JP4057931B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、ハンダメッキ中の金属成分を溶出させる性質を有する剥離溶剤を使用してメッキレジストの除去を行う場合にも、共通電極膜のエッチングを確実に行うことができる半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ICウェハの上面に共通電極膜を形成し、パッド電極面に半田バンプを形成する方法として、パッド電極位置にレジストにて開口を形成し、ハンダ浴槽中に浸漬してメッキによりハンダバンプを形成するメッキバンプ法が知られている(例えば、本願出願人による特許文献1及び特許文献2参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−229091号公報(明細書の[0003]〜[0008]の記載参照)
【特許文献2】
特開2001−127206号公報(明細書の[0028]〜[0030],[0041]の記載及び図面の図2,図3参照)
【0004】
図5は、上記のメッキバンプ法によるバンプ形成工程の一例を概略的に説明するフロー図である。
(1) ICウェハ上の全面に、電解メッキを行うための共通電極膜をスバッタリング等で形成する(ステップS101)。この共通電極膜は、チタン・タングステン合金(TiW),チタン(Ti),ニッケル・バナジウム合金(Ni−V)又はクロム(Cr)等からなる下層と、銅(Cu),ニッケル(Ni),金(Au)又はパラジウム(Pd)等からなる上層とから構成されている。
(2) 上記の共通電極膜上にフォトレジストを塗布し(ステップS102)、アルミパッド部を開口(ステップS103)させた後、メッキレジストを形成する(ステップS104)。
(3) 前記アルミパッド部上に、Cuメッキ及びハンダメッキを連続して形成する(ステップS105)。
【0005】
(4) メッキレジストを剥離液で除去する(ステップS106)。
(5) 共通電極膜を、上層,下層の順でエッチングする(ステップS107)。
(6) ICウェハの全面にフラックスを塗布し(ステップS108)、ハンダメッキをリフローにより丸める(ステップS109)。
(7) フラックスを洗浄して除去する(ステップS110)。
以上により、ICウェハ上にバンプが形成される。
【0006】
ところで、上記工程(4)でメッキレジストを除去するときには、ハンダメッキに含まれる金属の一部を溶出させる性質の剥離溶剤を使用することがある。
例えば、剥離溶剤としてアルキルベンゼンスルホン酸を含んだものを使用すると、鉛・錫(Pb−Sn)合金を主成分とするハンダメッキからSn成分が溶出する。溶出したSn成分は、共通電極膜を形成しているCu等の金属膜に拡散して、Cu−Sn合金等の合金を生成することがある。Sn成分の溶出と合金生成の量は、ハンダメッキ中のSn含有量に比例して多くなる。特に、環境保護の観点から使用量が増大している鉛フリーハンダを用いる場合は、Sn含有量がPb−Snのハンダメッキに比して多くなるため、Cu−Sn合金等の合金生成が顕著である。
【0007】
上記したような合金は、例えば、Cu−Sn合金においては、エッチングを阻害するという問題がある。すなわち、エッチング液により共通電極膜のCu膜をエッチングする際に、エッチングが阻害されるためCuが残存する。また、上層のCuが残存すると、下層のTiW層をエッチングする際にもエッチングが阻害される。このようなエッチング不良の問題は、ハンダメッキをリフローしてバンプを形成したときに、バンプの周囲にCuおよびTiWの金属がドーナツ状に残って、半導体装置の性能を低下させたり、外観を悪化させたりするなど、品質に悪影響を及ぼすおそれがある。特に、このような問題は、鉛フリーハンダの場合に顕著になる。
【0008】
上記した問題点を、図6を参照しながらさらに詳細に説明する。
図6(a)は、(1)〜(3)の工程を経た後の状態を示している。ICウェハ2上には、PV層3,アルミパッド4及びCu層5aとTiW層5bとからなる共通電極膜5が形成されている。また、共通電極膜5の上には、メッキレジスト6が形成され、アルミパッド4と同位置に形成されたメッキレジスト6の開口には、Cuメッキとハンダメッキ8とが施されている。
【0009】
図6(b)に示すように、剥離溶剤を用いてメッキレジスト6を除去すると、剥離溶剤がハンダメッキ8に含有されているSn成分を溶出させ、ハンダメッキ8の傘下部分のCu層5aに、Cu−Sn合金を生成する(Cu−Sn合金が生成された部分を符号Iで示す)。
この状態でリフローを行うと、図6(c)に示すようにCu−Sn合金が生成された部分Iが、バンプ8′の外側に張り出す。そのため、Cu層5aのエッチングを行っても、この部分IのCu−Sn合金が除去されずにドーナツ状に残り、Cu層5aの下方に位置するTiW層も、除去されずに残ることになる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点にかんがみてなされたもので、メッキレジストを剥離溶剤で除去する際に、ハンダメッキからSn等の金属成分が溶出しても、この金属成分と共通電極膜を形成している金属との合金化を効果的に抑制することで、半導体装置の品質の低下を防止することができる半導体装置の製造方法を得ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の発明者は、ハンダメッキからSn等の金属成分が溶出しても、共通電極膜とハンダメッキとの間に保護層を設けることで前記金属成分との接触を断ち、これによって合金化を阻止できることに着眼した。
具体的に、本発明は、ICウェハ上に共通電極膜を形成する工程と、全面に保護層を形成する工程と、前記共通電極膜及び前記保護層の上にメッキレジストを形成する工程と、前記ICウェハ上の所定部位にハンダメッキを施す工程と、前記メッキレジストを剥離溶剤で除去する工程と、前記共通電極膜をエッチングする工程とを有する半導体装置の製造方法であって、前記保護層は、前記剥離溶剤によって溶出された前記ハンダメッキの成分と接触をしても反応又は化合を生じさせない材料で形成され、前記メッキレジストを形成する工程と前記ハンダメッキを施す工程との間に、前記ハンダメッキが施される部分の前記保護層を、前記メッキレジストをマスクとして部分的に除去する工程を設け、前記メッキレジストを除去する工程の後に、前記保護層を除去する工程を設けた方法である。
【0012】
この方法によれば、剥離溶剤によってハンダメッキから溶出する成分、例えば金属成分が溶出しても、この金属成分と共通電極膜の金属との接触が保護層によって規制されるので、共通電極膜の金属が、反応又は化合によって合金化する等の変化を規制することができる。
また、前記メッキレジストを形成する工程と前記ハンダメッキを施す工程との間で、前記ハンダメッキが施される部分の前記保護層を、前記メッキレジストをマスクとして部分的に除去するので、ハンダメッキ層の下に保護層が残存するという不都合を回避することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の半導体製造方法における工程を示すフロー図、図2〜図4は図1の工程図に対応した図である。
(1) ICウェハ2上の全面に、電解メッキを行うための共通電極膜5を成膜する。この共通電極膜5は、先に従来例で説明したように、下層のTiW(又はTi、Ni−V、Cr)層5bと上層のCu層5aを、それぞれ、スバッタリング等で形成してなっている(ステップS1)。
【0017】
(2) 図2(a)に示すように、共通電極膜の上に、下層と同じ金属(TiW)で保護層9を形成する。この保護層9は、ICウェハ2上の少なくともハンダメッキ8が施される部分、好ましくは全面に形成する(ステップS2)。
この保護層9の形成は、共通電極膜5の形成工程と同一の工程で、スパッタリング等によって行うことができる。
もちろん、共通電極膜5の形成工程と異なる工程で保護層9を形成してもよく、蒸着法等の他の成膜方法で保護層9を形成するようにしてもよい。
【0018】
(3) 共通電極膜5及び保護層9上にフォトレジストを塗布し(ステップS3)、アルミパッド部を開口(ステップS4)させた後、図2(b)に示すように、メッキレジスト6を形成する(ステップS5)。
(4) 図2(c)に示すように、メッキレジスト6をマスクとして、開口の内部に突出する保護層9の一部をエッチングにより除去する(ステップS6)。
これは、Cuメッキ7及びハンダメッキ8を施したときに、保護層9がCuメッキ7及びハンダメッキ8の下敷きとなって、保護層9の除去が困難になることを防止するためである。
【0019】
(5) 図3(a)に示すように、アルミパッド4上に、Cuメッキ7及びハンダメッキ8を連続して形成する(ステップS7)。
(6) 図3(b)に示すように、メッキレジスト6を剥離溶剤で除去する(ステップS8)。
(7) ICウェハ2の全面にフラックスを塗布し(ステップS9)、図3(c)に示すように、ハンダメッキ8をリフローにより丸めてバンプ8′を形成する(ステップS10)。
(8) フラックスを洗浄して除去する(ステップS11)。
【0020】
(9) 図4(a)に示すように、保護層9をエッチングによって除去する(ステップS12)。
(10) 図4(b)に示すように、上層のCu層5aをエッチングによって除去した後、図4(c)に示すように、下層のTiW層5bをエッチングによって除去する(ステップS13)。
以上により、ICウェハ2上にバンプ8′が形成される。
【0021】
上記の工程によれば、図3(b)及びステップS8におけるメッキレジスト6の剥離工程で、ハンダメッキ8からSn成分の溶出が生じても、保護層9が溶出したSn成分とCu層5aとの接触を阻止しているので、Cu−Sn合金の生成を効果的に抑制することができる。そのため、本発明では、エッチングを行う際にCu層5a及びTiW層5bの残存がなく、性能及び外観に優れた半導体装置を得ることができる。
【0022】
また、この実施形態では、図3(c)及び図4(a)〜(c)に示すように、ハンダメッキ8のリフローを行った後に保護層9を除去するようにしているので、保護層9の上に覆い被さるハンダメッキ8の、いわゆる傘の部分をきわめて小さくすることができ、保護層9を簡単かつ確実に除去することができるほか、共通電極膜5のエッチングも容易かつ確実に行うことができるという利点がある。この実施形態のこのような利点は、特にバンプ径が大きく、ハンダメッキ8の径方向の張り出し量が大きい、つまり、傘の部分の大きい半導体装置の製造に有利である。
【0023】
さらに、この実施形態では、保護層9によってCu層5aが残存しにくいようにしていること、及び、ハンダメッキ8のリフローを行った後に保護層9及びCu層5aのエッチングを行って、確実にCu層5aを除去するようにしていることにより、ハンダメッキ8を丸める際にハンダメッキ8とCu層5aとの接触がなくなり、ハンダ濡れによるハンダつぶれを効果的に抑制することができるという利点がある。
【0024】
本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態により何ら限定されるものではない。
例えば、上記の説明では、リフローによってハンダ丸めを行った後に共通電極膜5及び保護層9のエッチングを行うようにしているが、従来例で説明したように、共通電極膜5及び保護層9のエッチングの後に、リフローによってハンダ丸めを行うようにしてもよい。
【0025】
また、上記の説明では、保護層9を形成する材料は、共通電極膜5を形成している金属層5b(TiW)と同一の金属であるとして説明したが、必ずしも共通電極膜5の金属と同一である必要はなく、異なる種類の金属を用いることも可能である。また、金属以外の材料、例えば、樹脂を用いることも可能である。この場合は、剥離溶剤及びハンダメッキ8から溶出する成分と接触しても反応や化合を生じさせない樹脂を選択する。
さらに、保護層9の除去はエッチング以外の他の方法によって行うようにしてもよい。
【0026】
また、本発明は、剥離溶剤等によって溶出する一の金属と、この一の金属と合金が生成される他の金属との接触を有効に防止することができる。そのため、ハンダメッキ8から溶出する金属成分はSnに限らず、他の金属成分であってもよいし、この金属成分と金属化合物を生成する金属はCu以外の他の金属であってもよい。さらに、一般に使用されているPbSn共晶ハンダのほか、鉛フリーハンダ、PbSn高温ハンダなど、あらゆる種類のハンダに適用が可能である。
【0027】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、剥離溶剤によってSn等の金属成分が溶出しても、共通電極膜を形成している金属との合金の生成を効果的に抑制することができる。そのため、保護層を含めて、共通電極膜をエッチングによってほぼ完全に除去することができ、性能及び外観に優れた高品質の半導体装置を製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体製造方法におけるバンプ形成工程の一例を概略的に説明するためのフロー図である。
【図2】図1の工程図に対応した図である。
【図3】図2の工程図に連続する図である。
【図4】図3の工程図に連続する図である。
【図5】本発明の従来例にかかり、メッキバンプ法によるバンプ形成工程の一例を概略的に説明するためのフロー図である。
【図6】従来の半導体装置の製造方法における問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
2 ICウェハー
3 PV層
4 アルミパッド
5 共通電極膜
5a Cu層
5b TiW層
6 メッキレジスト
7 Cuメッキ
8 ハンダメッキ
8′ バンプ
9 保護層
Claims (1)
- ICウェハ上に共通電極膜を形成する工程と、全面に保護層を形成する工程と、前記共通電極膜及び前記保護層の上にメッキレジストを形成する工程と、前記ICウェハ上の所定部位にハンダメッキを施す工程と、前記メッキレジストを剥離溶剤で除去する工程と、前記共通電極膜をエッチングする工程とを有する半導体装置の製造方法であって、
前記保護層は、前記剥離溶剤によって溶出された前記ハンダメッキの成分と接触をしても反応又は化合を生じさせない材料で形成され、
前記メッキレジストを形成する工程と前記ハンダメッキを施す工程との間に、前記ハンダメッキが施される部分の前記保護層を、前記メッキレジストをマスクとして部分的に除去する工程を設け、
前記メッキレジストを除去する工程の後に、前記保護層を除去する工程を設けたこと、
を特徴とする半導体装置の製造方法。
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