JP2686818B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は半導体装置の製造方法に係り、特に半導体
基板上の外部引出し電極の上に突起電極を形成する方法
に関するものである。

（従来の技術） 半導体装置の実装技術として、半導体装置のボンディ
ングパッドにAu線あるいはAl線などの細線をワイヤボン
ディング装置でワイヤボンディングをする方法がある。
ところが、実装密度を高くすること、およびボンディン
グ以降の製造工程を自動化できるという利点から、フィ
ルムキャリア方式が開発されてきた。このフィルムキャ
リア方式を採用するには、ペレット内の外部引出し電極
に、フィルム上の導体パターン（インナーリード）との
接続を容易にするため、Auなどの突起電極（バンプとい
う）を形成しなければならない。

第３図は、特開昭57−152146号公報に開示されるよう
な従来のバンプの形成方法を示す工程断面図である。第
３図（ａ）は、半導体基板１上に形成されたフィールド
酸化膜２の上にバンプを形成する箇所にてAl電極（外部
引出し電極）３を形成し、さらに、CVD法により、SiO₂
膜又はPSG膜の表面保護膜４を全面に成長させた後、該
絶縁膜４にAl電極３上にて開孔部５を形成した状態を示
す。この状態の次に、第３図（ｂ）に示すようにメッキ
電極用膜６（Ti膜あるいはAl膜）を全面に形成する。そ
して、バンプ形成箇所以外をホトレジスト膜７で覆う。
次に、第３図（ｃ）に示すように、拡散防止用膜である
Ti膜８とPt膜９をスパッタ法により全面に形成した後、
リフトオフ法によりバンプ形成箇所以外のTi膜８および
Pt膜９を除去する。次に第３図（ｄ）に示すように、バ
ンプ形成箇所以外の表面をフォトレジスト膜10で覆う。
その後、第３図（ｅ）に示すように、フォトレジスト膜
10をマスクにして、Auメッキによりバンプ11を形成す
る。その後、フォトレジスト膜10を除去し、さらに、第
３図（ｆ）に示すようにバンプ形成箇所以外のメッキ電
極用膜６を除去する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のような従来の形成方法では次の
ような問題点があった。

第３図（ｄ）に示すように、フォトレジスト膜10の
バンプ形成箇所の寸法Ａが拡散防止用膜の段差部内側の
寸法Ｂより小さい場合、バンプ11は第３図（ｆ）に示す
ように、凹部から立ちあがって形成され、間隙ができ
る。この間隙は、ウェハーを各ペレットに分割するダ
イシング加工工程に於いて、冷却水および他の水分が侵
入する経路となり、特に不純物が付着する。すると、Au
メッキ（バンプ11）と他の膜とで局部電池が生じて前記
膜の腐食のおそれがある。特に、拡散防止用膜（Ti膜８
及びPt膜９）が第３図（ｆ）のの段差で被覆が不充分
であると、下地のAl腐食となる。

なお、第４図（ａ）のように、メッキマスク用のフォ
トレジスト膜10′のバンプ形成箇所の寸法Ａ′を拡散防
止用膜の段差部内側の寸法Ｂ′より大きくした場合、第
３図（ｆ）のに示すような間隙は生じない。しかし、
前記と同様にバンプ11には第４図（ｂ）に示すようにフ
ォトレジスト膜10′によるＡのへこみができる。この場
合、前記と同様に不純物が付着する。

第３図（ｆ）および第４図（ｂ）に示すように、メ
ッキ電極用膜６の不要部分はエッチング液により除去さ
れるが、エッチングを過渡にすると、拡散防止用膜（Ti
膜８及びPt膜９）の下側に入り込む程にエッチング除去
される。その様子の部分拡大図を第５図に示す。この図
に示されるへこみの程度は、メッキ電極用膜６のエッチ
ング除去の程度により異なる。特にウェハー上の位置に
よりエッチングのムラ（バラツキ）が生じて、そのへこ
みは千差万別である。そして、このへこみに水分が入っ
たり、不純物が付着すると、メッキ電極用膜６がAl膜の
場合、腐食が発生する。すなわち、バンプ11の下地の膜
が腐食し、信頼性に欠ける問題点がある。

第３図（ｆ）および第４図（ｂ）に示すように、バ
ンプ11は凹形になる。これは、Al電極３と表面絶縁膜４
の表面との段差と、その上の各膜の形成後の段差が残っ
ているため、およびメッキマスク用のフォトレジスト膜
10,10′の膜厚による。そして、このようにバンプ11が
凹形になると、外部より力を受けた時に下地の膜におい
て、応力集中の原因となり、破断するおそれがある。ま
た、バンプ11が凹形であることは、実装工程に於いてイ
ンナーリードボンディングでパワー及び荷重を強力にし
ないとボンディング強度が得られず、しかも半導体装置
へのダメージが大きく、バンプ11の下地の膜が破断し信
頼性に欠ける問題点がある。

この発明は上記の点に鑑みなされたもので、以上述べ
た従来の問題点を解決することができる半導体装置の製
造方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明では、半導体基板上の外部引出し電極と第１
の絶縁膜である表面絶縁膜の重なり部を無くして、外部
引出し電極上が平坦であるままメッキ電極用膜を形成
し、このメッキ電極用膜の突起電極形成領域以外の部分
の一部エッチング（選択エッチング）を前もって行った
後、この膜の突起電極形成領域以外に第２の絶縁膜を形
成する一方、この絶縁膜で覆われていない突起電極形成
領域の部分に、その周囲の前記絶縁膜と平坦になるよう
に拡散防止用膜を形成し、その後その上にメッキにより
突起電極を形成する。

（作 用） 上記の方法によれば、平坦な表面に対して突起電極が
メッキにより形成されるようになり、したがって、突起
電極は全体が下地表面に密着し形成され、かつ上面は平
坦となる。また、メッキ電極用膜を前もって選択エッチ
ングしたので、突起電極形成後、残存している不要なメ
ッキ電極用膜を除去する工程において、速やかにエッチ
ングが可能となり、かつ基板上でエッチングのバラツキ
が少なくなる。

（実施例） 以下この発明の一実施例を第１図を参照して説明す
る。

第１図（ａ）において、21は半導体基板、22は該基板
21上のフィールド酸化膜（下地膜）であり、まずこのフ
ィールド酸化膜22上の、バンプを形成する箇所（バンプ
形成領域）にAl電極（外部引出し電極）23を形成した
後、同フィールド酸化膜22上のバンプ形成箇所以外の部
分に表面絶縁膜24を形成する。この表面絶縁膜24は、Si
O₂膜又はPSG膜のCVD法による成長と、エッチング液にHF
系溶液を使用したホトリソ技術により形成される。その
際、表面絶縁膜24の端部は、前記Al電極23の端部を覆う
ことなく（重ならないように）形成される。

次に、第１図（ｂ）に示すように、Al電極23および表
面絶縁膜24上の全面にメッキ電極用膜25をAl蒸着により
形成する。この状態でAl蒸着による損傷を回復させるた
めの熱処理を行う場合は、Ti膜およびPt膜がないため、
損傷を回復し、トランジスタの基本特性を安定化させる
に要する充分な温度（450℃程度）で熱処理できる。

次に、第１図（ｃ）に示すように、ホトリソ技術によ
りメッキ電極用膜25を選択エッチングして、メッキ電極
用膜除去部26を形成する。このメッキ電極用膜除去部26
の形成のし方（選択エッチングのし方）の詳細例を第２
図（ａ），（ｂ），（ｃ）の平面図に示す。第２図
（ａ）はバンプ形成領域のメッキ電極用膜25を囲むよう
にコ字形に２つ除去部26を形成したものであり、この２
つの除去部26間の残存部によりバンプ形成領域のメッキ
電極用膜25は、バンプ形成領域以外のメッキ電極用膜25
と電気的に導通する。第２図（ｂ）はバンプ形成領域の
メッキ電極用膜25を囲むように直線状の４つの除去部26
を形成したものであり、この除去部26相互間のバンプ形
成領域角部で、該バンプ形成領域のメッキ電極用膜25が
バンプ形成領域以外のメッキ電極用膜25に電気的に導通
する。第２図（ｃ）は、バンプ形成領域のメッキ電極用
膜25の両側に帯状にメッキ電極用膜25を残すように除去
部26を形成するものである。

このようにしてメッキ電極用膜除去部26を形成した
後、メッキ電極用膜25上の全面に第１図（ｃ）に示すよ
うに絶縁膜27をCVD法で成長させ、その後、該絶縁膜27
のバンプ形成箇所以外をフォトレジスト膜28で覆う。

次に、第１図（ｄ）に示すように、絶縁膜27をフォト
レジスト膜28をマスクとしてエッチングする。これによ
り、絶縁膜27は、バンプ形成箇所以外のメッキ電極用膜
25上を覆う。その後同図に示すようにフォトレジスト膜
28を残したまま、拡散防止用膜としてのTi膜29とPt膜30
を連続スパッタにより形成する。この時、バンプ形成箇
所においては、メッキ電極用膜25上に、周囲の絶縁膜27
と表面が平坦になるようにTi膜29及びPt膜30が形成され
る。

その後、フォトレジスト膜28を除去し、同時にその上
のTi膜29及びPt膜30を除去するリフトオフ法により、第
１図（ｅ）に示すように、バンプ形成箇所以外のTi膜29
及びPt膜30を除去する。

その後、絶縁膜27をマスクとして、バンプ形成箇所の
残存Ti膜29及びPt膜30上にAuメッキを行うことにより、
該Ti膜29及びPt膜30上に第１図（ｆ）に示す様にバンプ
（突起電極）31を形成する。

その後、バンプ31周辺以外の不要な絶縁膜27及びメッ
キ電極用膜25を第１図（ｇ）に示すようにエッチング除
去する。以上で全工程を終了する。

尚、以上の一実施例では、メッキ電極用膜25からバン
プ31までの金属の重なりがAl−Ti−Pt−Auとなるが、他
の金属を用いることもできる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したようにこの発明によれば、半導体
基板上の外部引出し電極と表面絶縁膜の重なり部を無く
して、外部引出し電極上が平坦であるままメッキ電極用
膜を形成し、該膜の突起電極形成領域以外の部分に絶縁
膜を形成する一方、この絶縁膜で覆われていない突起形
成領域の部分に、その周囲の前記絶縁膜と平坦になるよ
うに拡散防止用膜を形成するようにしたので、平坦な表
面に対して突起電極がメッキにより形成されるようにな
る。従って、突起電極を、その全体を下地表面に密着さ
せて、換言すれば、間隙やへこみを発生させることなし
に形成できる。その結果、ダイシング時の水分の侵入が
なく、また、不純物も付着しないので、局部電池が起り
にくくなり、腐食の心配が少なくなる。

また、突起電極を形成するに必要となるメッキ電極用
膜を前もって選択エッチングした事により、突起電極形
成後の残っているメッキ電極用膜をエッチング除去する
工程に於いて、速やかにエッチングが可能となる。又、
同一半導体基板上でのエッチングのバラツキが減少でき
るので、第５図に示すようなエッチング除去のバラツキ
によるへこみがなくなる。そのため、水分が入り易くな
ったり、不純物付着がなくなるので、下地の膜の腐食の
心配がなくなり、延いては突起電極が剥がれてしまうと
いう不良が減少する。

また突起電極の上面は平坦になり、ゆえに外部より力
を受けた時の下地の膜に対する応力集中を防止でき、膜
の破断防止となる。さらに実装工程に於いて、インナー
リードボンディングが軽パワー，軽荷重で可能となり、
半導体装置へのダメージも軽減する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の半導体装置の製造方法の一実施例を
示す工程断面図、第２図は上記一実施例で形成されるメ
ッキ電極用膜除去部の詳細平面図、第３図は従来のバン
プ形成方法の工程断面図、第４図は従来方法の一部変形
例を示す工程断面図、第５図は従来例の部分拡大図であ
る。 21……半導体基板、23……Al電極、24……表面絶縁膜、
25……メッキ電極用膜、26……メッキ用電極用膜除去
部、27……絶縁膜、29……Ti膜、30……Pt膜、31……バ
ンプ（突起電極）。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）半導体基板上の突起電極形成領域に
   外部引出し電極を形成する工程と、 （ｂ）前記外部引出し電極を覆わないように前記半導体
   基板上に、第１の絶縁膜を該半導体基板上に形成する工
   程と、 （ｃ）前記第１の絶縁膜及び前記外部引出し電極を覆う
   ようにメッキ電極用膜を形成する工程と、 （ｄ）前記突起電極形成領域を除く前記メッキ電極用膜
   を選択的にエッチングする工程と、 （ｅ）前記外部引出し電極の上方を除く前記メッキ電極
   用膜上に第２の絶縁膜を形成する工程と、 （ｆ）前記第２の絶縁膜で覆われていない前記突起電極
   形成領域の前記メッキ電極用膜上に、前記第２の絶縁膜
   と表面が平坦となるようにして拡散防止膜を形成する工
   程と、 （ｇ）前記拡散防止膜上に突起電極を形成する工程と
   を、 具備してなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の半導体装置の製造方法にお
   いて、（ｄ）工程における前記メッキ電極用膜は前記外
   部引出し電極の周囲を囲むようにエッチングされている
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。