JPH01278750A - 突起型電極を有する半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はフェイスダウンボンディング及びテープキャリ
ア方式等のワイヤレスボンディングに好適の突起型電極
を有する半導体装置に関する。

［従来の技術］ 従来のこの種の半導体装置は、第４図に示すように構成
されている。

第４図において、半導体基板１１上には第１の絶縁膜１
２が形成されており、半導体基板１１にはこの第１の絶
縁膜１２を介して少なくとも１個以上の能動素子を含む
集積回路が形成されている。

また、第１の絶縁膜１２上における所定の電極形成位置
にはアルミニウム（Ａρ）を主成分とするパッド電極１
３が形成されている。このパッド電極１３は集積回路の
外部引き出し用の電極で、真空蒸着法又はスパッタリン
グ法等を使用することにより形成されたＡρを主成分と
する薄膜をパターニングしたものである。

また第２の絶縁膜１５は、基板表面がらパッド電極１３
の縁部上面に延在するように形成されている。この結果
、パッド電極１３の上面は、その縁部が第２の絶縁膜１
５の延在部１５ａにより覆われ、この縁部により囲まれ
る領域に外部引き出し接続用の開口部１５ｂが形成され
ている。そして、開口部１５ｂ上から第２の絶縁膜１５
の延在部１５ａ上に連結延長して、金属層４４が形成さ
れている。この金属層４４は、基板全面に所定の金属層
をスパッタリング法等を使用することにより形成し、更
に、フォトリソクラクイ法を使用してこれにパターニン
グを施すことにより得られる。

この金属層４４は所謂バリア用メタルであり、下地のパ
ッド電極１３及び上部の突起電極（以下、バンプという
）１６の間に介在することにより双方の合金化を防止す
る。

このパン１１６は、開口部１５ｂ内において、めっき法
等を使用することにより、金属層４４上に形成されてい
る。この場合、バンプ１６は、その上部の外周部が外方
に張り出しており、まなこの外周部は延在部１５ａの端
部に生じる段差部上の金属層４４から離間している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来の突起型電極を有する半導
体装置においては、以下に述べるような問題がある。

第５図は、第４図において一点鎖線ａで囲む箇所を拡大
した断面図である。パッド電極１３の縁部上には第１の
絶縁膜１５の延在部１５ａが存在するため、パッド電極
１３と延在部１５ａの端部との間に段差が生じる。この
ために、パッド電極１３上から延在部１５ａにかけて連
結延長する金属層４４を形成する場合、この金属層４４
では段差部において、−点鎖線すで囲んで示すようなス
テップカバレージの不良が発生し易くなる。このような
ステップカバレージの不良が発生すると、バンブ１６を
形成する際にマスクとして使用したフォトレジスト膜を
エツチング除去する場合等の製造時に、下地のパッド電
極１３がエツチング液の浸み込みにより侵食及び腐食さ
れてしまう。また、パッド電極１３はＡ、＆を主成分と
しているので、上述のような侵食及び腐食が生じると信
頼度試験を実施する際に雰囲気の影響を受けてＡｆｆｌ
か溶は出してしまう。

このような不都合を回避するために、パン１１６を外部
引き出し接続用の開口部１５ｂの内側に形成せず、金属
Ｎ４４を介して開口部１５ｂの外部周囲までを覆うよう
に形成するという手法が考えられる。しかし、この場合
、前記バンブ１６はめつき法により形成しているので、
下地の形状プロファイルの影響を受は易く、このため、
パン７１６の表面中央部がその周囲に比してやや窪み易
くなってしまう。従って、所定のボンディング特性を得
るための良好なバンブ形状を得ることが困難で、ボンデ
インクに悪影響を与えるという欠点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
バリア用メタルである金属層のステップカバレージの不
良を効果的に回避し、高品質及び高信頼度の突起型電極
を有する半導体装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る突起型電極を有する半導体装置は、半導体
基板上に第１の絶縁膜を介して形成されたパッド電極と
、このパッド電極上に形成された金属層と、前記パッド
電極上の前記金属層の縁部を覆いこの縁部に囲まれた領
域に開口部を有する第２の絶縁膜と、前記開口部内にて
前記金属層上に形成された突起電極とを具備することを
特徴とする。

［作用］ 以上のように構成された本発明によれば、第２の絶縁膜
は、パッド電極上の金属層の縁部上に延在してこの縁部
を覆うように形成される。そして、この縁部に囲まれた
領域に形成される前記第２の絶縁膜の開口部内に突起電
極が形成される。このため、前記金属層は第２の絶縁膜
の下方に形成され、第２の絶縁膜の開口部端面における
段差部上に被着形成されることはないので、金属層の表
面の平坦性が十分に維持され、従来の問題点である金属
層のステップカバレージの不良は発生しない。

従って、製造時において、例えば第２の絶縁膜に開口部
を形成する際には、前記金属層は下地のパッド電極に対
してパッシベーション膜として機能する。故に、オーバ
ーエツチングが回避され、エツジング液の浸み込みによ
りパッド電極が侵食を受けたり腐食されたりすることを
防止することができる。

［実施例］ 以下、添付の図面を参照して、本発明の実施例を具体的
に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例に係る半導体装置を示す
要部の断面図である。なお、第１図において、第４図と
同−物又は相当物には同一符号を付しである。

半導体基板１１上には、第１の絶縁膜１２が形成されて
いる。そして、この第１の絶縁膜上の所定の電極形成箇
所には、実質的にその形成位置が相互に整合している、
例えばアルミニウム（Ａ、Ｒ）を主成分とするパッド電
極１３及び金属層１４が夫々形成されている。更に、第
１の絶縁膜１２上から金属層１４の縁部上面に連続延長
して第２の絶縁膜１５か形成されている。１５ａは金属
Ｊｌ！１４の縁部上面に存在する第１の絶縁膜１５の延
在部である。これにより、金属層１４上には外部引き出
し接続用の開口部１５ｂが形成される。

更にまた、金属層１４上には突起電極（バンブ）１６が
形成されている。このパン１１６は、下部か開口部１５
ｂの内側にあると共に、上部の外周部が延在部１５ａの
上方に張り出した構造を有している。

第２図（ａ）技工（Ｃ）は上述のうような構成を有する
本実施例に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す要
部の断面図であり、これらの図を参照して、本実施例の
半導体装置の製造方法について説明する。

先ず、第２図（ａ）に示すように、半導体基板１１上に
第１の絶縁膜１２を形成し、続いて、例えばスパッタリ
ング法等を使用して第１の絶縁膜１２上にＡρを主成分
とする第１の金属層３を形成し、更に、スパッタリング
法又は真空蒸着法等を使用して、第１の金属層３上に第
２の金属層４を形成する。

次に、第２図（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ
法を使用して、第２及び第１の金属膜４゜３に連続して
パターニングを施し、これにより金属層１４及びパッド
電極１３を夫々形成する。この後、基板上に第２の絶縁
膜１５を形成し、続いて、この第２の絶縁膜１５をパタ
ーニングして金属層１４上に外部引き出し接続用の開口
部１５ｂを設ける。従って、第２の絶縁膜１５は第１の
絶縁膜１２上から金属層１４の縁部上面上に連結延長す
る構成となり、金属層１４の縁部上面上にその延在部１
５ａを有している。

次いで、第２図（ｃ）に示すように、めっき法及びフォ
トリソグラフィ法を使用して突起電極（ハンプ）１６を
形成する。この場合、パン１１６は、その下部が金属層
１４上にて開口部１５ｂの内側に形成され、また上半部
の外周部が第２の絶縁膜１５の延在部１５ａ上に張り出
した構造となっている。

最後に、バンブ１６をマスクとして、この工程て使用し
たフォトレジスト膜をエツチング法等で除去する。なお
、本工程において、金属層１４はバンブ１６を形成する
際にはめっきが良好に進行するように機能し、また、フ
ォトレジスト膜を除去する際にはエツチング液によるパ
ッド電極１３の溶は出しを防ぐパッシベーション膜とし
て機能する。

本実施例によれば、金属層１４をパッド電極１３の平坦
な表面上に実質的に重畳させ、この金属層１４の縁部に
囲まれた内側領域に整合するように第２の絶縁膜１５の
開口部１５ｂを設けるように構成している。このため、
金属層１４は平坦な表面を有し、従来より問題となって
いるステップカバレージの不良を回避することができる
。故に、製造時において、金属層のステップカバレージ
の不良に起因して生じる下地のパッド電極１３の侵食及
び腐食等を防止することができる。

第３図は、本発明の第２の実施例に係る半導体装置を示
す要部の断面図である。なお、第１図及び第４図との同
−物又は相当物には同一符号を付してその説明を省略す
る。

本実施例の場合、金属層を２層構造としている。

即ち、パッド電極１３上にはその形成位置がこれと実質
的に整合している１層目の金属層１４が形成され、更に
、この１層目の金属層１４の内側頭載上には２層目の金
属層２４が形成されている。

第２の絶縁膜１５は１層目の金属層１４の縁部に囲まれ
た内側領域に整合する位置に開口部１５ｂを有しており
、第１の絶縁膜１２上から１層目の金属層１４の縁部上
面上に延在している。なお、２層目の金属層１４は開口
部１５ｂの内寸より若干小さい。

また、２層目の金属層２４上にはその底面がこれと整合
した状態で突起電極（バンプ）１６が形成されている。

このバンプ１６は、第１図に示した第１の実施例におけ
るバンプと実質的に同一の構成を有している。

次に、上述のような構成を有する本実施例に係る半導体
装置の製造方法を説明する。なお、第２の絶縁膜１５の
形成までは、第１の実施例に係る半導体装置の製造方法
とほぼ同様にして行う［第２図（ａ）及び（ｂ）参照］
。

第２の絶縁膜１５を形成した後、基板表面に金属膜を所
定膜厚に被着形成し、フォトリソグラフィ法及びエツチ
ング法を使用してこの金属膜をパターニングすることに
より、２層目の金属層２４を得る。この２Ｎ目の金属層
２４は、ＩＮ目の金属層１４上において開口部１５ｂの
内側に形成される。その後、フォトリングラフィ法及び
めっき法を使用して２層目の金属層２４上に所定の構造
を有する突起電極（バンプ）１６を形成する。

この場合、１層目の金属層１４はパッド電極１３に対す
るパッシベーション膜として機能し、−方、２層目の金
属層２４は、例えばめっき下地メタルであり、バンプ１
６に対する接着層をなしている。

本実施例によれば、金属層を２層構造としているにも拘
らず、開口部１５ｂにおける第２の絶縁膜１５の延在部
１５ａ上には金属層が重畳していない。このため、第１
の実施例の場合と同様に、１層目及び２層目の金属層１
４．２４は表面の平坦性が十分に維持されるのでステッ
プカバレージの不良は全く生じない。従って、製造時に
おいて、金属膜のステップカバレージの不良に起因して
生じる下地のパッド電極１３の侵食及び腐食等を防止す
ることができる。

ここにおいて、上述した各実施例にて使用した金属層１
４に対し、その構成材料として、下地のパッド電極１３
を構成するＡ、＆を主成分とする材料と同時にエツチン
グできるものを使用することがでさる。この場合、パタ
ーニングの工程を１工程分省くことができるので、工程
数の減少及びコストの低減を実現することができる。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、パッシベーショ
ン膜として機能させる金属層を、第２の絶縁膜に設けら
れた外部引き出し接続用の開口部の周囲に重畳しないよ
うに形成しているので、１層以上の金属層はその表面の
平坦性が十分に維持され、第２の絶縁膜との間の段差部
におけるステップカバレージの不良が回避される。この
ため、前記金属層は下地のパッド電極に対してパッシベ
ーション膜として十分に機能するので、半導体装置製造
時及び信頼度評価試験の実施時にて、雰囲気によるパッ
ド電極の侵食及び腐食等を十分に防止することができる
。また、突起電極を開口部の内側の平坦な金属層上に形
成することができるので、下地層の形状の影響を受けず
、ボンデイニング特性上良好な突起電極構造を実現する
ことかできる。従って、本発明によれば、長寿命化と併
せて、高品質及び高信頼度の突起電極を有する半導体装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す要部の断面図、第
２図（ａ）技工（ｃ）はこの実施例に係る半導体装置の
製造方法を工程順に示す要部の断面図、第３図は本発明
の第２実施例を示す要部の断面図、第４図は従来の半導
体装置を示す要部の断面図、第５図は第４図においてａ
で示す箇所の拡大図である。 １１；半導体基板、１２；第１の絶縁膜、１３；パッド
電極、１４，２４，４４　；金属層、１５；第２の絶縁
膜、１５ｂ；開口部、１６；突起電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上に第１の絶縁膜を介して形成された
   パッド電極と、このパッド電極上に形成された金属層と
   、前記パッド電極上の前記金属層の縁部を覆いこの縁部
   に囲まれた領域に開口部を有する第２の絶縁膜と、前記
   開口部内にて前記金属層上に形成された突起電極とを具
   備することを特徴とする突起型電極を有する半導体装置
   。