JPH0290624A - 半導体集積回路装置の製造方法 - 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〕 本発明は半導体集積回路装置の製造方法に関し、特に外
部接続用電極に適用して有効な技術に関する。

〔従来技術〕

半導体集積回路の外部接続用電極として金属突起電極を
使用することが知られており、この金属突起電極の形成
方法としてリフトオフ法が用いられる。このリフトオフ
法は絶縁膜上に例えばレジスト等の剥離層を形成し１周
知の露光技術により。

例えばアルミニウム等の導体パターン形成領域の剥離層
を除去し、全面に導体パターンを形成する。

その後有機溶剤中にて剥離層を除去することにより剥離
層上の導体層を選択的に除去して、所望の導体パターン
を形成する方法である。

また、有機溶剤液中にて作業をおこなう代りに酸素プラ
ズマエツチングにより上記剥離層を除去する方法もある
。

尚、リフトオフ工程について記載された例としては、特
願昭６１−２２５９８１がある。

〔発明が解決しようとする課題〕 従来用いられていた有機溶剤液中にて剥離層を分解・溶
解するという方法では、有機溶剤は上記剥離層の周辺部
すなわち所望パターンの縁部のみから侵入して剥離層を
分解・溶解するため、形成されるパターンが疎の部分で
は有機溶剤が侵入するのに長い時間を要し、結果的に処
理完了までの時間が長くかかる。特に所望パターンに囲
まれた剥離層が大きい場合には極めて顕著になる。

酸素プラズマエツチングを用いて剥ｉ１？ｉ層を分解・
溶解する方法でも、全面に形成した導体の、あるいは金
属突起電極の下地電極金属の融点以上に処理温度を上げ
ることができないためエツチング速度を速くすることが
できず、結果として長い時間が必要なことに変りはない
。

有機溶剤を用いて剥離層を分解・溶解する工程において
、作業時間を短縮させるために超音波による振動を加え
る方法もあるが、デバイスにクラッタなどのダメージを
与え易い。

また有機溶剤液中にて剥離した剥離層や被ｒＩＩ層の少
片が絶縁膜に形成されたパターンの間隙に異物として付
着し、洗浄工程後も残存し易い６特に金属異物の残存は
導体パターン間の短絡不良の原因となる。

さらに有機溶剤を用いた処理では、排気・排水処理等、
作業環境整備のための設備がかかるという問題点のある
ことが本発明者によって見い出された。

本発明の目的は、処理時間を短かくできるリフトオフ方
式の半導体集積回路装置の製造方法を提供することにあ
る。

本発明の他の目的は、異物の残存による短絡不良を防止
できる半導体集積回路装置の製造方法を提供することに
ある。

さらに本発明の他の目的は、有機溶剤を使用することな
く短時間で金属突起電極を形成する方法、及び金属突起
電極を有する半導体集積回路装置の製造方法を提供する
ことにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば下記の通りである。

すなわち半導体集積回路装置の上層に位置する絶縁膜上
の、パターン形成領域以外の領域に剥離層を堆積させた
後その上から導電層を堆積させて、剥離層上には被覆層
を、そして上記剥離層の存在しない領域には所望のパタ
ーンをそれぞれ形成し。

必要な場合には上記剥離層と上記絶縁膜との結合力を弱
めた後、上記剥離層及び上記被覆層を機械的に上記絶縁
膜より剥離させて所望のパターンを上記絶縁膜表面上に
残存させるものである。

上記剥離層と上記絶縁膜との結合力を弱める工程として
は、紫外線照射、大気もしくは加湿雰囲気への暴露、低
温液体による冷却等を採用することができ、また上記剥
離層と上記絶縁膜との結合力を弱める工程と剥離工程は
低温液体中にて冷却する。同一工程とすることもできる
。

〔作　用〕

上記した手段によれば、従来の有機溶剤液中にて剥離層
を分解・溶解して被覆層を剥離する方法と違い、剥離層
と絶縁膜との結合力をある程度弱めて両者を機械的に剥
離させることにより、リフトオフ方式の半導体集積回路
装置の製造方法の所要時間短縮を達成するものである。

さらに有機溶剤を用いずに剥離層を除去するため異物が
残存する虞れも少なく、強い振動によるデバイスクラッ
ク発生も抑制される。

〔実施例〕

第１図には、本発明に係るバイポーラトランジスタ・Ｃ
ＭＯ８（相互型ＭＯＳ）混在型の回路を内蔵する半導体
集積回路における金属突起電極に適用した実施例の縦断
面図が示される。

本実施例のバイポーラトランジスタ部は、Ｐ型半導体基
板２０の表面に１例えばＮ＋型の埋め込み層２１が設け
られ、この埋め込み層２１上に例えばＮ型シリコンのエ
ピタキシャルＷＪ２２が設けられている。このエピタキ
シャル層２２の所要部分には例えば酸化シリコン膜のよ
うなフィールド絶縁膜２３が設けられ、これにより素子
間分離及び素子内の分離が行なわれている。このフィー
ルド絶縁膜２３の下方には、例えばＰ＋型のチャンネル
ストッパ領域２４が設けられている。またこのフィール
ド絶縁膜２３で囲まれた部分のエピタキシャル層２２中
には、例えばＰ型の真性ベース領域２５及び例えばＰ＋
型のグラフトベース領域２６が設けられ、この真性ベー
ス領域２５中に、例えばＮ＋型のエミッタ領域２７が設
けられている。そして、このエミッタ領域２７と、上記
真性ベース領域２５と、この真性ベース領域２５の下方
におけるエピタキシャル層２２及び埋め込み層２１から
成るコレクタ領域とにより、ＮＰＮ型バイポーラトラン
ジスタが構成されている。このＮＰＮ型バイポーラトラ
ンジスタは１例えば図示しない抵抗と共にそれらを複数
組用いたＥＣＬ型Ｏ型Ｏ−ゲートれる。

２８は、埋め込み層２１と接続されている例えばＮ型の
コレクタ取り出し領域である。また２９は、上記フィー
ルド絶縁膜２３に連なって設けられている例えば酸化シ
リコン膜のような絶縁膜であって、この絶縁膜２９には
上記グラフトベース領域２６、上記エミッタ領域２７及
び上記コレクタ取り出し領域２８に対応してそれぞれコ
ンタクトホール２９ａ〜２９ｃが設けられている。そし
て、このコンタクトホール２９ａを通じて上記グラフト
ベース領域２６に多結晶シリコン膜から成るベース引き
出し電極３０が接続されているとともに、コンタクトホ
ール２９ｂを通じて上記エミッタ領域２７上に多結晶シ
リコンエミッタ電極３１が設けられている。尚、３２．
３３は５例えば酸化シリコン膜のような絶縁膜である。

３４ａ〜３４ｂは例えばアルミニウム膜より成る１層目
の配線であり、このうち配線３４ａは絶縁膜３３に設け
られたコンタクトホール３３ａを通じてベース引き出し
電極３０に、配線３４ｂはコンタクトホール３３ｂを通
じて多結晶シリコンエミッタ電極３１に、配線３４ｃは
コンタクトホール３３ｃ及び上記コンタクトホール２９
ｃを通じてコレクタ取り出し領域２８にそれぞれ接続さ
れている。また３５は、例えばプラズマＣＶＤにより形
成されたナイトライド膜とスピンオングラス（ＳＯＧ）
膜とプラズマＣＶＤにより形成された酸化シリコン膜と
から成る層間絶縁膜である。

この層間絶縁膜３５の上には、例えばアルミニウム膜か
ら成る２層目の配線３６ａ、３６ｂが設けられ、このう
ち配線３６ａは、上記層間絶縁膜３５に設けられている
スルーホール３５ａを通じて上記配線３４ａに接続され
ている。３７は上記層間絶縁膜３５と同様な層間絶縁膜
である。この層間絶縁膜３７の上には、例えばアルミニ
ウム膜から成る３層目の配線３８ａ〜３８ｆが設けられ
。

このうち配線３８ａは、上記層間絶縁膜３７に設けられ
ているスルーホール３７ａを通じて上記配線３６ａに接
続され、配線３８ｅは、スルーホール３７ｂを通じて上
記配線３６ｂに接続されている。さらに３９は上記層間
絶縁膜３５．３７と同様な層間絶縁膜であり、この層間
絶縁膜３９の上には、例えばアルミニウム膜から成る４
層目の配線４０が設けられている。この配線４０は、大
電流を流すことができるように下層の配線に較べて幅及
び厚さが大きく構成されている。また４１は、例えばプ
ラズマＣＶＤにより形成されたナイトライド膜と同じく
プラズマＣＶＤにより形成された酸化シリコンから成る
表面保護膜である。この表面保護膜４１にはスルーホー
ル４１ａが設けられ。

このスルーホール４１ａを通じて上記配線４０上に、例
えばクロム（Ｃｒ）膜４２が設けられている。そしてこ
のＣｒ膜４２の上に１例えば銅（ＣＵ）・すず（Ｓｎ）
系金属間化合物層４３を介して例えば鉛（ｐｂ）　　・
すず（Ｓｎ）合金系半田から成る突起電極（バンプ）４
が設けられている。

次に、第１図に示される金属突起電極の製造工程を第２
図（、）〜（ｄ）に基づいて説明する。

第２図（ａ）に示すように、所定の工程を経て半導体基
板２０上の表面保護膜４１上の所要位置に半田突起電極
用下地電極５０が形成されており、上記下地電極５０（
以下ＢＬＭ（Ｂａｌｌ　　Ｌｉｍｉｔｉｎｇ　　Ｍｅｔ
ａｌｉｚａｔｉｏｎ）９１１極とも称する）は上からＡ
ｕ、Ｃｕ、Ｃｒの３層構造となっている。この表面保護
膜４１上に当該保護膜の凹凸を平坦化するようメタクリ
ル系の液状レジスト膜５１を１０〜２０［μｍ］程度塗
布し、金属突起電極を形成すべき領域のレジストを周知
の感光技術を用いて除去する。こうして上記Ｂ　ＬＭＷ
ｌ極５０上の所要位置に開口５１ａを形成する。

次に上記液状レジスト膜５１上にメタクリル系のフィル
ム状のレジスト膜５２（厚さ４０［μｍ］程度）を貼付
、熱又は紫外線により硬化させした後、上記ＢＬＭ電極
５０上の所要位置に周知の感光技術を用いて開口５１ａ
より径の小さい開口５２ａを形成して、その内周縁部を
５０側へ張出させておく。

開口５１ａ及び開口５２ａとにより、開口部５５が形成
される。上記液状レジスト膜５１とフィルム状レジスト
膜５２が剥離層５３を構成する。

尚、第２図においては表面保護膜４１の下に形成されて
いる回路素子や配線等は省略されている。

次に第２図（ｂ）に示すように、表面全体に釦（ｐｂ）
、すず（Ｓｎ）を例えば厚さの比が９２＝８になるよう
順次堆積させるが、上記剥離層５３の表面開口５２ａの
径が底部の開口５１ａの径よりも小さいため、上記開口
部５５の内周縁には張出し部のような所謂オーバーハン
グが形成され、意図的にステップカバレージを悪くする
ような形状となっている。これにより、上記剥離層５３
上に堆積した被覆層５６と上記ＢＬＭ電極５０上に堆積
したバンプ金属層５７とは互いに分離する。

さらに、表面全体に紫外線を照射することにより上記剥
離層５３と上記表面保護膜４１との結合力を弱める。こ
の時上記剥離Ｍ３５３上の所要部分に上記被覆層５６の
存在しない領域６０を形成しておくと上記結合力をより
効果的に弱めることができる。

次に上記基板を固定した後、第２図（ｃ）に示すように
表面全体に粘着テープ５８を貼り付けると、上記剥離層
５３上の上記被覆層５６のみがテープに固着する。上記
粘着テープ５８を基板表面より離れる方向に引っ張るこ
とにより上記剥離層５３及び上記被覆層５６を同時に上
記表面保護膜より剥離させることができる。この場合に
、上記剥離層５３と上記被覆層５６及び上記表面保護膜
の接着力は、上記粘着テープ５８と上記被覆層５６との
接着力よりも小さくしておく必要がある。

このようにして上記ＢＬＭ電極５０上に堆積したバンプ
金属層５７のみを表面に残存させることができる。

続いて第２図（ｄ）に示すように例えば３５０［℃］程
度の熱処理により、上記バンプ金属層５７のｐｂ及びＳ
ｎを溶融し球状の半田突起電極４を形成する。この時上
記Ｂｔ、Ｍ電極５０表面のＡＵ層はｐｂに吸い込まれて
拡散してしまう。また。

その下のＣｕ層はＳｎと反応して金属間化合物を形成し
、最下層のＣｒは半田突起電極を成す半田と配線層を成
すアルミニウムとが反応しあって拡散するのを防止する
バリヤメタルとして働く。

上記実施例によれば、以下の作用効果を得るものである
。

（１）表面保護膜４１の、ＢＬＭ電極形成領域以外の領
域にレジスト材より成る剥離層５３を堆積させた後、上
記剥離層５３上には被覆層５６となる半田層を、また上
記剥離層の存在しない領域にはバンプ金属層５７を形成
する半田層を、互いに分踵するように堆積させ、紫外線
照射により上記剥離層５３と上記表面保護膜４１との結
合力を弱めた後に上記剥離層５３及び上記被覆層５６を
機械的に上記表面保護膜４１より剥離させ、上記突起電
極４を形成する半田層を残存させるため、従来の有機溶
剤液中にて剥離層を分解・溶解して被覆層を剥離する方
法に較べ、作業時間が著しく短縮されるとともに、剥離
層からの異物の付着も防止できる。

（２）本実施例では従来の方法と異なり有機溶剤液を使
用しないため１作業環境への悪影響が減少するとともに
、溶液中での反応速度を上げるために必要とされていた
超音波振動の必要がなくなり、デバイスのクラック発生
を防止できる 〔実施例２〕 第３図には、本発明の他の実施例である金属突起電極の
製造工程を示す縦断面図が示されるが。

この実施例と第２図に示した実施例との相違点は剥離層
形成後にＢＬＭ電極を形成することである。

尚、上記実施例と同一の部材については同一の符号を用
いて詳細な説明を省略する。

第３図に示すように、表面保護膜４１の下層に位置する
配線層上の所要位置にスルーホールを開口し、上記表面
保護膜４１上にメタクリル系の液状レジスト膜５１を１
０〜２０［μｍ］程度塗布し、金属突起電極を形成すべ
き領域のレジストを周知の感光技術を用いて除去する。

こうして上記スルーホール上の所要位置に開口５１ａを
形成する。次に上記液状レジスト膜５１上にメタクリル
系のフィルム状のレジスト膜５２（厚さ４０［μｍ］程
度）を貼付、熱又は紫外線により硬化させした後、上記
ＢＬＭ電極５０上の所要位置に周知の感光技術を用いて
開口５１ａより径の小さい開口５２ａを形成して、その
内周縁部を５０側へ張出させておく。開口５１ａ及び開
口５２ａとにより、開口部５５が形成される。上記液状
レジスト膜５１とフィルム状しジス１〜膜５２が剥離層
５３を構成する。次に、ペレット表面全体にＣｒ、Ｃｕ
、Ａｕを順次堆積させ、開口部５５内にＢＬＭ電極５０
を形成するが、この時上記剥離層５３上には被覆層とな
るＣｒ、Ｃｕ、Ａｕ層６１が形成される。さらにＰｂ、
Ｓｎを例えば厚さの比が９２：８になるよう順次堆積さ
せる。以下の工程は実施例１と同様である。

尚、本図では配線及びスルーホールは省略した。

上記実施例によれば、実施例１の効果に加え、剥離Ｆ！
Ｊ５３がＢＬＭ電極５０とバンプ金属層５７との形成用
マスクを兼ねるため工程が短縮できるという効果、さら
にはＢＬＭ電極５０とバンプ金属層５７を位置ずれなし
に形成できるという効果がある。

〔実施例３〕 第４図には１本発明の他の実施例である金属突起電極の
製造工程を示す縦断面図が示されるが、本実施例と第２
図及び第３図に示した実施例との相違点は剥Ｍ層を除去
する工程である。尚、上記実施例と同一の部材について
は同一の符号を用いて詳細な説明を省略する。

第２図（ｂ）に示す工程を終えた後に全体を例えば液体
窒素のような超低温液体７０中に浸し上記剥離層を上記
表面保護膜より自然に剥離させる。

これは、低温にすることにより剥離層と表面保護膜との
接着力が極度に弱くなるという性質を利用したものであ
る。

上記実施例によれば、実施例１及び実施例２と同様に以
下の作用効果を得るものである。

（１）剥離層と表面保護膜の接着力を弱める工程と１両
者を剥離させる工程が同一工程となるため、作業時間は
一層短縮される。

（２）有機溶剤による作業環境への悪影響が減少すると
ともに、超音波振動の必要がなくなり、デバイスのクラ
ック発生を防止できる 以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づいて
具体的に説明したが１本発明はそれに限定されるもので
はなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可
能である事は言うまでもない。

例えば１本実施例では剥離層の材質を液状レジストとフ
ィルム状レジスト膜の組合せとしたが、必ずしもこれに
限定されるものではなく、液状しシスト膜のみ・フィル
ム状レジスト膜のみ・或いはその他のレジスト膜を適宜
採用することができる。

また、実施例１では剥離層と表面保護膜との結合力を弱
める方法として紫外線照射をおこなっているが、必ずし
もこれに限定されるものではなく、大気もしくは加湿雰
囲気中に暴露する方法、低温雰囲気または液体中にて冷
却する方法、さらには薬液にて上記剥離層を分解・溶解
した後に上記の処理をおこなう方法等を適宜採用するこ
とができる。

また、実施例１では剥離層を表面保護膜より機械的に剥
離させるのに粘着テープを使用したが、必ずしもこれに
限定されるものではなく、粘着ローラまたは真空チャッ
ク等剥離層に力を作用させ得るその他の方法を適宜採用
することができる。

さらに実施例１ではバンプ金属層を成すＰｂ。

Ｓｎの厚さの比を９２：８としたが、必ずしもこれに限
定されるものではなく、その他の割合を適宜採用するこ
とができる。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
を、その背景となった利用分野である半導体集積回路の
金属突起電極に適用する場合について説明したが、本発
明はそれに限定されるものではなく、例えば電子部品を
実装する配線基板等にも適用でき、その他電極や配線層
等各種パターンの形成に広く利用することができる。本
発明は少なくとも絶縁体の上に導電体にて成るパターン
を形成する条件のものに適用することができる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである
。

すなわち絶縁体上のパターン形成領域以外の領域に剥離
層を堆積させた後その上から導電層を堆積させて、剥離
層上には被覆層を、そして上記剥離層の存在しない領域
には所望のパターンをそれぞれ形成し、上記剥離層と上
記絶縁膜との結合力を弱めた後上記剥離層及び上記被覆
層を機械的に上記絶縁膜より剥離させて所望のパターン
を上記絶縁体表面に残存させるため、有機溶剤液中にて
剥離層を分解・溶解する従来の方法に較べ、作業時間が
著しく短縮され、異物の残存も防止できるという効果が
ある。

また、有機溶剤液を使用しないため、作業環境への悪影
響が減少するとともに、溶液中での反応速度を上げるた
めに必要とされていた超音波振動の必要がなくなり、デ
バイスのクラック発生を防止できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、半導体集積回路において本発明の一実施例を
適用して成る金属突起電極近傍を示す縦断面図、 第２図（ａ）〜（ｄ）は上記金属突起電極の製造工程の
一例を順次示す縦断面図、 第３図は、本発明の他の実施例の製造工程を示す縦断面
図、 第４図は、本発明のその他の実施例の製造工程を示す縦
断面図である。 ４・・・半田突起電極、４１・・・表面保護膜、４２・
・・Ｃｒ膜、４３−Ｃｕ、Ｓｎ系金属間化合物、５０・
・・Ｂｒ＝Ｍｍ極、５１・・・液状レジスト膜、５１ａ
・・・開口、５２・・・フィルム状レジスト膜、５２ａ
・・・開口、５３・・・剥離層、５５・・・開口部、５
６・・・被覆層。 ５７・・・バンプ金属層、５８・・・粘着テープ。 第 図 第 図 （ｄ） 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板表面に複数の素子を有する半導体集積回
   路装置の上層に位置する絶縁膜上に導電体にて成るパタ
   ーンを形成するにあたり、上記パターン形成領域以外の
   領域に剥離層を形成する工程と、上記剥離層形成後にそ
   の上から導電層を堆積させて、剥離層上には被覆層を、
   そして上記剥離層の存在しない領域には所望のパターン
   を形成する工程と、上記剥離層及び上記被覆層を機械的
   に上記絶縁膜より剥離させて所望のパターンを上記絶縁
   膜表面上に残存させる工程を含む半導体集積回路装置の
   製造方法。 ２、上記剥離工程は、上記半導体基板を固定した後に上
   記剥離層又は上記被覆層に、上記絶縁膜と上記剥離層と
   の結合力より強い力を作用させるものである請求項１記
   載の半導体集積回路装置の製造方法。 ３、上記絶縁膜に紫外線を照射することにより上記剥離
   層と上記絶縁膜との結合力を弱める工程を含む請求項１
   又は２記載の半導体集積回路装置の製造方法。 ４、上記剥離層と上記絶縁膜との結合力を弱める工程は
   、上記剥離層及び上記絶縁膜を大気もしくは加湿雰囲気
   中に暴露するものである請求項３記載の半導体集積回路
   装置の製造方法。 ５、上記剥離層と上記絶縁膜との結合力を弱める工程は
   、上記剥離層及び上記絶縁膜を低温雰囲気中または低温
   液体中にて冷却するものである請求項３記載の半導体集
   積回路装置の製造方法。 ６、上記剥離層と上記絶縁膜との結合力を弱める工程と
   上記剥離工程は、低温液体中にて冷却する同一工程であ
   る請求項１記載のパターン形成方法。