JPH0395931A - 半導体装置及びその製造方法 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は、電極パッド上にバリャメタルを介して形成
されるバンプを用いて外部配線部と接続される半導体装
置及びその製造方法に関する。

（従来の技術） 近年の半導体技術の進歩により、高集亀化、高密度化に
好適な組立方法として、フリップチップ方式やテープキ
ャリャ（ＴＡＢ）方式に代表されるワイヤレスボンディ
ングが注目されている。

このような組立方法にあっては、チップの電極パッドと
パッケージに設けられた電極やリードフレーム等の外部
配線部とをバンプを介して電気的に接続するようにして
いる。このバンプの形成方法としては、例えば第２図に
示すような方法がある。

第２図（ａ）乃至同図（ｄ）はチップの電極パッドにバ
ンプを形成する工程を示す工程断面図である。

第２図においては、バンプの形成方法としては、まず、
チップの半導体基板１上に形成された例えばＡｎからな
る電極バッド２の上面周縁部及び基板１上に、ＳＩＮ膜
やＰＳＧ膜からなる保護膜３を形成する（第２図（ａ）
）。

次に、全面に障壁金属膜（バリャメタル）４を堆積形戊
する。このバリャメタル４は、チタン（ＴＩ　）　、ニ
ッケル（Ｎｌ　）　、パラジウム（Ｐｄ　）の順に下層
から積層された構造で、ＴＩ層４ａが例えばＩＯＯＯＡ
程度の厚さに、Ｎｌ層４ｂが３０００Ａ程度の厚さに、
Ｐｄ層４Ｃが５００Ａ程度の厚さに形戊される（第２図
（ｂ〉）。

次に、全面にレジス１・材５を塗布した後、このレジス
ト材５をバターニング（７て、バンプを形戊しようとす
る電極バッド２上のレジスト伺５を除去して開口し、開
口部が電極バッド２と位置合せされる。その後、バター
ニングされたレジス１・材５をマスクとして、例えばＡ
ｕからなるバンプ６をメッキ法や蒸着注によりレジスト
材５が開口されたバリャメタル４上に形成する（第２図
（Ｃ〉）。

最後に、レジスト材５を除去ｊ，た後、パンプ６をマス
クとして、レジスト材５の除去によって露出されたバリ
ャメタル４をエッチングして除去する。このエッチング
処理では、バリャメタル４がそれぞれ材質が異なる３層
構造であるため、何種類かのウエットエッチングがなさ
れる。これは通常、マニュアル作業によりそれぞれ異な
るエッチング液を用いて２回に分けて行なわれる。そし
て、露出されたバリャメタル４がすべて除去され、電極
バッド２上に３層構造のバリャメタル４を介してバンプ
６が形成される（第２図（ｄ））。

このようなバンプの形成方法にあっては、バリャメタル
４が多層構造であるため、不要なバリャメタル４をウエ
ットエッチングを用いて何回かにわたる処理により除去
していた。このため、除−＋２されるバリャメタル４と
残存するバリャメタル４の境界部分では、残存するバリ
ャメタル４にザイドエッチングが生じて、オーバーエッ
チングか発生することになる。

ここで、本来は第３図に示すように、バンプ６が電極パ
ッド２のほぼ直上に形成されるわけてあるが、バンプの
形成工程時に合わせずれが也して、バンプ６の一方の側
壁の形成位置に、第４図に示すように内側の電極パッド
２側にずれが生じる場合かある。

このような場合には、電極パッド２上の保護膜３の開口
寸法とバリャメタル４の形成寸法とに合せ余裕（第４図
にＡで示す）が少ないために、バリャメタル４にサイド
エッチング（第４図にＢで示す）が生じると、第４図に
示すように、保護膜３付近の電極バッド２の表面が露出
されるおそれがある。これにより、エッチング液が電極
バツド２に浸透して電極バツド２が腐食し、電極ノ＜・
ソド２上のバンプ６が剥離するといった接合不良が発生
するおそれがあった。

さらに、保護膜３に電極バツド２に達するピンホールが
形成されている場合には、バリャメタル４のエッチング
処理の際にエッチング液がビンホールを介して電極パツ
ド２に浸透（，て、電極ｌく・ンド２のエッチングや腐
食を招いていた。

また、有機絶縁膜の一種であ−るポリイミド膜が使用さ
れる場合には、ポリイミド膜の形成後にバンプ６を形成
しようとすると、ポリイミド膜がバリャメタル４をエッ
チングするエッチング１夜によりエッチングされてしま
う。一方、バンプ形成後にポリイミド膜を形成しようと
すると、バンプの高さによりポリイミド膜を均一の厚さ
で形成できなかった。

（発明が躬決しようとする課題） 以上説明したように、電極パッド上に多層構造のバリャ
メタルを介してバンプを形戒する従来の方法にあっては
、バリャメタルをウエツｌ・エッチングにより加工して
いるため、エッチングＷｌによる電極パッドの腐食によ
り、電極パッドとバンプの接合不良を招くおそれがあっ
た。

また、従来の方法にあっては、ポリイミド膜と、バンプ
をともに形成することはできないという不具合を招いて
いた。

そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであり
、その目的とするところは、電極パッド上に障壁金属膜
を介して形成されるハンプの信頼性を向上させるととも
に、パンブと有機絶縁膜がともに形戊可能な半導体装置
及びその製造方法を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明は、電極パッド上
にドライエッチング可能な単層構造の障壁金属膜を介し
てバンプを形成したことを要旨とする。

一方、この発明の他の態様は、電極パッドが形成された
半導体基板上に、有機絶縁膜をこの有機絶縁膜上にバタ
ーニングされて形成されたレジスト材をマスクにして選
択的に形成する工程と、少なくとも前記電極パッド上を
含む表面に単層構造の障壁金属膜を形戊する工程と、前
記電極パッド上に前記障壁金属膜を介してパンプを形成
する工程と、前記バンプ下以外の前記障壁金属膜をドラ
イエッチング処理により選択除去する工程と、前記レジ
スト材を除去する工程とを有することを要旨とする。

（作用） 上記構成において、この発明は、障壁金属膜の加工を、
１回のドライエッチング処理により行なうようにしてい
る。

（実施例） 以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係わる半導体装置の製造
方法を示す工程断面図である。この実施例の特徴とする
ところは、電極パッドとバンプとの間に形成されるバリ
ャメタルを単層構造として、ドライエッチングによって
加工形成するようにしたことにある。なお、第１図に示
す製造方法は、ポリイミド膜の形成を含む製造工程を示
したものである。

まず、チップの半導体基板１１上に、例えばＡ吏により
電極パッド１２を形成する。続いて、電極バッド１２の
上面周縁部及び基板１１上に、例えばＳｔ膜やＰＳＧ膜
からなる保護膜１３を形成する。ひき続いて、全面にポ
リイミド．膜１４を塗布した後、このポリイミド膜１４
上に第１のレジストヰイ１５を塗布し、除去しようとす
るポリイミド膜１４上に塗布された第１のレジスト材１
５が除去されるように、第１のレジスト材１５をパタニ
ングする。その後、バターニングされた第１のレジスト
材１５をマスクにして、表面が露出されたポリイミド膜
１４を除去する。これにより、少なくとも電極バッド１
２が露出された状態となる（第１図（ａ〉）。

次に、全面に単層構造のバリャメタル１６を蒸着ｌ，で
形成する（第１図〈ｂ〉）。

次に、全面に第２のレジスト材１７を塗布した後、バン
プを形成しようとする部分の第２のレジスト月１７が除
去されて開口されるように、第２のレジスト材１７をパ
ターニングする。続いて、パターニングされた第２のレ
ジスト材１７をマスクにして、第２のレジスト材１７が
開口された部分に例えばＡｕをメッキ法により堆積形戊
する。

これにより、Ａｕからなるバンプ１８をバリャメタル１
６を介して電極バッド１２上に形成する（第１図（Ｃ）
）。

次に、第２のレジスト材をすべて除去する。その後、表
面が露出されているバリャメタル１６をドライエッチン
グによりエッチング除去する（第１図（ｄ））。

最後に、ポリイミド膜１４上に残存する第１のレジスト
材１５をすべて除去する。これにより、ポリイミド膜１
４の形成とともに、電極バッド１２上に単層構造のバリ
ャメタル１６を介してバンプ１８が形成される（第１図
（ｅ））。

このように、上記した製造方法にあっては、バリャメタ
ル１６をドライエッチング可能な材質で単層構造として
いるので、バリャメタル１６のエッチング加工の際に、
バリャメタル１６のサイドエッチングが抑制されて、オ
ーバーエッチングを緩和することができる。これにより
、バンプの形成工程時に第４図に示したように合せずれ
が生した場合であっても、バリャメタル１６のサイドエ
ッチングによる電極バッド１２の露出は防止される。し
たがって、電極バッド１２の腐食による電極バッド１２
とバンプの接合不良を防止することができる。

また、保護膜１３にピンホールが形成された場合であっ
ても、バリャメタル１６のエッチング加工をドライエッ
チングにより行なっているため、電極バッドｌ２にピン
ホールを介してエッチング液が浸透して、電極パッド１
２に損傷を与えるようなことはなくなる。

さらに、ポリイミド膜１４上に塗布された第１のレジス
ト材１５を残した状態で、蒸着されたバリャメタル１６
をドライエッチングにより選択除去するようにしている
ので、ポリイミド膜１４がエッチングされることはなく
なる。これにより、ポリイミド膜１−４が形戊される半
導体装置にあっても、電極バッド１２上にバリャメタル
１６を介してバンプ１８を形戊することが可能となる。

また、バリャメタル１６を単層溝造とすることにより、
バリャメタル１６の形成工程が簡略化される。さらに、
バリャメタル１６をドライエッチング処理により加工す
るので、エッチング処理が１回で済むことになる。これ
により、エッチング工程を自動化して、作業ミスを低減
することができるようになる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、ｍｈパッドと
バンプとの間に形成される障壁金属膜を単層Ｉ１■造と
して、ドライエッチング処理によって選択的に除去する
ようにしたので、バンプの接合不良を防止することが可
能となり、信頼性を向上することができる。また、ドラ
イエッチング処理ヲ用いているので、バンプの形成とと
もに有機絶縁膜の形成が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係わる半導体装置の製造
方法を示す工程断面図、第２図はバンプが形成された従
来の半導体装置の一製造方法を示す工程断面図、第３図
及び第４図は第２図の要部断面構造を示す拡大図である
。 １，１１・・・半導体基板 ２．１２・・・電極パッド ４，１６・・・バリャメタル ６，１８・・・バンプ １４・・・ポリイミド膜 １５．１７・・・レジスト材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電極パッド上にドライエッチング可能な単層構造
   の障壁金属膜を介してバンプを形成したことを特徴とす
   る半導体装置。
2. （２）有機絶縁膜が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. （３）電極パッドが形成された半導体基板上に、有機絶
   縁膜をこの有機絶縁膜上にパターニングされて形成され
   たレジスト材をマスクにして選択的に形成する工程と、 少なくとも前記電極パッド上を含む表面に単層構造の障
   壁金属膜を形成する工程と、 前記電極パッド上に前記障壁金属膜を介してバンプを形
   成する工程と、 前記バンプ下以外の前記障壁金属膜をドライエッチング
   処理により選択除去する工程と、 前記レジスト材を除去する工程と を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。