JP4067643B2 - 半導体装置の製造方法及び半導体装置を製造するための製造装置 - 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及び半導体装置を製造するための製造装置に係り、特に半導体基板であるウエハのバックグラインド処理後のバンプ電極の形成に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
バンプ電極は、半導体集積回路が形成された半導体基板と相対する基板・フィルムキャリア・リードフレーム等を接続するために、半導体集積回路のボンディングパットに形成される突起電極のことである。その製造方法には、電気メッキ方式やボールボンド方式等がある。特に、電気メッキ方式はバンプ電極のファインピッチ形成や大量生産性に優れ、現在、金バンプ電極に代表されるバンプ電極形成技術の主流となっている。
【0003】
ここでバンプ電極を形成する半導体基板の構造について説明する。
【0004】
バンプ電極を形成する半導体基板上には、半導体集積回路が形成され、その表面がシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の表面保護膜で覆われ、バンプ電極が形成される部位にホトリソ及びエッチングにより開口部が形成される。
【0005】
半導体集積回路は、製造コスト低減の理由により、ウエハの大口径化が進んでいる。ウエハの大口径化と共にウエハも厚くなり、フィルムキャリア等の薄型実装、及びダイシング工程の要求により、バックグラインド処理で裏面を研磨した、集積回路のバンプ電極の形成が求められている。
【0006】
バックグラインドの処理方法としては、まず、表面をイクロステープで保護し、グラインダーで裏面を研磨する。次に、イクロステープを剥がし、必要に応じて研磨のダメージを取り除くための裏面エッチングを行う。研磨したウエハ厚は250μm〜500μmとなり、研磨による半導体基板の結晶ダメージ及びウエハの反りによるストレスを持った半導体基板となっている。
【0007】
ここで、電極メッキ方式の一般的な金バンプ電極の形成方式について説明する。
【0008】
まず、バンプ電極を形成する前述した半導体基板が準備され、バンプ電極の下地となる金属薄膜が半導体基板上に形成される。金属薄膜は、半導体基板に対する密着性、半導体集積回路を構成する配線金属への拡散防止性及びバンプ電極の形成でのメッキ電流の供給経路としての機能を持つ。
【0009】
次に、前述した金属薄膜上に、バンプ電極のメッキ形状を決定する開口部をレジスト膜で形成する。該当するレジスト膜は、一般的にホトリソグラフィー技術を使用して形成されるが、半導体集積回路構造の形成に用いるレジストと異なり、高粘度のレジストで20μm〜40μmと厚く塗布され、高温の熱処理によりレジストを硬化し、耐メッキ液性を向上させている。
【0010】
次に、メッキ液に浸された半導体基板上に前述した金属薄膜にメッキ電流を流すことにより、半導体基板上のレジスト膜開口部内にメッキを析出させバンプ電極を形成する。不要となったレジスト膜を剥離剤で除去し、形成されたメッキ電極をマスクにして、半導体基板上の金属膜をエッチングする。その後、必要に応じて熱処理を行いバンプ電極構造は形成される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の方法では、以下のような問題点があった。
【0012】
図9は従来のバンプ電極の形成工程の現像槽とバンプ電極の形成工程の断面図である。
【0013】
この図において、801は現像槽、802は現像液、803は半導体基板、804は裏面研磨面、805は絶縁膜、806は層間膜、807はバンプ電極の形成工程における金属薄膜、808はバンプ電極の形成におけるレジスト、809は開口部、810はレジスト欠陥(クラック)を示す。
【0014】
まず、図9(a)に示すように、裏面を研磨した半導体基板803上にバンプ電極を形成するために、高粘度のレジスト808を厚く塗布し硬化させ、バンプ電極を形成する部分に露光を行い現像工程でレジスト808を、図9(b)に示すように、現像液802で開口すると、半導体基板の裏面研磨面804が露出しているため、バンプ電極を形成する金属薄膜807との間に電池効果、電位差及び層間膜、レジストの引っ張り応力等により、レジスト808にストレスが加わり、図9(c)に示すように、レジストクラック810が発生する。レジストクラック810が発生すると、バンプ電極の形成工程のメッキに不具合を発生させバンプ電極の外観異常となり問題となっている。
【0015】
本発明は、上記問題点を除去し、バンプ電極の形成におけるレジストクラックの発生を防止し、信頼性の高い半導体装置の製造方法及び半導体装置を製造するための製造装置を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕半導体装置の製造方法において、表面と、バックグラインド処理が行われた裏面とを有する半導体基板を準備する工程と、前記半導体基板の表面上に金属薄膜を形成する工程と、前記半導体基板の裏面上に電池効果防止膜を形成する工程と、前記電池効果防止膜が形成された前記半導体基板の前記金属薄膜の表面上にレジスト膜を形成する工程と、前記金属薄膜の表面上に定義されたバンプ電極形成予定領域上に位置する前記レジスト膜が除去されるよう、前記レジスト膜に露光処理を行う工程と、前記半導体基板を現像液に曝すことによって、前記バンプ電極形成予定領域上に位置する露光処理された前記レジスト膜を除去する工程と、前記金属薄膜に電流を流すことにより、前記レジスト膜をマスクとして前記バンプ電極形成予定領域上にバンプ電極を形成する工程と、を備えるようにしたものである。
【0017】
〔2〕上記〔1〕記載の半導体装置の製造方法において、前記電池効果防止膜は、前記金属薄膜と同じ金属である。
【0018】
〔3〕上記〔1〕記載の半導体装置の製造方法において、前記電池効果防止膜は、前記金属薄膜の厚さよりも厚くなるようにしたものである。
【0019】
〔4〕上記〔1〕記載の半導体装置の製造方法において、前記電池効果防止膜は、ケミカル酸化膜である。
【0020】
〔5〕上記〔1〕記載の半導体装置の製造方法において、前記電池効果防止膜は、レジスト膜である。
【0021】
〔6〕上記〔1〕記載の半導体装置の製造方法において、前記電池効果防止膜を形成する工程は、前記金属薄膜を形成する工程と同時に行われるようにしたものである。
【0022】
〔7〕上記〔1〕記載の半導体装置の製造方法において、前記レジスト膜を除去する工程は、前記半導体基板の表面側のみを現像液に曝すことによって、前記バンプ電極形成予定領域上に位置する露光処理された前記レジスト膜を除去するようにしたものである。
【0023】
〔8〕裏面にバックグラインド処理を行った半導体基板の表面上に、バンプ電極を形成するための金属薄膜を有する半導体装置を製造するための製造装置において、前記半導体基板の表面上に前記金属薄膜が形成されると同時に、前記半導体基板の裏面上にも前記金属薄膜が回り込み形成されるよう、前記半導体基板の裏面を支持するウエハ支持ピンを有するスパッタ装置を具備するようにうしものである。
【0024】
〔9〕裏面にバックグラインド処理を行った半導体基板の表面上に、バンプ電極を形成するためのレジスト膜を有する半導体装置を製造するための製造装置において、前記レジスト膜が液槽内に貯められた現像液に接触され、かつ前記半導体基板の裏面が前記現像液に接触されないよう、前記半導体基板を支持するウエハ支持治具を有する現像装置を具備するようにしたものである。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0026】
図1は本発明の第1実施例を示すバンプ電極の形成工程図である。
【0027】
(1)まず、図1(A)に示すように、半導体基板100の裏面研磨を行い、裏面研磨面101を得る。ここで、102は層間膜、103はボンディングパット配線である。
【0028】
(2)次に、図1(B)に示すように、その上にバンプ電極の形成工程における金属薄膜104を形成する。
【0029】
(3)次に、図1(C)に示すように、半導体基板100の裏面研磨面101に電池効果防止膜105を形成する。
【0030】
(4)次に、図1(D)に示すように、レジスト106を形成し、レジスト開口部106Aを形成する。
【0031】
(5)次に、図1(E)に示すように、レジスト開口部106Aにバンプ電極107を形成する。
【0032】
(6)次に、図1(F)に示すように、レジスト106を除去し、その後、金属薄膜104及び電池効果防止膜105のエッチングを行い、バンプ電極の形成工程は完了する。
【0033】
このように第1実施例では、半導体基板100の裏面研磨面101に電池効果防止膜105を形成して、レジスト開口部106Aの形成工程での電池効果、電位差によるレジストクラックの発生を防止するようにしている。
【0034】
図2は本発明の第2実施例を示すスパッタ装置のチャック構造の模式図である。
【0035】
この図に示すように、200は半導体基板、201は裏面研磨面、202は層間膜、203はボンディングパット配線、204は金属薄膜、205は電池効果防止膜、208はターゲット金属、209はウエハ支持ピン、210はウエハチャックを示している。
【0036】
図3はそのバンプ電極の形成工程断面図である。
【0037】
(1)まず、図3(A)に示すように、半導体基板200の裏面研磨を行い、裏面研磨面201を得る。ここで、202は層間膜、203はボンディングパット配線である。
【0038】
(2)次に、図3(B)に示すように、その上にバンプ電極の形成工程における金属薄膜204を形成すると同時に、半導体基板200の裏面研磨面201に電池効果防止膜205を形成する。
【0039】
(3)次に、図3(C)に示すように、レジスト206を形成し、レジスト開口部206Aを形成する。
【0040】
(4)次に、図3(D)に示すように、レジスト開口部206Aにバンプ電極207を形成し、その後、レジスト206を除去し、金属薄膜204及び電池効果防止膜205のエッチングを行い、バンプ電極の形成工程は完了する。
【0041】
ここで、電池効果防止膜を形成する方法として、図2に示すように、バンプ電極の形成工程における金属薄膜の形成装置により、ウエハチャック210に交換可能なウエハ支持ピン209等で間隔を開けることによって、金属薄膜を薄くつける方法を採用することができ、その電池効果防止膜205は、バンプ電極の形成工程の金属薄膜エッチング工程で取り除かれる。
【0042】
このように第2実施例によれば、電池効果防止膜の形成を金属薄膜の形成と同時に実施することができ、格別の作業工程の追加を伴うことなく、レジストクラックの発生の防止を図ることができる。
【0043】
図4は本発明の第3実施例を示すバンプ電極の形成工程断面図である。
【0044】
(1)まず、図4(A)に示すように、半導体基板300の裏面研磨を行い、裏面研磨面301を得る。そして、表面には金属薄膜302、裏面研磨面301には電池効果防止膜としての単層膜(例:チタン)303をスパッタ又は蒸着により形成する。
【0045】
(2)次に、図4(B)に示すように、レジスト304を形成し、レジスト開口部304Aを形成する。
【0046】
(3)次に、図4(C)に示すように、レジスト開口部304Aにバンプ電極305を形成し、その後、レジスト304を除去し、金属薄膜302のエッチングを行い、バンプ電極305を形成することができる。
【0047】
このように第3実施例によれば、電池効果防止膜の形成ができ、レジストクラックの発生を防止することができるとともに、金属薄膜以上の膜厚を裏面研磨面301に付けることにより、(i)研磨された薄い半導体基板が補強され、バンプ電極の形成工程でのウエハ割れを低減できる。(ii)メッキ電流の供給経路が両面にできるため、裏面から電流供給することが可能となる。(iii) 金属薄膜の引っ張り応力のバランスがとれ、ウエハの反りが改善されパターン形成の精度の向上を図ることができる。
【0048】
図5は本発明の第4実施例を示すバンプ電極の形成工程断面図である。
【0049】
(1)まず、図5(A)に示すように、半導体基板400の裏面研磨を行い、裏面研磨面401を得る。そして、表面には金属薄膜402、裏面研磨面401にはケミカル酸化膜403を形成する。
【0050】
(2)次に、図5(B)に示すように、レジスト404を形成し、レジスト開口部404Aを形成する。
【0051】
(3)次に、図5(C)に示すように、レジスト開口部404Aにバンプ電極405を形成し、その後、レジスト404を除去し、金属薄膜402のエッチングを行い、バンプ電極405を形成する。
【0052】
このように、電池効果防止膜を形成する方法として、バンプ電極の形成工程における金属薄膜形成後、金属薄膜をマスクに酸化薬品(例:過酸化水素水)で半導体基板の裏面研磨面を酸化して保護膜を形成することにより、バンプ電極の形成後も、裏面研磨面の保護膜として使用することができる。
【0053】
したがって、第4実施例によれば、電池効果防止膜の形成が簡単な工程ででき、レジストクラックの発生を防止することができると共に、裏面研磨面を酸化することにより裏面研磨面の結晶が安定し、ダイシング工程でのチップクラックを減少することができる。
【0054】
図6は本発明の第5実施例を示すバンプ電極の形成工程断面図である。
【0055】
(1)まず、図6(A)に示すように、半導体基板500の裏面研磨を行い、裏面研磨面501を得る。そして、表面には金属薄膜502、裏面研磨面501にはダイスボンディング性の良い金属膜(例:チタン/金)503を形成する。
(2)次に、図6(B)に示すように、レジスト504を形成し、レジスト開口部504Aを形成する。
【0056】
(3)次に、図6(C)に示すように、レジスト開口部504Aにバンプ電極505を形成し、その後、レジスト504を除去し、金属薄膜502のエッチングを行い、バンプ電極505を形成する。
【0057】
このように、電池効果防止膜を形成する方法として、半導体基板の裏面研磨面にダイスボンディング性の良い金属膜(例:チタン/金)503をスパッタ又は蒸着して防止膜を形成するため、金属薄膜のエッチング工程でエッチングされず、ダイスボンド精度の向上膜として使用することができる。
【0058】
したがって、第5実施例によれば、電池効果防止膜の形成が簡単な工程ででき、レジストクラックの発生の防止が図れると共に、(i)ダイスボンディング工程で有効な金属薄膜が利用でき、ダイスボンディング性の精度が向上する。(ii)メッキ電流の供給経路が両面にできるため、裏面から電流を供給することが可能となる等の効果がある。
【0059】
図7は本発明の第6実施例を示すバンプ電極の形成工程断面図である。
【0060】
(1)まず、図7(A)に示すように、半導体基板600の裏面研磨を行い、裏面研磨面601を得る。そして、表面には金属薄膜602、裏面研磨面601には厚膜レジスト603を形成する。
【0061】
(2)次に、図7(B)に示すように、レジスト604を形成し、レジスト開口部604Aを形成する。
【0062】
(3)次に、図7(C)に示すように、レジスト開口部604Aにバンプ電極605を形成し、その後、レジスト604を除去するとともに、厚膜レジスト603を除去し、その後、金属薄膜602のエッチングを行い、バンプ電極605を形成する。
【0063】
このように、電池効果防止膜を形成する方法として、レジスト開口用のレジストを塗布する前に、半導体基板の裏面研磨面にバンプ電極の形成工程で使用するタイプと同じ厚膜レジスト603を塗布して保護膜を形成し、この厚膜レジスト603はレジスト除去工程で取り除かれる。
【0064】
したがって、第6実施例によれば、電池効果防止膜の形成作業が簡単にでき、レジストクラックの発生を防止すると共に、厚膜レジストの引っ張り応力のバランスがとれ、ウエハの反りが改善されパターン形成の精度が向上する。
【0065】
図8は本発明の第7実施例を示す吹き上げ循環式現像装置の模式図である。
【0066】
この図において、700は半導体基板、701は裏面研磨面、702はレジスト開口部、703はレジスト、704は現像液、705は貯液槽、706はウエハ支持治具、707は吹き上げ循環ポンプを示す。このように、この吹き上げ式現像装置は、裏面研磨面701を液外に分離させ、電池効果によるレジストクラックの発生を防止するようにしている。
【0067】
図8に示すように、ウエハ支持治具706に半導体基板700を裏面研磨面701が上になるようにセットし、吹き上げ循環ポンプ707により現像液704をレジスト703に接触させる。この現像装置の構造では、現像液704は半導体基板700の裏面研磨面701と接触しないため、レジスト703が開口しても電池効果が発生しない。
【0068】
このように第7実施例によれば、電池効果防止膜の形成が簡単にでき、レジストクラックの発生の防止が図れる。また、この現像装置は、現像液を循環して使用するため、現像液を有効に使えると共に、数個のウエハ支持治具を準備することにより、厚膜を同時に現像することが可能である。
【0069】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【0070】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【0071】
(A)半導体基板の裏面研磨面に電池効果防止膜を形成することにより、バンプ電極の形成のレジスト開口部の形成工程での電池効果によるレジストクラックの発生を防止することができる。
【0072】
(B)電池効果防止膜の形成を金属薄膜の形成と同時に実施することができ、格別の作業工程の追加を伴うことなく、レジストクラックの発生を防止することができる。
【0073】
(C)電池効果防止膜の形成ができ、レジストクラックの発生を防止するとともに、金属薄膜以上の膜厚を裏面研磨面に付けることにより、(i)研磨された薄い半導体基板が補強され、バンプ電極の形成工程でのウエハ割れが低減できる。(ii)メッキ電流の供給経路が両面にできるため、裏面からも電流供給することが可能となる。(iii) 金属薄膜の引っ張り応力のバランスがとれ、ウエハの反りが改善されパターン形成の精度の向上を図ることができる。
【0074】
(D)電池効果防止膜の形成が簡単な作業ででき、レジストクラックの発生を防止すると共に、裏面研磨面を酸化することにより裏面研磨面の結晶が安定し、ダイシング工程でのチップクラックを減少することができる。
【0075】
(E)電池効果防止膜の形成ができ、レジストクラックの発生を防止すると共に、(i)ダイスボンディング工程で有効な金属薄膜が利用でき、ダイスボンディング性の精度が向上する。(ii)メッキ電流の供給経路が両面にできるため、裏面から電流を供給することが可能となる。
【0076】
(F)電池効果防止膜の形成作業が簡単にでき、レジストクラックの発生を防止すると共に、厚膜レジストの引っ張り応力のバランスがとれ、ウエハの反りが改善されパターン形成の精度が向上する。
【0077】
(G)電池効果防止膜の形成ができ、レジストクラックの発生の防止が図れる。また、この現像装置は、現像液を循環して使用するため、現像液を有効に使えると共に、数個のウエハ支持治具を準備することにより、厚膜を同時に現像することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例を示すバンプ電極の形成工程図である。
【図2】 本発明の第2実施例を示すスパッタ装置のチャック構造の模式図である。
【図3】 本発明の第2実施例を示すバンプ電極の形成工程断面図である。
【図4】 本発明の第3実施例を示すバンプ電極の形成工程断面図である。
【図5】 本発明の第4実施例を示すバンプ電極の形成工程断面図である。
【図6】 本発明の第5実施例を示すバンプ電極の形成工程断面図である。
【図7】 本発明の第6実施例を示すバンプ電極の形成工程断面図である。
【図8】 本発明の第7実施例を示す吹き上げ循環式現像装置の模式図である。
【図9】 従来のバンプ電極の形成工程の現像槽とバンプ電極の形成工程の断面図である。
【符号の説明】
100,200,300,400,500,600,700 半導体基板
101,201,301,401,501,601,701 裏面研磨面
102,202 層間膜
103,203 ボンディングパット配線
104,204,302,402,502,602 金属薄膜
105,205 電池効果防止膜
106,206,304,404,504,604,703 レジスト
106A,206A,304A,404A,504A,604A,702
レジスト開口部
107,207,305,405,505,605 バンプ電極
208 ターゲット金属
209 ウエハ支持ピン
210 ウエハチャック
303 単層膜(例:チタン)
403 ケミカル酸化膜
503 ダイスボンディング性の良い金属膜(例:チタン/金)
603 厚膜レジスト
704 現像液
705 貯液槽
706 ウエハ支持治具
707 吹き上げ循環ポンプ
Claims (9)
- 表面と、バックグラインド処理が行われた裏面とを有する半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板の表面上に金属薄膜を形成する工程と、
前記半導体基板の裏面上に電池効果防止膜を形成する工程と、
前記電池効果防止膜が形成された前記半導体基板の前記金属薄膜の表面上にレジスト膜を形成する工程と、
前記金属薄膜の表面上に定義されたバンプ電極形成予定領域上に位置する前記レジスト膜が除去されるよう、前記レジスト膜に露光処理を行う工程と、
前記半導体基板を現像液に曝すことによって、前記バンプ電極形成予定領域上に位置する露光処理された前記レジスト膜を除去する工程と、
前記金属薄膜に電流を流すことにより、前記レジスト膜をマスクとして前記バンプ電極形成予定領域上にバンプ電極を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記電池効果防止膜は、前記金属薄膜と同じ金属であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記電池効果防止膜は、前記金属薄膜の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記電池効果防止膜は、ケミカル酸化膜であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記電池効果防止膜は、レジスト膜であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記電池効果防止膜を形成する工程は、前記金属薄膜を形成する工程と同時に行われることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記レジスト膜を除去する工程は、前記半導体基板の表面側のみを現像液に曝すことによって、前記バンプ電極形成予定領域上に位置する露光処理された前記レジスト膜を除去することを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 裏面にバックグラインド処理を行った半導体基板の表面上に、バンプ電極を形成するための金属薄膜を有する半導体装置を製造するための製造装置において、
前記半導体基板の表面上に前記金属薄膜が形成されると同時に、前記半導体基板の裏面上にも前記金属薄膜が回り込み形成されるよう、前記半導体基板の裏面を支持するウエハ支持ピンを有するスパッタ装置を具備することを特徴とする半導体装置を製造するための製造装置。 - 裏面にバックグラインド処理を行った半導体基板の表面上に、バンプ電極を形成するためのレジスト膜を有する半導体装置を製造するための製造装置において、
前記レジスト膜が液槽内に貯められた現像液に接触され、かつ前記半導体基板の裏面が前記現像液に接触されないよう、前記半導体基板を支持するウエハ支持治具を有する現像装置を具備することを特徴とする半導体装置を製造するための製造装置。
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JP17577798A JP4067643B2 (ja) | 1998-06-23 | 1998-06-23 | 半導体装置の製造方法及び半導体装置を製造するための製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP17577798A JP4067643B2 (ja) | 1998-06-23 | 1998-06-23 | 半導体装置の製造方法及び半導体装置を製造するための製造装置 |
Publications (2)
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