JP2004172423A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

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Takeshi Matsumoto
健 松本
Nozomi Shimoishizaka
望 下石坂
Hisashi Funakoshi
久士 船越
Jun Tamura
潤 田村
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    • 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
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Abstract

【課題】バンプがほとんど形成されないバンプ欠けの発生を防止し、後工程の組立工程で接合不良をおこすことの無い半導体装置を実現する。
【解決手段】ウエハ1上に半導体電極2、表面保護膜3の形成されたウエハ1上にバリアメタル4を形成した後、全面にバンプレジスト5を塗布し、バンプ6を形成する部分を開口する。この際、バンプレジスト5を、半導体電極2上が開口されるように形成するとともに、その開口部の央部に凸状のバンプレジスト5aを形成する。その後、めっき工程でバンプ6を形成した後、バンプレジスト5を除去し、バリアメタル4の不要な部分を除去する。めっき工程で、央部に凸状のバンプレジスト5aを形成した状態でバンプ6を形成するため、めっき液の張力によりエアがバンプ6全体に拡がらず、未めっき部分が一部分しか発生しない。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バンプが形成された半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の半導体装置の製造方法、特にバンプ形成について従来の方法(例えば、非特許文献1参照)について説明する。
【0003】
図5は従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面図であり、1は半導体ウェハ(以下「ウェハ」)、2は半導体電極、3は表面保護膜、4はバリアメタル、5はバンプレジスト、6はバンプである。
【0004】
まず、ウエハ1に半導体装置の内部回路を形成するとともに、外部電極パッドである半導体電極2をAL(アルミニウム)などで形成する。そして全面を表面保護膜3で覆った後、半導体電極2上を開口する(図5(A))。通常、表面保護膜3は、窒化膜などを使用する。
【0005】
次に、ウェハ1上の全面にバリアメタル4をスパッタリング等で蒸着する(図5(B))。このバリアメタル4はバンプ6をめっき方式で形成する場合、電極として用いる。バリアメタル4は通常、2層に分けて蒸着され、1層目は半導体電極2に近い材質、2層目はバンプ6に近い材質が用いられる。
【0006】
次に、このバリアメタル4の上にバンプレジスト5を塗布し、バンプ6を形成する部分のみ、露光工程で除く(図5(C))。通常、バンプレジスト5は、形成するバンプ高さより、5μm程度高めにして形成する。
【0007】
次に、めっき工程で、バンプ6の形成を行う(図5(D))。めっき方式としては、通常、高膜厚のめっきを行う場合は、電解めっきで行う。また、電解をかけずに、めっきを行う無電解めっき方式もある。
【0008】
次に、バンプレジスト5を除去する(図5(E))。
【0009】
次に、エッチング工程で、バリアメタル4の不要な部分を除去する。エッチングはバリアメタル4が2層で形成された場合は、バリアメタル4の材質により、2回に分けて行う。最後にアニ−ル等を行い、バンプ形成が完了する(図5(F))。
【0010】
バンプ6を形成後の図5(D)の状態での2つの半導体電極2部分の領域の概略平面図を図6(A)に、概略断面図を図6(B)に示す。
【0011】
【非特許文献1】
畑田賢造著「TAB技術入門」工業調査会発行、p.77−81
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のバンプ形状では、例えば、めっき工程でバンプ6を形成する際、めっき工程中に発生したエアがバンプレジスト5の中に付着することがある。この場合の図5(D)のめっき工程後での2つの半導体電極2部分の領域の概略平面図を図7(A)に、概略断面図を図7(B)に示す。この図7に示す様に、未めっき部分7が発生し、バンプ6がほとんど形成されないバンプ欠けが発生する恐れがある。このことにより、後工程の組立工程であるCOG(Chip On Glass)等において、組立をした場合、バンプ6がほとんど無い為、接合不良による異常が発生してしまう問題がある。
【0013】
本発明は、上記問題点に鑑み、バンプがほとんど形成されないバンプ欠けの発生を防止し、後工程の組立工程で接合不良をおこすことの無い半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項1に記載の半導体装置は、半導体ウェハの電極上の所定領域を開口したレジストを設けるとともに、所定領域内にレジストで凸状部分を設けている。
【0015】
本発明の請求項2に記載の半導体装置は、請求項1に記載の半導体装置において、凸状部分により所定領域が複数に分割されていることを特徴とする。
【0016】
上記の請求項1、2の構成の半導体装置を用い、それに形成されたレジストをマスクとして電極上にバンプをめっき形成することで、めっき中にエアを巻き込んでも、バンプの一部分にしか未めっき部分が発生せず、バンプがほとんど形成されないバンプ欠けの発生を防止し、後工程の組立工程であるCOG等において、組立をした場合、未めっき部分以外の部分で接合が保たれ、接合不良による異常発生を防止することができる。
【0017】
本発明の請求項3に記載の半導体装置は、半導体ウェハの電極上にバンプを備えた半導体装置であって、バンプの央部に少なくとも1つの透孔を設けたことを特徴とする。
【0018】
本発明の請求項4に記載の半導体装置は、半導体ウェハの電極上にバンプを備えた半導体装置であって、バンプを空間によって複数に分割したことを特徴とする。
【0019】
本発明の請求項5に記載の半導体装置の製造方法は、半導体ウェハの電極上の所定領域を開口したレジストを形成し、レジストをマスクとして所定領域にバンプをめっき形成する半導体装置の製造方法であって、所定領域を開口したレジストを形成する際、バンプの央部に少なくとも1つの透孔が形成されるようにレジストを開口することを特徴とする。
【0020】
本発明の請求項6に記載の半導体装置の製造方法は、半導体ウェハの電極上の所定領域を開口したレジストを形成し、レジストをマスクとして所定領域にバンプをめっき形成する半導体装置の製造方法であって、所定領域を開口したレジストを形成する際、バンプが複数に分割されて形成されるようにレジストを開口することを特徴とする。
【0021】
上記の請求項3、5の発明によれば、バンプの央部に少なくとも1つの透孔が設けられ、そのために、バンプの央部に少なくとも1つの透孔が形成されるように開口されたレジストを、バンプをめっき形成する際のマスクにすることで、めっき中にエアを巻き込んでも、バンプの一部分にしか未めっき部分が発生せず、バンプがほとんど形成されないバンプ欠けの発生を防止し、後工程の組立工程であるCOG等において、組立をした場合、未めっき部分以外の部分で接合が保たれ、接合不良による異常発生を防止することができる。
【0022】
また上記の請求項4、6の発明によれば、バンプが複数に分割され、そのために、バンプが複数に分割されて形成されるように開口されたレジストを、バンプをめっき形成する際のマスクにすることで、めっき中にエアを巻き込んでも、バンプの一部分にしか未めっき部分が発生せず、バンプがほとんど形成されないバンプ欠けの発生を防止し、後工程の組立工程であるCOG等において、組立をした場合、未めっき部分以外の部分で接合が保たれ、接合不良による異常発生を防止することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態における半導体装置の製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。
【0024】
図1は本発明の半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図であり、1は半導体ウェハ(以下「ウェハ」)、2は半導体電極、3は表面保護膜、4はバリアメタル、5はバンプレジスト、6はバンプ、8は透孔である。
【0025】
まず、ウエハ1に半導体装置の内部回路を形成するとともに、外部電極パッドである半導体電極2を形成する。通常、この半導体電極2はALで形成される。また、マイグレーション対策の為、Cu等を混ぜる場合もある。その後、表面保護膜3でウエハ1上の全体を覆い、その後、エッチング等で、半導体電極2上を開口する(図1(A))。表面保護膜3の材料としては、Pl(プラズマ)−SiNやポリイミド等の絶縁膜が用いられる。
【0026】
その後、ウエハ1上の全面にバリアメタル4をスパッタリング等で形成する(図1(B))。バリアメタル4は半導体電極2の材質により、2層で形成される。半導体電極2の材質がALの場合は、バリアメタル1層目としては、ALに近い金属であるTiやTiW等が用いられる。また、バリアメタル2層目としては、バンプ6の材質がAuの場合は、Auに近い金属であるPdやCu、またはAuが使用される。この理由としては、半導体電極2のAL上に直接PdやCuやAuを形成すると、半導体電極2のALとバリアメタル4との強度が非常に弱くなるからであり、また、TiやTiW上にバンプ6を形成すると、バリアメタル4とバンプ6との強度が非常に弱くなるからである。
【0027】
その後、ウエハ1上の全面にバンプレジスト5を塗布し、バンプ6を形成する部分をマスク工程で除去する(図1(C))。この際、バンプ6を10μm形成する場合はバンプレジスト5の膜厚はバンプ6の高さより厚い、15μm程度で形成する。その為、通常使用するレジストより、粘度の高いものを使用する。本実施の形態では、一例として、バンプレジスト5を、半導体電極2上が開口されるように形成するとともに、その開口部の央部にバンプレジスト5aを形成している。
【0028】
その後、めっき工程で、バンプレジスト5が形成されていない半導体電極上2にバンプ6を形成する(図1(D))。このめっき工程は通常、電解めっきでバンプ6を形成する。めっき液には、バンプの材質に伴い、金めっき液や、銅めっき液などがある。このめっき工程は通常、液体であるめっき液に浸漬させ、バンプ6を形成するディップ式のめっき装置で実施するか、もしくは、めっき液を噴流させ、バンプ6を形成する噴流式のめっき装置で実施する。
【0029】
その後、バンプレジスト5を除去する(図1(E))。ここで、バンプレジスト5aが形成されていたバンプ6の中央部が透孔8となる。
【0030】
その後、バリアメタル4の不要な部分をエッチングで除去し、アニール等を行いバンプ形成が完了する(図1(F))。
【0031】
上記の図1(D)のめっき工程において、ディップ式のめっき装置を用いた場合でも噴流式のめっき装置を用いた場合でも、めっき工程中にめっき液中のエアがバンプレジスト5の間に入り込み、未めっき部分が発生する恐れがある。この場合の2つの半導体電極2部分の領域の概略平面図を図2(A)に、概略断面図を図2(B)に示す。この例では、バンプ6の中央部分に透孔8を設けるように、バンプ6の中央部分に凸状のバンプレジスト5aを形成した状態にしてバンプ6を形成するため、めっき液の張力により、エアがバンプ6全体に拡がらず、図2に示す様に、未めっき部分7が一部分しか発生しない状態になる。ここで凸状のバンプレジスト5aを複数形成し透孔8を複数形成するようにしても同様の効果が得られる。
【0032】
また、バンプ6を複数に分割して形成するようにしても同様の効果がある。その例を図3、図4に示す。図3、図4において、それぞれの(A)、(B)は図2の(A)、(B)と同様に示す。図3の例では、櫛状部分のバンプレジスト5bが形成されていることにより、エアによる未めっき部分7は、バンプレジスト5bによって分割されたバンプ6の一部分のみしか発生しない。この場合、バンプレジスト5bによって、バンプ6に櫛状のスリットが入り、バンプ6が複数に分割されて形成される。また図4の例では、十字状のバンプレジスト5cが形成されていることにより、エアによる未めっき部分7は、バンプレジスト5cによって分割されたバンプ6の一部分のみしか発生しない。この場合、バンプレジスト5cによって、バンプ6に十字状のスリットが入り、バンプ6が複数に分割されて形成される。
【0033】
以上のように本実施の形態によれば、めっき中にエアを巻き込んでも、バンプ6の一部分にしか未めっき部分7が発生しない為、後工程の組立工程であるCOG(Chip On Glass)等において、組立をした場合、未めっき部分7以外の部分で接合が保たれ、接合不良による異常発生を防止することができる。
【0034】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、バンプをめっき形成する際、めっき中にエアを巻き込んでも、バンプの一部分にしか未めっき部分が発生せず、バンプがほとんど形成されないバンプ欠けの発生を防止し、後工程の組立工程であるCOG等において、組立をした場合、未めっき部分以外の部分で接合が保たれ、接合不良による異常発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図2】本発明の実施の形態の第1の例におけるめっき工程後での2つの半導体電極部分の領域の概略平面図および概略断面図である。
【図3】本発明の実施の形態の第2の例におけるめっき工程後での2つの半導体電極部分の領域の概略平面図および概略断面図である。
【図4】本発明の実施の形態の第3の例におけるめっき工程後での2つの半導体電極部分の領域の概略平面図および概略断面図である。
【図5】従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図6】従来の半導体装置の製造方法においてめっき工程後での2つの半導体電極部分の領域の概略平面図および概略断面図である。
【図7】従来の問題点を説明するためのめっき工程後での2つの半導体電極部分の領域の概略平面図および概略断面図である。
【符号の説明】
1 半導体ウェハ
2 半導体電極
3 表面保護膜
4 バリアメタル
5 バンプレジスト
6 バンプ
7 未めっき部分
8 透孔

Claims (6)

  1. 半導体ウェハの電極上の所定領域を開口したレジストを設けるとともに、前記所定領域内に前記レジストで凸状部分を設けた半導体装置。
  2. 前記凸状部分により前記所定領域が複数に分割されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  3. 半導体ウェハの電極上にバンプを備えた半導体装置であって、前記バンプの央部に少なくとも1つの透孔を設けたことを特徴とする半導体装置。
  4. 半導体ウェハの電極上にバンプを備えた半導体装置であって、
    前記バンプを空間によって複数に分割したことを特徴とする半導体装置。
  5. 半導体ウェハの電極上の所定領域を開口したレジストを形成し、前記レジストをマスクとして前記所定領域にバンプをめっき形成する半導体装置の製造方法であって、
    前記所定領域を開口したレジストを形成する際、前記バンプの央部に少なくとも1つの透孔が形成されるように前記レジストを開口することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 半導体ウェハの電極上の所定領域を開口したレジストを形成し、前記レジストをマスクとして前記所定領域にバンプをめっき形成する半導体装置の製造方法であって、
    前記所定領域を開口したレジストを形成する際、前記バンプが複数に分割されて形成されるように前記レジストを開口することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008270816A (ja) * 2007-04-20 2008-11-06 Samsung Electronics Co Ltd 均一な無電解メッキ厚さを得ることができる半導体素子の製造方法

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