JPH04216631A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH04216631A
JPH04216631A JP2402804A JP40280490A JPH04216631A JP H04216631 A JPH04216631 A JP H04216631A JP 2402804 A JP2402804 A JP 2402804A JP 40280490 A JP40280490 A JP 40280490A JP H04216631 A JPH04216631 A JP H04216631A
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JP
Japan
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insulating film
forming
conductive layer
electrode
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP2402804A
Other languages
English (en)
Inventor
Seiichi Hirata
平 田 誠 一
Akito Yoshida
吉 田 章 人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Priority to KR1019910023176A priority patent/KR950000868B1/ko
Priority to US07/920,304 priority patent/US5291374A/en
Publication of JPH04216631A publication Critical patent/JPH04216631A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に関し、特に半導体チップのバンプ構造に関する
【0002】
【従来の技術】従来のワイヤボンディングに変わる新し
いボンディング技術としてTAB(Tape Auto
mated Bonding) 技術が使用されている
。かかるTAB技術ではフィルムリードと半導体チップ
のパッドとを接続するために、パッド上にバンプを形成
することが不可欠である。
【0003】従来のバンプの形成工程を図7(A)〜図
7(D)の工程別断面図を参照して説明する。
【0004】図7(A)は、素子が形成されたシリコン
基板1上のバンプが形成されるべき部分に、シリコン酸
化膜(SiO2 )2が第1絶縁膜として形成され、こ
のシリコン酸化膜上にアルミニウムまたはアルミニウム
合金のパッド(電極)3及び配線8(図示せず)が導電
層として形成され、パッド3のバンプが形成されるべき
部分をマスクしてケイリン酸ガラス膜及びシリコン窒化
膜(PSG/Si3 N4 )からなる絶縁膜(保護膜
)4を第2絶縁膜として形成した状態を示している。
【0005】次に、多層金属膜構成のバリアメタル層5
を被着する。例えば、第1層としてチタン(Ti)、第
2層としてニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)をス
パッタ法により形成する。
【0006】このバリアメタル5にフォトリソグラフィ
工程とメッキ処理工程によりバンプを形成する。すなわ
ち、バリアメタル5にフォトレジスト6を厚く塗布し(
図7(B))、露光を行って図示しないガラスマスク上
のメッキパターンをフォトレジスト6に転写する。この
フォトレジスト6を現像してメッキすべき部分のフォト
レジストを除去する。バリアメタル5の第二層をウェー
ハ側の電極として電解メッキ法により、例えば金(Au
)メッキを行ってバンプ7を形成する(図7(C))。
【0007】次に、フォトレジスト6を溶剤によって除
去し、金バンプをエッチングマスクとして、露出してい
るバリアメタル5をエッチングして除去する(図7(D
))。この後、ウェーハはチップに切断される。
【0008】こうして集積回路チップに形成されたバン
プとTABテープのリードとの接続はボンディングツー
ルによって行われる。
【0009】第8図はボンディングを説明するための図
であり、第7図と対応する部分には同一符号を付し、か
かる部分の説明は省略する。
【0010】同図において、図示しないボンディング装
置によって駆動されるボンディングツール51は加熱さ
れており、TABテープのリード50とバンプ7の位置
合せが終了すると、リード50上から下降し、リード5
0を押し下げてリード50とバンプ7を接触させる。更
に、リード50とバンプ7は加熱圧着により接合される
。接合が終了すると、ボンディングツール51は元の位
置に上昇する。
【0011】チップとリードのボンディングが終了した
後、チップ及びリード全体に保護樹脂が塗布されるので
、バリアメタル5、バンプ7の酸化等は抑制される。
【0012】このようにして、集積回路チップとTAB
テープのリードとが接続される。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ボンデ
ィングツール51の加圧は、バンプ7及びバリアメタル
5を介してアルミ電極3を押し広げるように作用する。 このアルミ電極はシリコン酸化膜2と絶縁膜4間に挟持
されているので、加圧によって応力が両絶縁膜を広げる
ように作用し、図8の52、53に示すように、絶縁被
膜にクラックが発生する場合がある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にかかる半導体装置においては、素子形成後
の半導体基板上に形成された第1絶縁膜と、上記第1絶
縁膜上に所定のパターンで形成された電極及び配線とな
る導電層と、上記導電層の電極上に形成されたバンプと
を有する半導体装置において、上記第1絶縁膜及び上記
導電層上に上記導電層の電極部分において電極よりも広
く開口したパターンで形成された第2絶縁膜と、該開口
によって露出した導電層の上面及び側面の全てを被覆す
るバリアメタルとを備えることを特徴としている。
【0015】また、本発明にかかる半導体装置の製造方
法においては、素子形成後の半導体基板上に第1絶縁膜
を形成する工程と、上記第1絶縁膜上に電極及び配線と
なる導電層を所定のパターンで形成する工程と、上記導
電層の上に上記導電層の電極部分で電極よりも広く開口
する開口部を有する第2絶縁膜を形成する工程と、上記
開口部における上記導電層を全て被覆し得るパターンで
上記開口部上にバリアメタルを形成する工程と、上記バ
リアメタルで被覆された上記導電層の電極上にバンプを
形成する工程と、を備えたことを特徴とする。
【0016】
【作用】第2絶縁膜は、バンプが形成される導電層の電
極部分で電極より広く開口するので従来の如く第2絶縁
膜がバンプと電極間に挟持されず、ボンディングの際に
バンプを介して電極に印加される力が第2絶縁膜に作用
せず、加圧に起因するバンプ近傍の絶縁層へのクラック
の発生が減少する。
【0017】また、バリアメタルは第2絶縁層が開口し
た部分で、第2絶縁層に代わって露出した導電層の電極
及び配線を被覆して導電層がエッチングされるのを防止
すると共に一種の保護膜として機能する。
【0018】
【実施例】以下、図1〜図6を参照して本発明について
説明する。各図において第7図と対応する部分には同一
符号を付している。
【0019】図1(A)は本発明にかかる実施例の集積
回路チップの平面図、図1(B)はそのA−A′方向に
おける断面図である。この実施例においては、図1(A
)に点線で示されるアルミまたはアルミ合金等の電極で
形成されたパッド3の面積よりも第2絶縁膜たる絶縁膜
4の開口部分の面積が大きく設定されており、絶縁膜4
はパッド3全体を被覆していない。また、パッド3及び
パッド3に接続される配線8の上面及び側面は共に絶縁
膜4の開口部分においてバリアメタル5aによって全部
被覆されており、露出していない。
【0020】従って、バンプ7とパッド3間には絶縁膜
4が介在せず、従来のバンプ7とパッド3間によって挟
持される絶縁膜4の構造は存在しない。
【0021】このようにバンプを形成する過程について
図2及び図3を参照して説明する。
【0022】図2は、図1(A)のB−B′方向の工程
別断面図であり、断面方向は図7と対応している。図3
は、図1(A)のA−A′方向の工程別断面図である。
【0023】図2(A)及び図3(A)は、素子が形成
されたシリコン基板1上のバンプが形成されるべき部分
に、シリコン酸化膜(SiO2 )2が第1絶縁膜とし
て形成され、このシリコン酸化膜上にアルミニウムまた
はアルミニウム合金のパッド(電極)3及び配線8(図
示せず)が導電層として形成され、パッド3のバンプが
形成されるべき部分をマスクしてケイリン酸ガラス膜及
びシリコン窒化膜(PSG/Si3 N4 )からなる
絶縁膜(保護膜)4を第2絶縁膜として、パッド3部分
においてパッド3から離れた位置まで絶縁膜4を広く開
口するように形成した状態を示している。
【0024】次に、多層金属膜構成のバリアメタル層を
被着する。第1層5aとして、例えば、チタン(Ti)
をスパッタ法により形成する(図2(B)及び図3(B
))。
【0025】この第1層の金属膜5aの内、絶縁膜4の
開口部に形成されたパッド3及びパッド3と接続する配
線8を被覆している部分のみを残す。このため、バリア
メタルの第1層5aにフォトレジストを塗布し、第1金
属膜5aをエッチングするための露光を行って図示しな
いガラスマスク上のエッチングパターンをフォトレジス
トに転写し、現像してパッド3及び接続配線8をマスク
する。絶縁膜4の開口部以外の第1金属膜バリアメタル
5aをエッチングして除去し、残っているレジストパタ
ーンを溶剤で除去する。
【0026】次いで、バリアメタルの第2金属膜5bと
して、ニッケル(Ni)やパラジウム(Pd)等を、例
えば、スパッタ法により形成する(図2(C)及び図3
(C))。
【0027】バリアメタル5bにフォトレジスト6を厚
く塗布し、図示しないガラスマスク上のメッキパターン
をフォトレジスト6に転写する。このフォトレジスト6
を現像してメッキすべき部分のフォトレジストを除去す
る。バリアメタルの第2金属膜5bをウェーハ側の電極
として電解メッキ法により、例えば金(Au)メッキを
行ってバンプ7を形成する(図2(D)及び図3(D)
)。
【0028】次に、バンプをエッチングマスクとして、
第2金属膜5bに対するエッチングレートの高いエッチ
ング溶液で第2金属膜5bを選択的にエッチングし、除
去する。
【0029】こうすると、絶縁膜4の開口部分において
パッド3及び配線8の導電層を被覆する共に(5a)、
パッド3とバンプを接合する(5a及び5b)バリアメ
タルが形成される(図2(E)及び図3(E))。
【0030】上記工程において、バリアメタルの第1金
属膜5aによってパッド3部分を被覆するのはウェーハ
全体からバリアメタルの第2金属膜5bを除去する工程
(例えば、図2(E)及び図3(E)、図7(D))に
おいて、アルミニウム合金等からなるパッド3及び配線
8がエッチングされるのを防止するためである。また、
バリアメタル5aは湿気等に対する導電層のいわゆる保
護膜としても機能する。こうして、本発明によれば、バ
ンプ以外の部分のバリアメタルを全部除去する従来のバ
ンプ形成工程に対し、バリアメタルの第1層をエッチン
グするための工程を従来の工程に追加するだけで、バン
プ近傍の絶縁膜開口部分がバリアメタルによって被覆さ
れた構成を得ることが可能になる。
【0031】図4は、バリアメタル5aの他の被着例を
示しており、絶縁層4の開口部分の縁の外側にまでバリ
アメタル5aが被覆されている。
【0032】こうすると、より耐湿性に優れたデバイス
を得ることが可能となる。
【0033】図5は、本発明の他の実施例であり、絶縁
開口部に複数のパッドを設けて、各パッド上にバンプを
形成している。パッド3及び配線8は金属膜5aによっ
て被覆され、隣接する金属膜5a同士は短絡を防ぐため
一定の間隔があけられている。  このようにすると、
従来の絶縁被膜4がパッド毎に開口される構造(図7(
D))に比して、パッド同士の間隔を短くすることが可
能となり、少ない面積により多くのパッドを形成するこ
とが可能となる利点がある。
【0034】図6は、図5(B)のパッド同士の間に絶
縁層4を介在させた例を示している。こうすると、隣接
するバリアメタル5a相互間の絶縁性を向上させること
が可能である。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
及びその製造方法によれば、パッド形成部分の絶縁層を
パッド面よりも広く開口し、この開口部分で露出するパ
ッド及びパッドに接続される配線の上面及び側面の全部
をバリアメタルで覆うようにしたので、パッドとバンプ
間に絶縁膜を挟持する構造を回避出来、ボンディングの
際の絶縁膜へのクラックの発生を減少することが可能と
なる。また、複数のパッドをより近接して配置すること
も可能となる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例を示す構造図。
【図2】本発明の第一実施例の工程別断面図(図1のA
−A′方向)。
【図3】本発明の第一実施例の工程別断面図(図1のB
−B′方向)。
【図4】本発明の第二実施例を示す構造図。
【図5】本発明の第三実施例を示す構造図。
【図6】本発明の第四実施例を示す断面図。
【図7】従来の方法を示す工程別断面図。
【図8】従来方法の問題点を示す説明図。
【符号の説明】
1  シリコン基板 2  シリコン酸化膜 3  パッド(アルミニウム電極) 4  絶縁膜 5  バリアメタル 6  フォトレジスト 7  バンプ 8  配線

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】素子形成後の半導体基板上に形成された第
    1絶縁膜と、前記第1絶縁膜上に所定のパターンで形成
    された電極及び配線となる導電層と、前記導電層の電極
    上に形成されたバンプとを有する半導体装置において、
    前記第1絶縁膜及び前記導電層上に前記導電層の電極部
    分において電極よりも広く開口したパターンで形成され
    た第2絶縁膜と、該開口によって露出した導電層の上面
    及び側面の全てを被覆するバリアメタル層とを備えるこ
    とを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】前記バリアメタル層は、前記電極よりも大
    きくかつ前記第2絶縁膜の開口よりも小さいパターンで
    形成されることを特徴とする請求項1記載の半導体装置
  3. 【請求項3】前記バリアメタル層は、前記第2絶縁膜の
    開口の縁を含むパターンで形成されることを特徴とする
    請求項1記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】前記第2絶縁膜の開口部分には複数の電極
    が形成され、前記バリアメタル層は各電極毎に形成され
    かつ隣接するバリアメタル層同士が接触しないパターン
    で形成されることを特徴とする請求項1記載の半導体装
    置。
  5. 【請求項5】素子形成後の半導体基板上に第1絶縁膜を
    形成する工程と、前記第1絶縁膜上に電極及び配線とな
    る導電層を所定のパターンで形成する工程と、前記導電
    層の上に前記導電層の電極部分で電極よりも広く開口す
    る開口部を有する第2絶縁膜を形成する工程と、前記開
    口部における前記導電層を全て被覆し得るパターンで前
    記開口部上にバリアメタルを形成する工程と、前記バリ
    アメタルで被覆された前記導電層の電極上にバンプを形
    成する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
  6. 【請求項6】素子形成後の半導体基板上に第1絶縁膜を
    形成する工程と、前記第1絶縁膜上に電極及び配線とな
    る導電層を所定のパターンで形成する工程と、前記導電
    層の上に前記導電層の電極部分で電極よりも広く開口す
    る開口部を有する第2絶縁膜を形成する工程と、前記開
    口部における前記導電層を全て被覆し得るパターンで前
    記開口部上に第1金属膜を形成する工程と、前記第2絶
    縁膜及び前記第1金属膜上に第2金属膜を被覆する工程
    と、前記第1及び第2金属膜によって被覆された前記導
    電層の電極上にバンプを形成する工程と、前記バンプを
    マスクとして前記第2金属膜を選択的にエッチングする
    工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法
JP2402804A 1990-12-17 1990-12-17 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH04216631A (ja)

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KR1019910023176A KR950000868B1 (ko) 1990-12-17 1991-12-17 반도체장치 및 그 제조방법
US07/920,304 US5291374A (en) 1990-12-17 1991-12-17 Semiconductor device having an opening and method of manufacturing the same

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