JP3242827B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- 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
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体素子上に
突起電極を形成した半導体装置の製造方法に関するもの
である。
突起電極を形成した半導体装置の製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】現在、マルチメディア機器，携帯機器，
通信機器には非常に多くの半導体装置が使用されている
が、これらに使用される半導体素子はどれも小型で軽量
の実装方法でパッケージされることが望まれている。実
装方式としては、ＴＡＢ方式やフリップチップ方式が用
いられ、半導体素子のＡｌ電極上には突起電極が形成さ
れることが必要になってきている。
通信機器には非常に多くの半導体装置が使用されている
が、これらに使用される半導体素子はどれも小型で軽量
の実装方法でパッケージされることが望まれている。実
装方式としては、ＴＡＢ方式やフリップチップ方式が用
いられ、半導体素子のＡｌ電極上には突起電極が形成さ
れることが必要になってきている。
【０００３】従来、Ａｌ電極上に突起電極を形成する方
法としては、拡散工程が終了したウェハに、さらに蒸
着，フォトリソグラフィ，エッチングを繰り返し、最終
的には電解めっき法にて金属を析出させて突起電極を形
成していた。しかしながらこの方法では、拡散工程とほ
ぼ同様な高額な設備を要することや、工程が複雑で長い
ために突起電極を形成するコストが高くなるといった問
題があった。
法としては、拡散工程が終了したウェハに、さらに蒸
着，フォトリソグラフィ，エッチングを繰り返し、最終
的には電解めっき法にて金属を析出させて突起電極を形
成していた。しかしながらこの方法では、拡散工程とほ
ぼ同様な高額な設備を要することや、工程が複雑で長い
ために突起電極を形成するコストが高くなるといった問
題があった。
【０００４】このため最近では、無電解めっき法を用い
てＡｌ電極上に選択的かつ直接に、突起電極を形成する
方法が盛んに行われている。この方法では高額な大型の
設備を必要とせず、めっき槽さえあれば非常に簡単なプ
ロセスで突起電極を形成でき、製造コストも大変安くな
るといった特徴がある。この無電解めっき法で突起電極
を形成する方法を図２に基づいて説明する。拡散まで終
了したウェハ２０に突起電極を形成するには、ウェハ２
０のままで以下の処理を行う。まず、図２（Ａ）に示す
ように、Ａｌ電極２１上の自然酸化膜２２を除去する。
このとき、酸化膜除去に用いるエッチング液としては、
水酸化ナトリウムや燐酸等を用いる。
てＡｌ電極上に選択的かつ直接に、突起電極を形成する
方法が盛んに行われている。この方法では高額な大型の
設備を必要とせず、めっき槽さえあれば非常に簡単なプ
ロセスで突起電極を形成でき、製造コストも大変安くな
るといった特徴がある。この無電解めっき法で突起電極
を形成する方法を図２に基づいて説明する。拡散まで終
了したウェハ２０に突起電極を形成するには、ウェハ２
０のままで以下の処理を行う。まず、図２（Ａ）に示す
ように、Ａｌ電極２１上の自然酸化膜２２を除去する。
このとき、酸化膜除去に用いるエッチング液としては、
水酸化ナトリウムや燐酸等を用いる。
【０００５】次に、図２（Ｂ）に示すように、自然酸化
膜２２を除去したＡｌ電極２１上に再度酸化膜が形成さ
れないように、また次に無電解めっき反応が安定的に進
むように置換処理を行う。この場合、ジンケート処理と
してＺｎ２３をＡｌ電極２１上に選択的に置換反応させ
て形成する。このジンケート処理の代わりにアクチベー
ト処理としてＰｄを置換反応させてもよい。
膜２２を除去したＡｌ電極２１上に再度酸化膜が形成さ
れないように、また次に無電解めっき反応が安定的に進
むように置換処理を行う。この場合、ジンケート処理と
してＺｎ２３をＡｌ電極２１上に選択的に置換反応させ
て形成する。このジンケート処理の代わりにアクチベー
ト処理としてＰｄを置換反応させてもよい。
【０００６】次に、図２（Ｃ）に示すように、無電解め
っき液に浸漬する。ここではニッケルめっきを行う方法
について説明する。無電解ニッケルめっき液にウェハ２
０を浸漬すると、先に置換反応で析出していたＺｎ２３
が溶けだし、Ａｌ電極２１近くでニッケルの還元反応が
起きてＡｌ電極２１上にニッケル２４が析出する。その
後一定時間めっき液に浸漬しておくと、図２（Ｄ）に示
すように、一定膜厚のニッケル突起電極２５を得ること
ができる。用いた無電解ニッケルめっき液は、硫酸ニッ
ケルを主成分としたものである。このようにして、半導
体素子のＡｌ電極２１上に選択的に無電解めっき法で突
起電極２５を形成する。
っき液に浸漬する。ここではニッケルめっきを行う方法
について説明する。無電解ニッケルめっき液にウェハ２
０を浸漬すると、先に置換反応で析出していたＺｎ２３
が溶けだし、Ａｌ電極２１近くでニッケルの還元反応が
起きてＡｌ電極２１上にニッケル２４が析出する。その
後一定時間めっき液に浸漬しておくと、図２（Ｄ）に示
すように、一定膜厚のニッケル突起電極２５を得ること
ができる。用いた無電解ニッケルめっき液は、硫酸ニッ
ケルを主成分としたものである。このようにして、半導
体素子のＡｌ電極２１上に選択的に無電解めっき法で突
起電極２５を形成する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体装置の製造方法では、下記の課題がある。図２に
示した製造方法では、拡散が終了した直後のウェハ２０
でしか処理をすることができず、ウェハ２０を分割して
チップ状態にしてからや、ウェハ２０の裏面を研磨して
からでは行えなかった。
半導体装置の製造方法では、下記の課題がある。図２に
示した製造方法では、拡散が終了した直後のウェハ２０
でしか処理をすることができず、ウェハ２０を分割して
チップ状態にしてからや、ウェハ２０の裏面を研磨して
からでは行えなかった。
【０００８】すなわち、無電解めっきは電子の供給によ
って析出反応を起こすものであるため、供給された電子
が全てＡｌ電極２１表面でニッケル２４の析出反応に使
われるのが望ましい。しかしながら、チップに分割され
たり裏面が研磨されたりしてシリコン面が露出している
と、そこでも電子の消費が行われ金属ニッケルが析出し
始める。このように、Ａｌ電極２１以外の部分にもニッ
ケルが析出すると、Ａｌ電極２１上に形成されるニッケ
ル突起電極２５の高さは制御できなくなってしまう。
って析出反応を起こすものであるため、供給された電子
が全てＡｌ電極２１表面でニッケル２４の析出反応に使
われるのが望ましい。しかしながら、チップに分割され
たり裏面が研磨されたりしてシリコン面が露出している
と、そこでも電子の消費が行われ金属ニッケルが析出し
始める。このように、Ａｌ電極２１以外の部分にもニッ
ケルが析出すると、Ａｌ電極２１上に形成されるニッケ
ル突起電極２５の高さは制御できなくなってしまう。
【０００９】一方、半導体素子に突起電極２５を形成す
る場合には、電気検査を行った後、良品のものだけに形
成したいとの要求がある。しかし、図２のように、ウェ
ハ２０で処理をすると、良品のチップも不良品のチップ
も含め、全てに突起電極２５が形成されてしまい、その
分むだが生じ、半導体装置の製造コストが高くなるとい
う問題があった。
る場合には、電気検査を行った後、良品のものだけに形
成したいとの要求がある。しかし、図２のように、ウェ
ハ２０で処理をすると、良品のチップも不良品のチップ
も含め、全てに突起電極２５が形成されてしまい、その
分むだが生じ、半導体装置の製造コストが高くなるとい
う問題があった。
【００１０】したがって、この発明の目的は、チップ状
態で突起電極を形成でき、製造コストの安い半導体装置
の製造方法を提供することを目的とする。
態で突起電極を形成でき、製造コストの安い半導体装置
の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の半導体装
置の製造方法は、半導体チップの突起電極を形成するＡ
ｌ電極上の酸化膜を除去し、酸化膜を除去したＡｌ電極
上を置換金属で置換し、半導体チップの置換金属で置換
したＡｌ電極上を除く表面に耐めっき性保護膜を付着さ
せ、半導体チップを無電解めっき液に浸漬して置換金属
で置換したＡｌ電極上に選択的に電極金属を析出させて
突起電極を形成するものである。
置の製造方法は、半導体チップの突起電極を形成するＡ
ｌ電極上の酸化膜を除去し、酸化膜を除去したＡｌ電極
上を置換金属で置換し、半導体チップの置換金属で置換
したＡｌ電極上を除く表面に耐めっき性保護膜を付着さ
せ、半導体チップを無電解めっき液に浸漬して置換金属
で置換したＡｌ電極上に選択的に電極金属を析出させて
突起電極を形成するものである。
【００１２】請求項２記載の半導体装置の製造方法は、
半導体チップの突起電極を形成するＡｌ電極上の酸化膜
を除去し、酸化膜を除去したＡｌ電極上を置換金属で置
換し、半導体チップをオルガノシランを含む溶液に浸漬
し置換金属で置換したＡｌ電極上を除く表面にオルガノ
シランを化学吸着させ、半導体チップを熱処理し、半導
体チップを無電解めっき液に浸漬して置換金属で置換し
たＡｌ電極上に選択的に電極金属を析出させて突起電極
を形成するものである。
半導体チップの突起電極を形成するＡｌ電極上の酸化膜
を除去し、酸化膜を除去したＡｌ電極上を置換金属で置
換し、半導体チップをオルガノシランを含む溶液に浸漬
し置換金属で置換したＡｌ電極上を除く表面にオルガノ
シランを化学吸着させ、半導体チップを熱処理し、半導
体チップを無電解めっき液に浸漬して置換金属で置換し
たＡｌ電極上に選択的に電極金属を析出させて突起電極
を形成するものである。
【００１３】請求項３記載の半導体装置の製造方法は、
請求項１または請求項２において、電極金属が、ニッケ
ルとその表面に形成した金とからなることを特徴とする
ものである。この発明の半導体装置の製造方法による
と、半導体チップの突起電極を形成するＡｌ電極上を除
く表面に耐めっき性保護膜（オルガノシラン）を付着し
ておくことで、Ａｌ電極上のみに選択的に突起電極を形
成することができる。よって、良品の半導体チップのみ
に突起電極を形成することができる。
請求項１または請求項２において、電極金属が、ニッケ
ルとその表面に形成した金とからなることを特徴とする
ものである。この発明の半導体装置の製造方法による
と、半導体チップの突起電極を形成するＡｌ電極上を除
く表面に耐めっき性保護膜（オルガノシラン）を付着し
ておくことで、Ａｌ電極上のみに選択的に突起電極を形
成することができる。よって、良品の半導体チップのみ
に突起電極を形成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図１に基
づいて説明する。まず、拡散まで終了したウェハを電気
的な検査を行い、良品と不良品の判定を行う。次に、ウ
ェハをチップ状態に分割して、良品の半導体チップ１０
のみを選択する。そして、図１（Ａ）に示すように、突
起電極を形成するＡｌ電極１１上の自然酸化膜１２を除
去する。このとき、酸化膜除去に用いるエッチング液
は、水酸化ナトリウムや燐酸等を用いる。
づいて説明する。まず、拡散まで終了したウェハを電気
的な検査を行い、良品と不良品の判定を行う。次に、ウ
ェハをチップ状態に分割して、良品の半導体チップ１０
のみを選択する。そして、図１（Ａ）に示すように、突
起電極を形成するＡｌ電極１１上の自然酸化膜１２を除
去する。このとき、酸化膜除去に用いるエッチング液
は、水酸化ナトリウムや燐酸等を用いる。
【００１５】次に、図１（Ｂ）に示すように、自然酸化
膜１２を除去したＡｌ電極１１上に再度酸化膜が形成さ
れないように、また次に無電解めっき反応が安定的に進
むように置換処理を行う。この場合、ジンケート処理と
してＺｎ１３（置換金属）をＡｌ電極１１上に選択的に
置換反応させて形成する。このジンケート処理の代わり
にアクチベート処理としてＰｄ（置換金属）を置換反応
させてもよい。
膜１２を除去したＡｌ電極１１上に再度酸化膜が形成さ
れないように、また次に無電解めっき反応が安定的に進
むように置換処理を行う。この場合、ジンケート処理と
してＺｎ１３（置換金属）をＡｌ電極１１上に選択的に
置換反応させて形成する。このジンケート処理の代わり
にアクチベート処理としてＰｄ（置換金属）を置換反応
させてもよい。
【００１６】次に、図１（Ｃ）に示すように、半導体チ
ップ１０のＡｌ電極１１を除く表面に耐めっき性保護膜
を付着させる。耐めっき性保護膜としては、オルガノシ
ラン１４をメタノールに溶かしてなる溶液を用い、当該
溶液にて半導体チップ１０を浸漬して、半導体チップ１
０の側面や裏面、表面のＡｌ電極１１以外の部分にオル
ガノシラン１４を選択的に化学吸着させる。このオルガ
ノシラン１４は、表面にシリコンや酸素、酸化膜などが
あると、その部分にのみ選択的に吸着をする性質を有し
ている。また、吸着したオルガノシラン１４は電気的に
絶縁するように作用し、無電解めっきにおける金属の析
出をＡｌ電極１１表面のみで起こさせる働きをする。こ
の後、化学吸着をさらに強固なものにするために熱処理
を行う。熱処理条件としては、１１０℃で１時間程度と
する。
ップ１０のＡｌ電極１１を除く表面に耐めっき性保護膜
を付着させる。耐めっき性保護膜としては、オルガノシ
ラン１４をメタノールに溶かしてなる溶液を用い、当該
溶液にて半導体チップ１０を浸漬して、半導体チップ１
０の側面や裏面、表面のＡｌ電極１１以外の部分にオル
ガノシラン１４を選択的に化学吸着させる。このオルガ
ノシラン１４は、表面にシリコンや酸素、酸化膜などが
あると、その部分にのみ選択的に吸着をする性質を有し
ている。また、吸着したオルガノシラン１４は電気的に
絶縁するように作用し、無電解めっきにおける金属の析
出をＡｌ電極１１表面のみで起こさせる働きをする。こ
の後、化学吸着をさらに強固なものにするために熱処理
を行う。熱処理条件としては、１１０℃で１時間程度と
する。
【００１７】次に、図１（Ｄ）に示すように、無電解ニ
ッケルめっき液に半導体チップ１０を浸漬する。無電解
ニッケルめっき液に浸漬すると、先に置換反応で析出し
ていたＺｎ１３が溶けだし、Ａｌ電極１１近くでニッケ
ルの還元反応が起きて、Ａｌ電極１１上にニッケル１５
（電極金属）が析出する。その後一定時間めっき液に浸
漬しておくと、一定膜厚のニッケル１５を得ることがで
きる。用いた無電解ニッケルめっき液は、硫酸ニッケル
を主成分としたものである。
ッケルめっき液に半導体チップ１０を浸漬する。無電解
ニッケルめっき液に浸漬すると、先に置換反応で析出し
ていたＺｎ１３が溶けだし、Ａｌ電極１１近くでニッケ
ルの還元反応が起きて、Ａｌ電極１１上にニッケル１５
（電極金属）が析出する。その後一定時間めっき液に浸
漬しておくと、一定膜厚のニッケル１５を得ることがで
きる。用いた無電解ニッケルめっき液は、硫酸ニッケル
を主成分としたものである。
【００１８】その後、図１（Ｅ）に示すように、ニッケ
ル１５の表面保護や電気的なコンタクト抵抗を低下させ
る目的で、ニッケル１５の表面に金１６（電極金属）を
同様にして無電解めっきする。このとき用いる無電解め
っき液は、置換型でも自己析出型でもどちらでもよい。
金１６の膜厚としては、０．２μｍ〜２．０μｍ程度あ
れば十分である。金１６を無電解めっきする場合も、同
様にオルガノシラン１４が余分な部分に金が析出するの
を防ぐ役割を果たすこととなる。よって、良好にニッケ
ル１５の表面のみに金１６が選択的に析出する。このよ
うにして、半導体素子のＡｌ電極１１上に、一定膜厚の
ニッケル１５とその表面を覆った金１６とからなる突起
電極１７が、選択的に無電解めっき法で形成される。
ル１５の表面保護や電気的なコンタクト抵抗を低下させ
る目的で、ニッケル１５の表面に金１６（電極金属）を
同様にして無電解めっきする。このとき用いる無電解め
っき液は、置換型でも自己析出型でもどちらでもよい。
金１６の膜厚としては、０．２μｍ〜２．０μｍ程度あ
れば十分である。金１６を無電解めっきする場合も、同
様にオルガノシラン１４が余分な部分に金が析出するの
を防ぐ役割を果たすこととなる。よって、良好にニッケ
ル１５の表面のみに金１６が選択的に析出する。このよ
うにして、半導体素子のＡｌ電極１１上に、一定膜厚の
ニッケル１５とその表面を覆った金１６とからなる突起
電極１７が、選択的に無電解めっき法で形成される。
【００１９】このように構成された半導体装置の製造方
法によると、半導体チップ１０の突起電極を形成するＡ
ｌ電極１１上を除く表面にオルガノシラン１４を吸着し
ておくことで、Ａｌ電極１１上のみに選択的に突起電極
１７を形成することができる。よって、良品の半導体チ
ップ１０のみを選択して突起電極１７を形成することが
でき、むだが省け、製造コストを大幅に低減することが
できると共に、突起電極付きの半導体素子を容易に入手
することが可能となる。また、チップ単位で購入した場
合も、容易に突起電極１７を低コストで形成することが
できる。
法によると、半導体チップ１０の突起電極を形成するＡ
ｌ電極１１上を除く表面にオルガノシラン１４を吸着し
ておくことで、Ａｌ電極１１上のみに選択的に突起電極
１７を形成することができる。よって、良品の半導体チ
ップ１０のみを選択して突起電極１７を形成することが
でき、むだが省け、製造コストを大幅に低減することが
できると共に、突起電極付きの半導体素子を容易に入手
することが可能となる。また、チップ単位で購入した場
合も、容易に突起電極１７を低コストで形成することが
できる。
【００２０】なお、前記実施の形態では、耐めっき性保
護膜の形成に、オルガノシラン１４を含む溶液を用いた
が、オルガノシラン１４に限るものではない。例えば、
一方をシラン（Si）で終端させた分子構造をもつシラン
カップリング剤を、半導体チップ１０のＡｌ電極１１上
を除く表面に化学吸着させてもよい。また、突起電極１
７は、ニッケル１５の表面に金１６形成してなるもので
あったが、突起電極１７はこのような２層の電極金属か
らなるものに限らず、１層以上からなるものであればよ
い。例えば、単体の例としては、ニッケル，銅，はん
だ，銀等が挙げられ、２層以上の例としては、銅／金，
銅／すず，ニッケル／はんだ等が挙げられる。
護膜の形成に、オルガノシラン１４を含む溶液を用いた
が、オルガノシラン１４に限るものではない。例えば、
一方をシラン（Si）で終端させた分子構造をもつシラン
カップリング剤を、半導体チップ１０のＡｌ電極１１上
を除く表面に化学吸着させてもよい。また、突起電極１
７は、ニッケル１５の表面に金１６形成してなるもので
あったが、突起電極１７はこのような２層の電極金属か
らなるものに限らず、１層以上からなるものであればよ
い。例えば、単体の例としては、ニッケル，銅，はん
だ，銀等が挙げられ、２層以上の例としては、銅／金，
銅／すず，ニッケル／はんだ等が挙げられる。
【００２１】
【発明の効果】この発明の半導体装置の製造方法による
と、半導体チップの突起電極を形成するＡｌ電極上を除
く表面に耐めっき性保護膜（オルガノシラン）を付着し
ておくことで、Ａｌ電極上のみに選択的に突起電極を形
成することができる。よって、良品の半導体チップのみ
に突起電極を形成することができ、むだが省け、製造コ
ストを大幅に低減することができる。また、チップ単位
で購入したものにでも容易に突起電極を低コストで形成
することができるという効果が得られる。
と、半導体チップの突起電極を形成するＡｌ電極上を除
く表面に耐めっき性保護膜（オルガノシラン）を付着し
ておくことで、Ａｌ電極上のみに選択的に突起電極を形
成することができる。よって、良品の半導体チップのみ
に突起電極を形成することができ、むだが省け、製造コ
ストを大幅に低減することができる。また、チップ単位
で購入したものにでも容易に突起電極を低コストで形成
することができるという効果が得られる。
【図１】この発明の実施の形態における半導体装置の製
造工程の断面図である。
造工程の断面図である。
【図２】従来例の半導体装置の製造工程の断面図であ
る。
る。
１０ 半導体チップ １１ Ａｌ電極 １２ 酸化膜 １３ Ｚｎ（置換金属） １４ オルガノシラン（耐めっき性保護膜） １５ ニッケル（電極金属） １６ 金（電極金属） １７ 突起電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−1127（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−263493（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−183327（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−368129（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−146623（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/70
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体チップの突起電極を形成するＡｌ
電極上の酸化膜を除去する工程と、酸化膜を除去したＡ
ｌ電極上を置換金属で置換する工程と、前記半導体チッ
プの前記置換金属で置換したＡｌ電極上を除く表面に耐
めっき性保護膜を付着させる工程と、前記半導体チップ
を無電解めっき液に浸漬して前記置換金属で置換したＡ
ｌ電極上に選択的に電極金属を析出させて突起電極を形
成する工程とを含む半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 半導体チップの突起電極を形成するＡｌ
電極上の酸化膜を除去する工程と、酸化膜を除去したＡ
ｌ電極上を置換金属で置換する工程と、前記半導体チッ
プをオルガノシランを含む溶液に浸漬し前記置換金属で
置換したＡｌ電極上を除く表面にオルガノシランを化学
吸着させる工程と、前記半導体チップを熱処理する工程
と、前記半導体チップを無電解めっき液に浸漬して前記
置換金属で置換したＡｌ電極上に選択的に電極金属を析
出させて突起電極を形成する工程とを含む半導体装置の
製造方法。 - 【請求項３】 電極金属が、ニッケルとその表面に形成
した金とからなることを特徴とする請求項１または請求
項２記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03178996A JP3242827B2 (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03178996A JP3242827B2 (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09232318A JPH09232318A (ja) | 1997-09-05 |
| JP3242827B2 true JP3242827B2 (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=12340841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03178996A Expired - Fee Related JP3242827B2 (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3242827B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP4679553B2 (ja) * | 2007-07-23 | 2011-04-27 | イビデン株式会社 | 半導体チップ |
-
1996
- 1996-02-20 JP JP03178996A patent/JP3242827B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH09232318A (ja) | 1997-09-05 |
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