JP3073871B2 - 多層金メッキ電極とその製造方法 - Google Patents
多層金メッキ電極とその製造方法Info
- Publication number
- JP3073871B2 JP3073871B2 JP05332237A JP33223793A JP3073871B2 JP 3073871 B2 JP3073871 B2 JP 3073871B2 JP 05332237 A JP05332237 A JP 05332237A JP 33223793 A JP33223793 A JP 33223793A JP 3073871 B2 JP3073871 B2 JP 3073871B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- gold
- plated
- bump
- plating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means 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
- H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/11—Manufacturing methods
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means 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
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/11—Manufacturing methods
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、外部端子との電気的接
続を得るために半導体チップ上に設けられる電極に関
し、特に、多層金メッキ電極とその製造方法に関するも
のである。
続を得るために半導体チップ上に設けられる電極に関
し、特に、多層金メッキ電極とその製造方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置において半導体チップ
を実装する１つの方法として、いわゆるフリップチップ
法がある。フリップチップ法においては、半導体チップ
表面の電極上にバンプが形成され、その半導体チップ表
面が実装基板に向かい合わされて、半導体基板電極と実
装基板電極とがバンプを介して接続される。このような
フリップチップ法は半導体チップを高密度に実装するこ
とが可能であるので、近年、多くの入力端子数を有する
半導体チップや集積度の高いＬＳＩの実装に有効な方法
であると考えられている。
を実装する１つの方法として、いわゆるフリップチップ
法がある。フリップチップ法においては、半導体チップ
表面の電極上にバンプが形成され、その半導体チップ表
面が実装基板に向かい合わされて、半導体基板電極と実
装基板電極とがバンプを介して接続される。このような
フリップチップ法は半導体チップを高密度に実装するこ
とが可能であるので、近年、多くの入力端子数を有する
半導体チップや集積度の高いＬＳＩの実装に有効な方法
であると考えられている。
【０００３】図４において、従来の金属バンプを有する
電極が概略的な断面図で示されている。図４（Ａ）のよ
うなバンプはマッシュルーム型バンプと呼ばれ、図４
（Ｂ）のようなバンプはストレートウォール型バンプと
呼ばれている。これらの従来の電極は、基板１上に順次
積層された第１の配線層２，第２の配線層３，および金
属バンプ７を含んでいる。
電極が概略的な断面図で示されている。図４（Ａ）のよ
うなバンプはマッシュルーム型バンプと呼ばれ、図４
（Ｂ）のようなバンプはストレートウォール型バンプと
呼ばれている。これらの従来の電極は、基板１上に順次
積層された第１の配線層２，第２の配線層３，および金
属バンプ７を含んでいる。
【０００４】図４に示された電極構造において、基板１
は半導体基板またはその上に形成された絶縁層であり得
る。通常、第１の配線層２はチタン（Ｔｉ）層またはチ
タン・タングステン（Ｔｉ−Ｗ）合金層で形成され、第
２の配線層３は金（Ａｕ）層で形成される。たとえば、
Ｔｉ層２とＡｕ層３が、基板１の上面を覆うように、ス
パッタリングや蒸着のようなＰＶＤ（物理的蒸着）法に
よって堆積される。これらのＴｉ層２とＡｕ層３は、金
バンプ７をメッキによって形成するときにメッキ電流を
通すための導体として用いられる。金バンプ７がマスク
を用いたメッキ法によって所定の位置に形成された後
に、Ｔｉ層２とＡｕ層３がエッチングでパターニングさ
れ、それらの層は半導体デバイスを動作させるための配
線として働く。
は半導体基板またはその上に形成された絶縁層であり得
る。通常、第１の配線層２はチタン（Ｔｉ）層またはチ
タン・タングステン（Ｔｉ−Ｗ）合金層で形成され、第
２の配線層３は金（Ａｕ）層で形成される。たとえば、
Ｔｉ層２とＡｕ層３が、基板１の上面を覆うように、ス
パッタリングや蒸着のようなＰＶＤ（物理的蒸着）法に
よって堆積される。これらのＴｉ層２とＡｕ層３は、金
バンプ７をメッキによって形成するときにメッキ電流を
通すための導体として用いられる。金バンプ７がマスク
を用いたメッキ法によって所定の位置に形成された後
に、Ｔｉ層２とＡｕ層３がエッチングでパターニングさ
れ、それらの層は半導体デバイスを動作させるための配
線として働く。
【０００５】基板１上にまずＴｉ層２がスパッタリング
などによって形成されるのは、基板１との密着性の優れ
た配線層を得るためである。また、Ｔｉ層２上にＡｕ層
３が蒸着などによって形成されるのは、金バンプ７をメ
ッキ形成するときの良好なメッキ性を確保するためと、
Ｔｉ層２との良好な密着性を得るためである。Ａｕバン
プ７は、通常１５μｍ〜２５μｍの高さを得るためにメ
ッキによって形成されるのである。
などによって形成されるのは、基板１との密着性の優れ
た配線層を得るためである。また、Ｔｉ層２上にＡｕ層
３が蒸着などによって形成されるのは、金バンプ７をメ
ッキ形成するときの良好なメッキ性を確保するためと、
Ｔｉ層２との良好な密着性を得るためである。Ａｕバン
プ７は、通常１５μｍ〜２５μｍの高さを得るためにメ
ッキによって形成されるのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体装置
において集積度が高められるにつれて配線が細くなり、
そのために配線抵抗が増大し、それが半導体装置の特性
の劣化を引き起こす要因となっている。したがって、近
年、メッキ法を用いて比較的厚い配線層を形成すること
によって配線抵抗を低減する方法が採用されている。こ
のような場合、金属バンプは、メッキ法で形成された厚
い配線層上にメッキ法によって形成されることになる。
において集積度が高められるにつれて配線が細くなり、
そのために配線抵抗が増大し、それが半導体装置の特性
の劣化を引き起こす要因となっている。したがって、近
年、メッキ法を用いて比較的厚い配線層を形成すること
によって配線抵抗を低減する方法が採用されている。こ
のような場合、金属バンプは、メッキ法で形成された厚
い配線層上にメッキ法によって形成されることになる。
【０００７】しかしながら、上述のように半導体チップ
上に金属メッキバンプ７を含む電極を形成する場合、Ｐ
ＶＤ法によって形成されていて良好な表面状態を有する
配線層３上に金属バンプ７が電気メッキ法によって形成
されており、表面状態の悪いメッキ配線層上に良好な密
着性を有する金属バンプがメッキ法によって形成された
という報告は見当たらない。
上に金属メッキバンプ７を含む電極を形成する場合、Ｐ
ＶＤ法によって形成されていて良好な表面状態を有する
配線層３上に金属バンプ７が電気メッキ法によって形成
されており、表面状態の悪いメッキ配線層上に良好な密
着性を有する金属バンプがメッキ法によって形成された
という報告は見当たらない。
【０００８】すなわち、実際にメッキによって形成され
た配線層上にメッキバンプを形成する場合、一般にメッ
キ配線の表面状態が悪いために、従来のメッキ法で形成
されたメッキバンプとメッキ配線との間で良好な密着性
を得ることができず、メッキバンプの製造中もしくは製
造後にそのバンプが配線層から剥がれてしまうという課
題があった。
た配線層上にメッキバンプを形成する場合、一般にメッ
キ配線の表面状態が悪いために、従来のメッキ法で形成
されたメッキバンプとメッキ配線との間で良好な密着性
を得ることができず、メッキバンプの製造中もしくは製
造後にそのバンプが配線層から剥がれてしまうという課
題があった。
【０００９】このような課題に鑑み、本発明は、金メッ
キ配線層上に良好な密着性を備えて形成された金メッキ
バンプを含む電極とその製造方法を提供することを目的
としている。
キ配線層上に良好な密着性を備えて形成された金メッキ
バンプを含む電極とその製造方法を提供することを目的
としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの態様によ
る多層金メッキ電極は、第１と第２の金メッキ層とそれ
らの間の中間層とを含み、その中間層は相互拡散された
チタンと金とを含んでいることを特徴としている。
る多層金メッキ電極は、第１と第２の金メッキ層とそれ
らの間の中間層とを含み、その中間層は相互拡散された
チタンと金とを含んでいることを特徴としている。
【００１１】本発明の第２の態様による多層金メッキ電
極の製造方法は、第１の金メッキ層を形成し、その第１
の金メッキ層上に中間チタン層を形成し、その中間チタ
ン層上に中間金層を形成し、その中間金層上に第２の金
メッキ層を形成し、こうして形成された積層体に熱処理
を施すことによってチタンと金の相互拡散を生じさせる
ことを特徴としている。
極の製造方法は、第１の金メッキ層を形成し、その第１
の金メッキ層上に中間チタン層を形成し、その中間チタ
ン層上に中間金層を形成し、その中間金層上に第２の金
メッキ層を形成し、こうして形成された積層体に熱処理
を施すことによってチタンと金の相互拡散を生じさせる
ことを特徴としている。
【００１２】
【作用】本発明の第１の態様による多層金メッキ電極に
おいては、第１と第２の金メッキ層との間の中間層が相
互拡散されたチタンと金とを含んでいるので、第１と第
２の金メッキ層間において強固な接合性を得ることがで
きる。したがって、従来不可能であった金メッキ配線層
上に良好な密着性を備えて形成された金メッキバンプを
含む多層金メッキ電極を提供することができる。
おいては、第１と第２の金メッキ層との間の中間層が相
互拡散されたチタンと金とを含んでいるので、第１と第
２の金メッキ層間において強固な接合性を得ることがで
きる。したがって、従来不可能であった金メッキ配線層
上に良好な密着性を備えて形成された金メッキバンプを
含む多層金メッキ電極を提供することができる。
【００１３】本発明のもう１つの態様による多層金メッ
キ電極の製造方法においては、中間チタン層が熱処理さ
れることによって隣接する金層内へ熱拡散するので、金
メッキ配線層と金メッキバンプ層との間の接合性が強固
なものにされることになる。
キ電極の製造方法においては、中間チタン層が熱処理さ
れることによって隣接する金層内へ熱拡散するので、金
メッキ配線層と金メッキバンプ層との間の接合性が強固
なものにされることになる。
【００１４】
【実施例】図１を参照して、本発明の一実施例による多
層金メッキ電極が概略的な断面図で示されている。この
ような電極構造において、基板１は、半導体基板または
その上の絶縁層であり得る。基板１上には、Ｔｉからな
る第１の配線層２とＡｕからなる第２の配線層３がＰＶ
Ｄ法によって形成されている。第２の配線層３上には、
比較的厚いＡｕ層からなる第３の配線層４がメッキ法に
よって形成されている。第３配線層４上には、Ｔｉから
なる第１の中間金属層５とＡｕからなる第２の中間金属
層６がＰＶＤ法によって順次積層されている。第２の中
間金属層６上には、金バンプ７がメッキ法によって形成
されている。図１に示されているような多層金メッキ電
極は、図２と図３に示されているような製造工程によっ
て形成することができる。
層金メッキ電極が概略的な断面図で示されている。この
ような電極構造において、基板１は、半導体基板または
その上の絶縁層であり得る。基板１上には、Ｔｉからな
る第１の配線層２とＡｕからなる第２の配線層３がＰＶ
Ｄ法によって形成されている。第２の配線層３上には、
比較的厚いＡｕ層からなる第３の配線層４がメッキ法に
よって形成されている。第３配線層４上には、Ｔｉから
なる第１の中間金属層５とＡｕからなる第２の中間金属
層６がＰＶＤ法によって順次積層されている。第２の中
間金属層６上には、金バンプ７がメッキ法によって形成
されている。図１に示されているような多層金メッキ電
極は、図２と図３に示されているような製造工程によっ
て形成することができる。
【００１５】図２（Ａ）において、まず基板１の上面を
覆うように、Ｔｉ層２とＡｕ層３が順次ＰＶＤ法によっ
て堆積される。これらのＴｉ層２と金層３は、金メッキ
配線層４を形成するときにメッキ電流を通すための導体
として用いられる。金メッキ配線４がマスクを用いたメ
ッキ法によって形成された後に、Ｔｉ層２とＡｕ層３が
金メッキ配線４下のみに残るようにエッチングによって
パターニングされる。このようにパターニングされた第
１配線層２，第２配線層３および第３配線層４はＳｉＯ
2 またはＳｉＮx のような絶縁膜１０によって覆われ、
金バンプが形成されるべき領域に開口部１０ａがあけら
れる。
覆うように、Ｔｉ層２とＡｕ層３が順次ＰＶＤ法によっ
て堆積される。これらのＴｉ層２と金層３は、金メッキ
配線層４を形成するときにメッキ電流を通すための導体
として用いられる。金メッキ配線４がマスクを用いたメ
ッキ法によって形成された後に、Ｔｉ層２とＡｕ層３が
金メッキ配線４下のみに残るようにエッチングによって
パターニングされる。このようにパターニングされた第
１配線層２，第２配線層３および第３配線層４はＳｉＯ
2 またはＳｉＮx のような絶縁膜１０によって覆われ、
金バンプが形成されるべき領域に開口部１０ａがあけら
れる。
【００１６】図２（Ｂ）において、開口部１０ａにおい
て露出された金メッキ配線層４を覆うように、Ｔｉから
なる第１の中間金属層５とＡｕからなる第２の中間金属
層６がＰＶＤ法によって順次積層される。
て露出された金メッキ配線層４を覆うように、Ｔｉから
なる第１の中間金属層５とＡｕからなる第２の中間金属
層６がＰＶＤ法によって順次積層される。
【００１７】図３（Ａ）において、第２中間金属層６が
フォトレジスト層１１によって覆われ、金バンプが形成
されるべき領域においてレジスト層１１内に開口１１ａ
が設けられる。
フォトレジスト層１１によって覆われ、金バンプが形成
されるべき領域においてレジスト層１１内に開口１１ａ
が設けられる。
【００１８】図３（Ｂ）において、第２中間金属層６上
に金バンプ７がメッキ法によって形成され、その後にレ
ジスト層１１が除去される。
に金バンプ７がメッキ法によって形成され、その後にレ
ジスト層１１が除去される。
【００１９】図３（Ｂ）に示された状態が得られた後
に、絶縁膜１０，第１中間金属層５および第２中間金属
層６に対して適切なエッチングによるパターニング処理
を施すことによって、図１に示された多層金メッキ電極
を得ることができる。なお、図１ないし図３において、
図示されている種々の層の厚さは実際の層の厚さの比率
に必ずしも対応しているものではないことに留意された
い。
に、絶縁膜１０，第１中間金属層５および第２中間金属
層６に対して適切なエッチングによるパターニング処理
を施すことによって、図１に示された多層金メッキ電極
を得ることができる。なお、図１ないし図３において、
図示されている種々の層の厚さは実際の層の厚さの比率
に必ずしも対応しているものではないことに留意された
い。
【００２０】表１は、図１に示されているような多層金
メッキ電極における金バンプの密着性評価の結果を示し
ている。
メッキ電極における金バンプの密着性評価の結果を示し
ている。
【００２１】
【表１】
【００２２】表１において、サンプル１〜４の多層金メ
ッキ電極はいずれも１０００Å厚さの中間Ａｕ層６を含
んでいるが、中間Ｔｉ層５の厚さは種々に変化させられ
ている。また、サンプル５は比較例としての多層金メッ
キ電極であり、中間Ｔｉ層と中間Ａｕ層との間にさらに
中間白金（Ｐｔ）層を含んでいる。これらのサンプル１
〜５に対して、１７５℃における加速テストの種々の時
間の経過の後に、金バンプの密着性の評価をするため
に、シア装置を用いて剪断強度の測定が行なわれた。こ
の測定において、金バンプは８０μｍの直径を有する円
形の断面形状を有し、表１にはこの金バンプが破断する
に要した剪断力（ｇｆ）が示されている。その剪断力は
図１において横方向に加えられ、一般に剪断破壊は金メ
ッキ配線層４と中間Ｔｉ層５との界面近傍で生じた。
ッキ電極はいずれも１０００Å厚さの中間Ａｕ層６を含
んでいるが、中間Ｔｉ層５の厚さは種々に変化させられ
ている。また、サンプル５は比較例としての多層金メッ
キ電極であり、中間Ｔｉ層と中間Ａｕ層との間にさらに
中間白金（Ｐｔ）層を含んでいる。これらのサンプル１
〜５に対して、１７５℃における加速テストの種々の時
間の経過の後に、金バンプの密着性の評価をするため
に、シア装置を用いて剪断強度の測定が行なわれた。こ
の測定において、金バンプは８０μｍの直径を有する円
形の断面形状を有し、表１にはこの金バンプが破断する
に要した剪断力（ｇｆ）が示されている。その剪断力は
図１において横方向に加えられ、一般に剪断破壊は金メ
ッキ配線層４と中間Ｔｉ層５との界面近傍で生じた。
【００２３】表１から、比較例として中間Ｐｔ層をも含
むサンプル５は、加速テストのいずれの段階においても
サンプル１〜４に比べて金バンプの密着性が大きく劣っ
ていることがわかる。また、３００〜７００Åの範囲内
の厚さの中間Ｔｉ層を含むサンプル１〜３はほぼ同様な
優れた密着性を示しているが、中間Ｔｉ層が１０００Å
の厚さに増大させられたサンプル４は、サンプル１〜３
に比べて明らかに劣る密着性を示している。
むサンプル５は、加速テストのいずれの段階においても
サンプル１〜４に比べて金バンプの密着性が大きく劣っ
ていることがわかる。また、３００〜７００Åの範囲内
の厚さの中間Ｔｉ層を含むサンプル１〜３はほぼ同様な
優れた密着性を示しているが、中間Ｔｉ層が１０００Å
の厚さに増大させられたサンプル４は、サンプル１〜３
に比べて明らかに劣る密着性を示している。
【００２４】シア装置を用いた剪断強度の測定の後に、
剪断破壊面においてエネルギー分散型Ｘ線分析装置を用
いて元素分析が行なわれた。その分析結果では、サンプ
ル１〜４に関しては加速テストの初期において中間Ｔｉ
層５と中間Ａｕ層６が検出されたが、加速テストの３６
６時間以後においては、中間Ａｕ層６のみが検出可能で
あって、中間Ｔｉ層５は検出できなかった。他方、比較
例のサンプル５においては、加速テストのどの段階にお
いても、中間Ｔｉ層，中間Ｐｔ層および中間Ａｕ層のい
ずれもが検出された。
剪断破壊面においてエネルギー分散型Ｘ線分析装置を用
いて元素分析が行なわれた。その分析結果では、サンプ
ル１〜４に関しては加速テストの初期において中間Ｔｉ
層５と中間Ａｕ層６が検出されたが、加速テストの３６
６時間以後においては、中間Ａｕ層６のみが検出可能で
あって、中間Ｔｉ層５は検出できなかった。他方、比較
例のサンプル５においては、加速テストのどの段階にお
いても、中間Ｔｉ層，中間Ｐｔ層および中間Ａｕ層のい
ずれもが検出された。
【００２５】以上の分析結果からして、加速テストの時
間の経過とともに、金メッキ配線４中のＡｕ原子と第２
中間金属層６および金メッキバンプ７中のＡｕ原子とが
中間Ｔｉ層５を通して相互拡散し、それに伴って第１中
間金属層５中のＴｉ原子も拡散するものと考えられる。
その結果、もともと厚さの薄い第１中間金属層５中のＴ
ｉ原子が隣接する金層へ拡散し、加速テストの３６６時
間以降では、検出限界が数ｗｔ．％程度である分析感度
の鈍いエネルギー分散型Ｘ分析装置ではＴｉ原子が検出
できなかったものと考えられる。このような中間金属層
５，６の近傍における相互拡散によって、金バンプ７の
密着性が向上するものと考えられる。
間の経過とともに、金メッキ配線４中のＡｕ原子と第２
中間金属層６および金メッキバンプ７中のＡｕ原子とが
中間Ｔｉ層５を通して相互拡散し、それに伴って第１中
間金属層５中のＴｉ原子も拡散するものと考えられる。
その結果、もともと厚さの薄い第１中間金属層５中のＴ
ｉ原子が隣接する金層へ拡散し、加速テストの３６６時
間以降では、検出限界が数ｗｔ．％程度である分析感度
の鈍いエネルギー分散型Ｘ分析装置ではＴｉ原子が検出
できなかったものと考えられる。このような中間金属層
５，６の近傍における相互拡散によって、金バンプ７の
密着性が向上するものと考えられる。
【００２６】他方、中間Ｔｉ層と中間Ａｕ層との間にバ
リアメタルとして働く中間Ｐｔ層を有する比較サンプル
５においては、そのＰｔバリアメタルが存在するために
Ｔｉ原子とＡｕ原子の相互拡散が抑制され、このことが
中間Ｐｔ層を含む比較サンプル５において金バンプの良
好な密着性が得られない理由であると考えられる。
リアメタルとして働く中間Ｐｔ層を有する比較サンプル
５においては、そのＰｔバリアメタルが存在するために
Ｔｉ原子とＡｕ原子の相互拡散が抑制され、このことが
中間Ｐｔ層を含む比較サンプル５において金バンプの良
好な密着性が得られない理由であると考えられる。
【００２７】前述のように、第１の中間金属層であるＴ
ｉ層５は、金メッキ配線４との密着性を確保するために
必要である。この中間Ｔｉ層５がなければ、メッキによ
って金バンプ７が形成された後の簡単な衝撃によって容
易に金バンプ７が取れてしまい、プロセスにおける取扱
いが困難となる。しかし、表１からわかるように、中間
Ｔｉ層５の厚さが７００Åを超えて１０００Åの厚さま
で増大すれば、金バンプ７の密着性が急激に低下する。
これは、中間Ｔｉ層５があまり厚くなれば、金バンプ７
の形成後においてＡｕ原子とＴｉ原子との相互拡散が進
み難くなるからであると考えられる。したがって、中間
Ｔｉ層５の厚さは、７００Å以下であることが好まし
い。
ｉ層５は、金メッキ配線４との密着性を確保するために
必要である。この中間Ｔｉ層５がなければ、メッキによ
って金バンプ７が形成された後の簡単な衝撃によって容
易に金バンプ７が取れてしまい、プロセスにおける取扱
いが困難となる。しかし、表１からわかるように、中間
Ｔｉ層５の厚さが７００Åを超えて１０００Åの厚さま
で増大すれば、金バンプ７の密着性が急激に低下する。
これは、中間Ｔｉ層５があまり厚くなれば、金バンプ７
の形成後においてＡｕ原子とＴｉ原子との相互拡散が進
み難くなるからであると考えられる。したがって、中間
Ｔｉ層５の厚さは、７００Å以下であることが好まし
い。
【００２８】他方、中間Ｔｉ層５の厚さが薄すぎても好
ましくない。なぜならば、あまりに薄い膜厚を有するＴ
ｉ層を均質に形成することは困難であり、金メッキ配線
層４との密着性を十分に得ることができないからであ
る。したがって、Ｔｉ層５の膜厚は、なるべく薄くかつ
容易に形成できるように３００Å以上であることも望ま
れる。すなわち、中間Ｔｉ層５の好ましい厚さの範囲
は、３００Åから７００Åの範囲である。
ましくない。なぜならば、あまりに薄い膜厚を有するＴ
ｉ層を均質に形成することは困難であり、金メッキ配線
層４との密着性を十分に得ることができないからであ
る。したがって、Ｔｉ層５の膜厚は、なるべく薄くかつ
容易に形成できるように３００Å以上であることも望ま
れる。すなわち、中間Ｔｉ層５の好ましい厚さの範囲
は、３００Åから７００Åの範囲である。
【００２９】第２の中間金属層である中間Ａｕ層６は、
中間Ｔｉ層５とメッキバンプ７との間の密着性を確保す
るために必要である。また、図３（Ａ）においてフォト
レジスト１１の開口領域１１ａに金バンプがメッキによ
って形成されるとき、Ｔｉ層５とＡｕ層６はメッキ電流
を流すための導体として用いられる。このとき、Ｔｉ層
５はＡｕ層６より大きな比抵抗を有しかつ薄いので、メ
ッキ電流用の導体としての役割は主にＡｕ層６が担うこ
とになる。
中間Ｔｉ層５とメッキバンプ７との間の密着性を確保す
るために必要である。また、図３（Ａ）においてフォト
レジスト１１の開口領域１１ａに金バンプがメッキによ
って形成されるとき、Ｔｉ層５とＡｕ層６はメッキ電流
を流すための導体として用いられる。このとき、Ｔｉ層
５はＡｕ層６より大きな比抵抗を有しかつ薄いので、メ
ッキ電流用の導体としての役割は主にＡｕ層６が担うこ
とになる。
【００３０】このとき、Ａｕ層６が薄いほど抵抗が大き
くなるので、メッキ電流密度の分布の均一性が低下し、
金メッキバンプ７の厚さの不均一性が大きくなる。
くなるので、メッキ電流密度の分布の均一性が低下し、
金メッキバンプ７の厚さの不均一性が大きくなる。
【００３１】表２はＡｕ層６の厚さと金メッキバンプ７
の高さの均一性との関係を示している。
の高さの均一性との関係を示している。
【００３２】
【表２】
【００３３】表２において、サンプル６〜１１はいずれ
も５００Å厚さの中間Ｔｉ層５を含んでいるが、中間Ａ
ｕ層６の厚さは種々に変えられている。そして、これら
のサンプルにおいて形成されたメッキバンプの平均高さ
と、その高さの局所的な変動を表わす標準偏差が示され
ている。表２から、中間Ａｕ層６が５００Åのときに
は、±１．０２μｍの比較的大きなバンプ高さのばらつ
きを示しているが、８００Å以上の厚さの中間Ａｕ層６
を有するサンプル７〜１１においては、±０．４０μｍ
以下の高さのばらつきであることが理解される。すなわ
ち、均一な高さを有する金バンプを得るためには、中間
Ａｕ層６が８００Å以上の厚さを有することが望まし
い。
も５００Å厚さの中間Ｔｉ層５を含んでいるが、中間Ａ
ｕ層６の厚さは種々に変えられている。そして、これら
のサンプルにおいて形成されたメッキバンプの平均高さ
と、その高さの局所的な変動を表わす標準偏差が示され
ている。表２から、中間Ａｕ層６が５００Åのときに
は、±１．０２μｍの比較的大きなバンプ高さのばらつ
きを示しているが、８００Å以上の厚さの中間Ａｕ層６
を有するサンプル７〜１１においては、±０．４０μｍ
以下の高さのばらつきであることが理解される。すなわ
ち、均一な高さを有する金バンプを得るためには、中間
Ａｕ層６が８００Å以上の厚さを有することが望まし
い。
【００３４】他方、中間Ａｕ層６をあまり厚くすれば、
コストの上昇を招き、また、ＰＶＤ法による堆積時間が
長くかかることになる。したがって、中間Ａｕ層６の好
ましい厚さ範囲は、８００Åから１５００Åの範囲内で
ある。
コストの上昇を招き、また、ＰＶＤ法による堆積時間が
長くかかることになる。したがって、中間Ａｕ層６の好
ましい厚さ範囲は、８００Åから１５００Åの範囲内で
ある。
【００３５】表３は、金バンプの形成後に熱処理を施し
た場合の金バンプの密着性評価を示している。
た場合の金バンプの密着性評価を示している。
【００３６】
【表３】
【００３７】表３においては、金バンプが形成された後
に所定の熱処理が施され、その後に表１における場合と
同様に１７５℃の加速テスト後の剪断強度によって金バ
ンプの密着性が評価されている。表３におけるサンプル
１２〜１４は、いずれも表１におけるサンプル２と同様
に５００Å厚さの中間Ｔｉ層５と１０００Åの中間Ａｕ
層６を含んでいる。表３からわかるように、サンプル１
３は、金バンプ形成後に２５０℃で１５分間熱処理され
た直後において、表１の熱処理のされなかったサンプル
１２に比べて金バンプの密着性が著しく改善されてい
る。しかし、サンプル１４は、３００℃で３０分の熱処
理直後において、サンプル１３に比べて金バンプの密着
性が少し低下している。また、表１と表３からわかるよ
うに、一般に熱処理されなかったサンプルにおいては１
７５℃加速テストの少なくとも初期の段階において金バ
ンプの密着性が向上する傾向にあるが、熱処理されたサ
ンプルは加速テストの時間の経過とともに金バンプの密
着性が少し低下する傾向にある。なお、サンプル２，
３，４，および５と同様なサンプルに対して２５０℃で
１５分の熱処理を施したところ、それぞれ１２４．７ｇ
ｆ，１２０．５ｇｆ，９７．３ｇｆ，および８０．３ｇ
ｆの剪断強度が得られた。
に所定の熱処理が施され、その後に表１における場合と
同様に１７５℃の加速テスト後の剪断強度によって金バ
ンプの密着性が評価されている。表３におけるサンプル
１２〜１４は、いずれも表１におけるサンプル２と同様
に５００Å厚さの中間Ｔｉ層５と１０００Åの中間Ａｕ
層６を含んでいる。表３からわかるように、サンプル１
３は、金バンプ形成後に２５０℃で１５分間熱処理され
た直後において、表１の熱処理のされなかったサンプル
１２に比べて金バンプの密着性が著しく改善されてい
る。しかし、サンプル１４は、３００℃で３０分の熱処
理直後において、サンプル１３に比べて金バンプの密着
性が少し低下している。また、表１と表３からわかるよ
うに、一般に熱処理されなかったサンプルにおいては１
７５℃加速テストの少なくとも初期の段階において金バ
ンプの密着性が向上する傾向にあるが、熱処理されたサ
ンプルは加速テストの時間の経過とともに金バンプの密
着性が少し低下する傾向にある。なお、サンプル２，
３，４，および５と同様なサンプルに対して２５０℃で
１５分の熱処理を施したところ、それぞれ１２４．７ｇ
ｆ，１２０．５ｇｆ，９７．３ｇｆ，および８０．３ｇ
ｆの剪断強度が得られた。
【００３８】以上のように、金バンプの熱処理とその密
着性との関係を詳細に調べた結果、熱処理直後に金バン
プの高い密着性を得るためには、約２５０℃以上で約１
０分以上の熱処理を施せば十分であることがわかった。
着性との関係を詳細に調べた結果、熱処理直後に金バン
プの高い密着性を得るためには、約２５０℃以上で約１
０分以上の熱処理を施せば十分であることがわかった。
【００３９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、金メッ
キ配線層と金バンプとの間に優れた密着性を有する多層
金メッキ電極を提供することができる。
キ配線層と金バンプとの間に優れた密着性を有する多層
金メッキ電極を提供することができる。
【図１】本発明の一実施例による多層金メッキ電極の構
造を示す概略的な断面図である。
造を示す概略的な断面図である。
【図２】図１の多層金メッキ電極を形成するプロセスの
一部を示す断面図である。
一部を示す断面図である。
【図３】図１の多層金メッキ電極の製造プロセスの他の
一部を示す断面図である。
一部を示す断面図である。
【図４】従来の金メッキバンプを含む電極の構造を示す
概略的な断面図である。
概略的な断面図である。
１ 基板 ２ Ｔｉ配線層 ３ Ａｕ配線層 ４ 金メッキ配線層 ５ 中間Ｔｉ層 ６ 中間Ａｕ層 ７ 金メッキバンプ １０ 絶縁膜 １０ａ 絶縁膜１０の開口部 １１ フォトレジスト層 １１ａ フォトレジスト層１１の開口部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60
Claims (4)
- 【請求項１】 第１と第２の金メッキ層とそれらの間の
中間層とを含み、 前記中間層は相互拡散されたチタンと金を含んでいる こ
とを特徴とする多層金メッキ電極。 - 【請求項２】 第１の金メッキ層を形成し、 前記第１の金メッキ層上に中間チタン層を形成し、 前記中間チタン層上に中間金層を形成し、 前記中間金層上に第２の金メッキ層を形成し、こうして形成された積層体に 熱処理を施すことによって
チタンと金の相互拡散を生じさせることを特徴とする多
層金メッキ電極の製造方法。 - 【請求項３】 前記中間チタン層は３００〜７００Åの
厚さを有し、前記中間金層は８００〜１５００Åの厚さ
を有することを特徴とする請求項２に記載の多層金メッ
キ電極の製造方法。 - 【請求項４】 前記中間チタン層と前記中間金層はＰＶ
Ｄ法によって堆積され、前記熱処理は２５０℃以上の温
度で１０分以上施されることを特徴とする請求項２また
は３に記載の多層金メッキ電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05332237A JP3073871B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 多層金メッキ電極とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05332237A JP3073871B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 多層金メッキ電極とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07193069A JPH07193069A (ja) | 1995-07-28 |
| JP3073871B2 true JP3073871B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=18252715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05332237A Expired - Fee Related JP3073871B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 多層金メッキ電極とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3073871B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5988489B2 (ja) * | 2012-10-31 | 2016-09-07 | Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 | 半導体素子およびその製造方法 |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP05332237A patent/JP3073871B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07193069A (ja) | 1995-07-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5384284A (en) | Method to form a low resistant bond pad interconnect | |
| US6335104B1 (en) | Method for preparing a conductive pad for electrical connection and conductive pad formed | |
| US6489229B1 (en) | Method of forming a semiconductor device having conductive bumps without using gold | |
| US4970574A (en) | Electromigrationproof structure for multilayer wiring on a semiconductor device | |
| JP3737482B2 (ja) | 自己不動態化Ｃｕ合金を用いて接着されたＣｕパッド／Ｃｕワイヤ | |
| JP2001319946A (ja) | 銅電極集積回路のためのワイヤ・ボンデイング構造及びその方法 | |
| JPH05335313A (ja) | インジウムバンプの製造方法 | |
| WO2017106828A1 (en) | Oxidation resistant barrier metal process for semiconductor devices | |
| US5656542A (en) | Method for manufacturing wiring in groove | |
| US5500559A (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
| US7056820B2 (en) | Bond pad | |
| Fisher et al. | Termination materials for thin film resistors | |
| JP3073871B2 (ja) | 多層金メッキ電極とその製造方法 | |
| JPH0199255A (ja) | 高純度チタンもしくはニオブの障壁層を有するアルミニウム合金半導体相互接続 | |
| JPS63249346A (ja) | 集積回路チップにおけるパツドとその形成方法 | |
| US5563449A (en) | Interconnect structures using group VIII metals | |
| JP3638085B2 (ja) | 半導体装置 | |
| US5736460A (en) | Method of fabricating semiconductor device including gold interconnections where the gold grain size is a function of the width of the interconnections | |
| JPH031570A (ja) | 半導体装置接続用接点スタツド構造 | |
| JPH03101233A (ja) | 電極構造及びその製造方法 | |
| JPH02143429A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JPH01132139A (ja) | 半導体装置のバンプ電極の形成方法 | |
| Baggerman et al. | Hardness reduction of Au bumps for TAB interconnections | |
| JPH03190240A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH10242203A (ja) | 回路基板及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000523 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |