JPH0437033A - バンプ電極の形成方法 - 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、テープキャリア方式等のボンディングを行な
うために基板上に形成されるバンプ電極の形成方法に関
するものであり、特に、実装に適したバンプ電極の形状
を実現するためのバンプ電極の形成方法に関するもので
ある。

〔従来の技術］ 半導体集積回路の作成された半導体ウェハ上には、回路
基板に直接ボンディングするために突起形状のバンプ電
極を形成する場合があり、このバンプ電極の構造は、第
５図（ａ）のようになっている。半導体基板１に形成さ
れたＡｌ電極２をプラズマＣＶＤ法によりシリコン窒化
膜３で被覆し、このシリコン窒化膜３の一部に開口部３
ａを形成して／ｌ電極２を露出させる。この上に下地金
属として、例えば、Ｔｉからなる接着金属層５、Ｐｄか
らなる拡散バリア金属層６を形成する。この後、フォト
レジストを表面上に塗布してその一部を開口し、ここに
電解メッキを施して金のメッキ層を形成し、最後に、フ
ォトレジストを除去してバンプ電極７が形成される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第５図（ａ）に示す従来のバンプ電極に
あっては、開口部３ａの段差に起因してバンプ電極７の
凹部７ａが形成されるが、光硬化性絶縁樹脂で集積回路
チップと回路基板とを圧着するマイクロ・バンプ・ボン
ディング方式の場合には、実装後にこの凹部７ａに光硬
化性樹脂が残るため、バンプ電極の接触面積が少なくな
り、接触抵抗が増大するという問題点がある。

この問題点を解決するため、第５図（ｂ）又は（Ｃ）に
示すように、拡散バリア金属層６の平坦部分６ａの上に
のみバンプ電極８を形成する方法が考えられるが、この
ようにすると、バンプ電極８に覆われずに、Ａ７！電極
２上の拡散バリア金属層６の一部又は全部が必然的に露
出する。ところで、／ｌ電極２には製造プロセスの昇温
時にヒロックが発生し易く、このヒロックは０゜５μｍ
〜２、ＯｔＩｍにも達する場合があるため、接着金属層
５と拡散バリア金属層６にピンホールが発生したり、極
端な場合には、ヒロックの上部が拡散バリア金属層６上
に露出する場合がある。このような場合には、バンプ電
極形成工程中にエツチング液が浸透してへ！電極２をエ
ツチングしてしまう事態が生ずる。これを防止するため
に、接着金属層５と拡散バリア金属層６を厚く形成する
必要があるが、２．０μｍ以上の膜厚を形成することは
工程時間の増加を来す上に、後の接着金属層５と拡散バ
リア金属層６のエツチング除去工程の時間をも増大させ
る。

そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、そ
の課題は、バンプ電極形成時のメッキ工程を利用して、
Ａｌ電極２の腐食を完全に被覆できる上に、平坦な上面
をもつハンプ電極を形成できるバンプ電極の形成方法を
提供し、更に、バンプ電極の形状を高精度に形成して、
バンプ電極の、高密度配置を可能とする技術を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するために、本発明が講じた手段は
、基板上にメッキ処理によりバンプ電極を形成する方法
において、 （１）基板に形成された導体層を被覆する保護膜の開口
部にて導体層と接触すべき下地金属層を所定領域に形成
する工程 （２）少なくとも下地金属層の導体層を被覆する部分上
にメッキ膜を形成する工程 （３）メッキ膜又は下地金属層の表面平坦部上に限定し
てバンプ電極をメッキ処理により形成する工程 を有するものである。

また、バンプ電極をメッキ処理によって形成する工程（
３）を、 ■被覆材を基板上に塗布する第１段階 ■被覆材を開口して開口部を形成する第２段階■開口部
にメッキ処理を行なってバンプ電極を形成する第３段階 からなるものとし、この■〜■までの段階を含む当該工
程を複数回繰り返す場合があり、この場合において、２
回目以降の第２段階において形成する開口部を前回の第
３段階おいて形成されたハンプ電極上に形成し、その開
口部の開口面積をハンプ電極の上面の面積以下とするも
のである。

〔作用〕

かかる手段によれば、下地金属層を導体層上に形成した
後、少なくとも下地金属層の導体層を被覆する部分上に
メッキ膜を形成するため、導体層上に形成されたヒロッ
クを完全に被覆することができる。したがって、下地金
属層に生じたピンホール等に起因して導体層がプロセス
中に腐食する事態を防止することができる。

また、メッキ膜を形成した後、メッキ膜又は下地金属層
上の表面平坦部上に限定してハンプ電極を形成するため
、バンプ電極の上面に凹部が形成されることはなく、平
坦な上面をもつバンプ電極を形成することができる。こ
の結果、ボンディング時におけるバンプ電極と回路基板
等との接触状態が向上する。

また、被覆材塗布段階、開口部形成段階及びメッキ処理
段階を複数回繰り返すことによって、各段階のメッキ層
形成を被覆材の厚さに留めた場合でも高いバンプ電極を
形成することが可能であり、上部の断面積が拡がって茸
型の形状となることを防止することができる。したがっ
て、断面積の小さいバンプ電極を高精度に形成できるか
ら、基板上においてバンプ電極を高密度に配置すること
ができる。

〔実施例〕

次に、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

〈第１実施例〉 第１図に本発明の第１実施例によるバンプ電極の形成方
法を示す。第１図（ａ）に示すように、半導体集積回路
ウェハ１に、Ｓｉを１．０〜２゜０％含むＡｌ電極２を
１．０〜１．５μｍ厚に形成し、この上をプラズマＣＶ
Ｄ法により窒化シリコンからなる厚さ１．０〜１．５μ
ｍの保護膜３で被覆する。この保護膜３には、フォトリ
ソグラフィー技術で選択エツチングすることにより、Ａ
ｌ電極２の上に開口部３ａが形成されている。この／ｌ
電極２には、プロセスの昇温時等にヒロック２ａが生ず
る場合がある。次に、第１図（ｂ）に示すように、Ｔｉ
からなる０、１〜０．５μｍの厚さの接着金属層５及び
Ｐｄからなる０、１〜１．０μｍの厚さの拡散バリア金
属層６をスパッタリング法で開口部３ａを覆うように形
成する。

接着金属層５はＡｌ電極２との密着性を高めるためのも
ので、一方、拡散バリア金属層６は、上部にメッキ形成
されるバンプ金属の拡散を防止するために設けられるも
のである。ここで、拡散バリア金属層６は、開口部３ａ
上の部分を中心とした領域のみを残すように選択的にエ
ツチングされている。更に、第１図（Ｃ）に示すように
、ウェハ１上に１〜３μｍの厚さのネガ型のフォトレジ
スト７を塗布し、拡散バリア金属層６の形成領域のみを
開口して電解メッキを施すことによって、金のメッキ膜
８を形成する。このメッキ層８はフォトレジスト７の厚
さと同様の厚さとなった段階で形成を止め、第１図（ｄ
）に示すように、これらの上に１０〜３０μｍの厚さの
フォトレジスト９を塗布して、メッキ膜８の平坦部上に
開口部９ａを形成する。この状態で、メッキ膜８上に再
び金の電解メッキを施して、最後にフォトレジスト７及
び９を除去し、更に、接着金属層５をエツチングするこ
とによって、第２図に示すように、１０〜３０８ｍの高
さを備えたバンプ電極１０が完成する。

この実施例では、Ａ２電極２のヒロック２ａをメッキ膜
８で完全に覆うため、ヒロック２ａの上に形成された接
着金属層５及び拡散バリア金属層６にピンホール等が発
生し、又はヒロック２ａがこれらの金属層の上に露出し
ている場合でも、プロセス中にエツチング液が浸透して
Ａｌ電極２を腐食するおそれがない。また、バンプ電極
１０はメッキＩＩ！８の表面平坦部上に形成されるので
、ハンプ電極の上面に凹部が形成されることもない。

したがって、バンプ電極と回路基板のボンディング状態
を良好に保つことが可能であり、その接触抵抗を減らす
ことができる。

〈第２実施例〉 次に、バンプ電極の形成方法の第２実施例によって形成
したバンプ電極の構造を第３図に示す。

この実施例においては、接着金属層５及び拡散バリア金
属層６を開口部３ａから離れた保護膜３上に太き（伸ば
して形成し、メッキ膜８をこれらの上に形成した後、保
護膜上に形成されたメッキ膜８の平坦部上にハンプ電極
１０を形成するものである。

このような構造のバンプ電極でも、第１実施例と同様に
ＡＩ！、電極２を腐食するおそれがなく、バンプ電極の
上面も平坦にすることができる。なお本実施例と異なり
、拡散バリア層６上に形成されるメッキ層８を開口部３
ａ上のみに形成して、バンプ電極を拡散バリア層６上に
直接形成することも可能であり、この構造によっても、
上記と同じ効果を得ることができる。

く第３実施例〉 第４図には、本発明の第３実施例によるバンプ電極の形
成方法を示す。この実施例は、第４図（ａ）に示すよう
に、第１実施例と同様の方法でバンプ電極１０を形成し
た後、引き続いて、第４図（ｂ）に示すように、フォト
レジスト１１を塗布して、バンプ電極１０の上面よりも
小さい開口面積をもつ開口部１１ａを形成し、再び、メ
ッキ処理を施すものである。このように、下部に形成さ
れているバンプ電極の上面の面積以下の小さい開口部面
積をもつフォトレジスト層を形成し、メッキを施す工程
を複数回繰り返すことによって、サイドウオールがスト
レート化され又は台形断面形状のバンプ電極１２を所望
の高さに形成することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、下地金属層上にメッキ
層を設け、メッキ層又は下地金属層の表面平坦部上にバ
ンプ電極を形成することに特徴を有するので以下の効果
を奏する。

■　導体上の下地金属層上にメッキ層を形成するので、
導体層表面にヒロックが形成されている場合でもヒロッ
クは完全に被覆され、プロセス時に導体層が腐食される
おそれはない。

■　メッキ層又は下地金属層の表面平坦部上にバンプ電
極を形成するので、バンプ電極の上面に凹部が形成され
ることがな（、ボンディング時におけるバンプ電極と回
路基板との接触状態を向上させることができる。

■　メッキ工程を複数回繰り返して行なう場合には、サ
イドウオールがストレート化されたバンプ電極又は台形
断面形状のバンプ電極を所望の高さに形成することがで
き、バンプ電極を基板上において高密度に配置すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１実施例におけるバ
ンプ電極の形成方法を示す工程断面図である。 第２図は本発明の第１実施例により形成されたバンプ電
極の構造を示す縦断面図である。 第３図は本発明の第２実施例によるバンプ電極の構造を
示す縦断面図である。 第４図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の第３実施例のバンプ電
極の形成方法を示す工程断面図である。 第５図（ａ）は従来のバンプ電極の構造を示す縦断面図
、第５図（ｂ）はＡ！電極上の下地金属層の平坦部にバ
ンプ電極を形成した場合のバンプ電極の構造を示す縦断
面図、第５図（ｃ）は保護膜上に形成された下地金属層
の平坦部にバンプ電極を形成した場合のバンプ電極の構
造を示す縦断面図である。 〔符号の説明〕 １・・・半導体集積回路ウェハ ２・・・ＡＰ電極 ２ａ・・・ヒロック ３・・・保護膜 ５・・・接着金属層 ６・・・拡散バリア金属 ７．９．１１・・・フォトレジスト ７ａ　　９ａ、ｌｌａ・・・開口部 ８・・・メッキ層 １０．１２・・・バンプ電極。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上にメッキ処理によりバンプ電極を形成する
   方法において、 基板に形成された導体層を被覆する保護膜の開口部にて
   該導体層と接触すべき下地金属層を所定領域に形成する
   工程と、少なくとも該下地金属層の前記導体層と接触す
   る部分上にメッキ膜を形成する工程と、該メッキ膜又は
   前記下地金属層の表面平坦部上に限定してバンプ電極を
   メッキ処理により形成する工程と、を有することを特徴
   とするバンプ電極の形成方法。
2. （２）前記バンプ電極をメッキ処理によって形成する工
   程は、被覆材を前記基板上に塗布する第１段階と、該被
   覆材を開口して開口部を形成する第２段階と、該開口部
   にメッキ処理を行なってバンプ電極を形成する第３段階
   と、を複数回繰り返すものであり、当該工程中の２回目
   以降の第２段階にて形成される開口部は、前回の第３段
   階において既に形成されているバンプ電極上に、このバ
   ンプ電極の上面の面積以下の面積で形成されることを特
   徴とする請求項第１項に記載のバンプ電極の形成方法。