JPH02198141A - 半導体装置のバンプ電極の製造方法 - 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］ 本発明は半導体装置のバンプ電極の製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来より半導体装置のワイヤレスボンディング手段の一
つとしてバンプ電極が多く使用されている。第３図（ａ
）乃至（ｅ）は、従来のバンプ電極の製造方法を工程順
に示す縦断面図である。

先ず、第３図（ａ）に示すように、半導体素子を形成し
た半導体基板３０１上に、蒸着法又はスパッタ法により
アルミニウム層を１μｍ程度形成した後、このアルミニ
ウム層全面に感光性樹脂を形成する。そして、前記感光
性樹脂をパターニングした後、この感光性樹脂をマスク
として前記アルミニウム層をエツチングすることにより
、半導体基板３０１に形成された半導体素子と接続され
るパッド電極領域のみを残して前記アルミニウム層を選
択的に除去する。これにより、パッド電極３０２が形成
される。

次に、第３図（ｂ）に示すように、パッド電極３０２を
含む半導体基板３０１の全面に、ＣＶＤ酸化膜又はプラ
ズマＣＶＤ窒化膜等の絶縁膜３０３を形成する。次いで
感光性樹脂３０４を用いて選択的に絶縁膜３０３をエツ
チングし、パッド電極３０２の上方に第１の開口を形成
する。

続いて、第３図（ｃ）に示すように、感光性樹脂３０４
を除去した後、パッド電極３０２を含む半導体基板３０
１の全面にＴ　ｉ　、’Ｃｒ又はＣｕ等からなる金属膜
３０５，３０６を例えば、スパッタ法により夫々約１０
００人の厚さで形成し、この金属膜３０５，３０６を夫
々接着・バリアメタル及びメッキ電極とする。次に、金
属膜３０６の上に感光性樹脂３０７を形成した後、この
感光性樹脂３０７のパッド電極３０２に対応する部分に
第１の開口より大きい第２の開口をエツチングにより形
成し、金属膜３０６を露出させる。

次いで、第３図（ｄ）に示すように、露出された金属膜
３０６の上に電解メッキ法により、例えば、Ａｕ又はＣ
ｕ等からなる膜厚１５μｍ程度のバンプ３０８を形成す
る。

更に、必要に応じて、バンプ表面の酸化防止又はボンデ
ィング時の密着性を良くする目的で、例えばＡｕ又は５
ｎ−Ｐｂ等の金属膜３０９をメッキ法により約５μｍの
厚さで形成する。

そして、第３図（ｅ）に示すように、感光性樹脂３０７
を除去した後、バンプ３０８をマスクとして金属膜３０
６，３０５を順次エツチング除去する。

以上の工程によりバンプ電極が形成される。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来の半導体装置のバンプ電極の製造方法によ
れば、絶縁膜３０３の第１の開口形成時及び絶縁膜３０
７の第２の開口形成時のいずれの工程においても、感光
性樹脂を用いたフォトリソグラフィー工程を必要とする
ため、バンプ電極を有する半導体装置の製造コストは、
バンプ電極を必要としない半導体装置の製造コストと比
較して大幅に増大してしまうという問題点があった。

また、バンプをマスクとして金属膜３０６，３０５をウ
ェットエツチング法により除去する場合、例えばＣｕ等
のバンプ材料と例えばＴｉ等の金属Ｍ３０５又は３０６
とのイオン化傾向の差に起因して、金属膜３０５又は３
０６のエツチング速度がバンプのエツチング速度よりも
速くなるため、エツチングのコントロールが難しいとい
う問題がある。このため、バンプの根本部、即ち、第３
図（ｅ）の二点鎖線にて囲むＡ部において、第３図（ｆ
）にこれを拡大して示すように、金属膜３０５．３０６
のサイドエツチングが進み、バンプとパッド電極との密
着強度の低下を招くという問題点がある。また、パッド
電極にまでサイドエツチングが達した場合、パッド電極
がエツチングされ、これによる電気的なショートが発生
し、著しく信頼性を低下させるという問題点があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
製造コストを低減することができ、しかも信頼性の高い
パッド電極を形成することができる半導体装置のパッド
電極の製造方法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］ 本発明に係る半導体装置のパッド電極の製造方法は、半
導体素子を形成した半導体基板上に前記半導体素子に接
続されるパッド電極を形成する工程と、前記パッド電極
が形成された半導体基板の全面に絶縁膜を形成する工程
と、前記絶縁膜上にメッキ用の電極金属膜を形成する工
程と、前記電極金属膜上に感光性樹脂を付着形成する工
程と、前記感光性樹脂の前記パッド電極上方位置に選択
的に開口を形成する工程と、前記感光性樹脂をマスクと
して前記パッド電極上方位置の前記電極金属膜及び前記
絶縁膜をエツチングより選択的に除去して前記パッド電
極を露出させる工程と、前記感光性樹脂をマスクとして
無電解メッキ法により前記パッド電極上に少なくとも前
ＪＣ電極金属膜と電気的に接続する金属膜を選択的に形
成する工程と、前記電極金属膜をカソード電極として前
記金属膜上に電解メッキ法によりバンプを形成する工程
と、前記感光性樹脂を除去する工・程と、前記バンプを
マスクとして前記電極金属膜を除去する工程とを有する
ことを特徴とする。７− ［作用コ 本発明においては、パッド電極上の絶縁膜上にメッキ電
流を流すための電極金属膜を形成した後に感光性樹脂を
付着形成し、次いで電極金属膜及び絶縁膜をエツチング
する。そして、無電解メッキにより選択的に金属膜を形
成し、電極金属膜と電気的に接続した後に電解メッキに
よるバンプの形成を行なっている。このため、１回のフ
ォトリソグラフィー工程でバンプを形成することができ
、しかも、エツチングによるサイドエツチングが発生し
難い構造となることから、低コストで信頼性の高いバン
プを提供することができる。

［実施例］ 以下、添付の図面を参照して本発明の実施例について説
明する。

第１図（ａ）乃至（ｆ）は、本発明の第１の実施例に係
るバンプ電極の製造方法を工程順に示す縦断面図である
。

先ず、第１図（ａ）に示すように半導体素子が形成され
た半導体基板１０１上に、蒸着法又はスパッタ法により
アルミニウム層を約１μｍの厚さで形成した後、このア
ルミニウム層全面に感光性樹脂を形成する。そして、フ
ォトリソグラフィーによりこの感光性樹脂をバターニン
グした後、この感光性樹脂をマスクにして、半導体基板
に形成された半導体素子と接続されるパッド電極領域の
みを残してアルミニウム層を選択的にエツチング除去し
、その後、感光性樹脂を除去する。これによりパッド電
極１０２が形成される。

次に、第１図（ｂ）に示すように、パッド電極１０２を
含む全面にＣＶＤ酸化膜又はプラズマ窒化膜からなる絶
縁膜１０３を形成した後、絶縁膜１０３上にＴｉ又はＣ
ｕ等のメッキ用の電極金属膜１０４を例えばスパッタ法
により約５０００人の厚さで形成する。次いで、電極金
属膜１０４上に感光性樹脂１０５を被着形成する。

次に、第１図（ｃ）に示すように、感光性樹脂１０５の
パッド電極上方位置に選択的に開口を形成した後、感光
性樹脂１０５をマスクにして電極金属膜１０４及び絶縁
膜１０３を選択的にエツチングすることによりパッド電
極１０２を露出させる。

続いて、第１図（ｄ）に示すように、この露出したパッ
ド電ｇ！１０２上に、例えば、Ａｕ、Ｎｉ又はＳｎ等の
第１の金属膜１０６を無電解メッキにより形成する。第
１の金属膜１０６の膜厚は、絶縁膜１０３上の電極金属
膜１０４に電気的に接続し得る程度であれば良く、例え
ば２乃至３μｍ程度あれば十分である。

次いで、第１図（ｅ）に示すように、電極金属膜１０４
及び第１の金属膜１０６をメッキのカソード電極として
、例えば、Ｃｕからなるバンプ１０７を第１の金属膜１
０６及びその周辺部上に電解メッキにより形成する。バ
ンプ１０７の膜厚は１５μｍ程度であれば十分である。

更に、必要に応じてバンプ１０７の表面の酸化防止及び
ボンディング時の密着強度を高める目的で、バンプ表面
に第２の金属膜、例えばＡｕ、Ｓｎ又は５ｎｐｂ等の第
２の金属膜１０８を約５μｍの厚さでメッキ形成する。

最後に、第１図（ｆ）に示すように、感光性樹脂１０５
を除去した後、電極金属膜１０４をエツチング除去する
。

以上の方法によれば絶縁膜に開口を形成するためのフォ
トリソグラフィー工程が１回で済み、しかもサイドエツ
チングが発生することがないバンプを形成することがで
きる。

第２図（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の第２の実施例に係
るバンプ電極の製造方法を工程順に示す縦断面図である
。

本実施例では、第１の実施例において、第１の金属膜１
０６とパッド電極１０２との間の拡散により信頼性が低
下する虞れがあったのを、第１の金属膜１０６とパッド
電極１０２との間にバリアメタルを形成してこれを防止
するようにしたちのである。

即ち、第２図（ａ）に示すように、半導体基板２０１上
にパッド電極２０２となるアルミニウム層を形成し、更
にＴｉ等の接着層２０３を介してＣｕ又はｐｔ等のバリ
アメタル層２０４を連続して形成し、感光性樹脂をパタ
ーニング形成した後、この感光性樹脂をマスクにしてパ
ッド領域を残して、選択的にバリアメタル層２０４、接
着層２゜３及びアルミニウム層をエツチングする。これ
によりパッド電極２０２が形成される。

次いで、第２図（ｂ）に示すように、半導体基板２０１
の全面に絶縁膜２０５及び電極金属膜２０６を形成した
後、感光性樹脂２０７をパターン形成し、この感光性樹
脂２０７をマスクにして電極金属膜２０６及び絶縁膜２
０５を順次エツチングする。これにより、バリアメタル
層２０４を露出させる。

次に、第２図（Ｃ）に示すように、露出したバリアメタ
ル層２０４上に第１の金属膜２０８を無電解メッキ法に
より形成し、その後パン１２０９及び第２の金属膜２１
０を順次メッキにより形成する。

続いて、第２図（ｄ）に示すように、感光性樹脂２０７
及び電解金属Ｉｆ！２０６をエツチング除去することに
より、バンプ電極を形成することができる。

本実施例では、第１の金属Ｍ２Ｏ３とパッド電極２０２
との間の拡散による信頼性の低下を防止することができ
、低コストで高信頼性のバンプ電極を形成することがで
きる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば絶縁膜上に電極金
属膜を形成した後にパッド電極上方の電極金属膜及び絶
縁膜を選択的にエツチングし、その後無電解メッキによ
りパッド電極上に金属膜を形成して電極金属膜と電気的
に接続した後バンプを形成するから、フォトリソグラフ
ィー工程を１回行なえば良く、しかも、バリアメタルの
サイドエツチングによる信頼性の低下が無いバンプ電極
を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ｆ）は本発明の第１の実施例に係る
バンプ電極の製造方法を工程順に示す縦断面図、第２図
（ａ）乃至（ｄ）は本発明の第２の実施例に係るバンプ
電極の製造方法を工程順に示す縦断面図、第３図（ａ）
乃至（ｅ）は従来のバンプ電極の製造方法を工程順に示
す縦断面図、第３図（ｆ）は第３図（ｅ）のＡ部の拡大
断面図である。 １０１．２０１，３０１　、半導体基板、１０２゜２０
２．３０２．パッド電極、１０３，２０５゜３０３；絶
縁膜、１０４，２０６．電極金属膜、１０５．２０７，
３０４，３０７．感光性樹脂、１０７．２０９，３０８
．バンプ （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体素子を形成した半導体基板上に前記半導体
   素子に接続されるパッド電極を形成する工程と、前記パ
   ッド電極が形成された半導体基板の全面に絶縁膜を形成
   する工程と、前記絶縁膜上にメッキ用の電極金属膜を形
   成する工程と、前記電極金属膜上に感光性樹脂を付着形
   成する工程と、前記感光性樹脂の前記パッド電極上方位
   置に選択的に開口を形成する工程と、前記感光性樹脂を
   マスクとして前記パッド電極上方位置の前記電極金属膜
   及び前記絶縁膜をエッチングより選択的に除去して前記
   パッド電極を露出させる工程と、前記感光性樹脂をマス
   クとして無電解メッキ法により前記パッド電極上に少な
   くとも前記電極金属膜と電気的に接続する金属膜を選択
   的に形成する工程と、前記電極金属膜をカソード電極と
   して前記金属膜上に電解メッキ法によりバンプを形成す
   る工程と、前記感光性樹脂を除去する工程と、前記バン
   プをマスクとして前記電極金属膜を除去する工程とを有
   することを特徴とする半導体装置のバンプ電極の製造方
   法。