JP2006005220A

JP2006005220A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2006005220A
Application number: JP2004180953A
Authority: JP
Inventors: Tomoko Nako; 朋子名古
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-06-18
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2006-01-05

Abstract

【課題】信頼性の高い半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】集積回路１２が形成されてなり、複数のアルミニウム電極１４とそれぞれのアルミニウム電極１４の中央部１５を露出させる開口１８を有するパッシベーション膜１６とを有する半導体基板１０を用意する。半導体基板１０に、それぞれのアルミニウム電極１４の中央部１５を覆うアルミニウム膜２０を、パッシベーション膜１６の開口１８の周縁部に至るように形成する。無電解メッキ工程によって、アルミニウム膜２０上にニッケルバンプ３０を形成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。

半導体基板のアルミニウム電極に、無電解メッキ工程によってニッケルバンプを形成することが知られている。アルミニウム電極に影響を与えることなく、ニッケルバンプを形成することができれば、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。

本発明の目的は、信頼性の高い半導体装置の製造方法を提供することにある。
特開平９−６９５２４号公報

（１）本発明に係る半導体装置の製造方法は、集積回路が形成されてなり、複数のアルミニウム電極とそれぞれの前記アルミニウム電極の中央部を露出させる開口を有するパッシベーション膜とを有する半導体基板を用意すること、
前記半導体基板に、それぞれの前記アルミニウム電極の前記中央部を覆うアルミニウム膜を、前記パッシベーション膜の前記開口の周縁部に至るように形成すること、及び、
無電解メッキ工程によって、前記アルミニウム膜上にニッケルバンプを形成することを含む。本発明によれば、無電解メッキ工程によって、ニッケルバンプを、剥離しにくくなるように形成することが可能となる。そのため、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
（２）この半導体装置の製造方法において、
前記ニッケルバンプを、前記アルミニウム膜の外側に至るように形成してもよい。
（３）この半導体装置の製造方法において、
前記ニッケルバンプを、前記アルミニウム膜の内側の領域のみに形成してもよい。

以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。図１〜図５は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図１及び図２に示す、半導体基板１０を用意することを含む。ここで、図１は、半導体基板１０の全体形状を示す図であり、図２は、半導体基板１０の断面の一部拡大図である。半導体基板１０は、例えばシリコン基板であってもよい。半導体基板１０は、図１に示すように、ウエハ状をなしていてもよい。ウエハ状の半導体基板１０は、複数の半導体装置となる領域１１を含んでいてもよい。ただし、半導体基板１０は、チップ状をなしていてもよい。半導体基板１０は、１つ又は複数の（半導体チップには１つの、半導体ウエハには複数の）集積回路１２を有する（図２参照）。集積回路１２は、領域１１毎に形成されていてもよい。集積回路１２の構成は特に限定されないが、例えば、トランジスタ等の能動素子や、抵抗、コイル、コンデンサ等の受動素子を含んでいてもよい。また、図２に示すように、半導体基板１０は複数のアルミニウム電極１４を有する。アルミニウム電極１４は、半導体基板１０の内部と電気的に接続されていてもよい。アルミニウム電極１４は、集積回路１２と電気的に接続されていてもよい。あるいは、集積回路１２に電気的に接続されていないパッドを含めて、アルミニウム電極１４と称してもよい。さらに、半導体基板１０は、図２に示すように、パッシベーション膜１６を有する。パッシベーション膜１６は、それぞれのアルミニウム電極１４の中央部１５を露出させる開口１８を有する。パッシベーション膜１６は、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ポリイミド樹脂等で形成されていてもよい。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図３に示すように、半導体基板１０に、それぞれのアルミニウム電極１４の中央部１５を覆うアルミニウム膜２０を形成することを含む。図３に示すように、アルミニウム膜２０を、パッシベーション膜１６の開口１８の周縁部に至るように形成する。アルミニウム膜２０を形成する方法は特に限定されないが、例えばスパッタリングによって形成してもよい。アルミニウム膜２０は、アルミニウム電極１４との厚みの和が１．２μｍよりも厚くなるように形成してもよい。アルミニウム膜２０は、アルミニウム電極１４と重複する領域の内側に形成してもよい（図３参照）。あるいは、アルミニウム膜２０は、アルミニウム電極１４よりも外側の領域に至るように形成してもよい（図示せず）。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、無電解メッキ工程によって、図４に示すように、アルミニウム膜２０上にニッケルバンプ３０を形成することを含む。以下、ニッケルバンプ３０を形成する工程について説明する。はじめに、アルミニウム膜２０の表面を洗浄してもよい。すなわち、アルミニウム膜２０の表面から油分及び酸化物皮膜を除去してもよい。これにより、ニッケルバンプ３０を、アルミニウム膜２０との密着性が高くなるように形成することができる。次に、ジンケート処理を施して、アルミニウム膜２０の表面に亜鉛皮膜を形成する。亜鉛皮膜を形成する工程は、一度ジンケート処理をして亜鉛層を形成した後に、該亜鉛層を溶解し、再度亜鉛置換（いわゆるダブルジンケート処理）を行うことを含んでいてもよい。これにより、緻密な亜鉛皮膜を形成することができ、ニッケルバンプ３０との密着性を高めることができる。その後、アルミニウム膜２０を無電解ニッケルメッキ液中に浸し、亜鉛とニッケルとの置換反応を経てニッケルを堆積させてもよい。これらの工程によって、図４に示すように、アルミニウム膜２０上にニッケルバンプ３０を形成してもよい。本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、図４に示すように、ニッケルバンプ３０を、アルミニウム膜２０の外側に至るように形成してもよい。このとき、ニッケルバンプ３０を、一部がパッシベーション膜１６と接触するように形成してもよい。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、ニッケルバンプ３０に金層３２を形成することを含んでいてもよい（図５参照）。金層３２は、無電解メッキで形成してもよい。すなわち、ニッケルバンプ３０を無電解金メッキ液中に浸し、ニッケルの表面に金層３２を形成してもよい。金層３２を形成することで、電気的な接続信頼性の高い半導体装置を製造することができる。なお、ニッケルバンプ３０と金層３２とを合わせて、バンプ３５と称してもよい。

以上の工程を経て、図５に示す半導体装置１を製造してもよい。先に説明したように、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、アルミニウム膜２０を形成した後に無電解メッキ工程を行う。通常、無電解メッキ工程によってアルミニウム電極にニッケルバンプを形成する場合、アルミニウム電極の洗浄やジンケート処理時間を長くすれば、ニッケルバンプを、アルミニウム電極との密着性が高くなるように形成することが可能である。ところが、アルミニウムの洗浄やジンケート処理時間を長くしてニッケルバンプを形成すると、ニッケル置換反応がアルミニウム電極の深部に至るため、アルミニウム電極の強度が劣化することがあった。ところで、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、アルミニウム膜２０を形成する工程の後に無電解ニッケルメッキ工程を行う。そのため、アルミニウム膜２０の表面の洗浄やジンケート処理時間を長くした場合でも、ニッケル置換反応がアルミニウム電極１４の深部に至ることを防止することができ、アルミニウム電極１４の強度が劣化することを防止することができる。そのため、ニッケルバンプ３０が剥離しにくい、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。また、アルミニウム膜２０を、パッシベーション膜１６の開口１８の周縁部に至るように形成するため、メッキ液とアルミニウムとの接触面積が大きくなる。そのため、ニッケルバンプ３０を、密着性が高くなるように形成することができる。また、ニッケルバンプ３０を、アルミニウム膜２０の外側に至るように形成することで、アルミニウム膜２０の一部がニッケルバンプ３０の内側に配置される。そのため、アルミニウム膜２０が横方向（半導体基板１０の面に沿った方向）への力に対する抵抗となり、ニッケルバンプ３０を、横方向の力を受けても剥離しにくくなるように形成することができる。

そして、図６に示すように、半導体装置１を切断して個片に分割することによって、半導体装置２を形成してもよい。半導体装置１は、図６に示すように、領域１１毎に切断してもよい。さらに、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、半導体装置２を配線基板１００に搭載して、半導体装置３を形成してもよい。半導体装置３を形成する方法は特に限られるものではない。以下に、半導体装置３を形成する方法を例示する。はじめに、配線基板１００に接着剤１０１を設ける（図７（Ａ）参照）。接着剤１０１の材料は特に限定されないが、導電粒子を含有する異方性導電ペースト（ＡＣＰ）や異方性導電フィルム（ＡＣＦ）を利用してもよい。そして、図７（Ａ）に示すように、接着剤１０１を押し広げながら、配線基板１００に半導体装置２を搭載する。このとき、接着剤１０１に含有される導電粒子を介して、半導体装置２のバンプ３５と配線基板１００の電極とを電気的に接続してもよい（図７（Ｂ）参照）。そして、接着剤１０１を硬化させて樹脂部１０２を形成する工程や、外部端子１０４を形成する工程を経て、図７（Ｂ）に示す、半導体装置３を形成してもよい。なお、配線基板１００の材料及び外形は特に限定されず、既に公知となっているいずれかの基板を利用してもよい。また、配線基板１００を、インターポーザと称してもよい。そして、図８に、半導体装置３が実装された回路基板１０００を示す。

（変形例）
図９〜図１１は、無電解メッキ工程の変形例を説明するための図である。本変形例に係る半導体装置の製造方法は、図９に示すように、半導体基板１０にレジスト４０を形成することを含む。レジスト４０は、開口４２を有する。開口４２は、ニッケルバンプを形成する領域に配置される。図９に示すように、レジスト４０は、開口４２がアルミニウム膜２０の内側に配置されるように形成してもよい。あるいは、レジストを、開口がアルミニウム膜２０の外形と同じ形状になるように形成してもよい（図示せず）。

そして、本変形例に係る半導体装置の製造方法は、無電解ニッケルメッキ工程によって、図１０に示すように、ニッケルバンプ５０を形成することを含む。ニッケルバンプ５０は、レジスト４０の開口４２の内部に形成する。ニッケルバンプ５０を、アルミニウム膜２０の内側の領域のみに形成してもよい。レジスト４０を、開口４２がアルミニウム膜２０の内側に配置されるように形成することで、ニッケルバンプ５０を、アルミニウム膜２０の内側の領域に形成してもよい。ニッケルバンプ５０をアルミニウム膜２０の内側の領域に形成すれば、パッシベーション膜１６とニッケルバンプ５０との間にメッキ液が残留することを防止することができる。そのため、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。このとき、ニッケルバンプ５０を、パッシベーション膜１６と接触しないように形成してもよい。また、レジストを、アルミニウム膜２０の外形と同じ形状の開口を有するように形成し、アルミニウム膜２０の外形と同じ形状の断面を有する柱状のニッケルバンプを形成してもよい（図示せず）。

そして、ニッケルバンプ５０に金層５２を形成する工程や、レジスト４０を除去する工程を経て、図１１に示す半導体装置４を形成してもよい。

最後に、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置を有する電子機器として、図１１はノート型パーソナルコンピュータ２０００を、図１２に携帯電話３０００を、それぞれ示す。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

図１は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。図２は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。図３は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。図４は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。図５は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。図６は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。図８は、本発明を適用した実施の形態に係る方法で製造された半導体装置を有する回路基板を示す図である。図９は、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。図１０は、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。図１１は、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。図１２は、本発明を適用した実施の形態に係る方法で製造された半導体装置を有する電子機器を示す図である。図１３は、本発明を適用した実施の形態に係る方法で製造された半導体装置を有する電子機器を示す図である。

符号の説明

１０半導体基板、１２集積回路、１４アルミニウム電極、１５中央部、１６パッシベーション膜、１８開口、２０アルミニウム膜、３０ニッケルバンプ、３２金層、３５バンプ、４０レジスト、５０ニッケルバンプ

Claims

集積回路が形成されてなり、複数のアルミニウム電極とそれぞれの前記アルミニウム電極の中央部を露出させる開口を有するパッシベーション膜とを有する半導体基板を用意すること、
前記半導体基板に、それぞれの前記アルミニウム電極の前記中央部を覆うアルミニウム膜を、前記パッシベーション膜の前記開口の周縁部に至るように形成すること、及び、
無電解メッキ工程によって、前記アルミニウム膜上にニッケルバンプを形成することを含む半導体装置の製造方法。
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記ニッケルバンプを、前記アルミニウム膜の外側に至るように形成する半導体装置の製造方法。
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記ニッケルバンプを、前記アルミニウム膜の内側の領域のみに形成する半導体装置の製造方法。