半田ペースト材３
４の体積より小さくなる。そして、開口部２４のうち半
導体チップ１０の面に沿う方向における大きさＬ１は、
後に説明するように、第１の金属層３０のうち半導体チ
ップ１０の表面に沿う方向における最大値部分の大きさ
Ｌ２、及び第２の金属層３６のうち半導体チップ１０の
表面に沿う方向における最大値部分の大きさＬ３より大
きくなるように（Ｌ３以上になるように）設定されてい
る。つまり、開口部２４は、第１の金属層３０及び第１
の金属層３０上に形成された第２の金属層３６の外周を
越えるように形成されている。換言すれば、開口部２４
は、バンプ４０の最大径より大きい内径を有するように
設定されている。したがって、熱処理後、開口部２４の
内壁面と第２の金属層３６とは離間している。
【００５８】なお、半田粒子からなる第２の金属層３６
と第１の金属層３０との密着性を高めるために、半田ペ
ースト材３４を充填する前に、第１の金属層３０の上面
に、密着性を向上させるための中間層を設けてもよい。
中間層としては、金などを用いることができる。
【００５９】熱処理によって半球状体である第２の金属
層３６を形成したら、半導体チップ１０を洗浄処理し、
第２の金属層３６の周囲などに残存するフラックスを除
去することが好ましい。この洗浄処理に用いられる洗浄
液としては、例えばベンジルアルコール、イソプロピル
アルコール又はエチレングリコール系アルコールなどが
挙げられる。
【００６０】こうして、半球状体である第２の金属層３
６が形成されたら、図４に示すようにレジスト層２０が
除去される。レジスト層２０は機械的又は化学的に剥離
されることによって除去される。レジスト層２０を剥離
する際、レジスト層２０に形成されている開口部２４
と、バンプ４０のうち最大径を有する部分である第２の
金属層３６とは離間しているため、レジスト層２０とバ
ンプ４０（第２の金属層３６）とは干渉したりせず、レ
ジスト層２０は容易に剥離される。レジスト層２０を剥
離した後、半導体チップ１０に残存するレジスト残さは
プラズマ・アッシングにより除去される。
【００６１】ここで、開口部２４の大きさＬ１を求める
手順について図５を参照しながら説明する。図５は図３
（ｃ）の拡大図である。なお、図３（ｃ）や図５では、
第２の金属層３６は第１の金属層３０上面のみに配置さ
れている（濡れている）が、第２の金属層３６は第１の
金属層３０の側面にも配置されて（濡れていて）もよ
い。第１の金属層３０上に形成される第２の金属層３６
の形状は、第１の金属層３０の上面の面積や形状あるい
は材質、半田粒子あるいは半田ペースト材の量（体積）
あるいは半田粒子の種類など、種々のパラメータによっ
て変化する。すなわち、開口部２４に半田ペースト材３
４を充填し、熱処理を施すことによって形成される第２
の金属層３６の最大径Ｌ３や高さＬ４は前記パラメータ
によって変化する。また、前記パラメータによって、第
２の金属層３６は第１の金属層３０に対して外方に膨ら
むような形状を有したり、内方へ傾斜するような形状を
有したりするようになる。
【００６２】本実施形態では、レジスト層２０の剥離動
作において、開口部２４の内壁とバンプ４０とが干渉し
ないように、熱処理によって形成される第２の金属層３
６が開口部２４の内壁に対して接触しないように設定す
ることが目的である。したがって、本実施形態では、パ
ンプ４０の第２の金属層３６を形成するに際し、熱処理
によって第１の金属層３０上に形成される第２の金属層
３６の形状を予め実験的あるいは理論的（数値計算に基
づく）に求め、この求めた結果に基づいて、開口部２４
の径Ｌ１を設定してから開口部２４を形成し、この開口
部２４に対して半田ペースト材３４を充填するようにす
る。
【００６３】そして、実験的あるいは理論的に求めた結
果により、第２の金属層３６が、図５に示すように、第
１の金属層３０に対して外方に膨らむような場合、つま
り、第２の金属層３６の表面と第１の金属層３０の上面
とが接する位置における第２の金属層３６と第１の金属
層３０とのなす角度θが９０度以上である場合、バンプ
４０のうち最大径を有する部分は第２の金属層３６であ
ってその大きさはＬ３であるため、開口部２４の径Ｌ１
は、第１の金属層３０の最大径Ｌ２及び第２の金属層３
６の最大径Ｌ３より大きくなるように（Ｌ３以上になる
ように）設定される。言い換えれば、開口部２４は、第
１の金属層３０及び第２の金属層３６の外周を越えるよ
うに形成される。
【００６４】以上説明したように、半田ペースト材３４
をレジスト層２０に形成された開口部２４に充填する
際、レジスト層２０上面と第１の金属層３０上面との高
さの差を、半田粒子の最大粒径より大きくなるように設
定してからスキージ等により印刷し半田ペースト材３４
を充填するので、適切な量の半田ペースト材３４を安定
して充填できる。
【００６５】開口部２４を形成する際、第１の金属層３
０上に形成される半球状体である第２の金属層３６の形
状を予め求めておき、この求めておいた結果に基づいて
開口部２４の大きさＬ１を設定することにより、第２の
金属層３６と開口部２４の内壁との干渉が防止されるの
で、形成される第２の金属層３６は所望の形状を維持で
きるとともに、レジスト層２０の剥離動作も容易に行う
ことができる。
【００６６】そして、熱処理後において第２の金属層３
６が第１の金属層３０から外方に膨らむような形状とな
る場合でも、開口部２４を第１の金属層３０及び第２の
金属層３６の外周を越えるように形成することにより、
熱処理後において第２の金属層３０は開口部２４の内壁
と干渉したりしない。したがって、第２の金属層３６は
所望の形状に形成されるとともに、レジスト層２０を半
導体チップ１０から剥離する際にも、レジスト層２０と
第２の金属層３６とは干渉しないので、剥離動作を容易
に行うことができる。
【００６７】上述した、第１の金属層３０と第２の金属
層３６とを有するバンプ４０を備えた半導体チップ１０
は、フリップチップとして、基板にフェースダウンボン
ディングすることができる。その場合、基板に形成され
た配線パターン（ランド）と、バンプ４０とを電気的に
接続する。電気的接続には、金属層３６により半田付け
し、バンプ４０と配線パターンとを接続してもよい。
【００６８】図６は、本発明を適用した半導体装置の一
例を示す図である。図６に示す半導体装置１は、上述し
たバンプ４０がパッド１２上に形成された半導体チップ
１０と、配線パターン７２が形成された基板７０と、複
数の外部端子８０とを有している。
【００６９】図６において、半導体チップ１０は、基板
７０に対してフェースダウンボンディングされている。
半導体チップ１０と基板７０とは、両者の間に絶縁樹脂
を充填することによって接着されている。そして、バン
プ４０と配線パターン７２とは、半田付けによって電気
的に接続されている。
【００７０】基板７０には、複数の外部端子８０が設け
られている。外部端子８０は、図示しないスルーホール
などを介して配線パターン７２に電気的に接続されてい
る。各外部端子８０は、半田ボールであってもよい。半
田ボールをマウントする、又はペースト状の半田を印刷
して設け、リフロー工程を経て外部端子８０を形成して
もよい。また、積極的に外部端子８０を形成せずにマザ
ーボード実装時にマザーボード側に塗布される半田クリ
ームを利用し、その溶融時の表面張力で結果的に外部端
子を形成してもよい。この半導体装置は、いわゆるラン
ドグリッドアレイ型の半導体装置である。
【００７１】なお、上記実施形態では、第１の金属層３
０を形成する際、レジスト層２０に開口部２２を形成
し、この開口部２２内において無電解メッキ処理を行う
ことにより開口部２２の内壁形状に基づいて立ち上がる
形状を有する第１の金属層３０を形成するように説明し
たが、レジスト層２０を用いず、第１の金属層３０を無
電解メッキ処理によって形成後、レジスト層２０を形成
し、半田ペースト材３４の充填を行ってもよい。すなわ
ち、図８（ａ）に示すように、まず、パッド１２の上方
に開口部２２Ａを有するパシベーション層（被覆層）１
４が設けられた後、パッド１２と接続する第１の金属層
３０が無電解メッキ法により形成される。次いで、図８
（ｂ）に示すように、レジスト層２０がパシベーション
層１４の上層に設けられた後、第１の金属層３０に対応
する部分に、例えばフォトリソグラフィ法により開口部
２２が形成される。そして、図８（ｃ）に示すように、
開口部２２Ｂに対して第２の金属層を形成するための金
属ペースト材３４が充填される。この場合、第１の金属
層３０は、メッキ成長の等方性により、半導体チップ１
０の面に沿う方向にも成長するため、垂直に立ち上がる
形状にならずに、キノコ状に形成される。一方、レジス
ト層２０に形成した開口部２２を用いることにより、金
属が等方成長する無電解メッキ処理を用いても、横方向
への拡がりを抑えて高さ方向に第１の金属層３０を形成
することができる。この場合、第１の金属層３０どうし
の狭ピッチ化を実現できるので、これに伴って第１の金
属層３０の上面に形成される第２の金属層３６どうしの
狭ピッチ化も実現できる。
【００７２】無電解メッキ処理によって第１の金属層３
０を形成する際に、半導体チップ１０を所望の溶液に浸
す場合は、半導体チップ１０の裏面や側面を予め保護膜
で覆ってもよい。保護膜としてはレジスト層を使用して
もよい。レジスト層は非感光性レジストであってもよ
い。また、半導体チップ１０を溶液に浸す間は光を遮断
することが好ましい。これによって、溶液に半導体チッ
プ１０を浸したことによって起こる溶液中での電極間の
電位変化を防止することができる。すなわち、各パッド
１２に対する無電解メッキ処理による金属の析出などを
均一化することができる。
【００７３】なお、パッド１２が銅を含む材料からなる
場合は、例えばパッド１２にニッケル層（第１の金属層
３０）を形成する場合に、パラジウムなどの還元剤を含
む溶液をパッド１２に設けて、その後に無電解ニッケル
溶液を設けることによって、パラジウムを核としてニッ
ケル層を形成すればよい。
【００７４】なお、上記記載の金属や溶液は一例であっ
て、これに限定されるものではなく、例えば無電解メッ
キ処理で使用する金属として銅（Ｃｕ）を使用してもよ
い。
【００７５】《第２実施形態》次に、図９〜図１１を参
照しながら、本発明のバンプ形成方法の第２実施形態に
ついて説明する。ここで、以下の説明において、上述し
た第１実施形態と同一又は同等の構成部分については同
一の符号を付すとともにその説明を簡略もしくは省略す
る。本実施形態におけるバンプ形成工程において、第１
の金属層３０が形成されるまでの工程は、第１実施形態
の図１（ａ）〜図２（ｃ）を用いて説明した工程と同じ
である。そして、図９（ａ）には、図２（ｃ）に示され
ているレジスト層２０を除去した後、新たなレジスト層
を設け、この新たなレジスト層に対してフォトリソグラ
フィ法を用いて開口部２６を形成した状態が示されてい
る。なお、開口部２６を有するレジスト層２０は、図２
（ｃ）に示されているレジスト層２０を除去した後、ス
クリーン印刷法やインクジェット法を用いて設けてもよ
い。
【００７６】図９（ａ）において、新たに形成された開
口部２６における水平方向の大きさＬ１は、後で説明す
るように、第１の金属層３０の外周の大きさＬ２を越え
ないように（Ｌ２以下になるように）形成される。
【００７７】開口部２６が形成されたら、図９（ｂ）に
示すように、この開口部２６に対して第２の金属層を形
成するための金属ペースト材３４が充填される。金属ペ
ースト材３４は半田ペースト材であって、印刷法によっ
て開口部２４に充填される。半田ペースト材３４は、第
１実施形態において説明したものである。
【００７８】半田ペースト材３４は、レジスト層２０の
開口部２６と第１の金属層３０とで形成される空間に対
して充填される。ここで、第１の金属層３０の上面はレ
ジスト層２０の上面より一段低く形成されているため、
半田ペースト材３４は開口部２６に対して充填可能であ
る。そして、本実施形態においても、レジスト層２０の
上面と第１の金属層３０の上面との差Ｈが、半田ペース
ト材（金属ペースト材）３４に含まれる半田粒子（金属
粒子）の最大粒径より大きくなるように設定されている
ため、半田ペースト材３４は前記空間に対して安定して
充填可能となっている。ここで、半田ペースト材３４の
上面がレジスト層２０の上面とほぼ同じになるように、
すなわち開口部２６から溢れ出ないように半田ベースト
材３４が充填される。
【００７９】開口部２６に半田ペースト材３４が充填さ
れたら、この半田ペースト材３４を含む半導体チップ１
０に対して所定の処理である熱処理が施される。熱処理
としては、リフロー炉等で加熱溶融する方法などがあ
る。熱処理された半田ペースト材３４は溶融し、その表
面張力によって、図９（ｃ）に示すように、半ボール状
（球冠状）となる。加熱溶融されることにより半田ペー
スト材３４からフラックスが除去され、半田粒子からな
る第２の金属層としての半球状体３８が形成される。こ
うして、第１の金属層３０と第２の金属層３８とからな
るバンプ４２が形成される。
【００８０】ここで、本実施形態において、第２の金属
層３８は第１の金属層３０に対して内方に傾斜するよう
に形成される。半田ペースト材３４は熱処理によってフ
ラックスを除去されることにより、形成される第２の金
属層３８の体積は充填した半田ペースト材３４の体積よ
り小さくなる。そして、開口部２６のうち半導体チップ
１０の面に沿う方向における大きさＬ１は、後に説明す
るように、第１の金属層３０のうち半導体チップ１０の
表面に沿う方向における大きさ（幅）Ｌ２より小さくな
るように（Ｌ２以下になるように）設定されている。つ
まり、開口部２６は、第１の金属層３０の外周を越えな
いように形成されている。ここで、熱処理後、第２の金
属層３８は下部から上部になるにしたがって内方に傾斜
するように形成されているので、開口部２６の内壁面と
半球状体である第２の金属層３８とは離間している。
【００８１】なお、本実施形態においても、半田粒子か
らなる第２の金属層３８と第１の金属層３０との密着性
を高めるために、半田ペースト材３４を充填する前に、
第１の金属層３０の上面に、密着性を向上させるための
中間層を設けてもよい。中間層としては、金などを用い
ることができる。
【００８２】熱処理によって第２の金属層３８を形成し
たら、第１実施形態同様、半導体チップ１０を洗浄処理
し、第２の金属層３８の周囲などに残存するフラックス
を除去することが好ましい。
【００８３】こうして、半球状体である第２の金属層３
８が形成されたら、図１０に示すようにレジスト層２０
が除去される。レジスト層２０は機械的又は化学的に剥
離されることによって除去される。レジスト層２０を剥
離する際、レジスト層２０に形成されている開口部２６
と、第２の金属層３８とは離間しているため、レジスト
層２０と第２の金属層３８とは干渉したりせず、レジス
ト層２０は容易に剥離される。レジスト層２０を剥離し
た後、半導体チップ１０に残存するレジスト残さはプラ
ズマ・アッシングにより除去される。
【００８４】ここで、開口部２６の大きさＬ１を求める
手順について図１１を参照しながら説明する。図１１は
図９（ｃ）の拡大図である。第１の金属層３０上に形成
される第２の金属層３８の形状は、第１の金属層３０の
上面のレジスト開口面積やレジスト開口形状あるいは材
質、半田粒子あるいは半田ペースト材の量（体積）ある
いは半田粒子の種類など、種々のパラメータによって変
化する。
【００８５】本実施形態では、パンプ４２の第２の金属
層３８を形成するに際し、熱処理によって第１の金属層
３０上に形成される第２の金属層３８の形状を予め実験
的あるいは理論的（数値計算に基づく）に求め、この求
めた結果に基づいて、開口部２６の径Ｌ１を設定してか
ら開口部２６を形成し、この開口部２６に対して半田ペ
ースト材３４を充填するようにする。
【００８６】そして、実験的あるいは理論的に求めた結
果により、第２の金属層３８が、図１１に示すように、
第１の金属層３０に対して内方に傾斜するような場合、
つまり、第２の金属層３８の表面と第１の金属層３０の
上面とが接する位置における第２の金属層３８と第１の
金属層３０とのなす角度θが９０度未満である場合、開
口部２６の径Ｌ１は、第１の金属層３０の最大径Ｌ２よ
り小さくなるように設定される。言い換えれば、開口部
２６は、第１の金属層３０の外周を越えないように形成
される。
【００８７】以上説明したように、所定の処理後におい
て第２の金属層３８が第１の金属層３０外周から内方に
傾斜するような形状となる場合において、開口部２６を
第１の金属層３０の外周を越えないように、すなわち、
開口部２６のうち半導体チップ１０表面と平行な方向に
おける大きさを第１の金属層３０より小さくなるように
形成することにより、開口部２６内部において第２の金
属層３８の形状を整形できるとともに、隣接する第２の
金属層３８どうしの間隔を狭めることができる。したが
って、第２の金属層３８は所望の形状に形成されるとと
もに、レジスト層２０を半導体チップ１０から剥離する
際にも、レジスト層２０と第２の金属層３８とは干渉し
ないので剥離動作を容易に行うことができる。更に、バ
ンプ４２の狭ピッチ化を実現できる。
【００８８】なお、本実施形態において、第１の金属層
３０は電解メッキ法により形成してもよい。その場合、
少なくともパッド１２上を覆う電極リード（中間層）を
設ける必要がある。この電極リードは１層であっても２
層以上の積層構造であってもよい。中間層が２層構造で
ある場合、パッド１２と接する側の第１層は、アルミニ
ウムからなるパッド１２あるいはＳｉＯ２、ＳｉＮから
なるパシベーション層１４との密着性を高める機能と、
パッド１２と第１の金属層３０との熱拡散を防止するバ
リア・メタルとしての機能とを有する。この電極リード
は、電解メッキ後、最終的には中間層としてパッド上の
みに残される。例えば、電極リードを２層構造にした場
合、第１の金属層３０と接する側の第２層は、前記第１
層と第１の金属層３０との密着性を高める機能と、電解
メッキを施す際に半導体チップ１０内での電流分布を均
一にして金属層の高さのバラツキを抑える機能とを有す
る。電極リード（中間層）の層構成としては、第１層／
第２層＝チタンタングステン（ＴｉＷ）／金（Ａｕ）、
チタン（Ｔｉ）／パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）
／白金（Ｐｔ）などが挙げられる。
【００８９】図１２は、上述したことを示した図であ
る。図１２（ａ）に示すように、まず、パッド１２の上
方に開口部２２Ａを有するパシベーション層１４が設け
られる。次いで、図１２（ｂ）に示すように、パッド１
２と接続する電極リード（中間層）５０が形成される。
次に、図１２（ｃ）に示すように、パシベーション層１
２及び電極リード５０上層にレジスト層２０が設けられ
た後、電極リード５０に対応する部分に、例えばフォト
リソグラフィ法により開口部２２が形成され、この開口
部２２より露出する電極リード５０上に第１の金属層３
０が電解メッキ法により形成される。そして、図１２
（ｄ）に示すように、レジスト層２０及びレジストの下
に設けられた電極リード５０が除去され、電極リード５
０の一部はパッド上に中間層として残る。その後、第２
実施形態の図９（ａ）〜（ｃ）と同様の要領で、半田ペ
ースト材を印刷するためのレジスト層の形成及び第２の
金属層の形成が行われる。または、電解メッキ法を行う
ときに用いたレジスト層２０を除去せず残し、半田ペー
スト材の印刷のためのレジスト層として用いてもよい。
【００９０】《第３実施形態》次に、図１３を参照しな
がら、本発明のバンプ形成方法の第３実施形態について
説明する。ここで、以下の説明において、上述した第１
及び第２実施形態と同一又は同等の構成部分については
同一の符号を付すとともにその説明を簡略もしくは省略
する。本実施形態におけるバンプ形成工程において、第
１の金属層３０が形成されるまでの工程は、第１実施形
態の図１（ａ）〜図２（ｃ）を用いて説明した工程と同
じである。そして、図１３（ａ）には、図２（ｃ）に示
されているレジスト層２０に形成されている開口部２２
に半田ペースト材３４が充填されている状態が示されて
いる。すなわち、本実施形態においては、第１の金属層
３０を形成するための開口部２２を有するレジスト層２
０を用いて、第２の金属層３９が形成される。
【００９１】開口部２２に半田ペースト材３４が充填さ
れたら、この半田ペースト材３４を含む半導体チップ１
０に対して所定の処理である熱処理が施される。熱処理
された半田ペースト材３４は溶融し、その表面張力によ
って、図１３（ｂ）に示すように、半ボール状（球冠
状）となる。加熱溶融されることにより半田ペースト材
３４からフラックスが除去され、半田粒子からなる第２
の金属層としての半球状体（球状体）３９が形成され
る。こうして、第１の金属層３０と第２の金属層３９と
からなるバンプ４３が形成される。
【００９２】ここで、本実施形態において、第１の金属
層３０と第２の金属層３９とが接する位置における第１
の金属層３０と第２の金属層３９とのなす角度はほぼ９
０度あるいは９０度未満である。この角度は予め実験的
あるいは理論的に求められている。
【００９３】こうして、半球状体である第２の金属層３
９が形成されたら、図１３（ｃ）に示すようにレジスト
層２０が除去される。レジスト層２０は機械的にあるい
は化学的に剥離されることによって除去される。レジス
ト層２０を剥離する際、レジスト層２０に形成されてい
る開口部２２と、第２の金属層３９とは離間しているた
め、レジスト層２０と第２の金属層３９とは干渉したり
せず、レジスト層２０は容易に剥離される。
【００９４】以上説明したように、第１の金属層３０と
第２の金属層３９とのそれぞれは、同一の開口部２２
（レジスト層２０）を用いて形成することができる。
【００９５】《回路基板》図１４には、本発明に係る半
導体装置１を実装した回路基板１０００が示されてい
る。回路基板１０００には例えばガラスエポキシ基板や
ポリイミドフィルム等の有機系基板あるいは液晶表示体
基板などのガラス基板を用いることができる。回路基板
１０００には例えば銅などからなる配線パターンが所望
の回路となるように形成されていて、それらの配線パタ
ーンと半導体装置１の外部端子８０とを機械的に接続す
ることでそれらの電気的導通が図られる。
【００９６】《電子機器》図１５には、本発明に係る半
導体装置１を有する電子機器として、ノート型パーソナ
ルコンピュータ１２００が示されている。また、図１６
には、本発明に化係る半導体装置１を有する携帯端末と
しての携帯電話１３００が示されている。
【００９７】なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能であり、実
施の形態で挙げた具体的な構成・材料などはほんの一例
に過ぎず、適宜変更が可能である。例えば、上記実施形
態では、半導体チップにバンプを形成する例について説
明するが、本発明に係るバンプ形成方法はこれに限定さ
れるものではなく、配線パターンにバンプを形成すると
きに適用してもよい。その場合、配線パターンのランド
がパッドに相当する。また、本発明は半導体ウエハに形
成されたパッドにバンプを形成するときに適用してもよ
い。すなわち、本発明は、半導体チップ処理に限定され
ず、半導体ウエハ処理においても同様に適用することが
できる。
【００９８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のバンプ形
成方法によれば、金属ペースト材を被覆層に形成された
開口部に充填する際、被覆層上面と第１の金属層上面と
の高さの差を、金属ペースト材に含まれる金属粒子の最
大粒径より大きくなるように設定してから金属ペースト
材を充填するので、適切な量の金属ペースト材を安定し
て充填できる。
【００９９】また、本発明のバンプ形成方法によれば、
開口部を形成する際、第１の金属層上に形成される第２
の金属層の形状を予め求めておき、この求めておいた結
果に基づいて開口部の大きさを設定することにより、形
成される第２の金属層の形状を所望の形状にできるとと
もに、被覆層の剥離動作も容易に行うことができる。
【０１００】本発明の半導体装置の製造方法によれば、
本発明のバンプ形成方法によって所望の形状を有するパ
ンプを形成したため、実装する際においてパンプが潰さ
れるように変形する際にも、パンプどうしは接触したり
せず、信頼性の高い半導体装置を製造することができ
る。
【０１０１】本発明の半導体装置によれば、本発明の半
導体装置の製造方法により製造されたので、信頼性の高
い動作を実現できる。
【０１０２】本発明の回路基板によれば、本発明の半導
体装置が搭載されたので、信頼性の高い動作を実現でき
る。
【０１０３】本発明の電子機器によれば、本発明の半導
体装置が搭載されたので、信頼性の高い動作を実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバンプ形成方法の第１実施形態を示す
図である。
【図２】本発明のバンプ形成方法の第１実施形態を示す
図である。
【図３】本発明のバンプ形成方法の第１実施形態を示す
図である。
【図４】本発明のバンプ形成方法によって形成されたバ
ンプを示す図である。
【図５】本発明のバンプ形成方法の第１実施形態を示す
図である。
【図６】本発明のバンプ形成方法を適用した半導体装置
を示す概略構成図である。
【図７】本発明のバンプ形成方法の他の実施例を示す図
である。
【図８】本発明のバンプ形成方法の他の実施例を示す図
である。
【図９】本発明のバンプ形成方法の第２実施形態を示す
図である。
【図１０】本発明のバンプ形成方法によって形成された
バンプを示す図である。
【図１１】本発明のバンプ形成方法の第２実施形態を示
す図である。
【図１２】本発明のバンプ形成方法の他の実施例を示す
図である。
【図１３】本発明のバンプ形成方法の第３実施形態を示
す図である。
【図１４】本発明のバンプ形成方法を適用した半導体装
置が搭載された回路基板を示す図である。
【図１５】本発明のバンプ形成方法を適用した半導体装
置が搭載された電子機器を示す図である。
【図１６】本発明のバンプ形成方法を適用した半導体装
置が搭載された電子機器を示す図である。
【図１７】従来のバンプ形成方法の課題を説明するため
の図である。
【符号の説明】
１ 半導体装置 １０ 半導体チップ（基材） １２ パッド １４ パシベーション層（被覆層、絶縁層） ２０，２０Ａ レジスト層（被覆層） ２２，２２’，２４，２６ 開口部 ３０ 第１の金属層 ３４ 半田ペースト材（金属ペースト材） ３６，３８，３９ 第２の金属層 ４０，４２，４３ バンプ

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基材の表面に設けられたパッド上にバン
    プを形成するバンプ形成方法において、 前記基材の表面に被覆層を設ける工程と、 前記基材の表面に設けられている前記パッド上の前記被
    覆層に開口部を形成し、該パッドの少なくとも一部を露
    出する工程と、 前記開口部より露出する前記パッドと接続する第１の金
    属層を形成する工程と、 前記開口部に金属ペースト材を充填する工程とを有し、 前記被覆層上面と前記金属層上面との高さの差を、前記
    金属ペースト材に含まれる金属粒子の最大粒径より大き
    くなるように設定し、前記充填を行うことを特徴とする
    バンプ形成方法。
  2. 【請求項２】 前記開口部に充填された前記金属ペース
    ト材に対して所定の処理を施し、該金属ペースト材に含
    まれる金属からなる第２の金属層を前記第１の金属層上
    に形成する工程を有し、 前記所定の処理によって前記第１の金属層上に形成され
    る前記第２の金属層の形状を予め求め、該求めた形状の
    うち、前記第１の金属層上面と前記第２の金属層表面と
    が接する位置における前記第１の金属層上面と前記第２
    の金属層表面とのなす角度が９０度以上である場合、 前記開口部を、前記第１の金属層及び前記第１の金属層
    上に形成された前記第２の金属層の外周を越えるように
    形成することを特徴とする請求項１記載のバンプ形成方
    法。
  3. 【請求項３】 前記開口部に充填された前記金属ペース
    ト材に対して所定の処理を施し、該金属ペースト材に含
    まれる金属からなる第２の金属層を前記第１の金属層上
    に形成する工程を有し、 前記所定の処理によって前記第１の金属層上に形成され
    る前記第２の金属層の形状を予め求め、該求めた形状の
    うち、前記第１の金属層上面と前記第２の金属層表面と
    が接する位置における前記第１の金属層上面と前記第２
    の金属層表面とのなす角度が９０度未満である場合、 前記開口部を、前記第１の金属層の外周を越えないよう
    に形成することを特徴とする請求項１記載のバンプ形成
    方法。
  4. 【請求項４】 基材の表面に設けられたパッド上にバン
    プを形成するバンプ形成方法において、 前記パッド上方に開口部を有する被覆層を設ける工程
    と、 前記パッドと接続する第１の金属層を無電解メッキ法に
    より形成する工程と、 前記開口部に金属ベースト材を充填する工程とを有し、 前記被覆層上面と前記金属層上面との高さの差を、前記
    金属ペースト材に含まれる金属粒子の最大粒径より大き
    くなるように設定し、前記充填を行うことを特徴とする
    バンプ形成方法。
  5. 【請求項５】 基材の表面に設けられたパッド上にバン
    プを形成するバンプ形成方法において、 前記パッドと電気的に接続する第１の金属層を電解メッ
    キ法により形成する工程と、 前記パッド上方に開口部を有する被覆層を設ける工程
    と、 前記開口部に金属ペースト材を充填する工程とを有し、 前記被覆層上面と前記金属層上面との高さの差を、前記
    金属ペースト材に含まれる金属粒子の最大粒径より大き
    くなるように設定し、前記充填を行うことを特徴とする
    バンプ形成方法。
  6. 【請求項６】 基材の表面に設けられたパッド上にバン
    プを形成するバンプ形成方法において、 前記基材の表面に被覆層を設ける工程と、 前記基材の表面に設けられている前記パッド上の前記被
    覆層に開口部を形成し、該パッドの少なくとも一部を露
    出する工程と、 前記開口部より露出する前記パッドと接続する第１の金
    属層を形成する工程と、 前記開口部に金属ペースト材を充填する工程と、 前記開口部に充填された前記金属ペースト材に対して所
    定の処理を施し、該金属ペースト材に含まれる金属から
    なる第２の金属層を前記第１の金属層上に形成する工程
    とを有し、 前記所定の処理によって前記第１の金属層上に形成され
    る前記第２の金属層の形状を予め求め、該求めた結果に
    基づいて、前記開口部のうち前記基材表面と平行な方向
    における大きさを設定し、該開口部を形成することを特
    徴とするバンプ形成方法。
  7. 【請求項７】 前記予め求めておいた前記第１の金属層
    上における前記第２の金属層の形状のうち、前記第１の
    金属層上面と前記第２の金属層表面とが接する位置にお
    ける前記第１の金属層上面と前記第２の金属層表面との
    なす角度が９０度以上である場合、 前記開口部を、前記第１の金属層及び前記第１の金属層
    上に形成された前記第２の金属層の外周を越えるように
    形成することを特徴とする請求項６記載のバンプ形成方
    法。
  8. 【請求項８】 前記予め求めておいた前記第１の金属層
    上における前記第２の金属層の形状のうち、前記第１の
    金属層上面と前記第２の金属層表面とが接する位置にお
    ける前記第１の金属層上面と前記第２の金属層表面との
    なす角度が９０度未満である場合、 前記開口部を、前記第１の金属層の外周を越えないよう
    に形成することを特徴とする請求項６記載のバンプ形成
    方法。
  9. 【請求項９】 基材の表面に設けられたパッド上にバン
    プを形成するバンプ形成方法において、 前記パッド上方に開口部を有する被覆層を設ける工程
    と、 前記パッドと接続する第１の金属層を無電解メッキ法に
    より形成する工程と、 前記開口部に金属ペースト材を充填する工程と、 前記開口部に充填された前記金属ペースト材に対して所
    定の処理を施し、該金属ペースト材に含まれる金属から
    なる第２の金属層を前記第１の金属層上に形成する工程
    とを有し、 前記所定の処理によって前記第１の金属層上に形成され
    る前記第２の金属層の形状を予め求め、該求めた結果に
    基づいて、前記開口部のうち前記基材表面と平行な方向
    における大きさを設定し、該開口部を形成することを特
    徴とするバンプ形成方法。
  10. 【請求項１０】 基材の表面に設けられたパッド上にバ
    ンプを形成するバンプ形成方法において、 前記パッドと電気的に接続する第１の金属層を電解メッ
    キ法により形成する工程と、 前記パッド上方に開口部を有する被覆層を設ける工程
    と、 前記開口部に金属ペースト材を充填する工程と、 前記開口部に充填された前記金属ペースト材に対して所
    定の処理を施し、該金属ペースト材に含まれる金属から
    なる第２の金属層を前記第１の金属層上に形成する工程
    とを有し、 前記所定の処理によって前記第１の金属層上に形成され
    る前記第２の金属層の形状を予め求め、該求めた結果に
    基づいて、前記開口部のうち前記基材表面と平行な方向
    における大きさを設定し、該開口部を形成することを特
    徴とするバンプ形成方法。
  11. 【請求項１１】前記金属ペースト材が、鉛フリー半田で
    あることを特徴とするバンプ形成方法
  12. 【請求項１２】 請求項１〜請求項１１のいずれか一項
    に記載のバンプ形成方法を用いて、半導体チップに形成
    された前記パッド上に前記第１の金属層及び前記第２の
    金属層を形成する工程を有することを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の半導体装置の製造
    方法によって製造されたことを特徴とする半導体装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の半導体装置が搭載
    されたことを特徴とする回路基板。
  15. 【請求項１５】 請求項１３に記載の半導体装置を有す
    ることを特徴とする電子機器。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100626617B1 (ko) * 2004-12-07 2006-09-25 삼성전자주식회사 반도체 패키지용 배선 기판의 볼 랜드 구조
KR101054440B1 (ko) * 2009-04-27 2011-08-05 삼성전기주식회사 전자 소자 패키지 및 그 제조 방법
JP2014093324A (ja) * 2012-10-31 2014-05-19 Lapis Semiconductor Co Ltd 半導体装置の製造方法及び半導体装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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