JPH01295432A

JPH01295432A - バンプの製法

Info

Publication number: JPH01295432A
Application number: JP12626388A
Authority: JP
Inventors: Shigenari Takami; 茂成高見; Tatsuhiko Irie; 達彦入江; Jiro Hashizume; 二郎橋爪
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1988-05-24
Filing date: 1988-05-24
Publication date: 1989-11-29
Also published as: JPH0553302B2

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〕この発明は、半導体素子の実装に用いられるバンプを作
る方法に関する。

〔従来の技術〕

半導体素子の電極と基板表面の電路とをバンプ（「突起
電極」ともいう）を介して接続する方法が種々提案され
、実用化されている。このような接続方法は、半導体素
子の多数の電極と電路を一括して接合すること、いわゆ
る、ギヤングボンディングが可能なため、作業時間が半
導体素子の電極数に影響されな（なるという利点があり
、半導体素子の高集積化に対応するのに有用である。

前記バンプは、半導体素子側に設けられたり、あるいは
、基板側に設けられたりする。従来のワイヤボンディン
グを行っていた半導体素子をそのまま利用できるなどと
いう点から、バンプを基板側に設ける方が好ましい。

基板側にバンプを設ける従来の方法の１例を第３図（ａ
ｌ〜（ｅｌに示す。セラミック基板などの基板１を準備
しく第３図（ａｌ参照）、基板ｌ上の全面に導体層２を
形成する（第３図（ｂ）参照）。所望の回路パターンの
電路が残るように、その導体層２を工ソチングする。そ
して、導体Ｎ２の上に、Ｎｉメツキなどにより、バンプ
金属の拡散を防ぐ拡散防止層３を形成しく第３図（Ｃ）
参照）、拡散防止層３の表面酸化を防ぐ酸化防止層４を
Ａｕメツキなどにより形成する（第３図（ｄ）参照）。

酸化防止層４表面のバンプ形成部分のみが露出するよう
に、基板１にレジスト膜（図示省略）を形成し、酸化防
止層４の露出した部分にＡｕメツキなどによりバンプ５
を形成する。その後、レジスト膜を取り除くことにより
、バンプ５が得られる（第３図（ｅ）参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記した製法によると、第３図（ｅ）みるように、バン
プ表面５ａに凹凸が現れる。これは、基板表面１ａの凹
凸が、その上に形成された層の各表面２ａ、３ａおよび
４ａに、それぞれ、トレースされ、バンプ表面５ａにも
トレースされるためである。

バンプ表面５ａに凹凸があると、半導体素子の電極と接
合するときに、バンプ表面５ａ全面が一度に半導体素子
の電極と接触せず、その結果、バンプ金属の拡散が一定
でなくなり、不都合が生じるという問題点がある。

そこで、この発明は、表面の凹凸の少ないバンプを製造
することができる方法を提供することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、請求項１の発明にかかるバ
ンプの製法は、電路となる導体層表面の少なくともバン
プ形成部分を研磨して平坦化しておくようにしている。

また、上記課題を解決するために、請求項２の発明にか
かるバンプの製法は、基板の電路となる導体層の形成面
側全面に形成されたバンプ形成層表面の少なくともバン
プ形成部分を研磨して平坦化しておき、同バンプ形成部
分以外のバンプ形成層をエツチング除去してバンプを得
るようにしている。

・　　〔作　　　用〕請求項１の発明にかかる製法によれば、表面の平坦化さ
れた導体層の上にバンプを形成するので表面の平坦なバ
ンプが得られる。

請求項２の発明にかかる製法によれば、表面の平坦化さ
れたバンプ形成層をエツチングしてバンプを形成するの
で、表面の平坦なバンプが得られる。

〔実　施　例〕

第１図（ａ）〜（ｆ）は、請求項１の発明にかかるバン
プの製法の１実施例を表す。基板１を準備しく第１図（
ａ）参照）、基板１上の全面に導体層（導体膜）２を形
成する（第１図（ｂ）参照）。この導体層２の表面２ａ
を研磨して平坦化する（第１図（Ｃ）参照）。第１図（
Ｃ）中、２ｂが平坦化された表面である。研磨後、所望
の回路パターンの電路が残るように、その導体層２をエ
ツチングする。そして、導体層２の上に、Ｎｉメツキな
どにより、バンプ金属の拡散を防ぐ拡散防止層３を形成
する（第１図＋ｄｌ参照）。拡散防止層表面３ｂは、そ
の下の導体層表面２ｂをトレースしていて平坦になって
いる。

拡散防止層３の上に、その表面酸化を防ぐ酸化防止層４
をへＵメフキなどにより形成する（第１図ｔｅｌ参照）
。酸化防止層表面４ｂも、その下の拡散防止層表面３ｂ
をトレースしていて平坦になっている。酸化防止層表面
４ｂのバンプ形成部分のみが露出するようにレジスト膜
（図示省略）を形成し、同露出部分にＡｕメツキなどに
よりバンプ５を形成する。その後、レジスト膜を取り除
くことにより、バンプ５が得られる（第Ｆ図（ｆ）参照
）。このバンプ５は、平坦な表面５ｂを持つ。

第２図（ａ）〜（ｅ）は、請求項２の発明にかかるバン
プの製法の１実施例を表す。基板１を準備しく第２図（
ａ）参照）、基板１上の全面に導体層２を形成する（第
２図（ｂ）参照）。第２図（Ｃ１にみるように、基板１
の電路となる導体層２の形成面側全面にバンプ形成層５
１を形成する。第２図Ｔｄ）にみるように、バンプ形成
層表面５１ａの少なくともバンプ形成部分を研磨して平
坦化する。図中、５１ｂが平坦化された表面である。研
摩後、バンプ形成部分以外のバンプ形成層５１をエツチ
ング除去してバンプ５を得る。バンプ表面５ｂは、平坦
になっている。その後、所望の回路パターンを残して導
体Ｎ２をエツチングし、電路を形成する。

この明細書において平坦化とは、凹凸が全くないように
することのみを意味するものではなく、凹凸を少なくし
たり、小さくしたりすることをも含む。導体層表面２ａ
およびバンプ形成層表面５１ａは、それぞれ、全体的に
研摩してもよいが、少なくともバンプ形成部分（バンプ
を形成しようとする部分）を研磨すれば十分である。

前記基板としては、たとえば、セラミック基板が用いら
れるが、合成樹脂を用いた基板などを用いるようにして
もよい。

なお、基板は、その製造方法によっては、周縁に電路形
成のための給電パターンが残存していて、同給電パター
ンから静電気が印加されて半導体素子や電路に悪影響を
与えることがある。このようなことを防ぐため、基板の
電路形成側表面の周縁が基板最外周縁よりも内側になる
よう、基板の周縁を断面階段状に削り、給電パターンを
除去するのが好ましい。このようにしてお（と、階段状
の部分で基板を取り扱えば電路に触れずにすみ、静電気
が印加されることがなくなり、事故を防ぐことができる
。また、基板は、大きな元基板に電路形成およびバンプ
形成した後に、この元基板を多数個の基板に分割するこ
とにより得られるようであってもよい。

この発明によれば、基板表面の凹凸がそのままバンプ表
面に現れることはなくなり、平坦な表面を持つバンプが
得られる。これにより、半導体素子の電極と接合する際
に、バンプ全面が一度に半導体素子の電極と接触し、バ
ンプ金属の拡散が一定になる。また、バンプの高さ管理
、バンプの高さ計測などが容易になり、より一層接合に
好都合である。少なくとも導体層表面の半導体素子に対
応する部分、または、少なくともバンプ形成層表面の半
導体素子に対応する部分を研磨するようにすると、多数
のバンプの表面の高さ位置を揃えることができ、より一
層接合に好都合である。このようにする場合には、研磨
面が、たとえば、基板表面と平行になるようにする。

前記導体層は、不導体表面に導体薄膜を形成する方法、
たとえば、無電解メツキ、真空蒸着、スパッタリング等
の方法により形成される。また、これらの方法に電解メ
ツキを組み合わせることもできる。

導体層の材料も、特に限定されず、たとえば、Ｃｕなど
が使用される。

１磨方法も、導体層またはバンプ形成層表面を平坦化（
あるいは平滑化）できるのであれば、特に限定されない
。たとえば、オシレーションバフ研摩などのパフ研磨を
利用することができる。研摩では、導体層またはバンプ
形成層をたとえば厚み方向に５〜１０μ富削り取り、表
面を鏡面にする。研磨により削り取る厚みが少なすぎる
と、平坦化が不充分となることがあり、削り取る厚みが
多すぎると、材料の無駄が多くなる。導体層の厚みは、
希望する電路の厚みに加えて研磨される厚みの分だけ厚
く形成するのがよい。たとえば、厚み１０μ鳳前後の電
路を形成する場合には、導体層を１５〜２０ｍ程度の厚
みとなるように形成するのである。また、バンプ形成層
の厚みも、同様に、希望するバンプの高さに加えて研磨
される厚みの分だけ厚く形成するのがよい。

なお、導体層表面の研磨は、パターン形成の前または後
に行うことができるが、パターン形成前に行う方が好ま
しい、パターン形成後に研磨を行うと、電路の端部が丸
みを帯びてしまい、極端な場合には、電路の表面が山伏
（かまぼこ状）の曲面となってしまい不都合が生じるこ
とがある。また、バンプ形成層の研摩は、バンプ形成の
前に行う方が好ましい。これは、バンプ形成後に研磨を
行うと、バンプのずれが生じたり、傷んだりすることが
あるからである。

前記電路は、上記のように、基板表面に形成された導体
層をエツチングしてパターン形成することにより形成す
るようにするのが好ましい。このようにすると、電路同
士の間隔を極めて小さくすることができ、その上に形成
されるバンプ同士のピッチを小さくすることが可能とな
る。

電路形成のためのエツチング方法、および、バンプ形成
のためのエツチング方法も、それぞれ、特に限定されず
、たとえば、フォトリソグラフィー等の微細なパターン
を形成できる方法が好ましく使用される。なお、エツチ
ングには、エツチングしようとする層の下にある層をエ
ツチングしない手段・方法を採用することが好ましい。

第４図は、このバンプ５が形成されたＰＧＡ用基板の１
例を表す。基板１の表面に多数の電路２０・・・が形成
されていて、その一端部２１・・・が基板１表面中央に
四角い空所８を作るように臨み、他端部２２・・・が基
板１周辺部に枠状に配列されたスルーホール９・・・の
縁となっている。電路一端部２１・・・にはそれぞれバ
ンプ５・・・が形成されており、これらのバンプ５・・
・は、半導体素子搭載部分の周縁部となっている。バン
プ５・・・を介して半導体素子６の電極７・・・と電路
２・・・とが電気的に接続されるのである。スルーホー
ル９・・・にはリードビン１０が電気的に接続されてい
る。

ところで、基板表面の半導体素子搭載部分よりも外側に
位置決め用のバンプをも設けると、半導体素子を接合す
る時に高い精度で位置決めしやす（なる。このような位
置決め用のバンプも、この発明にかかる製法により設け
るようにしてもよい。また、接合しようとする半導体素
子の傾き具合を調節するために、基板表面の半導体素子
搭載部分よりも外側に角度調節用のバンプを設けること
もある。このような角度調節用のバンプをも、この発明
にかかる製法により設けるようにしてもよい。

なお、この発明は、上記実施例に限定されない。たとえ
ば、バンプ金属が電路側に拡散するのを防ぐ拡散防止層
、拡散防止層の表面酸化を防ぐ酸化防止層などは、バン
プの材質に応じて適宜のものを形成すればよいし、ある
いは、全く形成しなくてもよい。バンプは、Ａｕからな
っている必要はなく、ＡＩ、ハンダなどからなっていて
もよい。基板は、ＰＧＡ用のものである必要はない。

請求項１の発明にかかる製法は、バンプとなる材料の無
駄が少ないという点で、請求項２の発明にかかる製法よ
りも好ましい。

以下に、より具体的な実施例および比較例を示すが、こ
の発明は下記実施例に限定されない。

一実施例１− 第１図（ａ）〜（ｆ）に示す方法によりバンプを形成し
た。基板１として、セラミック基板を用いた。導体層２
は、銅メツキにより形成し、厚み１５μｍとした。この
導体層２を、住友スリーエム社製バフロール（３Ｍ−Ｈ
ＤＹＦ）を用いたオシレーションバフ研磨により研磨し
た。これにより、導体層２は厚み１０μ鳳となった。前
記研磨には、同社製のバフロール（３Ｍ−ＨＤＳＳなど
）も使用できた。研磨後、導体層２をエツチングして第
４図に示すような回路パターンの電路２０を形成した。

続いて、電路２０の上にＮｉメツキにより拡散防止層３
を、その上にＡｕメツキにより酸化防止層４をそれぞれ
形成した。酸化防止層表面４ｂのバンプ形成部分のみが
露出するように、メツキレジスト層を形成し、同露出部
分にＡｕメツキを行い、同レジスト層を除去してバンプ
５を形成した。

一実施例２一実施例１において、研冴前の導体層２の厚みを２０ｔｒ
ｍとし、研磨後の導体層２の厚みを１０ｎとしたこと以
外は、実施例１と同様にしてバンプを形成した。

一比較例１一実施例１において、導体層２の表面研摩を行わなかった
こと以外は、実施例１と同様にしてバンプを形成した。

実施例１．２において、それぞれ、研磨の前後に導体層
２の表面粗さおよび表面光沢を調べた。

その結果、表面粗さ針では、Ｒｍａｘ　＝　２．３μ（
研磨前）からＲｍａに＝１．９ｎ（研磨後）と改善され
ていた。表面光沢は、肉眼観察によると、研摩前には全
く像が写らなかったのに、研磨後には輪郭がややぼやけ
て像が写るという程度に改善されていた。実施例１．２
では、表面が平坦なバンプが得られ、ＩＣとの安定した
接合を得ることができた。比較例１では、導体層２が表
面光沢のないものであり、バンプ表面の凹凸が大きかっ
た。

一実施例３− 第２図（ａ）〜（ｅｌに示す方法によりバンプを形成し
た。基板１として、セラミック基板を用いた。導体層２
は、銅メツキにより基板１片面全面に形成し、厚み１０
μ層とした。この導体層２全体の上にアルミニウムをス
パフタリングまたは蒸着することにより、バンプ形成層
５１を形成した。このバンプ形成層５１を、実施例１と
同様にして研磨した。研摩後、バンプ形成層表面５１ｂ
のバンプ形成部分のみを覆うようにメツキレジスト層を
形成し、露出しているバンプ形成層５１をエツチング除
去してバンプ５を形成した。このとき、エツチング液は
、下の導体層２をエツチングしないものを使用した。そ
の後、実施例１と同様にして導体層２をエツチングし、
第４図に示すような回路パターンの電路２０を形成した
。

一比較例２一実施例３において、バンプ形成層５１の表面研摩を行わ
なかったこと以外は、実施例３と同様にしてバンプを形
成した。

実施例３は実施例１．２と同様の結果が、比較例２は比
較例１と同様の結果が得られた。

〔発明の効果〕

請求項１．および２の各発明にかかるバンプの製法は、
以上のように、基板の凹凸がバンプの表面形状に影響を
及ぼさず、凹凸の少ない表面を有するバンプを得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）ないしくｆ）は請求項１の発明にかかるバ
ンプの製法の１実施例を順に表す一部分の断面図、第２
図（ａ）ないしくｅ）は請求項２の発明にかかるバンプ
の製法の１実施例を順に表す一部分の断面図、第３図（
ａ）ないしくｅ）は従来のバンプの製法の１例を順に表
す一部分の断面図、第４図はバンプを形成したＰＧＡ用
基板を表す斜視図である。１・・・基板　２・・・導体層　５・・・バンプ　５１
・・・バンプ形成層代理人　弁理士　　松　本　武　彦第３ｒｆ！Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】１、基板表面に形成された電路の上に半導体素子の電極
との接合に用いるバンプを形成する方法であって、前記
電路となる導体層表面の少なくともバンプ形成部分を研
磨して平坦化しておくことを特徴とするバンプの製法。２、基板表面に形成された電路の上に半導体素子の電極
との接合に用いるバンプを形成する方法であって、前記
基板の前記電路となる導体層の形成面側全面に形成され
たバンプ形成層表面の少なくともバンプ形成部分を研磨
して平坦化しておき、同バンプ形成部分以外のバンプ形
成層をエッチング除去してバンプを得ることを特徴とす
るバンプの製法。