JP4324572B2

JP4324572B2 - バンプの形成方法

Info

Publication number: JP4324572B2
Application number: JP2005058955A
Authority: JP
Inventors: 孝之陶山; 克至小林; 泰一水口; 雅一稲垣; 欣一納谷
Original assignee: カシオマイクロニクス株式会社
Priority date: 2005-03-03
Filing date: 2005-03-03
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2025-03-03
Also published as: JP2006245288A

Description

本発明は、電極上にバンプを形成するバンプの形成方法に係り、特にバンプ・ピッチを超微細に維持し続けることができる技術に関する。

携帯電話やデジタルカメラ等のさまざまな機器の小型化・高機能化に伴い、LSI（Large Scale Integration）やLSIパッケージの小型化を実現するバンプ・ピッチ（互いに隣接するバンプ同士の間隔）の微細化への要求が高まっている。近年では、LSIやLSIパッケージの実装面積の縮小に適した接続方法として「フリップチップ接続」が採用されているが、当該フリップチップ接続では、半田製のバンプを溶融させて接続している。その際、互いに隣接するバンプ同士が接触してショートが発生する可能性があるため、一般的にバンプ・ピッチを２００〜２５０μｍ程度に保持している。

しかしながら、LSIやLSIパッケージの更なる小型化を図るには、バンプ・ピッチの微細化が不可欠な課題となっており、バンプ・ピッチの微細化を巡る種々の技術が開発されている（例えば非特許文献１参照）。

具体的に、非特許文献１に記載の技術では、フォトレジスト材料の改良，フォトレジスト・パターニング時の露光・現像パラメータの最適化，めっき時に用いる電流の精密なコントロール等によりバンプ・ピッチの微細化を図る旨記載されており、その技術を用いたバンプの形成方法がそのページ中の後半部分に図面を用いて掲載されている。

当該ページ中の図面を用いたバンプの形成方法を簡単に説明すると、始めに「１）ウェハ」に示す通り、ウェハ（無数のドット状を呈した部位）上に電極（青色を呈した部位）と保護膜（青色斜線を呈した部位）とを形成する。ここでは、保護膜の端部をウェハ上から電極の一部に跨るように形成し、その開口部（保護膜同士の隙間）から電極の表面を露出させる。

そして「２）シード層形成」，「３）フォトレジスト・パターニング、はんだめっき」，「４）フォトレジスト剥離、シード層エッチング」の各処理を経て、露出した状態の電極をシード層（緑色を呈した部位及びオレンジ色斜線を呈した部位で電極とバンプとの密着性を高める下地金属膜に相当するもの）等で完全に覆い、その後「５）リフロー、バンプ形成」の処理でバンプをリフローさせて略球形状のバンプを形成する。
"超微細ピッチはんだバンプを形成、接続する技術を実用化〜世界初！３５μｍピッチはんだバンプの形成、接続を実現〜"，［online］，２００３年１２月１５日，富士通株式会社，［２００５年２月２８日検索］，インターネット＜URL：http://pr.fujitsu.com/jp/news/2003/12/15.html＞

しかしながら、非特許文献１に記載の技術では、「３）フォトレジスト・パターニング、はんだめっき」から「５）リフロー、バンプ形成」までの各処理に示す通り、電極の一部に跨った保護膜上にフォトレジストのパターンを形成して半田のめっき処理を施し、当該保護膜に対しバンプが重複するように当該バンプを形成しているため、互いに隣接する電極同士の間隔を狭めようとすると、それと同時にバンプ同士の間隔も狭まり、電極同士が接触するより先にバンプ同士が接触する可能性がある。そのため、電極同士の間隔にはバンプ・ピッチに起因する一定の限界があり、それ以上電極同士の間隔を狭めることができない。
本発明の目的は、電極同士の間隔を狭めてもバンプ・ピッチを超微細に維持し続けることができるバンプの形成方法を提供することである。

上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、
保護膜の開口部から露出した電極であってＡｌ又はその合金製の前記電極上にバンプを形成するバンプの形成方法において、
前記開口部より狭い第２の開口部を有する第１のレジストのパターンを形成する第１のパターン形成工程と、
前記第１のパターン形成工程後に、前記電極と前記バンプとの間に介在させる第１の下地金属膜であってＴｉ、ＴｉＷ又はＴｉＮで構成される前記第１の下地金属膜を前記電極及び前記レジスト上に形成する第１の下地金属膜形成工程と、
前記第１の下地金属膜形成工程後に、前記電極と前記バンプとの間に介在させる第２の下地金属膜を前記第１の下地金属膜上に形成する第２の下地金属膜形成工程と、
前記第２の下地金属膜形成工程後に、前記第１のレジストのパターンと同様の第２のレジストのパターンを前記第２の下地金属膜上に形成する第２のパターン形成工程と、
前記第２のパターン形成工程後に、前記第２の開口部に対し、前記バンプを構成する金属でめっき処理を施して前記バンプを形成するめっき工程と、
前記めっき工程後に、前記第２のレジストを除去する第１の除去工程と、
前記第１の除去工程後に、前記バンプをマスクとして所定の第１のエッチャントで前記第２の下地金属膜をエッチングする第１のエッチング工程と、
前記第１のエッチング工程後に、前記バンプをマスクとして過酸化水素水とアルカリ塩とを混合したｐＨ６．０〜８．０の第２のエッチャントで前記第１の下地金属膜をエッチングする第２のエッチング工程と、
前記第２のエッチング工程後に、前記第１のレジストを除去する第２の除去工程と、
を備えることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載のバンプの形成方法において、
前記バンプがＰｂを含む材料で構成されており、
前記第２のエッチャントがＥＤＴＡを含むことを特徴としている。
請求項３に記載の発明は、
請求項１又は２に記載のバンプの形成方法において、
前記アルカリ塩が水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、炭酸ナトリウム又は炭酸カリウムであることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のバンプの形成方法において、
前記第２の下地金属膜がＣｕ、Ｎｉ又はＡｕで構成されていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明では、第１，第２の各パターン形成工程において保護膜の開口部より狭い第２の開口部を有する第１，第２の各レジストのパターンを形成し、めっき工程においてその第２の開口部に対しめっき処理を施してバンプを形成するから、形成された当該バンプは電極上に占める占有面積が保護膜の開口部より狭く、電極の一部に跨った保護膜と重複することはない。

そのため、当該バンプのバンプ・ピッチは電極同士の間隔より常に狭く、互いに隣接する電極同士の間隔を狭めようとしても、電極同士が接触するより先にバンプ同士が接触することはない。以上から、請求項１に記載の発明では、電極同士の間隔を狭めてもバンプ・ピッチを超微細に維持し続けることができる。

また、請求項１に記載の発明では、第２の除去工程の前に第１，第２の各エッチング工程の処理をおこなうから、バンプが第１のレジストで囲まれた状態で第１，第２の各下地金属膜が第１，第２の各エッチング工程の処理の用に供される。そのため、第１，第２の各エッチング工程においては、第１，第２の各下地金属膜は実質的に電極との境界部分でエッチャントの浸入を受けず、当該境界部分の第１，第２の各下地金属膜がサイドエッチングされることはない。

以上から、請求項１に記載の発明では、電極とバンプとの間に設計通りに第１，第２の各下地金属膜を介在させることができ、第１，第２の各下地金属膜による電極とバンプとの密着度を設計通りに維持することができる。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。ただし、以下の第１，第２の各実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲は第１，第２の各実施形態及び図示例に限定されるものではない。

［第１の実施形態］
図１は半導体装置１００の構成を示す断面図である。
図１に示す通り、半導体装置１００はフリップ・チップ、ウェハレベルパッケージ又はチップサイズパッケージとして用いられるものであり、シリコン製のウェハ２を有している。

ウェハ２の図１中上面は公知の半導体素子（図示略）が形成された能動面２ｂとなっており、その裏面が受動面２ａとなっている。受動面２ａ下には半導体装置１００を保護する保護膜１が形成されている。保護膜１は機械的な衝撃からチッピングが発生するのを防止したり、半導体装置１００を実装用基板に実装した場合に発生する応力や光から当該半導体装置１００を保護したりするもので、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、液晶ポリマー等から構成されている。なお、保護膜１はなくてもよい。

他方、能動面２ｂ上にはＳｉＯ_２のガラス質の酸化膜３が形成されており、酸化膜３上にはＡｌ又はその合金製の電極４とＳｉＮ，ＳｉＯ等で構成された保護膜５とが形成されている。

電極４は能動面２ｂ上の半導体素子と導通するもので、平面視して方形状又は円形状を呈しており、その幅（直径）が約２０〜１００μｍ程度を有している。

保護膜５は能動面２ｂ上の半導体素子や電極４等を保護するもので、当該保護膜５には平面視して円形状を呈しかつ電極４の表面積より小さい開口部６が形成されている。開口部６は電極４上に形成されて当該開口部６から電極４が露出するような形態となっており、図１に示す通り、保護膜５を断面視すると、保護膜５はその端部が電極４の一部に跨った状態で酸化膜３上に形成されている。

開口部６の内部の電極４上には下地金属膜７とピラーバンプ１０とが形成されている。下地金属膜７は電極４とピラーバンプ１０との密着性を高めるもので、Ｔｉ製の第１の下地金属膜８とＣｕ製の第２の下地金属膜９とから構成されている。第１の下地金属膜８は電極４の直上に形成されており、当該第１の下地金属膜８の直上に第２の下地金属膜９が形成されている。第１，第２の各下地金属膜８，９は約３００ｎｍ程度の厚さを有している。第１の下地金属膜８はＴｉＷ又はＴｉＮで構成されてもよく、第２の下地金属膜９はＮｉ又はＡｕで構成されてもよい。

バンプとしてのピラーバンプ１０は、ピラー状（円柱状）を呈したＣｕ製のポスト１１と半球形状を呈した半田製のボール１２とから構成されている。ポスト１１は第２の下地金属膜９の直上に形成されており、約４０〜６０μｍ程度の高さを有している。ポスト１１はＮｉ又はＡｕで構成されていてもよい。

ボール１２はポスト１１の直上に形成されており、約２５μｍ程度の高さを有している。ボール１２は共晶半田（Ｐｂ６３Ｓｎ３７等），高温半田（Ｐｂ９７Ｓｎ３等），鉛フリー半田（Ｓｎ９７Ａｇ３等）等のいずれの半田で構成されてもよい。ボール１２は上記の他にＩｎ，Ｓｎ，Ａｕ，Ａｇ等の金属又はその合金で構成されてもよく、終局的にはＰｂ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｂｉ又はＺｎのいずれかを少なくとも１つ含む材料で構成することができる。

なお、ポスト１１とボール１２との間に、ボール１２（半田）に対し濡れ性がよくない金属膜を介在させてもよい。当該金属膜としては、厚さが約１〜５μｍ程度のＮｉ製、Ｃｏ製、Ｚｎ製等の金属膜が適用可能である。当該金属膜をポスト１１とボール１２との間に介在させることで、ボール１２をリフローさせた場合（後述参照）に、当該ボール１２がポスト１１の部位まで流下して当該ボール１２の径が広がるのを防止することができる。

下地金属膜７及びポスト１１が電極４上に占める面積は保護膜５の開口部６の面積より狭く、下地金属膜７（及びピラーバンプ１０の下部）と保護膜５の端部との間には微小な隙間１３が形成されている。

半導体装置１００では、隙間１３を埋めるように一のポスト１１の側面から他のポスト１１の側面にかけて封止部１４が設けられており、封止部１４が電極４及び保護膜５上の全面を覆っている。封止部１４は樹脂で構成されており、ポスト１１を支持してピラーバンプ１０に掛かる応力に対抗することができるようになっている。

なお、半導体装置１００では、電極４，開口部６が平面視して三角形状，四角形状等の多角形状を呈していてもよいし、ポスト１１が三角柱状，四角柱状等の多角柱状を呈していてもよい。

続いて、本発明に係る「バンプ（ピラーバンプ１０）の形成方法」を併せた、半導体装置１００の製造方法について説明する。

図２は半導体装置１００の製造方法の各工程を経時的に示す図面である。
図２（ａ）に示す通り、ウェハ２の能動面２ｂ上に酸化膜３、電極４及び保護膜５が形成された状態において、公知のスパッタリング法による処理で第１の下地金属膜８を形成して電極４及び保護膜５の全面を第１の下地金属膜８で覆い（第１の下地金属膜形成工程）、その後に、公知のスパッタリング法による処理で第２の下地金属膜９を第１の下地金属膜８上に形成する（第２の下地金属膜形成工程）。

下地金属膜７を形成したら、図２（ｂ）に示す通り、当該下地金属膜７上にこれら全面を覆うように公知のスピンコート法による処理でフォトレジスト１５を塗布し（塗布工程）、当該フォトレジスト１５の上方にネガタイプのフォトマスク１６を配した状態で露光する（露光工程）。

当該露光工程では、フォトマスク１６として、開口部６より面積が狭い遮光性の遮光部１７と光透過性の透過部１８とが設けられたものを用い、遮光部１７を開口部６（電極４が保護膜５から露出する部位）に対応する位置に配した状態で露光する。この場合、露光される光は、フォトマスク１６の各部位のうち、遮光部１７で遮光され、透過部１８でフォトマスク１６を透過してフォトレジスト１５に入射する。

露光した状態で所定時間経過したら、図２（ｃ）に示す通り、フォトレジスト１５を公知の現像液で現像してフォトレジスト１５中の遮光部１７に対向した部位を除去し、第２の開口部１９を形成する（現像工程）。

当該現像工程では、フォトレジスト１５中の遮光部１７に対向した部位が上記露光工程において光の照射を受けていないため当該部位のみが現像液に溶解し、他方、フォトレジスト１５中の透過部１８に対向した部位は現像液に溶解せずに残留する。

本第１の実施形態では、上記塗布工程から露光工程を経て現像工程に至るまでの工程が「パターン形成工程」であり、当該パターン形成工程において、開口部６より狭い第２の開口部１９を有するフォトレジスト１５のパターンを形成している。ただし、当該パターン形成工程では、ネガタイプのフォトマスク１６に代えてポジタイプのフォトマスクを適用し、第２の開口部１９を形成してもよい。

第２の開口部１９を形成したら、図２（ｄ）に示す通り、第２の開口部１９に対し、ポスト１１とボール１２とを構成する金属を用いた公知のめっき法による処理でポスト１１とボール１２とを形成し、ピラーバンプ１０（の基礎）を形成する（めっき工程）。

なお、ポスト１１とボール１２との間にＮｉ製、Ｃｏ製、Ｚｎ製等の金属膜を介在させる場合には、ポスト１１を形成した後に、当該金属膜を構成しようとする金属を用いた公知のめっき法による処理を施し、その後ボール１２を形成すればよい。

ピラーバンプ１０を形成したら、図２（ｅ）に示す通り、現像工程において残留したフォトレジスト１５を剥離して当該フォトレジスト１５を除去する（除去工程）。

フォトレジスト１５を除去したら、図２（ｆ）に示す通り、除去前のフォトレジスト１５下に配された第１，第２の各下地金属膜８，９をそれぞれエッチングして不要な下地金属膜７を除去する。

具体的には、ピラーバンプ１０をマスクとして、先に所定のエッチャントで第２の下地金属膜９をエッチングし（第１のエッチング工程）、その後に過酸化水素水とアルカリ塩とを混合した中性のエッチャントで第１の下地金属膜８をエッチングする（第２のエッチング工程）。

第１のエッチング工程においては、第２の下地金属膜９の構成材料に応じて下記（１．１），（１．２）の手法で処理をおこなうのがよい。

（１．１）第２の下地金属膜９が「Ｃｕ，Ｎｉ」で構成されているとき
始めに、純水１ｌに対し過硫酸アンモニウムを約２０〜４０ｇの割合で添加して攪拌し、ｐＨ１．０〜２．０のエッチャントＡを調製する。エッチャントＡを調製したら、そのエッチャントＡを水温２０〜４０℃に温度制御した状態で、当該エッチャントＡ中にウェハ２を浸漬して揺動し、約２０〜１１０Å／秒の速度で第２の下地金属膜９をエッチングする。

第２の下地金属膜９のエッチングを終えたら、ウェハ２をエッチャントＡ中から取り出し、水洗して乾燥させる。この状態において、除去前のフォトレジスト１５下に配された不要な第２の下地金属膜９が除去され、第１の下地金属膜８が露出する。当該処理によれば、Ｃｕ，Ｎｉの残渣を残すことなく、開口部６より狭い範囲の電極４上に所望の第２の下地金属膜９を形成することができる。

（１．２）第２の下地金属膜９が「Ａｕ」で構成されているとき
始めに、純水１ｌに対しヨウ化カリウムを約２０ｇの割合で添加して攪拌し、エッチャントＢを調製する。エッチャントＢを調製したら、そのエッチャントＢを室温に温度制御した状態で、当該エッチャントＢ中にウェハ２を浸漬して揺動し、第２の下地金属膜９をエッチングする。

第２の下地金属膜９のエッチングを終えたら、ウェハ２をエッチャントＢ中から取り出し、水洗して乾燥させる。この状態において、除去前のフォトレジスト１５下に配された不要な第２の下地金属膜９が除去され、第１の下地金属膜８が露出する。当該処理によれば、Ａｕの残渣を残すことなく、開口部６より狭い範囲の電極４上に所望の第２の下地金属膜９を形成することができる。

他方、第２のエッチング工程においては、第１の下地金属膜８の構成材料にかかわらず（第１の下地金属膜８はＴｉ，ＴｉＷ，ＴｉＮのいずれで構成されていてもよい。）、下記（２．１）の手法で処理をおこなうのがよい。

（２．１）純水及び過酸化水素水の混合液１ｌに対し水酸化カリウムを約１０ｇの割合で少しずつ添加して攪拌し、ｐＨ６．０〜８．０の中性のエッチャントＣを調製する。当該エッチャントＣにおいては、水酸化カリウムに代えて、水酸化ナトリウム，水酸化アンモニウム，炭酸ナトリウム，炭酸カリウム等のアルカリ塩を用いてもよい。

エッチャントＣを調製したら、そのエッチャントＣを水温４０±３℃に温度制御した状態で、当該エッチャントＣ中にウェハ２を浸漬して揺動し、約１０〜２０Å／秒の速度で第１の下地金属膜８をエッチングする。第１の下地金属膜８のエッチングを終えたら、ウェハ２を当該エッチャントＣ中から取り出し、水洗して乾燥させる。

当該処理によれば、Ｔｉ，ＴｉＷ，ＴｉＮの残渣を残すことなく、開口部６より狭い範囲の電極４上に所望の第１の下地金属膜８を形成することができる。特に、エッチャントＣがｐＨ６．０〜８．０の中性であるので、当該エッチャントＣが両性金属であるＡｌ又はその合金（電極４）を腐蝕することがなく、電極４が腐蝕するのを防止することができる。

なお、第２のエッチング工程においては、ボール１２がＰｂを含む材料（共晶半田（Ｐｂ６３Ｓｎ３７等）又は高温半田（Ｐｂ９７Ｓｎ３等））で構成されている場合であって、エッチャントがややアルカリ性を呈しているときには、水酸化鉛を析出してピラーバンプ１０の変色や第１の下地金属膜８の残渣を発生させる可能性がある。そのため、ボール１２がＰｂを含む材料で構成されている場合には、上記（２．１）の手法に代えて、下記（２．２）の手法で処理をおこなってもよい。

（２．２）純水、過酸化水素水及びＥＤＴＡ（Ethylene Diamine Tetraacetic Acid）の混合液１ｌに対し水酸化アンモニウムを１００ｍｌの割合で添加して攪拌し、ｐＨ６．０〜８．０の中性のエッチャントＤを調製する。エッチャントＤにおいては、水酸化アンモニウムに代えて、水酸化ナトリウム，水酸化カリウム，炭酸ナトリウム，炭酸カリウム等のアルカリ塩を用いてもよい。

エッチャントＤを調製したら、そのエッチャントＤを水温２５±３℃に温度制御した状態で、当該エッチャントＤ中にウェハ２を浸漬して揺動し、約２０〜４０Å／秒の速度で第１の下地金属膜８をエッチングする。第１の下地金属膜８のエッチングを終えたら、ウェハ２を当該エッチャントＤ中から取り出し、水洗して乾燥させる。

当該処理によれば、エッチャントＤがＥＤＴＡを含有するため、ボール１２を構成する「Ｐｂ」が水酸化鉛を析出する前に、ＥＤＴＡと当該「Ｐｂ」とが錯体を形成し、水酸化鉛が析出するのを防止することができ、ひいてはピラーバンプ１０の変色や第１の下地金属膜８の残渣が発生するのを防止することができる。当該処理は、ボール１２がＰｂを含む材料の中でも特にＰｂの成分の多い高温半田（Ｐｂ９７Ｓｎ３等）で構成されている場合に、好適である。

不要な下地金属膜７を除去したら、図２（ｇ）に示す通り、ボール１２をリフローしてピラーバンプ１０を完全に形成する（リフロー工程）。

ボール１２をリフローしたら、図２（ｈ）に示す通り、ディスペンサ等を用いた公知の塗布法による処理で粘度を低下させた状態の樹脂を保護膜５上や隙間１３等に垂らして加熱・硬化させ、封止部１４を形成し（樹脂封止工程）、ウェハ２の受動面２ａ下にエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、液晶ポリマー等を供給・加熱して硬化させ、保護膜１を形成する（保護膜形成工程）。

保護膜１を形成したら、公知のダイシング法による処理で保護膜１、ウェハ２、酸化膜３、保護膜５を所定の位置で一括して切断・分割し（ダイシング工程，図示略）、半導体装置１００の製造が完了する。

以上の第１の実施形態では、パターン形成工程において保護膜５の開口部６より狭い第２の開口部１９を有するフォトレジスト１５のパターンを形成し、めっき工程においてその第２の開口部１９に対しめっき処理を施してピラーバンプ１０を形成するため、当該ピラーバンプ１０は電極４上に占める占有面積が保護膜５の開口部６より狭く、電極４の一部に跨った保護膜５と重複することはない。

そのため、ピラーバンプ１０のバンプ・ピッチは電極４同士の間隔より常に狭く、互いに隣接する電極４同士の間隔を狭めようとしても、電極４同士が接触するより先にピラーバンプ１０同士が接触することはない。以上から、電極４同士の間隔を狭めてもピラーバンプ１０のバンプ・ピッチを超微細に維持し続けることができる。

更に、第１の実施形態では、第１，第２の各エッチング工程において、保護膜５上の下地金属膜７の他に、隙間１３内の電極４上でも下地金属膜７をエッチングしているが、当該第１，第２の各エッチング工程においては、仮に、隙間１３内にエッチング済みの下地金属膜７が残渣として残留しても、隙間１３は保護膜５の側縁部の壁により囲まれているから、残渣としての下地金属膜７が隙間１３の外部に漏出し難く、電極４同士やピラーバンプ１０同士が電気的に接触してショートを引き起こす可能性は低い。

また、特に、第２のエッチング工程においては、電極４の直上に配された第１の下地金属膜８を隙間１３内でエッチングするが、当該第２のエッチング工程では、エッチャントが隙間１３内の第１の下地金属膜８をエッチングして電極４と直に接触しても、そのエッチャントが中性であって電極４も両性金属であるＡｌ又はその合金で構成されているから、当該エッチャントが電極４を腐蝕することはない（逆に言えば、電極４がエッチャントの影響で腐食されることがない。）。

そのため、第１，第２の各エッチング工程に起因するショートや電極４の腐蝕等の不都合を心配することなく、下地金属膜７をエッチングすることができ、電極４が保護膜５の開口部６から露出するのを容認することができる。

更に、第１の実施形態では、受動面２ａ下に保護膜１が形成されているから、機械的な衝撃でチッピングが起こり難く、半導体装置１００の利便性や信頼性を向上させることができ、また、半導体装置１００を実装用基板に実装した場合に発生する応力又は光から半導体装置１００を保護することもできる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る半導体装置（２００）は第１の実施形態に係る上記半導体装置１００（半導体装置１００の製造方法を含む。）と下記の点で異なっており、それ以外は同様となっている。以下では、上記半導体装置１００と異なる点を中心に説明してそれ以外の部分の説明を省略している。

図３は半導体装置２００の構成を示す断面図である。
図３に示す通り、下地金属膜７が、電極４とポスト１１との間に介在しているだけでなく、ポスト１１の側面をも覆っている。詳しくはポスト１１の側面が第２の下地金属膜９で覆われ、当該第２の下地金属膜９の表面が第１の下地金属膜８で覆われている。そして、一のポスト１１の側面を覆う下地金属膜７（第１の下地金属膜８）から他のポスト１１の側面を覆う下地金属膜７（第１の下地金属膜８）にかけて封止部１４が設けられている。

続いて、本発明に係る「バンプ（ピラーバンプ１０）の形成方法」を併せた、半導体装置２００の製造方法について説明する。

図４は半導体装置２００の製造方法の各工程を経時的に示す図面である。
図４（ａ）に示す通り、ウェハ２の能動面２ｂ上に酸化膜３、電極４及び保護膜５が形成された状態において、公知のスピンコート法による処理でフォトレジスト２１を塗布し、電極４及び保護膜５の全面をフォトレジスト２１で覆う（塗布工程）。

フォトレジスト２１を塗布したら、上記第１の実施形態で説明した露光工程及び現像工程の各処理をおこない、図４（ｂ）に示す通り、第２の開口部２２を形成する。当該第２の開口部２２は上記第２の開口部１９と同様のもので、平面視したときの面積が電極４のそれより狭くなっている。

なお、第２の実施形態においては、フォトレジスト２１を塗布してから第２の開口部２２を形成するまで（塗布工程から露光工程を経て現像工程に至るまで）の工程が「第１のパターン形成工程」であり、当該パターン形成工程において、開口部６より狭い第２の開口部２２を有する、第１のレジストとしてのフォトレジスト２１のパターンを形成している。

第２の開口部２２を形成したら、図４（ｃ）に示す通り、公知のスパッタリング法による処理で第１の下地金属膜８を形成して電極４及びフォトレジスト２１の全面を第１の下地金属膜８で覆い（第１の下地金属膜形成工程）、その後に、公知のスパッタリング法による処理で第２の下地金属膜９を第１の下地金属膜８上に形成する（第２の下地金属膜形成工程）。

下地金属膜７を形成したら、図４（ｄ）に示す通り、フォトレジスト２１のパターンと同様のパターンを有する、第２のレジストとしてのドライフィルム２３を下地金属膜７（第２の下地金属膜９）上にラミネートする（ラミネート工程）。本第２の実施形態では、ラミネート工程が「第２のパターン形成工程」であり、当該ラミネート工程において、フォトレジスト２１のパターンと同様の第２のレジストのパターンを形成している。

なお、ラミネート工程による処理に代えて、上記塗布工程から現像工程にかけてこれと同様の処理を施し、フォトレジスト２１のパターンと同様のパターンを有するフォトレジスト（ドライフィルム２３に相当するもの）を下地金属膜７上に形成してもよい。

ドライフィルム２３をラミネートしたら、図４（ｅ）に示す通り、第２の開口部２２に対し、ポスト１１とボール１２とを構成する金属を用いた公知のめっき法による処理でポスト１１とボール１２とを形成し、ピラーバンプ１０（の基礎）を形成する（めっき工程）。

ピラーバンプ１０を形成したら、図４（ｆ）に示す通り、ドライフィルム２３を剥離して当該ドライフィルム２３を除去する（第１の除去工程）。上記ラミネート工程による処理に代えて、ドライフィルム２３に相当するフォトレジストを形成した場合には、当該除去工程において、そのフォトレジストを剥離・除去する。

ドライフィルム２３を除去したら、図４（ｇ）に示す通り、除去前のドライフィルム２３下に配された第１，第２の各下地金属膜８，９を所定のエッチャントでそれぞれエッチングして不要な下地金属膜７を除去する。具体的には、ボール１２をマスクとして、上記第１の実施形態で説明した第１のエッチング工程と第２のエッチング工程との各処理をこの順におこない、不要な下地金属膜７を除去する（第１，第２のエッチング工程）。

不要な下地金属膜７を除去したら、図４（ｈ）に示す通り、フォトレジスト２１を剥離して当該フォトレジスト２１を除去する（第２の除去工程）。

フォトレジスト２１を除去したら、図４（ｉ）に示す通り、ボール１２をリフローしてピラーバンプ１０を完全に形成する（リフロー工程）。

ボール１２をリフローしたら、図４（ｊ）に示す通り、ディスペンサ等を用いた公知の塗布法による処理で粘度を低下させた状態の樹脂を保護膜５上や隙間１３等に垂らして加熱・硬化させ、封止部１４を形成し（樹脂封止工程）、ウェハ２の受動面２ａ下にエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、液晶ポリマー等を供給・加熱して硬化させ、保護膜１を形成する（保護膜形成工程）。

保護膜１を形成したら、公知のダイシング法による処理で保護膜１、ウェハ２、酸化膜３、保護膜５を所定の位置で一括して切断・分割し（ダイシング工程，図示略）、半導体装置２００の製造が完了する。

なお、本第２の実施形態においては、上記第１，第２のエッチング工程の各処理を終えて不要な下地金属膜７を除去したら、フォトレジスト２１を残留させたままボール１２をリフローして（第２の除去工程の処理を省略してリフロー工程の処理をおこない）、その最終製造物を半導体装置２００としてもよい（図５参照）。

以上の第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様に、第１のパターン形成工程において保護膜５の開口部６より狭い第２の開口部２２を有するフォトレジスト２１のパターンを形成し、めっき工程においてその第２の開口部２２に対しめっき処理を施してピラーバンプ１０を形成するため、第１の実施形態で説明したものと同様の理由で、電極４同士の間隔を狭めてもピラーバンプ１０のバンプ・ピッチを超微細に維持し続けることができる。

更に、第２の実施形態では、第２の除去工程の前に第１，第２の各エッチング工程の処理をおこなうから、ポスト１１がフォトレジスト２１で囲まれた状態で第１，第２の各下地金属膜８，９が第１，第２の各エッチング工程の処理の用に供される。そのため、第１，第２の各エッチング工程においては、第１，第２の各下地金属膜８，９は実質的に電極４との境界部分でエッチャントの浸入を受けず、当該境界部分の第１，第２の各下地金属膜８，９がサイドエッチングされることはない。

以上から、電極４とポスト１１との間に設計通りに第１，第２の各下地金属膜８，９を介在させることができ、第１，第２の各下地金属膜８，９による電極４とポスト１１との密着度を設計通りに維持することができる。

半導体装置１００の構成を示す断面図である。半導体装置１００の製造方法の各工程を経時的に示す図面である。半導体装置２００の構成を示す断面図である。半導体装置２００の製造方法の各工程を経時的に示す図面である。半導体装置２００の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１００，２００半導体装置
２ウェハ
３酸化膜
４電極
５保護膜
６開口部
７下地金属膜
８第１の下地金属膜
９第２の下地金属膜
１０ピラーバンプ（バンプ）
１１ポスト
１２ボール
１３隙間
１４封止部
１５フォトレジスト（レジスト）
２１フォトレジスト（第１のレジスト）
１９，２２第２の開口部
２３ドライフィルム（第２のレジスト）

Claims

保護膜の開口部から露出した電極であってＡｌ又はその合金製の前記電極上にバンプを形成するバンプの形成方法において、
前記開口部より狭い第２の開口部を有する第１のレジストのパターンを形成する第１のパターン形成工程と、
前記第１のパターン形成工程後に、前記電極と前記バンプとの間に介在させる第１の下地金属膜であってＴｉ、ＴｉＷ又はＴｉＮで構成される前記第１の下地金属膜を前記電極及び前記レジスト上に形成する第１の下地金属膜形成工程と、
前記第１の下地金属膜形成工程後に、前記電極と前記バンプとの間に介在させる第２の下地金属膜を前記第１の下地金属膜上に形成する第２の下地金属膜形成工程と、
前記第２の下地金属膜形成工程後に、前記第１のレジストのパターンと同様の第２のレジストのパターンを前記第２の下地金属膜上に形成する第２のパターン形成工程と、
前記第２のパターン形成工程後に、前記第２の開口部に対し、前記バンプを構成する金属でめっき処理を施して前記バンプを形成するめっき工程と、
前記めっき工程後に、前記第２のレジストを除去する第１の除去工程と、
前記第１の除去工程後に、前記バンプをマスクとして所定の第１のエッチャントで前記第２の下地金属膜をエッチングする第１のエッチング工程と、
前記第１のエッチング工程後に、前記バンプをマスクとして過酸化水素水とアルカリ塩とを混合したｐＨ６．０〜８．０の第２のエッチャントで前記第１の下地金属膜をエッチングする第２のエッチング工程と、
前記第２のエッチング工程後に、前記第１のレジストを除去する第２の除去工程と、
を備えるバンプの形成方法。
請求項１に記載のバンプの形成方法において、
前記バンプがＰｂを含む材料で構成されており、
前記第２のエッチャントがＥＤＴＡを含むことを特徴とするバンプの形成方法。
請求項１又は２に記載のバンプの形成方法において、
前記アルカリ塩が水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、炭酸ナトリウム又は炭酸カリウムであることを特徴とするバンプの形成方法。
請求項１〜３のいずれか一項に記載のバンプの形成方法において、
前記第２の下地金属膜がＣｕ、Ｎｉ又はＡｕで構成されていることを特徴とするバンプの形成方法。