JP2773635B2 - Method for manufacturing In bump - Google Patents

Method for manufacturing In bump

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JP2773635B2
JP2773635B2 JP6059714A JP5971494A JP2773635B2 JP 2773635 B2 JP2773635 B2 JP 2773635B2 JP 6059714 A JP6059714 A JP 6059714A JP 5971494 A JP5971494 A JP 5971494A JP 2773635 B2 JP2773635 B2 JP 2773635B2
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • 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
    • H01L2224/11Manufacturing methods

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  • Wire Bonding (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はハイブリッド型のデバイ
スに使用するInバンプの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing an In bump for use in a hybrid type device.

【0002】[0002]

【従来の技術】ICとフォトダイオードから成る光検出
デバイスのように数種のデバイスをInバンプで結合し
て使用するハイブリッド型のデバイスは、通常単一素子
を2次元に数千〜数万個配列した構造をしており、各々
のデバイスの各画素にInバンプと呼ばれるInの柱を
形成し、当該Inバンプを対向させながら圧力を加える
ことによって両デバイスの結合を行っている。Inバン
プの形成は、たとえばデバイスに1層目のレジストパタ
ーンを形成し、続いてメッキ電流を供給するための金属
膜を蒸着し、更に2層目のレジストパターンを形成した
後、Inをメッキ成長させる方法で行われている。In
バンプの形状は円柱であり、例えば画素サイズが25μ
m ピッチの場合、Inバンプの径は10μm 程度、高さ
は20μm程度となる。Inバンプでデバイスを結合す
る方式において重要なことは、各画素の結合状態を一定
にするためにInバンプの形状を揃えることであるが、
前述のように高さ20μm 程度のInバンプをメッキ法
で形成すると、成長速度の違いによりInバンプの高さ
にばらつきが生じる。
2. Description of the Related Art A hybrid type device in which several types of devices are combined by using In bumps, such as a photodetection device including an IC and a photodiode, is generally used in a two-dimensional manner. It has an arrayed structure, in which columns of In called "In bumps" are formed in each pixel of each device, and pressure is applied while facing the In bumps to join the two devices. For forming the In bump, for example, a first resist pattern is formed on the device, a metal film for supplying a plating current is deposited, and a second resist pattern is formed. It is done in a way that makes you. In
The shape of the bump is a cylinder, for example, a pixel size of 25 μm.
In the case of m pitch, the diameter of the In bump is about 10 μm and the height is about 20 μm. What is important in the method of connecting devices with In bumps is to make the shape of the In bumps uniform in order to keep the connection state of each pixel constant.
As described above, when an In bump having a height of about 20 μm is formed by plating, the height of the In bump varies due to a difference in growth rate.

【0003】高さのばらつきを抑制する方法として、特
開平4−17339号公報に記載したように、2層目の
レジストパターン形成後にイオンミリング処理を施し、
レジストに開口された穴の内周面に下地金属の再付着膜
を形成し、Inのメッキ成長の均一化を図る方法が提案
されている。
As a method of suppressing the height variation, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 17339/1992, ion milling is performed after forming a second resist pattern.
A method has been proposed in which a redeposition film of a base metal is formed on the inner peripheral surface of a hole opened in a resist so as to achieve uniform plating growth of In.

【0004】又、Inバンプの形状を揃えるために、メ
ッキ成長後にInバンプを加熱・溶融して形状を整える
方法も行われている。例えば特開平4−116831号
公報記載の発明のようにバンプ形成後にレジストまたは
ポリイミドのパターンを残した状態で試料を不活性ガス
雰囲気中で250度、30分間のアニール処理を施しハ
ンダバンプを軟化溶解する方法が提案されている。
In order to make the shape of the In bump uniform, a method of heating and melting the In bump after the growth of plating to adjust the shape has also been used. For example, as in the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-16831, the sample is annealed at 250 ° C. for 30 minutes in an inert gas atmosphere with the resist or polyimide pattern left after the bump is formed to soften and dissolve the solder bump. A method has been proposed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平4−17339号公報においては、イオンミリング
処理によりたたき出された下地金属がレジストの穴の内
周面に均一に付着することが必要であり、それを実現す
るには穴の径に対する穴の深さの比率(アスペクト比)
が小さくなければならない。この公報においては穴径2
0〜30μm に対し、穴の深さは10μm 程度であり、
アスペクト比はたかだか0.5であるためにInのメッ
キ成長の均一化を図ることができる。しかし穴径10μ
m に対して穴の深さが20μm 程度とアスペクト比が2
以上になる場合には、イオンミリング処理の際にイオン
を十分に穴の底面に到達させることができず、従って穴
の内周面に均一に十分な厚さの再付着膜を形成すること
ができないという問題を有している。
However, in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-17339, it is necessary that the underlying metal beaten out by the ion milling process adheres uniformly to the inner peripheral surface of the resist hole. To achieve this, the ratio of the hole depth to the hole diameter (aspect ratio)
Must be small. In this publication, hole diameter 2
The depth of the hole is about 10 μm for 0-30 μm,
Since the aspect ratio is at most 0.5, it is possible to achieve uniform plating growth of In. However, hole diameter 10μ
hole depth is about 20μm and aspect ratio is 2
In this case, ions cannot sufficiently reach the bottom surface of the hole during the ion milling process, and therefore, a redeposition film having a sufficient thickness can be uniformly formed on the inner peripheral surface of the hole. There is a problem that can not be.

【0006】又、前記特開平4−116831号公報に
開示されている方法においては、250度、30分間の
アニール処理を施すとレジストまたはポリイミドのパタ
ーンはその後容易に除去することができなくなるという
問題を有していた。つまり、パターンがレジストであれ
ば変質、炭化し、剥離剤を用いても容易に除去できなく
なる。パターンがポリイミドであればイミド化がほぼ1
00%進行し除去は困難となり、いずれにしても本方法
では目的を達成することは困難である。
Further, in the method disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-16831, the resist or polyimide pattern cannot be easily removed after annealing at 250 ° C. for 30 minutes. Had. That is, if the pattern is a resist, the pattern is altered and carbonized, and cannot be easily removed even by using a release agent. If the pattern is polyimide, imidization is almost 1
It progresses by 00% and becomes difficult to remove. In any case, it is difficult to achieve the object by this method.

【0007】この問題を回避するためにはメッキ成長後
にレジストパターンを有機溶剤もしくは現像液で、下地
金属は酸系のエッチング液で除去した後にInバンプを
加熱、溶融する方法が有効であると考えられるが、In
バンプを加熱・溶融すると、図3(d)に示すようにつ
ぶれた球状になるため形状は揃えることができるが、径
はメッキ成長後よりも広がってしまうという問題があっ
た。すなわち、画素サイズが小さくなってくるとInバ
ンプ間の距離が短くなるため、隣接するInバンプ同士
がつながり画素がショートするという欠点があった。
To avoid this problem, it is considered effective to remove the resist pattern using an organic solvent or a developing solution after the plating growth and remove the base metal using an acid-based etching solution, and then heat and melt the In bump. But In
When the bump is heated and melted, the bump becomes a crushed sphere as shown in FIG. 3 (d), so that the shapes can be made uniform, but there is a problem that the diameter becomes wider than after plating growth. That is, as the pixel size becomes smaller, the distance between In bumps becomes shorter, so that adjacent In bumps are connected to each other, resulting in a short circuit of the pixel.

【0008】本発明の目的は、Inバンプの径の広がり
を防ぐことができるInバンプの製造方法を提供するこ
とにある。
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an In bump capable of preventing the diameter of the In bump from expanding.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のInバンプの製
造方法は、Inバンプの側面にInよりも高融点な金属
膜を形成した後に、加熱溶融して形状を揃えることを特
徴としている。高融点金属膜はInバンプの側面にメッ
キ電極金属のイオンミリングによる再付着または無電界
メッキ法によって形成する。この金属の存在により、I
nバンプを加熱溶融してもInバンプの径を広げずに形
状を揃えることができる。
The method of manufacturing an In bump according to the present invention is characterized in that a metal film having a melting point higher than that of In is formed on the side surface of the In bump, and then the shape is made uniform by heating and melting. The refractory metal film is formed on the side surface of the In bump by reattachment of the plating electrode metal by ion milling or by electroless plating. Due to the presence of this metal, I
Even if the n bumps are melted by heating, the shapes can be made uniform without increasing the diameter of the In bumps.

【0010】[0010]

【実施例】【Example】

(実施例1)図1を用いて本発明を説明する。Inバン
プをメッキ法で形成するには、まず、図1(a)に示す
ようにデバイス1上にPR法で1層目レジストパターン
4を形成する。次にデバイス1に、蒸着法を用いてメッ
キ電流を供給するためのメッキ電極5の蒸着を行う。こ
の場合メッキ電極5の種類は、Inメッキが成長しやす
く、融点がInよりも高くかつ適度な固さを有すること
が必要であり、これらの条件を満たす金属としてAu、
Cu、Ni、Pt、Sn等を用いることができる。次に
再びPR法で2層目レジストパターン6を形成し、メッ
キ液中にデバイス1を浸漬しメッキ電極5を通して電流
を供給し、1層目レジストパターン4、2層目レジスト
パターン6の空洞部にInメッキ成長を行いInバンプ
7を形成する。Inバンプ7が2層目レジストパターン
6の上部まで成長したらデバイス1をメッキ液から取り
出しメッキ成長を終了する。次に図1(b)に示すよう
に、2層目レジストパターン6のみをO2 ガスを用いた
RIE法でエッチングするか、もしくはデバイス1の全
面に露光機で紫外線等を照射し現像液に浸漬することに
より除去する。するとメッキ電極5が露出し、これを図
1(c)のようにイオンミリング装置を用いてエッチン
グして除去する。イオンミリング法でメッキ電極5をエ
ッチングすると、メッキ電極5がAr等のイオンにより
たたき出されInバンプ側面に再付着し、メッキ電極5
の再付着膜8が形成される。メッキ電極5のエッチング
が完了した後、O2 ガスを用いたRIE法または有機溶
剤で1層目レジストパターン4を除去し、デバイス1を
Inは融解するがメッキ電極5の金属は融解しない温
度、例えば150〜170℃の温度で加熱する。この
際、図1(d)に示すように、Inバンプ7の側面には
メッキ電極5の再付着膜8が形成されており、この再付
着膜8は上記温度では融解しないためInバンプ7は径
方向に広がらずにバンプ頭部だけが丸くなった形状に加
工することが可能である。
(Embodiment 1) The present invention will be described with reference to FIG. In order to form an In bump by a plating method, first, as shown in FIG. 1A, a first resist pattern 4 is formed on a device 1 by a PR method. Next, a plating electrode 5 for supplying a plating current is deposited on the device 1 using a deposition method. In this case, the type of the plating electrode 5 needs to be such that In plating easily grows, has a higher melting point than In, and has an appropriate hardness.
Cu, Ni, Pt, Sn or the like can be used. Next, the second layer resist pattern 6 is formed again by the PR method, the device 1 is immersed in a plating solution, and an electric current is supplied through the plating electrode 5, and the cavity of the first layer resist pattern 4 and the second layer resist pattern 6 is formed. To form an In bump 7. When the In bump 7 has grown up to the upper part of the second resist pattern 6, the device 1 is taken out of the plating solution and plating growth is completed. Next, as shown in FIG. 1B, only the second-layer resist pattern 6 is etched by an RIE method using O 2 gas, or the entire surface of the device 1 is irradiated with ultraviolet rays or the like by an exposure machine to form a developer. Remove by immersion. Then, the plating electrode 5 is exposed, and is removed by etching using an ion milling device as shown in FIG. When the plating electrode 5 is etched by the ion milling method, the plating electrode 5 is beaten out by ions such as Ar and adheres again to the side surface of the In bump, and the plating electrode 5 is removed.
Is formed. After the etching of the plating electrode 5 is completed, the first-layer resist pattern 4 is removed by the RIE method using an O 2 gas or an organic solvent. For example, it is heated at a temperature of 150 to 170C. At this time, as shown in FIG. 1D, a redeposition film 8 of the plating electrode 5 is formed on the side surface of the In bump 7, and since the redeposition film 8 does not melt at the above temperature, the In bump 7 is It is possible to process into a shape in which only the bump head is rounded without spreading in the radial direction.

【0011】(実施例2)次に、図2を用いて本発明の
第2の実施例について説明する。図2(a)において上
述と同様の方法でInバンプ7を形成する。本実施例の
場合は図2(b)に示すように、デバイス1を大気中に
おいて80〜100℃の温度で10〜30分加熱し、I
nバンプ7の頭部に酸化膜9を形成する。次に、図2
(c)において上述と同様の方法で2層目レジストパタ
ーン6を除去する。メッキ電極5が露出したら、図2
(d)に示すようにメッキ電極5をエッチング液で除去
する。エッチング液としては、Inとエッチングの選択
性のある物が望ましく、例えばメッキ電極5がAuの場
合は沃化カリウムを含むエッチング液が良好である。次
にデバイス1を無電界メッキ液に浸漬し、Inバンプ7
の周囲にメッキ膜を形成する。この際、Inバンプ頭部
には酸化膜9が形成されているため、無電界メッキによ
るメッキ膜は形成されない。次に図2(e)のようにデ
バイス1を純水で希釈した塩酸またはフッ酸中に浸漬し
てInバンプ頭部に形成された酸化膜9を除去し、1層
目レジストパターン4をアセトン等の有機溶剤で取り除
く。最後に上述と同様の方法でデバイス1を加熱する
と、図2(f)のようにInバンプ7は径方向に広がら
ずにバンプ頭部だけが丸くなった形状に加工することが
可能である。
(Embodiment 2) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 2A, an In bump 7 is formed by the same method as described above. In the case of this embodiment, as shown in FIG. 2B, the device 1 is heated in air at a temperature of 80 to 100 ° C. for 10 to 30 minutes,
An oxide film 9 is formed on the head of n bump 7. Next, FIG.
In (c), the second resist pattern 6 is removed by the same method as described above. When the plating electrode 5 is exposed, FIG.
As shown in (d), the plating electrode 5 is removed with an etching solution. As the etchant, one having selectivity of In and etching is desirable. For example, when the plating electrode 5 is Au, an etchant containing potassium iodide is preferable. Next, the device 1 is immersed in an electroless plating solution,
A plating film is formed around the substrate. At this time, since the oxide film 9 is formed on the top of the In bump, no plating film is formed by electroless plating. Next, as shown in FIG. 2E, the device 1 is immersed in hydrochloric acid or hydrofluoric acid diluted with pure water to remove the oxide film 9 formed on the top of the In bump, and the first resist pattern 4 is changed to acetone. Remove with an organic solvent such as Finally, when the device 1 is heated by the same method as described above, the In bump 7 can be processed into a shape in which only the bump head is rounded without spreading in the radial direction as shown in FIG.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のInバン
プではバンプ側面にInよりも融点の高い金属の層を下
地金属膜のイオンミリングもしくは無電界メッキによっ
て形成することによって、Inバンプを加熱、融解する
際に、径の広がりを容易に抑制しながらInバンプの形
状を揃えることができる。
As described above, in the In bump of the present invention, a metal layer having a melting point higher than that of In is formed on the side surface of the bump by ion milling or electroless plating of the underlying metal film, thereby heating the In bump. When melting, the shapes of the In bumps can be made uniform while easily suppressing the expansion of the diameter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のInバンプ作成プロセスの一実施例を
示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of an In bump forming process of the present invention.

【図2】本発明のInバンプ作成プロセスの一実施例を
示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of an In bump forming process of the present invention.

【図3】従来のInバンプ作成プロセスを示す断面図で
ある。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional In bump forming process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 デバイス 2 デバイスの電極 3 保護膜 4 1層目レジストパターン 5 メッキ電極 6 2層目レジストパターン 7 Inバンプ 8 メッキ電極5の再付着膜 9 酸化膜 10 無電界メッキによるメッキ膜 12 ショートしたInバンプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Device 2 Device electrode 3 Protective film 4 1st-layer resist pattern 5 Plating electrode 6 2nd-layer resist pattern 7 In bump 8 Re-adhesion film of plating electrode 5 9 Oxide film 10 Plating film by electroless plating 12 Shorted In bump

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】Inバンプの側面に高融点金属よりなる金
属膜を有するInバンプの製造方法において、金属膜を
メッキ電極金属のイオンミリングによってInバンプの
側面に再付着させた後、150℃〜170℃でバンプを
加熱溶融させることを特徴とするInバンプの製造方
法。
In a method for manufacturing an In bump having a metal film made of a high melting point metal on a side surface of the In bump, the metal film is re-adhered to the side surface of the In bump by ion milling of a plating electrode metal. A method for producing an In bump, wherein the bump is heated and melted at 170 ° C.
【請求項2】Inバンプの側面に高融点金属よりなる金
属膜を有するInバンプの製造方法において、Inバン
プの頂部に酸化膜を形成した後に金属膜を無電界メッキ
によってInバンプの側面に形成し、前記酸化膜を除去
した後、150℃〜170℃でバンプを加熱溶融させる
ことを特徴とするInバンプの製造方法。
2. A method for producing In bump having a metal film made of a refractory metal on the side surface of the In bump, In vans
After an oxide film is formed on the top of the bump , a metal film is formed on the side surface of the In bump by electroless plating, and the oxide film is removed.
And then heating and melting the bump at 150 ° C. to 170 ° C.
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