JPH04125932A - Method of forming bump - Google Patents

Method of forming bump

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JPH04125932A
JPH04125932A JP24634390A JP24634390A JPH04125932A JP H04125932 A JPH04125932 A JP H04125932A JP 24634390 A JP24634390 A JP 24634390A JP 24634390 A JP24634390 A JP 24634390A JP H04125932 A JPH04125932 A JP H04125932A
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bump
plating
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入江 寛治
Tetsuo Sato
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    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11Manufacturing methods

Abstract

PURPOSE:To eliminate a surface corresponding with a evaporation copper layer on a wafer, and completely prevent the generation of a copper ring, by forming a metal bump from the state of flat top to a spherical type, eliminating flux, and exfoliating resist. CONSTITUTION:A metal bump is formed by laminating solder-plated layers 103, 104 in order on a lead part 100. Before resist is eliminated, a round solder bump 104b is formed in a spherical type from a state of flat top by low temperature reflow. Flux is eliminated, and resist is exfoliated. A base side surface 104a of the solder-plated layer is vanished by reflow rounding, and a surface corresponding with an evaporation copper layer 105 on a wafer does not exist. When resist is eliminated, very small amount of Sn in release liquid is moved and diffused in the evaporation copper layer 105, and turns to alloy, thereby preventing a copper ring from forming a precurring state. When the next intermediate metal layers 105-107 are eliminated, an alloy layer 105a does not exist.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、集積回路を形成したウェハー上にプリント基
板へのボンディング用接続部(バンプ)を形成するに際
し、鍍金後に除去すべき中間金属層(AI、Cr、Cu
)が可動状態のリング形状として、各々のバンプを囲む
ようにして残ることを防止するバンプ形成方法に関する
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention provides an intermediate metal layer to be removed after plating when forming a bonding portion (bump) to a printed circuit board on a wafer on which an integrated circuit is formed. (AI, Cr, Cu
) remains in a movable ring shape surrounding each bump.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

集積回路の製造工程には、ウェハーの表面上に形成した
Icのリード部にボンディング用のバンプを形成するバ
ンプ形成工程が含まれている。
The integrated circuit manufacturing process includes a bump forming process in which bumps for bonding are formed on the lead portions of ICs formed on the surface of the wafer.

このバンプ形成工程には主として蒸着による方法と鍍金
を用いる方法とが用いられているが、本発明は後者を対
象としている。
This bump forming process mainly uses a method using vapor deposition and a method using plating, and the present invention is directed to the latter method.

以下従来の鍍金法によるバンプ形成法について図面を参
照して説明する。第3図は従来工程におけるバンプ形成
工程を示す断面図であり、第4図はそのフローチャート
図で、(a)〜(e)は各工程を示すものである。また
、第5図〜第9図はバンプ形成に用いる各工程の装置を
示しており、第5図(イ)は鍍金装置の正面断面図、同
図(ロ)は同じく側面断面図である。第6図はレジスト
剥離装置の概略図で、第7図は中間金属層の1つである
Cuのエツチング装置の概略図であり、第8図は中間金
属層のCr、AIエツチング装置の概略図である。第9
図はりフロー装置の概略図である。また第10図(イ)
は銅リング前駆状態部外における蒸着銅のオージェ分析
の結果であり、同図(ロ)は銅リング前駆状態部の深さ
方向に対するオージェ分析の結果である。
A conventional bump forming method using a plating method will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 is a sectional view showing a bump forming process in the conventional process, and FIG. 4 is a flowchart thereof, in which (a) to (e) show each process. Further, FIGS. 5 to 9 show the apparatus for each step used in bump formation, and FIG. 5(A) is a front sectional view of the plating apparatus, and FIG. 5(B) is a side sectional view thereof. FIG. 6 is a schematic diagram of a resist stripping device, FIG. 7 is a schematic diagram of an etching device for Cu, which is one of the intermediate metal layers, and FIG. 8 is a schematic diagram of an etching device for Cr and AI intermediate metal layers. It is. 9th
FIG. 1 is a schematic diagram of a flow device. Also, Figure 10 (a)
2 shows the results of Auger analysis of the vapor-deposited copper outside the copper ring precursor state region, and FIG.

まず第3図および第4図にもとずいて各工程を説明する
。工程(a)において、表面にパシベーション膜102
とAI電極が既に形成されたウェハーW上にポリイミド
層108を形成し、その上にレジストを形成して(図示
せず)、露光、エツチングによりICのリード部分10
0のみを除去、次いで蒸着によりウェハー−面に鍍金時
の導通電極を兼ねた中間金属層としてAI、Cr、Cu
をポリイミド層108側から蒸着アルミ層107、蒸着
クロム層106.蒸着銅層105の順に形成する。次い
で工程(b)は中間金属層の形成されたウェハーWの表
面および裏面にレジスト101(メッキ付着防止膜)を
形成し、各ICのリード部分100を露光、現像するこ
とにより、当該部のみレジストを除去する。工程(a)
と(b)が終了した状態を第3図(イ)に図示する。
First, each step will be explained based on FIGS. 3 and 4. In step (a), a passivation film 102 is formed on the surface.
A polyimide layer 108 is formed on the wafer W on which the and AI electrodes have already been formed, a resist is formed thereon (not shown), and the lead portions 10 of the IC are formed by exposure and etching.
0 is removed, and then AI, Cr, and Cu are deposited on the wafer surface by vapor deposition as an intermediate metal layer that also serves as a conductive electrode during plating.
From the polyimide layer 108 side, the vapor-deposited aluminum layer 107, the vapor-deposited chromium layer 106. A vapor-deposited copper layer 105 is formed in this order. Next, in step (b), a resist 101 (plating adhesion prevention film) is formed on the front and back surfaces of the wafer W on which the intermediate metal layer has been formed, and the lead portions 100 of each IC are exposed and developed to leave the resist only on the relevant portions. remove. Process (a)
FIG. 3(a) shows the state after steps (b) and (b) have been completed.

次に第4図における工程(C)は鍍金工程であり、IC
リード部100にCu及びハンダの鍍金を行う。第3図
(ロ)の鍍金の形成は第5図の新しく開発した円筒型鍍
金装置によっている。本円筒型鍍金装置110の概略を
第5図を参照に説明する。第5図(イ)、(ロ)におい
て、筒状体113は筐体112に納められており、この
筒状体113の一端113a近傍に距離dを離してウェ
ハー取付板114(ウェハー取付手段)を備え、ウェハ
ー取付板114に固定されたウェハーWと共に負電極1
18となる。筒状体113のもう一端にはハンダによっ
て構成された正電極115を備えている。正電極115
には新しい鍍金液が筒状体113内に出入り可能なよう
に液孔117を設けている。筒状体113の径及び一端
113a近傍に形成された開口面はウェハーの平面形状
とほぼ合致する形状に形成してあり、均一な鍍金を得る
のに効果をもたらしている。第5図(イ)、(ロ)にお
いて、119はウェハーWの表面周辺の撹拌を目的とす
る液を噴出するノズルを有する鍍金液噴出パイプで、ウ
ェハーWの小頭域内での均一な鍍金を得るのに効果をも
たらしている。正電極115と負電極118には各々電
源の(+)極116aと(−)極116bが接続されて
いる。
Next, step (C) in FIG. 4 is a plating step, and the IC
The lead portion 100 is plated with Cu and solder. The plating shown in FIG. 3(b) is formed using the newly developed cylindrical plating device shown in FIG. The outline of the present cylindrical plating apparatus 110 will be explained with reference to FIG. 5. In FIGS. 5(a) and 5(b), a cylindrical body 113 is housed in a housing 112, and a wafer mounting plate 114 (wafer mounting means) is placed near one end 113a of this cylindrical body 113 at a distance d. and the negative electrode 1 together with the wafer W fixed to the wafer mounting plate 114.
It will be 18. The other end of the cylindrical body 113 is provided with a positive electrode 115 made of solder. Positive electrode 115
A liquid hole 117 is provided in the cylindrical body 113 so that a new plating liquid can enter and exit the cylindrical body 113. The diameter of the cylindrical body 113 and the opening surface formed near one end 113a are formed in a shape that almost matches the planar shape of the wafer, which is effective in obtaining uniform plating. In FIGS. 5(a) and 5(b), 119 is a plating liquid spouting pipe having a nozzle for spouting a liquid for the purpose of stirring around the surface of the wafer W, and uniformly plating within the small head area of the wafer W. It is effective in obtaining. A (+) pole 116a and a (-) pole 116b of a power source are connected to the positive electrode 115 and the negative electrode 118, respectively.

本装置による鍍金処理によりICのリード部1゜Oに第
3図(ロ)に示すごと(銅鍍金層103を形成し、さら
に銅鍍金層103の上に銅鍍金装置と同様の構造を持つ
ハンダ鍍金装置(図示せず)によりハンダ鍍金層104
を形成する。ハンダ鍍金層104の成分はSnが60%
でPbが40%のものを用いている。但し、Snの組成
はウェハー内で若干のバラツキがあり、その程度は50
〜70%位である。第4図の工程(d)において、第3
図(ハ)に示すようにレジスト101の剥離を行なう、
第6図を参照してレジスト剥離装置の概略図を説明する
と、120は自動搬送装置の一部分であり、121はバ
スケット掴みであり、124は剥離槽で、124aは自
動開閉蓋であり、125は自動調節の加熱器であり、1
26は撹拌器であって槽内は常に撹拌され温度が均一化
されている。同図に示していないがウェハーが剥離槽1
24内へ入り、蓋が閉じると自動的に揺動が始まり、レ
ジストの剥離が進行する仕組みとなっている。レジスト
剥離液の成分はフェノール、ジクロルベンゼン、テトラ
クロルエチレン、界面活性剤となっている。レジスト剥
離液の温度は摂氏100Cである。レジスト剥離におい
て生じる現象について第3図(ロ)を参照として説明す
ると、ハンダ鍍金層104は端部も中央部も全てほぼ一
定厚で形成されている。鍍金後に形成されたバンブの形
状は頂上が平らで、ハンダ鍍金層104の底辺面104
aは厚み5ミクロンのレジスト101を介して中間金属
層の蒸着銅層105と向いあっている。レジスト101
が剥離されるに従い、剥離液が代わりに狭い空間域に浸
入し、ハンダ鍍金層104中のSnを少しずつ溶解する
が狭い空間域は撹拌されにくいためSnの濃度がしだい
に高くなる。或はハンダ鍍金層104の底辺面104a
と蒸着銅層105間の距離が非常に近いため、剥離液を
介して高温状態のSnは容易に蒸着銅層105へ浸入、
拡散し、合金化し、第3図(ハ)の黒塗り部で示すよう
なリングの前駆状態であるCu−Sn合金層105aを
形成する。以上の機構を第10図のデータによって説明
すると、第10図(イ)のオージェ分析にも見られるよ
うにハンダ鍍金層104の底辺面104a直下以外のC
U面部105 bにはSnは検出されないが、同図(ロ
)のようにハンダ鍍金層104の底辺面1゜4a直下の
Cu面部105aにはSnが検出され、また同図(ロ)
においてSnが表面から深さ方向に向かって次第に減少
していることから、表面がら内部に向かって拡散したこ
とが明らがである。
As shown in FIG. 3(b), a copper plating layer 103 is formed on the lead portion 1°O of the IC by the plating process using this device, and a solder layer having a structure similar to that of the copper plating device is formed on the copper plating layer 103. A solder plating layer 104 is formed by a plating device (not shown).
form. The composition of the solder plating layer 104 is 60% Sn.
A material containing 40% Pb is used. However, there is some variation in the composition of Sn within the wafer, and the degree of variation is 50%.
It is around 70%. In step (d) of FIG.
Peeling off the resist 101 as shown in FIG.
A schematic diagram of the resist stripping device will be explained with reference to FIG. 6. 120 is a part of the automatic conveyance device, 121 is a basket grip, 124 is a stripping tank, 124a is an automatic opening/closing lid, and 125 is a part of the automatic conveyance device. It is a self-adjusting heater, and 1
A stirrer 26 constantly stirs the inside of the tank to make the temperature uniform. Although not shown in the figure, the wafer is in stripping tank 1.
24, and when the lid is closed, rocking automatically begins, and the resist peels off. The components of the resist stripper are phenol, dichlorobenzene, tetrachlorethylene, and a surfactant. The temperature of the resist stripping solution is 100C. The phenomenon that occurs during resist peeling will be explained with reference to FIG. 3(b). The solder plating layer 104 is formed to have a substantially constant thickness at both the ends and the center. The shape of the bump formed after plating has a flat top and a bottom surface 104 of the solder plating layer 104.
A faces a vapor-deposited copper layer 105, which is an intermediate metal layer, with a resist 101 having a thickness of 5 microns interposed therebetween. resist 101
As the solder plated layer 104 is peeled off, the stripping liquid instead enters the narrow space and gradually dissolves the Sn in the solder plating layer 104, but since the narrow space is difficult to stir, the concentration of Sn gradually increases. Or the bottom surface 104a of the solder plating layer 104
Since the distance between the evaporated copper layer 105 and the evaporated copper layer 105 is very short, Sn in a high temperature state easily penetrates into the evaporated copper layer 105 through the stripping solution.
It is diffused and alloyed to form a Cu--Sn alloy layer 105a which is a precursor state of a ring as shown by the black area in FIG. 3(C). The above mechanism will be explained using the data in FIG. 10. As can be seen in the Auger analysis in FIG. 10(a), C
Sn is not detected on the U surface portion 105b, but Sn is detected on the Cu surface portion 105a directly below the bottom surface 1°4a of the solder plating layer 104, as shown in FIG.
Since Sn gradually decreased from the surface toward the depth, it is clear that Sn was diffused from the surface toward the inside.

図示してないが同様の結果がXセンマイクロアナライザ
ーによっても得られている。さてこの状態で第4図工程
(e)の中間金属層のエツチングに入るのであるが、上
述のCu−Sn合金層105aは第3図(ハ)に示す中
間金属層105〜1゜7のエツチングによって銅リング
105cとなる。
Although not shown, similar results were obtained using an X-sen microanalyzer. Now, in this state, the etching of the intermediate metal layer in step (e) of FIG. 4 begins. This results in a copper ring 105c.

中間金属層の蒸着銅層105のエツチング装置の概略図
を第7図によって説明すると、123はウェハー用のバ
スケットであり、128は商品名エンストリップCの銅
アンモニア系の銅エツチング槽であり、129は空気撹
拌のための空気孔129bを有する空気導入管である。
A schematic diagram of an etching apparatus for the vapor deposited copper layer 105 of the intermediate metal layer will be explained with reference to FIG. 7. Reference numeral 123 is a basket for wafers, 128 is a copper ammonia-based copper etching tank with the trade name of Enstrip C, and 129 is an air introduction pipe having an air hole 129b for air stirring.

次に中間金属層106〜107のCr、AIのエツチン
グ装置の概略図を第8図によって説明すると、131は
自動調節の温熱器であり、130はフェリシアン北方す
ュウムとNaOHの混合液を入れたCr、AIエツチン
グ槽であり、132は水洗槽である。
Next, a schematic diagram of the etching apparatus for Cr and AI of the intermediate metal layers 106 to 107 will be explained with reference to FIG. 8. Reference numeral 131 is a self-adjusting heater, and reference numeral 130 is a heating device in which a mixed solution of Felician northern suum and NaOH is placed. 132 is a Cr and AI etching tank, and 132 is a water washing tank.

上述のCr、AIエツチング槽130によってまずウェ
ハーWをCr、AIエツチング槽130に浸漬し、所定
時間矢印130a方向に揺動することにより中間金属層
106〜107を均一に除去した後、水洗槽132で矢
印132aに従って水洗する。その結果、Cu−Sn合
金層はCr、AIエツチング槽130のエッチャントに
よりエツチングされないため第3図(ニ)に図示のごと
くCuとSnの合金部分であるCu−Sn合金層105
a以外は全て消滅、銅リング105cを生じる。生じた
銅リング105cは支持体がないためフラツジと動く。
The wafer W is first immersed in the Cr, AI etching tank 130 described above, and after uniformly removing the intermediate metal layers 106 to 107 by swinging in the direction of the arrow 130a for a predetermined time, the wafer W is transferred to the rinsing tank 132. Then, wash with water according to the arrow 132a. As a result, the Cu-Sn alloy layer is not etched by the etchant in the Cr and AI etching tank 130, so as shown in FIG.
Everything except a disappears, producing a copper ring 105c. The resulting copper ring 105c moves with a flop because there is no support.

この動き安さは第4図工程(f)の高温リフロー後の状
態を示す第3図(ホ)の形状になると一層大きくなり、
短絡の原因となる。第9図を用いて高温リフローの概略
図を説明すると、Wはウェハーであり、133はフラッ
クスの吐出口であり、134はスピンナーであり、13
5は搬送ベルトであり、136は加熱部であり、137
は窒素導入口であり、138は排気口であり、139は
フラックス貯蔵器である。フラックスによる表面酸化物
の除去と加熱による溶融のためバンプは第3図(ホ)の
ごとく光沢ある完全に滑らかな球形に形成される。本リ
フローにより上述の銅リング105cは明瞭に黙視可能
となり、且つ近辺においてフラっくようになる。最後に
工程(g)によりフラックス洗浄を行ってバンプを完成
させる。
This ease of movement becomes even greater when the shape shown in Figure 3 (E), which shows the state after high temperature reflow in Figure 4 Step (F), is reached.
This may cause a short circuit. To explain a schematic diagram of high temperature reflow using FIG. 9, W is a wafer, 133 is a flux discharge port, 134 is a spinner, 13
5 is a conveyor belt, 136 is a heating section, 137
is a nitrogen inlet, 138 is an exhaust port, and 139 is a flux reservoir. Because the surface oxide is removed by the flux and the bump is melted by heating, the bump is formed into a shiny, completely smooth spherical shape as shown in FIG. 3 (E). Due to this reflow, the above-mentioned copper ring 105c becomes clearly visible and becomes flaky in the vicinity. Finally, in step (g), flux cleaning is performed to complete the bump.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上述したバンプの形成法においては、鍍金後にレジスト
除去(第3図(ハ))、中間金属層の除去(同図(ニ)
)、ハンダ層リフロー(同図(ホ))の順に行なうので
、特にSn約60%の共晶ハンダにおいて各バンプの周
りに中間金属層が可動な銅リング105cとなって残る
。−旦形成されたリングは簡単に壊れるものではなく、
自由に動きまわり、且つ導電性のため隣接バンブやIC
チップ外への接触によりショートの危険性をはらんでい
る。特にハンダの組成がSn約60%の共晶に近い場合
、Snの含量が多いため剥離液への溶解も多く、蒸着銅
層105へ移動、浸入、合金化することによる銅リング
105cの発生確率は高く、また大きい。銅リング10
5cの除去方法は容易ではなく、スプレー洗浄、超音波
洗浄等の方法も効果ない。比較的に効果的な方法として
ブラシによる物理的除去方法も考えられるが、ウェハー
上の膨大な数のバンプの周りに形成された銅リングを完
全に除去するのは容易でない0例えば乾いたブラシで除
去しようとすれば強い力を必要とし、結果としてバンプ
104b表面やポリイミド層108を傷つけたり、ウェ
ハーの割れによって歩留まりの低下につながる。これを
避けるため水中でブラシをかけると、銅リング105C
は厚み1ミクロン程度の薄片で且つ柔らかいためウェハ
ー表面に付着、除去が困難となる。また人手により除去
することは自動化を阻害するばかりでなくコストも高く
なりコストダウンの要望に答えることができない。尚、
銅リングは前述に説明のようにハンダ鍍金層のSnが多
くなればなる程顕著に現れるが、Snが20%程度以上
になってくると銅リングが発生する危険が大きくなって
くる。
In the above-mentioned bump formation method, after plating, the resist is removed (Fig. 3 (c)) and the intermediate metal layer is removed (Fig. 3 (d)).
) and solder layer reflow (see (e) in the same figure), the intermediate metal layer remains as a movable copper ring 105c around each bump, especially in the case of eutectic solder with about 60% Sn. -Once formed, the ring will not break easily;
It moves freely and is conductive, so it can easily connect adjacent bumps and ICs.
There is a risk of short-circuiting due to contact with the outside of the chip. In particular, when the composition of the solder is close to eutectic with about 60% Sn, the Sn content is high, so it dissolves in the stripping solution often, and there is a probability that a copper ring 105c will occur due to migration, penetration, and alloying into the vapor-deposited copper layer 105. is high and large. copper ring 10
Methods for removing 5c are not easy, and methods such as spray cleaning and ultrasonic cleaning are ineffective. Physical removal using a brush may be a relatively effective method, but it is not easy to completely remove the copper rings formed around the huge number of bumps on the wafer. Removal requires strong force, which may result in damage to the surface of the bump 104b or the polyimide layer 108, or cracking of the wafer, leading to a decrease in yield. To avoid this, when brushing under water, the copper ring 105C
is a thin piece with a thickness of about 1 micron and is soft, so it adheres to the wafer surface and is difficult to remove. Furthermore, manual removal not only obstructs automation but also increases costs, making it impossible to meet the demand for cost reduction. still,
As explained above, copper rings appear more prominently as the Sn content of the solder plating layer increases, but when the Sn content exceeds about 20%, the risk of copper rings occurring increases.

本発明はこのような事情にかんがみてなされたもので、
中間金属層の残りである銅リング105Cの発生を根本
的に防止し、ICチップの歩留まりを向上することので
きるバンプ形成方法の提供を目的とする。
The present invention was made in view of these circumstances.
It is an object of the present invention to provide a bump forming method that can fundamentally prevent the occurrence of copper rings 105C, which are the remains of the intermediate metal layer, and can improve the yield of IC chips.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために、本発明のバンプ形成法は、
鍍金によるバンプ形成後においてレジスト除去前に一回
目のりフローを低温で行い、次いでレジストの剥離の後
、中間金属層をエツチング、さらに最後に高温でリフロ
ーを行なうことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the bump forming method of the present invention includes:
After bump formation by plating, a first reflow is performed at a low temperature before removing the resist, then after the resist is peeled off, the intermediate metal layer is etched, and finally, a reflow is performed at a high temperature.

好ましい態様としてレジスト除去前のりフローはハンダ
のウェハー面上での流れ防止のため低温の210°C付
近でリフローを行なう。また好ましい態様としてボンデ
ィングにふされしい光沢ある金属表面が得られるのは共
晶ハンダに近い場合、260℃以上なのでレジスト、中
間金属層の除去後に260−280°Cの高温リフロー
を実施することにより銅リングの発生しない完全なバン
プの形成を可能にできる。
In a preferred embodiment, reflow is performed at a low temperature of around 210° C. to prevent solder from flowing on the wafer surface before removing the resist. In addition, in a preferred embodiment, a shiny metal surface suitable for bonding can be obtained when using eutectic solder, since it is 260°C or higher, so after removing the resist and intermediate metal layer, high-temperature reflow at 260-280°C is performed. It is possible to form a complete bump without forming a copper ring.

〔作用〕[Effect]

本発明は上述した構成としたので、レジスト除去前に低
温リフローを行なうことにより、ハンダバンプの形状を
頂上が平らな状態から一応球状に形成することにより、
ウェハー上の蒸着銅層105とハンダ鍍金層の底辺面1
04aとの対応面を無くすことができ、よってレジスト
を除去する際に従来のような頂上が平らなハンダ鍍金層
104の底辺面104aと蒸着銅層105の狭く長い隙
間5ミクロンの間に満たされたレジスト剥離液中に微量
のSnが溶解、中間金属層に直ちに浸入、拡散、合金化
し銅リングの前駆状態を形成することを防止する。
Since the present invention has the above-described configuration, by performing low-temperature reflow before removing the resist, the shape of the solder bump is changed from a flat top to a spherical shape.
Bottom surface 1 of vapor deposited copper layer 105 and solder plating layer on wafer
Therefore, when removing the resist, a narrow and long gap of 5 micrometers between the bottom surface 104a of the solder plating layer 104, which has a flat top as in the conventional case, and the vapor-deposited copper layer 105 can be eliminated. A small amount of Sn is dissolved in the resist stripping solution, and immediately penetrates into the intermediate metal layer, diffuses, and alloys to prevent the formation of a precursor state of a copper ring.

従って、従来のように鍍金後のレジスト剥離において、
頂上が平らなハンダ鍍金槽104の底辺面104aと中
間金属層105が狭い隙間5ミクロンを介して広い領域
にわたり面と面が向かい合う状態を避けることができ、
よって剥離液に溶解したハンダ中のSnが濃度一定のま
ま蒸着銅層105へ移動、浸入、拡散することによって
Cu5n合金層105aの合金を作ることを防止し、従
って銅リングの前駆状態となることを防ぐ。次いで、中
間金属層105〜107を除去する際にはCu−Sn合
金層105aは存在しないため最終的には銅リング10
5cの発生は一切生じない。
Therefore, when removing the resist after plating as in the past,
It is possible to avoid a situation in which the bottom surface 104a of the solder plating bath 104 having a flat top and the intermediate metal layer 105 face each other over a wide area with a narrow gap of 5 microns,
Therefore, the Sn in the solder dissolved in the stripping solution moves, infiltrates, and diffuses into the vapor-deposited copper layer 105 while maintaining a constant concentration, thereby preventing the formation of an alloy of the Cu5n alloy layer 105a, and thus becoming a precursor state of a copper ring. prevent. Next, when removing the intermediate metal layers 105 to 107, the copper ring 10 is removed because the Cu-Sn alloy layer 105a is not present.
5c does not occur at all.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る′。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図(イ)〜(ハ)は本発明のバンプ形成法に係わる
実施例の主要工程におけるバンプの各断面図を示す。第
2図は本発明のバンプ形成法に係わる実施例の主要工程
のフローチャートである。第1図および第2図において
、本実施例のバンプ形成工程について工程(a)〜(i
)にもとすいて説明する。まず工程(a)〜工程(c)
までは従来の技術と同一であり、第1図(イ)は(C)
の鍍金工程終了時の状態を示す。すなわち、ウェハーの
表面および裏面にレジスト101(ハンダ付着防止膜)
を形成し、各ICのリード部100を露光することによ
り当該部分のみレジスト101を除去した後、第5図に
示す円筒型鍍金袋[110を用いて鍍金処理を施して各
ICのリード部100に銅鍍金層103を形成、さらに
Cu鍍金の上にハンダ鍍金層104を積層する0次いで
工程(h)に移り、レジスト未除去の状態で低温的20
0−230°Cにて低温リフローを行なうことにより第
1図(ロ)の状態のように丸ハンダバンプ104bとな
る。低温リフローでは酸化膜等の表面被覆物109を完
全に除去できず光沢が得られない、但しレジストが強く
、高温に耐え、ひび割れによるハンダ流れを生じない場
合は上述の温度を上げることは可能である。次にフラッ
クス洗浄工程(i)であるが、ハンダのりフロー丸めに
おいてフラックスを用いる必要があるが、使用するフラ
ックスはレジストと界面で融合するためフラックス洗浄
槽に溶解させる際に一部しシスト101も剥離する。こ
のためフラックス洗浄槽の一部汚染につながる問題が生
じるが、フィルターろ過により容易に取り除くことも可
能である。次いで工程(d)に移り、残りのレジスト部
分を第6図のレジスト剥離装置にてレジスト剥離液を用
いて剥離する(第1図(ハ))。この時、蒸着銅層10
5とレジスト厚5ミクロンの薄い層を介して面が向かい
合うハンダ底辺面104aはすでにリフロー丸めによる
消滅により存在しないため、剥離液中にSnが溶解して
もすぐに蒸着銅層1゜5へ届かない。また狭い空間域に
Snが閉じこめられることもな(、絶えず撹拌されてい
るので中間金属層網の蒸着銅層10゛5のすぐ近くのS
nの濃度は高くならない。よって中間金属層の蒸着銅層
105の中へSnが浸入、拡散することにより銅リング
の前駆状態であるCu−Sn合金層105aを形成する
ことはない。従って次の工程(e)において、中間金属
層Cu、Cr、、AIをエツチングした後に銅リング1
05cを生じることはない(第1図(ニ))。(f)は
高温リフロー工程で、好ましい態様として、低温リフロ
ーにおけるハンダ表面の光沢不足、表面酸化膜、不純物
の除去不足を補うため最終工程として2回めのリフロー
を高温で行なう。高温リフローは270C−280Cが
好ましい。最終的に(g)によりフラックス洗浄を行い
、第1図(ニ)に示すようなバンプ形状を完成させる。
FIGS. 1A to 1C show cross-sectional views of a bump in the main steps of an embodiment of the bump forming method of the present invention. FIG. 2 is a flowchart of the main steps of an embodiment of the bump forming method of the present invention. 1 and 2, steps (a) to (i) of the bump forming process of this example are shown.
) will also be explained. First, steps (a) to (c)
Up to this point, the technology is the same as the conventional technology, and Figure 1 (A) is the same as (C).
This shows the state at the end of the plating process. That is, resist 101 (solder adhesion prevention film) is applied to the front and back surfaces of the wafer.
After exposing the lead part 100 of each IC to remove the resist 101 only in that part, plating is performed using a cylindrical plating bag [110] shown in FIG. A copper plating layer 103 is formed on the copper plating layer 103, and a solder plating layer 104 is further laminated on top of the Cu plating layer.Next, the process moves to step (h), where the resist is not removed and the solder plating layer 104 is laminated at a low temperature for 20 minutes.
By performing low-temperature reflow at 0-230°C, round solder bumps 104b are formed as shown in FIG. 1(b). Low-temperature reflow cannot completely remove surface coatings 109 such as oxide films and cannot provide gloss. However, if the resist is strong, can withstand high temperatures, and does not cause solder flow due to cracks, it is possible to raise the temperature as described above. be. Next, in the flux cleaning step (i), it is necessary to use flux in the solder paste flow rounding, but since the flux used fuses with the resist at the interface, some cysts 101 may be formed when it is dissolved in the flux cleaning tank. Peel off. This causes a problem that leads to partial contamination of the flux cleaning tank, but this can be easily removed by filter filtration. Next, in step (d), the remaining resist portion is stripped off using a resist stripping solution using the resist stripping apparatus shown in FIG. 6 (FIG. 1(c)). At this time, the vapor deposited copper layer 10
The bottom surface 104a of the solder, which faces the solder surface 104a through a thin resist layer with a resist thickness of 5 microns, no longer exists due to disappearance due to reflow rounding, so even if Sn dissolves in the stripping solution, it will not immediately reach the vapor deposited copper layer 1.5. do not have. In addition, Sn is not confined in a narrow space (because it is constantly stirred, Sn is not trapped in a narrow space).
The concentration of n does not become high. Therefore, the Cu--Sn alloy layer 105a, which is a precursor state of a copper ring, is not formed due to Sn entering and diffusing into the vapor-deposited copper layer 105 of the intermediate metal layer. Therefore, in the next step (e), after etching the intermediate metal layers Cu, Cr, AI, the copper ring 1 is etched.
05c does not occur (Fig. 1 (d)). (f) is a high-temperature reflow process, and in a preferred embodiment, a second reflow is performed at a high temperature as a final process to compensate for insufficient gloss on the solder surface, surface oxide film, and insufficient removal of impurities during low-temperature reflow. High temperature reflow is preferably 270C-280C. Finally, flux cleaning is performed in step (g) to complete the bump shape as shown in FIG. 1(d).

本発明の特徴としては、工程(d)のレジスト剥離前に
工程(h)の低温リフロー工程と工程(i)のフラック
ス洗浄の工程が追加され、リフ口は工程(h)の低温リ
フローと工程(f)の高温リフローの2回りフロ一方式
となっている。
A feature of the present invention is that the low-temperature reflow step of step (h) and the flux cleaning step of step (i) are added before the resist stripping of step (d), and the ref opening is formed by the low-temperature reflow step of step (h) and the flux cleaning step of step (i). (f) High-temperature reflow is a two-turn flow system.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明のバンプ形成法によれば中
間金属層のエツチング後におけるCu’Jングの形成を
完全に防止でき、よって共晶ハンダを含む全ての組成に
おけるハンダでのバンプの形成が可能となる。また本発
明の工程によれば簡単な構成で、低コストな設備で、困
難と考えられていた銅リング105cの形成防止を行う
ことができる。
As explained above, according to the bump forming method of the present invention, the formation of Cu'J rings after etching the intermediate metal layer can be completely prevented, and therefore bumps can be formed with solders of all compositions including eutectic solder. becomes possible. Furthermore, according to the process of the present invention, it is possible to prevent the formation of the copper ring 105c, which has been thought to be difficult, with a simple configuration and low-cost equipment.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(イ)〜(ニ)は本発明のバンプ形成法に係わる
実施例の主要工程にを示す断面図で、第2図は同じく本
発明の主要工程のフローチャートである。第3図(イ)
〜(ホ)は従来技術におけるバンプ形成工程を示す断面
図で、第4図は従来の主要工程のフローチャートである
。第5図(イ)はウェハー鍍金装置の断面正面図、同じ
く(ロ)は断面側面図を示す。第6図はレジスト剥離装
置の一部切欠斜視図、第7図は中間金属層CUのエツチ
ング装置の斜視図、第8図は中間金属層Cr、AIエツ
チング装置の斜視図、第9図はりフロー装置の断面正面
図である。第10図(イ)は中間金属層銅面上で、銅リ
ング前駆状態以外の部分のオージェ分析データを示す図
で、第10図(ロ)は前駆状態部のオージェ分析データ
の結果を示す図である。 100−I Cリード部、101−・−レジスト、10
3−m−銅鍍金層、   104−ハンダ鍍金層、10
5−・蒸着銅層、 105 a−−Cu−Sn合金層、 105 c−銅リング、107・・−蒸着アルミ層、1
13−・−筒状体、  114−ウェハー取付板、11
5−正電極、   118・・−負電極、119−鍍金
噴出バイブ、 121・・・バスケット掴み、 123−・−バスケット、124−・−剥離槽、128
−・銅エツチング槽、129b−・−空気孔、13(L
−−−クロム、アルミエツチング槽、131−温熱器、
133−・フラックス吐出口、134−スピンナー 1
35・−搬送ベルト、136−加熱部、 201・−オージェ分析データ、 オージェ分析デ 夕。
FIGS. 1A to 1D are cross-sectional views showing the main steps of an embodiment of the bump forming method of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart of the main steps of the same. Figure 3 (a)
-(e) are cross-sectional views showing the bump forming process in the prior art, and FIG. 4 is a flowchart of the main steps in the prior art. FIG. 5(A) shows a sectional front view of the wafer plating apparatus, and FIG. 5(B) shows a sectional side view. FIG. 6 is a partially cutaway perspective view of a resist stripping device, FIG. 7 is a perspective view of an etching device for the intermediate metal layer CU, FIG. 8 is a perspective view of the intermediate metal layer Cr and AI etching device, and FIG. 9 is a beam flow. FIG. 3 is a cross-sectional front view of the device. Figure 10 (a) is a diagram showing the Auger analysis data of a part other than the copper ring precursor state on the copper surface of the intermediate metal layer, and Figure 10 (b) is a diagram showing the results of the Auger analysis data of the precursor state part. It is. 100-I C lead part, 101--Resist, 10
3-m-copper plating layer, 104-solder plating layer, 10
5--Vapor deposited copper layer, 105 a--Cu-Sn alloy layer, 105 c-Copper ring, 107...-Vapor deposited aluminum layer, 1
13--Cylindrical body, 114-Wafer mounting plate, 11
5-Positive electrode, 118--Negative electrode, 119-Plating jetting vibe, 121--Basket grip, 123--Basket, 124--Peeling tank, 128
-・Copper etching bath, 129b-・-Air hole, 13 (L
---Chromium, aluminum etching tank, 131-heater,
133-・Flux discharge port, 134-Spinner 1
35--Transport belt, 136-Heating section, 201--Auger analysis data, Auger analysis data.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] パターンを形成する工程と、開口部を残してレジストを
塗布する工程と、開口部にCuメッキを形成する工程と
、Cuメッキ上に共晶ハンダをメッキしてバンプを形成
する工程と、レジストを剥離する工程と、リフローによ
りハンダを丸める工程とよりなるバンプの形成方法に於
いて、前記バンフプを形成する工程とレジスト剥離工程
との間に予備リフローする工程を有し、その後に本リフ
ローを行なうことを特徴とするバンプの形成方法。
A step of forming a pattern, a step of applying resist leaving an opening, a step of forming Cu plating on the opening, a step of plating eutectic solder on the Cu plating to form a bump, and applying the resist. In a bump forming method comprising a step of peeling and a step of rolling solder by reflow, a preliminary reflow step is provided between the step of forming the bump bump and the resist peeling step, and then main reflow is performed. A method for forming a bump, characterized in that:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013214704A (en) * 2012-03-06 2013-10-17 Mitsubishi Materials Corp Method for producing solder bump

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