JPH03295242A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、半導体技術さらに詳しくは半導体チップの突
起電極を形成する場合に適用して特に有効な技術に関す
るものである。

［従来の技術］ 半導体チップをパッケージ等の基板に接合する技術の一
つに例えばＣＣＢ技術があり、このＣＣＢ技術では半導
体チップのＡ！配線上に半田の突起電極（半田バンプ）
を形成し、この突起電極を介して半導体チップを実装基
板に直接固着するようになっている。このような技術に
ついては、例えば、１９８４年９月２４日に日経マグロ
ウ上１１社から発行された「日経エレクトロニクス」第
２６５頁〜第２９４頁に記載されている。

この従来のＣＣＢ技術では、パッジに一ジョン膜である
酸化膜に形成した開口から露出する配線上にその周縁部
が前記酸化膜上に載るように下地電極となる積層膜を形
成し、その上に突起電極を形成している。

次に、第４図（Ａ）〜（Ｃ）に示すような突起電極の形
成方法の一例を説明する。

先ず、最終配線形成工程が終了した後に、ＡＱ配線１上
全面にプラズマＣＶＤ法等によってパッシベーション膜
である酸化シリコン膜２を形成する。この酸化シリコン
膜２は半導体素子の表面を保護するプロテクション膜で
ある。その後、上記酸化シリコン膜２上に被着させたホ
トレジスト膜（図示せず）をマスクにして上記酸化シリ
コン膜２を選択的に除去することにより、Ａα配線ｌの
表面の一部が露出される。ここまで終了した状態が第４
図（Ａ）に示されている。

次に、マスクとなったホトレジスト膜を除去し、その後
全面にＣｒ％ＣｕおよびＡｕの３層からなる積層膜を形
成する。そして、その積層膜をホトエツチング技術にて
パターンニングすることによって下地１１５が形成され
る。ここまで終了した状態が第４図（Ｂ）に示されてい
る。

次に、厚膜ホトレジスト膜を形成し、そのホトレジスト
膜の突起電極形成予定領域に対応する部分を選択的に除
去して開口させ、突起電極となるｐｂとＳｎを蒸着する
。その後、厚膜ホトレジスト膜を溶解除去し、突起電極
形成予定領域に対応する部分にＰ　ｂ−３ｎ膜が残り、
他の部分である厚膜ホトレジスト上のＰ　ｂ−３ｎ膜は
、ウェハからリフトオフし、さらにウェットバック（熱
処理）によって残りの導体膜を溶融させることによって
半球状の突起電極６を形成する。

このようにして、第４図（Ｃ）に示すようなバンプ構造
を有する従来の半導体装置が得られる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、技術の進歩及び市場のニーズにより、近
年半導体装置は著しく大規模集積化されており、このよ
うな状況のもとで、上記のような構造の半導体装置を用
いると下記のような問題が惹起されることになる。

即ち、大規模集積化された半導体装置に上記構造を適用
すると、プロテクション膜である酸化シリコン膜２と下
地電極５の最下層のクロムとは化学反応を起こさないた
め接着力が弱く、半導体装置の発熱等により下地電極５
及び突起電極６に大きな熱応力が作用して、酸化シリコ
ン膜２と下地電極５とが剥離してしまう、という問題が
発生した。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、プロテクシ
ョン膜と下地電極との接着性を向上させることにより、
ＣＣＢ技術を適用した半導体装置における信頼性を高め
ることができる技術を提供することを主たる目的として
いる。

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
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
を説明すれば、下記のとおりである。

請求項１記載の発明は、パッシベーション膜である酸化
膜に形成した開口から露出する配線上にその周縁部が前
記酸化膜上に載るように下地電極となる積層膜が形成さ
れ、さらに該積層膜上に突起電極が形成された半導体装
置において、少なくとも前記下地電極の周縁部直下に前
記積層膜における最下層の金属と同一金属の酸化膜が存
在しているものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
パッシベーション膜である酸化膜上及び該酸化膜の開口
から露出する配線上に、積層膜における最下層の金属と
同一金属の酸化膜が導電性を損なわない程度の厚さで形
成されているものである。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明にお
いて、積層膜における最下層の金属がクロムにより形成
され、その下側の一部又は全部に酸化、クロム膜が形成
されているものである。

［作用〕 上記手段によれば、パッシベーション膜である酸化膜と
、下地電極の最下層の金属と同一の金属の酸化膜との接
触面において、両酸化膜の元素よりなる複合酸化物が形
成されることにより、両酸化膜の接着力が強固なものと
なる。

また、下地電極の最下層の金属と、下地電極の最下層の
金属と同一の金属の酸化膜との接触面において、酸素原
子及び金属原子の拡散によって明確なる界面が消滅する
ことにより、下地電極の接着力が強固なものとなる。

［実施例コ 本発明の一実施例に係る半導体装置の構造を図に基づい
て説明する。

第１図には本実施例の半導体装置の部分断面が示されて
いる。

この第１図の半導体装置では、パッシベーション膜であ
る酸化シリコン膜２に形成した開口から露出するＡＱ配
線１上にその周縁部が前記酸化シリコン膜２上に載るよ
うに下地電極５となる積層膜を形成し、この下地電極５
上に半球状の突起電極６を形成している。

本実施例における半導体装置において従来の半導体装置
と異なる点は、酸化シリコン膜２上に酸化クロム膜３が
形成され、ＡＲ配線１に電気的に接続される下地電極５
の周縁部が、この酸化クロム膜３上に載るように形成さ
れていることである。

このような半導体装置の構造を、第２図（Ａ）〜（Ｄ）
に示すような突起電極の形成方法の一例に沿って詳細に
説明する。

先ず、最終配線形成工程が終了した後に、第２図（Ａ）
に示すように、ＡΩ配線１上全面にプラズマＣＶＤ法等
によって酸化シリコン膜２を２μｍ程度形成する。この
酸化シリコン膜２は半導体素子の表面を保護するプロテ
クション膜である。

その後、上記酸化シリコン膜２上に高周波スパッタ蒸着
法によって酸化クロム膜３を０．５μｍ以上形成し絶縁
膜とする。さらにその後に、上記酸化クロム膜３上に被
着させたホトレジスト膜（図示せず）をマスクにして、
上記酸化シリコン膜２及び酸化クロム膜３を選択的に除
去することにより、Ａｆｆ配線１の表面の一部が露出さ
れる。ここまで終了した状態が第２図（Ｂ）に示されて
いる。

次に、マスクとなったホトレジスト膜を除去し、その後
全面にＣｒ、ＣｕおよびＡｕの３層からなる積層膜を形
成する。そして、その積層膜をホトエツチング技術にて
パターンニングすることによって下地電極５が形成され
る。ここまで終了した状態が第２図（Ｃ）に示されてい
る。

その後、例えば半導体ウェハ裏面に裏面接続用のメタラ
イズ層を形成する。次に、厚膜ホトレジスト膜を形成し
、その厚膜ホトレジスト膜の突起電極形成予定領域に対
応する部分を選択的に除去して開口させ、その後Ｐｂと
Ｓｎを蒸着する。その後、厚膜ホトレジスト膜を溶解除
去し、突起電極形成予定領域に対応する部分のみＰ　ｂ
−３ｎ膜が残り、他の部分である厚膜ホトレジスト上の
Ｐｂ−３ｎ膜はウェハからリフトオフする。さらにウェ
ットバック（熱処理）によって残りの導体膜を溶融させ
ることによって半球状の突起電極６を形成する。

このようにして、第２図（Ｄ）に示すようなバンプ構造
を有する半導体装置の構造が得られる。

上記した半導体装置によれば下記の効果を得ることがで
きる。

即ち、プロテクション膜どなる酸化シリコン膜２と、酸
化クロム膜３との接触面において、両酸化膜の元素より
なる複合酸化物が形成される。という作用により、両酸
化膜の接着力が強固なものとなる。

また、下地電極５の最下層のクロムと、酸化クロム膜３
との接触面において、酸素原子及びクロム原子の拡散に
よって明確なる界面が消滅する、という作用により、下
地電極５と、酸化クロム膜３の接着力が強固なものとな
る。

その結果、下地電極５の接着力が著しく向上するため、
半導体装置の発熱等により下地電極５及び突起電極６に
大きな熱応力が作用しても、下地電極５と半導体チップ
との剥離は起こらず、ひいてはＣＣＢ技術を適用した半
導体装置において著しく信頼性が向上することになる。

なお、本実施例においては、プロテクション膜となる酸
化シリコン膜２上に、酸化クロム膜３を０．５μｍ以上
形成して絶縁膜とし、ＡＱ配線１の表面の一部が露出さ
れるように酸化シリコン膜２及び酸化クロム膜３を選択
的に除去することにより、Ａｎ配線１と下地電極５との
電気的接続を図っているが、第３図に示すように、ＡＱ
配線１の表面の一部が露出されるようにプロテクション
膜となる酸化シリコン膜２を選択的に除去した後に、そ
の上全面に酸化クロム膜４を導電性を損なわない程度の
厚さ例えば１００人程減圧成し、この酸化クロム膜４を
通してＡｆｌ配線１と下地電極５との電気的接続を図っ
ても良い。

このようにすると、酸化クロム膜４が薄いのでその形成
時間を短縮することができ、かつ全面に形成した酸化ク
ロム膜４を選択除去する必要がないため、スルーブツト
の向上が図れる。

また、酸化クロム膜４を全面に形成した後に選択除去す
る必要がないので、この酸化クロム膜４もプロテクショ
ン膜として機能することになる。

また、 以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

例えば、上記実施例によれば、下地電極としてＣｒ、Ｇ
ｕおよびＡｕの３層からなる積層膜を用いているが、Ｃ
，ｒおよびＣｕの２層膜、Ｔｉ、ＮｉおよびＡｕの３層
膜等であっても良い。Ｔｉ。

ＮｉおよびＡｕの３層膜の場合には、その下側には酸化
チタン膜が形成される。

また、突起電極を形成するに際して上記実施例では、Ｐ
ｂ−５ｎの導体膜を用いたが、Ｉｎ−Ｐｂの導体膜等を
用いるようにしても良い。

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チップの実装
技術について説明したが、それに限定されるものではな
く、酸化膜上に金属電極が形成される構造を有する半導
体装置全般について適用される。

［発明の効果コ 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とおりである
。

即ち、パッシベーション膜である酸化膜に形成した開口
から露出する配線上にその周縁部が前記酸化膜上に載る
ように下地電極となる積層膜が形成され、さらに該積層
吸上に突起電極が形成された半導体装置において、少な
くとも前記下地電極の周縁部直下に前記積層膜における
最下層の金属と同一金属の酸化膜が存在しているため、
パッシベーション膜である酸化膜と、前記積層膜におけ
る最下層の金属と同一金属の酸化膜との接触面において
、両酸化膜の元素よりなる複合酸化物が形成される。そ
のため、両酸化膜の接着力が強固なものとなる。一方、
下地電極の最下層の金属と、前記積層膜における最下層
の金属と同一金属の酸化膜との接触面において、酸素原
子及び金属原子の拡散によって明確なる界面が消滅する
。そのため、下地電極と、前記積層膜における最下層の
金属と同一金属の酸化膜の接着力も強固なものとなる。

その結果、下地電極の接着力が著しく向上するため、Ｃ
ＣＢ技術を適用した半導体装置において著しく信頼性が
向上することになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半導体装置の一実施例の部分拡大
断面図、 第２図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明に係る半導体装置の形成
方法の一例を示す半導体基板の部分拡大断面図、 第３図は本発明に係る半導体装置の一実施例の変形例の
部分拡大断面図、 第４図（Ａ）〜（Ｃ）は従来の半導体装置の形成方法の
一例を示す半導体基板の部分拡大断面図である。 １・・・・ＡＱ配線、２・・・・酸化膜（酸化シリコン
膜）、３．４・・・・酸化膜（酸化クロム膜）、５積層
膜（下地電極）、６・・・突起電極。 〜 つ ４ 〜 ２５７− 〜 〜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、パッシベーション膜である酸化膜に形成した開口か
   ら露出する配線上にその周縁部が前記酸化膜上に載るよ
   うに下地電極となる積層膜が形成され、さらに該積層膜
   上に突起電極が形成された半導体装置において、少なく
   とも前記下地電極の周縁部直下に前記積層膜における最
   下層の金属と同一金属の酸化膜が存在していることを特
   徴とする半導体装置。 ２、前記パッシベーション膜である酸化膜上及び該酸化
   膜の開口から露出する配線上に、前記積層膜における最
   下層の金属と同一金属の酸化膜が導電性を損なわない程
   度の厚さで形成されていることを特徴とする請求項１記
   載の半導体装置。 ３、前記積層膜における最下層の金属がクロムにより形
   成され、その下側の一部又は全部に酸化クロム膜が形成
   されていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導
   体装置。