JP3546317B2 - バンプ電極製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体集積回路の実装に用いられるバンプ電極の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路が形成されたＩＣチップを外部配線に接続する技術の一つに、テープボンディング法がある。これによれば、ＩＣチップの電極にバンプ電極が形成される。バンプ電極が形成されたＩＣチップは、各バンプ電極で、基板であるポリイミドフィルム上に形成されたそれぞれのリードパターンに熱圧着により一括的に接続される。フィルム上に連続して接続されたＩＣチップは、個々に切断された後、各フィルム片のリードパターンを経て、外部回路に接続される。
【０００３】
ところで、このようなバンプ電極は、ＩＣチップの電極上に直接にバンプを構成する金属を形成すると、この電極を構成する金属との相性の相違から、両者の強固な結合に問題が生じることがある。
その場合、電極上に、例えばこの電極との密着性を高めるための密着金属層を形成し、さらにその上に拡散防止金属層を形成し、この２層の金属層を下地金属層として、その上に、所定形状のバンプが形成されている。
その後、このバンプからはみ出す余分な下地金属層は、これらを一括的に侵食するエッチング液を用いて除去されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、性質の異なる複数の下地金属層を一括的に侵食するエッチング液は、化学的に強力であり、しばしばバンプそのものをも侵食する。
そのため、バンプ電極の仕上がり寸法にバラツキを生じることがあり、バンプ電極の最終寸法の正確な管理が困難となり、またはＩＣチップの組立て工程にも不都合を及ぼす虞れがある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
〈構成１〉
本発明は、半導体チップの電極上に第１の下地金属層を形成する工程と、第１の下地金属層上に、第１の下地金属層とは異なる材料を含む第２の下地金属層を形成する工程と、第２の下地金属層の所定領域上に、第１及び第２の下地金属層の何れとも異なる材料を含むバンプ電極を形成する工程と、バンプ電極を形成した後に、第２の下地金属層の前記所定領域以外の領域部を、バンプ電極を侵食せずに第２の下地金属層を侵食する第２のエッチング液を用いて除去し、第１の下地金属層を、第２のエッチング液とは相違してバンプ電極を侵食せずに第１の下地金属層を侵食する第１のエッチング液を用いて除去する工程とを有するバンプ電極製造方法において、第１の下地金属層はチタンを含み、第２の下地金属層はパラジウムを含み、バンプ電極は金から形成され、第１のエッチング液は過酸化水素であり、第２のエッチング液は硝酸及び硫酸の混合液であることを特徴とする。
〈構成２〉
構成１記載のバンプ電極製造方法において、第２のエッチング液における硫酸の占める割合が８５％〜９０％であることを特徴とする。
【０００６】
【作用】
本発明では、下地金属層が第１および第２の下地金属層からなる場合、表面層の第２の下地金属層のエッチング液として、バンプ電極を侵食することなく第２の下地金属層を効果的に侵食するエッチング液が選択される。続いて、その下にあった第１の下地金属層のエッチング処理に際しては、バンプバンプ電極を侵食することなく第１の下地金属層を効果的に侵食するエッチング液が選択される。
この各下地金属層毎のエッチング液の選択により、バンプ電極を侵食することなく下地金属層の不要な部分が効果的に除去される。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明を図示の実施例に沿って詳細に説明する。
図１は、本発明に係るバンプ電極の製造工程を示す縦断面図である。
図１（Ａ）に示されているように、例えばＩＣチップのような半導体基板からなる半導体装置１０上には、絶縁のための酸化シリコン膜１２を介して、従来におけると同様なＩＣ内部回路の一部としてアルミニウム金属からなるアルミニウム電極１４が形成されている。
【０００８】
このアルミニウム電極１４を、例えばポリイミドフィルム上に形成されたそれぞれのリードパターンに一括的に接続するために、各アルミニウム電極１４上にバンプ電極が形成されるが、それに先立ち、アルミニウム電極１４が不必要に露出しないように、このアルミニウム電極１４を覆う酸化シリコン膜のような絶縁保護膜１６が形成され、この絶縁保護膜１６にはアルミニウム電極１４に開口するコンタクトホール１８が形成される。
【０００９】
図１（Ｂ）に示されているように、絶縁保護膜１６上には、例えばスパッタ法により、コンタクトホール１８を経てアルミニウム電極１４に接続される第１の下地金属層２０が形成される。第１の下地金属層２０は、アルミニウム電極１４に強固に結合する密着金属層である。この第１の下地金属層２０として、例えば従来と同様なチタンを用いることができる。
【００１０】
第１の下地金属層２０上には、例えばこれと同様なスパッタ法により、第２の下地金属層２２が形成される。第２の下地金属層２２は、第１の下地金属層２０の表面を覆うことによりその酸化を防止すると共に、第２の下地金属層２２上に形成されるバンプの構成金属が熱拡散によってアルミニウム電極１４との間で脆弱な合金層を作ることを防止する拡散防止金属層である。この第２の下地金属層２２として、例えば従来と同様なパラジュウムを用いることができる。
【００１１】
両下地金属層２０および２２の形成後、図１（Ｃ）に示されているように、例えばホト・リソグラフィ法により、バンプを形成すべき下地金属層２２上に開口する感光性樹脂膜２４が形成される。
この第２の下地金属層２２上には、例えば、金（Ａｕ）がメッキ法によって成長され、この金によってバンプ２６が形成される。
【００１２】
バンプ２６の形成後、除去溶剤等を用いて、感光性樹脂膜２４が除去される。その後、バンプ２６からはみ出す両下地金属層２０および２２の不要な部分が除去されることにより、図１（Ｄ）に示されるようなバンプ電極２８が形成される。
この両下地金属層２０および２２の不要な部分の除去には、下地金属層の層の数に応じた種類のエッチング液が用いられる。
【００１３】
バンプ２６が金からなり、また両下地金属層２０および２２がそれぞれチタンおよびパラジュウムからなる場合、第２のエッチング液として、硝酸および硫酸の混合液を用い、第１のエッチング液として過酸化水素水を用いることができる。
【００１４】
第２のエッチング液である硝酸および硫酸の混合液は、金を侵食することなくパラジュウムのみを効果的に侵食する。従って、図１（Ｃ）に示されているような感光性樹脂膜の除去後、この第２のエッチング液にバンプ２６から露出する第２の下地金属層２２を浸すことにより、バンプ２６を侵すことなく第２の下地金属層２２の不要な部分のみを除去することができる。
【００１５】
続いて、第２のエッチング液に替えて、第１のエッチング液である過酸化水素水が用いられる。過酸化水素水は、バンプ２６を侵食することはなく、このバンプ２６からはみ出した第２の下地金属２２の不要な部分の除去により表面に現れた第１の下地金属層２０のみを効果的に侵食する。
【００１６】
その結果、バンプ２６はこれらのエッチング液による侵食を受けることはなく、従って、バンプ２６のための保護マスクのような格別な保護手段を設けることなく、このバンプ２６からはみ出す両下地金属層２０および２２の不要な部分のみを効果的に除去することができ、これにより図１（Ｄ）に示したようなバンプ電極２８が形成される。
【００１７】
このようなエッチング液は、その組成割合あるいは温度等に応じてエッチング速度を異にするが、これら各エッチング液について、組成等に基づく侵食速度に関するデータを予め求めておくことにより、各エッチング処理を正確かつ容易に制御することができる。
【００１８】
図２は、第２のエッチング液である硝酸および硫酸の混合液の混合割合に対するパラジュウムの侵食速度を示すグラフである。横軸には、硝酸および硫酸の容積比が示されている。この容積比の和のうち１００に満たない分は水の容積を示す。また、縦軸はパラジュウムが受けるエッチング速度（Ａ゜／分）を示す。
このグラフに表されているように、硫酸８５％−硝酸９％（水６％）ないし硫酸９０％−硝酸６％（水４％）の割合のエッチング液がパラジュウムに対して１２００Ａ゜／分という最も高いエッチング速度を示す。
【００１９】
従って、この組成比のエッチング液を第２のエッチング液として用い、かつグラフのデータを得たと同一の液量および液温に維持した状態で第２の下地金属層２２をエッチング処理することにより、能率的にしかも高い再現性で以てエッチング処理を行うことができる。
もちろん、第１のエッチング液についてもその濃度に対するチタンの侵食速度を示すグラフを予め求め、これに基づいて第１の下地金属層２０をエッチング処理することが、能率的かつ正確な制御下でのエッチング処理を可能とする上で、望ましい。
【００２０】
パラジュウムからなる第２の下地金属層２２のための第２のエッチング液として、硝酸および過酸化水素水の混合液、硫酸および過酸化水素水の混合液あるいは硝酸、硫酸および酢酸の混合液を用いることができる。
しかしながら、安定した高い再現性を得て、正確な制御下でのエッチング処理を可能とする上で、第２のエッチング液として硝酸および硫酸の混合液を用いることが望ましい。
また、チタンに対する第１のエッチング液として、過酸化水素水に代えて、フッ素系のエッチング液を用いることができる。
【００２１】
本発明は以上の実施例に限定されない。第１の下地金属層２０−第２の下地金属層２２の組合せ例として、例えばクロム−銅、チタン−金、チタン−白金、チタンタングステン合金−パラジュウム、チタンタングステン合金−金を用いることができ、また三層の下地金属層として、クロム−銅−金を用いることができる。
また、このような下地金属層の構成に応じて、バンプの材料として金以外にも銅あるいは鉛錫合金等を適宜選択することができ、また各エッチング液をも適宜選択して組み合わせることができる。
また、本発明のバンプ電極を基板であるポリイミドフィルム上に形成されたそれぞれのリードパターンへの熱圧着に用いる例について説明したが、本発明のバンプ電極は、これに限らず、種々のワイヤレスボンディングに適用できる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明した本発明のバンプ電極製造方法では、各下地金属層毎にそれぞれの下地金属層を侵食するがバンプを侵食しないエッチング液に取り替えて、各下地金属層毎にエッチング処理することから、この各下地金属層毎のエッチング液の選択により、格別なバンプ保護手段を用いることなくしかもバンプを侵食させることなく、下地金属層の不要な部分を効果的に除去することができる。
従って、本発明によれば、バンプそのものを侵食することなくバンプ電極を形成することができ、バンプ電極の仕上がり寸法にバラツキを生じることなく、バンプ電極の品質および歩留まりの向上および製造コストの低減を図ることができ、またこのバンプ電極の組立て工程での品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るバンプ電極の製造工程を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係るエッチング液の組成とエッチング速度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 半導体基板
１４ アルミニウム電極
２０ 第１の下地金属層
２２ 第２の下地金属層
２６ バンプ
２８ バンプ電極

Claims (2)

1. 半導体チップの電極上に第１の下地金属層を形成する工程と、
   前記第１の下地金属層上に、前記第１の下地金属層とは異なる材料を含む第２の下地金属層を形成する工程と、
   前記第２の下地金属層の所定領域上に、前記第１及び第２の下地金属層の何れとも異なる材料を含むバンプ電極を形成する工程と、
   前記バンプ電極を形成した後に、前記第２の下地金属層の前記所定領域以外の領域部を、前記バンプ電極を侵食せずに前記第２の下地金属層を侵食する第２のエッチング液を用いて除去し、前記第１の下地金属層を、前記第２のエッチング液とは相違して前記バンプ電極を侵食せずに該第１の下地金属層を侵食する第１のエッチング液を用いて除去する工程とを有するバンプ電極製造方法において、
   前記第１の下地金属層はチタンを含み、前記第２の下地金属層はパラジウムを含み、前記バンプ電極は金から形成され、
   前記第１のエッチング液は過酸化水素であり、前記第２のエッチング液は硝酸及び硫酸の混合液であることを特徴とするバンプ電極製造方法。
2. 請求項１記載のバンプ電極製造方法において、
   前記第２のエッチング液における前記硫酸の占める割合が８５％〜９０％であることを特徴とするバンプ電極製造方法。

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