JPH05283412A - 半導体装置，およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極パッド上のバンプ下地金属膜に対するバ
ンプの密着強度の低下，電極パッドのエッチング液によ
る腐食などを防止し、かつバンプに対するフィルムキャ
リアのリード端子の電気的接続時の熱的かつ機械的スト
レスの局部的集中を避けて接合強度を高める。 【構成】 電極パッドの表面保護膜によって覆われた周
辺部を含んで設けられるバンプ下地金属膜上に、この周
辺部対応に凸部を有する第１のバンプを設け、かつ第１
のバンプ上の周辺凸部を含まない範囲に、可及的に表面
平坦化して形成される第２のバンプを設けて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置，および
半導体装置の製造方法に関し、さらに詳しくは、半導体
装置におけるバンプ構造，およびその製造方法の改良に
係るものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子でのパッケージングの一形式
としてのフィルムキャリア方式においては、通常の場
合，当該半導体素子の電極パッドと、フィルムキャリア
のリード端子とが、電極パッド上に形成されたバンプと
呼ばれる突起電極を介して接合される。

【０００３】こゝで、従来例による電極パッド上に形成
されたバンプ構造の概要構成を図１０に模式的に示し、
また、同上バンプ構造の製造過程を図１１ないし図１４
に順次模式的に示す。

【０００４】すなわち、図１０の従来例によるバンプ構
造において、符号１１は集積回路を形成した半導体基板
を示し、また、１２は前記半導体基板１１の半導体素子
（図示省略）上にパターニング形成された回路入，出力
端子としての電極パッド、１３は当該電極パッド１２の
周辺一部を含んで半導体基板１１上にパターニング形成
された表面保護膜であり、さらに、１４は前記電極パッ
ド１２の露出表面を含んで表面保護膜１３上にパターニ
ング形成されたバリアメタルとしてのバンプ下地金属
膜、１９は当該バンプ下地金属膜１４上にパターニング
形成されたバンプである。

【０００５】しかして、上記バンプ構造の製造は、図１
１ないし図１４に示されているように、まず、集積回路
（図示省略）が形成されている半導体基板１１上での半
導体素子の回路入，出力端子としての集積回路を形成し
た電極パッド１２の周辺一部を含む表面保護膜１３をパ
ターニング形成して、当該電極パッド１２の表面を選択
的に露出させておき、この状態で、これらの上部の全表
面にバリアメタルとしてのバンプ下地金属膜１４ａを成
膜する（図１１）が、通常の場合，当該バンプ下地金属
膜１４ａについては、電極パッド１２，および後のバン
プ１９との密着性の高い金属を用いる必要のあることか
ら、多層構造に形成される場合が多く、そして、このバ
ンプ下地金属膜１４ａは、後工程での電気メッキなどで
形成されるバンプ１９のための導電層となる。

【０００６】また、前記バンプ下地金属膜１４ａ上に、
写真製版法によってレジストパターン２７を形成し（図
１２）た後、電気メッキなどにより、このバンプ下地金
属膜１４ａ上に対してバンプ１９を選択的に形成する
（図１３）が、このとき当該形成されたバンプ１９の断
面形状は、表面部が前記電極パッド１２上での表面保護
膜１３の開口による段差を反映した凹凸状の形態にな
り、かつ側壁部が前記レジストパターン２７のパターン
開口に対応した垂直面相当になる。

【０００７】さらに、前記レジストパターン２７の除去
（図１４）後、前記バンプ１９をマスクに用い、前記バ
ンプ下地金属膜１４ａをエッチング成形してパターニン
グされたバンプ下地金属膜１４を形成するもので、この
ようにして前記図１０に示す所期通りのバンプ構造を製
造し得るのである。

【０００８】そして、上記各過程を経て製造されるバン
プ構造において、バンプ１９に対してフィルムキャリア
のリード端子２０を電気的に接続させた態様は、図１５
に示した通りである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例によるバンプ構造，およびその製造方法では、バン
プ１９をマスクに用いたバンプ下地金属膜１４ａのエッ
チング成形に際して、例えば、図１５に見られるよう
に、オーバーエッチングによってパターニング成形され
るバンプ１９の直下でのバンプ下地金属膜１４の部分ま
でがエッチング除去されてしまう場合があり、このため
に、バンプ１９におけるバンプ下地金属膜１４との密着
強度の低下とか、電極パッド１２に対してエッチング液
による腐食などを生ずるという不利を有している。

【００１０】また一方では、パターニング形成されるバ
ンプ１９の表面部断面が、電極パッド１２上での表面保
護膜１３の開口による段差を反映した凹凸状の形態にな
るために、当該バンプ１９の凹凸状表面に対するフィル
ムキャリアのリード端子２０の電気的接続に際して、熱
的かつ機械的ストレスが局部的に集中し、バンプ１９下
での構成材料が破壊されてしまったり、あるいは、リー
ド端子２０との接合強度が低下するなどの問題点があっ
た。

【００１１】この発明は、このような従来の問題点を解
消するためになされたもので、その目的とするところ
は、上記のバンプの直下でのオーバーエッチングによる
バンプ下地金属膜の部分的な除去に基づいたバンプ下地
金属膜との密着強度の低下，電極パッドのエッチング液
による腐食などを防止すると共に、併せて、バンプに対
するフィルムキャリアのリード端子との電気的接続時に
おける熱的かつ機械的ストレスの局部的集中を避けて接
合強度を高め、これらの各手段によって装置の信頼性を
向上し得るようにした，この種の半導体装置，およびそ
の製造方法，こゝでは、半導体装置におけるバンプ構
造，およびその製造方法を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明に係る半導体装置は、電極パッドの表面保
護膜によって覆われた周辺部を含んで設けられるバンプ
下地金属膜上に、この周辺部対応に凸部を有する第１の
バンプを設け、かつ第１のバンプ上の周辺凸部を含まな
い範囲に、可及的に表面平坦化して形成される第２のバ
ンプを設けたものである。

【００１３】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法は、電極パッドの周辺部を含んで形成される表面保護
膜により、電極パッドの表面を選択的に露出させた状態
で下地金属膜を成膜した後、下地金属膜上の該当面を開
口させて第１のレジストパターンを形成し、かつこの第
１のレジストパターンをマスクに用い、該当面上に周辺
部対応の凸部を有する第１のバンプを選択的に形成する
と共に、第１のバンプの周辺凸部を除いた表面部上の該
当面を開口させて第２のレジストパターンを形成し、か
つこの第２のレジストパターンをマスクに用い、該当面
上に可及的に表面平坦化した第２のバンプを選択的に形
成し、これらの第２，および第１の各バンプをマスクに
用い、成膜された下地金属膜を選択的に除去してバンプ
下地金属膜を形成するようにしたものである。

【００１４】すなわち、この発明は、集積回路を形成し
た半導体基板での回路入，出力端子としての，表面保護
膜によって周辺部が覆われた電極パッド上に対し、外部
端子との接続に用いるために、バンプ下地金属膜を介し
てバンプを設ける半導体装置の構成において、前記電極
パッドの表面保護膜によって覆われた周辺部を含んで設
けられるバンプ下地金属膜上には、当該周辺部対応に凸
部を有して形成される第１のバンプを設け、前記第１の
バンプ上の周辺凸部を含まない範囲には、可及的に表面
平坦化して形成される第２のバンプを設けたことを特徴
とする半導体装置である。

【００１５】また、この発明は、集積回路を形成した半
導体基板での回路入，出力端子としての，表面保護膜に
よって周辺部が覆われた電極パッド上に対し、外部端子
との接続に用いるために、バンプ下地金属膜を介してバ
ンプを設ける半導体装置の製造方法であって、前記電極
パッドの周辺部を含んで形成される表面保護膜によっ
て、当該電極パッドの表面を選択的に露出させた状態
で、その全表面上に下地金属膜を成膜する工程と、前記
下地金属膜上の該当面を開口させて第１のレジストパタ
ーンを形成し、かつ当該第１のレジストパターンをマス
クにして、該当面上に前記周辺部対応に凸部を有する第
１のバンプを選択的に形成する工程と、前記第１のレジ
ストパターンの除去後、前記第１のバンプの周辺凸部を
除いた表面部上の該当面を開口させて第２のレジストパ
ターンを形成し、かつ当該第２のレジストパターンをマ
スクにして、該当面上に可及的に表面平坦化した第２の
バンプを選択的に形成する工程と、前記第２のレジスト
パターンの除去後、前記第２，および第１の各バンプを
マスクにして、前記成膜された下地金属膜を選択的に除
去してバンプ下地金属膜を形成する工程とを少なくとも
含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。

【００１６】

【作用】従って、この発明による半導体装置の構成で
は、電極パッドの表面保護膜によって覆われた周辺部を
含んで設けられるバンプ下地金属膜上に、この周辺部対
応に凸部を有する第１のバンプを設けることにより、こ
ゝでのバンプ下地金属膜のエッチング成形に際して発生
するところの，オーバーエッチングによるバンプ下地金
属膜との密着強度の低下とか、電極パッドのエッチング
液による腐食などを防止でき、かつ第１のバンプ上の周
辺凸部を含まない範囲に、可及的に表面平坦化して形成
される第２のバンプを設けることにより、この第２のバ
ンプに対するフィルムキャリアのリード端子との電気的
接続に際して発生するところの，熱的かつ機械的ストレ
スの局部的集中を避けて接合強度を増加できる。

【００１７】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法では、電極パッドの周辺部を含んで形成される表面保
護膜により、電極パッドの表面を選択的に露出させた状
態において、まず、下地金属膜を成膜した後、下地金属
膜上の該当面を開口させて第１のレジストパターンを形
成し、かつこの第１のレジストパターンをマスクに用
い、該当面上に周辺部対応の凸部を有する第１のバンプ
を選択的に形成させ、ついで、第１のバンプの周辺凸部
を除いた表面部上の該当面を開口させて第２のレジスト
パターンを形成し、かつこの第２のレジストパターンを
マスクに用い、該当面上に可及的に表面平坦化した第２
のバンプを選択的に形成させ、その後，これらの第２，
および第１の各バンプをマスクに用い、成膜された下地
金属膜を選択的に除去してバンプ下地金属膜を形成する
ようにしたので、上記バンプ構造を精度よく構成し得
る。

【００１８】

【実施例】以下，この発明に係る半導体装置，およびそ
の製造方法の実施例につき、図１ないし図９を参照して
詳細に説明する。

【００１９】図１はこの発明の一実施例を適用した半導
体装置，こゝでは、半導体装置におけるバンプ構造の概
要構成を模式的に示す断面図であり、また、図２ないし
図７は同上バンプ構造の製造方法の主要な工程を順次模
式的に示すそれぞれに断面図であって、これらの実施例
各図中，上記従来例各図と同一符号は、同一または相当
部分を示している。

【００２０】すなわち、図１の実施例構成によるバンプ
構造においても、符号１１は集積回路を形成した半導体
基板を示し、また、１２は前記半導体基板１１の半導体
素子（図示省略）上にパターニング形成されて入，出力
端子となる電極パッド、１３は当該電極パッド１２の周
辺一部を含んで半導体基板１１上にパターニング形成さ
れた表面保護膜であり、さらに、１４は前記電極パッド
１２の露出表面を含んで表面保護膜１３上にパターニン
グ形成されたバリアメタルとしてのバンプ下地金属膜、
１５は当該バンプ下地金属膜１４上にパターニング形成
された第１のバンプ、１６は当該第１のバンプ１５にお
ける表面平坦部分上にパターニング形成されて外部端子
との接続に用いる第２のバンプである。

【００２１】しかして、上記実施例構成によるバンプ構
造の製造は、図２ないし図７に示されているように、ま
ず、従来例方法の場合と同様に、集積回路（図示省略）
が形成されている半導体基板１１上での電極パッド１２
の周辺一部を含む表面保護膜１３をパターニング形成し
て、当該電極パッド１２の表面を選択的に露出させてお
き、この状態で、これらの上部の全表面にバリアメタル
としてのバンプ下地金属膜１４ａを成膜する（図２）
が、この場合，当該バンプ下地金属膜１４ａについて
は、単層，または多層の何れであってもよく、そして、
このバンプ下地金属膜１４ａは、後の工程での電気メッ
キなどでそれぞれに形成される第１のバンプ１５，およ
び第２のバンプ１６のための導電層となる。

【００２２】また、前記バンプ下地金属膜１４ａ上に、
写真製版法によって第１のバンプ１６の形成のための第
１のレジストパターン１７を形成し（図３）た後、当該
第１のレジストパターン１７をマスクに用い、第１の電
気メッキなどにより、このバンプ下地金属膜１４ａ上に
対して第１のバンプ１５を選択的に形成する（図４）
が、こゝでの当該第１のレジストパターン１７の厚さに
ついては、特に制限されるものではないが、後の工程で
の当該バンプ下地金属膜１４ａのエッチングマスクとし
て用いるためには、可及的に厚く形成するのが好ましい
反面，狭ピッチによる当該第１のバンプ１５の形成に
は、当該第１のレジストパターン１７の厚さを薄くした
方がより一層，容易であることから、この場合，その厚
さを比較的薄く，例えば、２μm 程度にさせるのが適当
し、また、その開口寸法については、前記電極パッド１
２上でのバンプ下地金属膜１４ａの開口寸法よりも十分
に大きくされるもので、従って、このときに当該形成さ
れる第１のバンプ１５の断面形状は、従来例方法の場合
と全く同様に、表面部が前記電極パッド１２上での表面
保護膜１３の開口による段差を反映した凹凸状の形態，
つまり、こゝでは、周辺部に凸部１５ａを有する形態に
なり、かつ側壁部が前記第１のレジストパターン１７の
パターン開口に対応した垂直面相当になる。

【００２３】ついで、前記第１のレジストパターン１７
を除去した後、再度，写真製版法によって第２のバンプ
１６の形成のための第２のレジストパターン１８を形成
する（図５）が、当該第２のレジストパターン１８の開
口寸法については、第２のバンプ１６の平面寸法を前記
第１のバンプ１５の平面寸法よりも小さくして、その表
面における周辺凸部１５ａの範囲内，つまり、これを換
言すると、周辺凸部１５ａの部分を除いた比較的平坦な
表面部内に納めるために、前記表面保護膜１３の開口寸
法よりも十分に小さく設定する。

【００２４】引き続き、前記第２のレジストパターン１
８をマスクに用い、再度，第２の電気メッキなどによ
り、前記第１のバンプ１５の表面上，ひいては、当該第
２のレジストパターン１８の開口によって設定された当
該第１のバンプ１５での周辺凸部１５ａの部分を除いた
比較的平坦な表面上に対して第２のバンプ１６を選択的
に形成する（図６）が、このように第１のバンプ１５で
の比較的平坦な表面上に対して選択形成される第２のバ
ンプ１６では、その表面もまた比較的平坦化されている
ために、こゝでは、あらためて図示してはいないが、先
の従来例方法で述べた如く、当該第２のバンプ１６の表
面に対してフィルムキャリアのリード端子２０を電気的
に接続させる場合には、従来例方法の場合とは異なっ
て、当該表面部が前記電極パッド１２上での表面保護膜
１３の開口による段差を反映した凹凸状の形態になって
はおらず、従って、従来例方法でのような表面部におけ
る凹凸状形態の存在に伴う弊害，すなわち、第１のバン
プ１５に対するフィルムキャリアでのリード端子２０の
電気的接続時におけるところの，これらの第１のバンプ
１５，および第２のバンプ１６に対する熱的かつ機械的
ストレスの局部的集中を避けて接合強度を高めることが
できる。

【００２５】さらに、前記第２のレジストパターン１８
を除去し（図７）た後、前記第２のバンプ１６，および
第１のバンプ１５のそれぞれをマスクに用い、前記バン
プ下地金属膜１４ａをエッチング成形してパターニング
されたバンプ下地金属膜１４を形成するのであるが、こ
のとき、当該第１のバンプ１５の平面寸法の大きさが前
記電極パッド１２上での表面保護膜１３の開口寸法より
も十分に大きくされていることから、こゝでパターニン
グ形成されるバンプ下地金属膜１４に対してのオーバー
エッチングによる電極パッド１２の露出などを良好に避
け得るもので、第２のバンプ１６の第１のバンプ１５を
介したバンプ下地金属膜１４との密着強度の低下，電極
パッド１２のエッチング液による腐食などを効果的に防
止できるのであり、このようにして前記図１に示す所期
通りのバンプ構造を容易に製造し得るのである。

【００２６】こゝで、上記実施例方法においては、第１
のレジストパターン１７を一旦，除去した後に、あらた
めて、第２のレジストパターン１８を形成するようにし
ているが、図８に示されているように、第１のバンプ１
５の形成後、第１のレジストパターン１７を除去せず
に、当該第１のレジストパターン１７を含み、かつ周辺
凸部１５ａを含んだ第１のバンプ１５上に対して、第２
のレジストパターン１８を形成してもよいことは勿論で
あり、このように第１のレジストパターン１７を残す方
法では、当該残された第１のレジストパターン１７によ
って表面全体が平坦化されるために、第２のレジストパ
ターン１８の形成が、より一層，容易になる。

【００２７】また、上記実施例構造，および方法におい
ては、第１のバンプ１５，および第２のバンプ１６の両
者を共に、側壁面が垂直な，いわゆる、縦断面ストレー
トサイド形式によるバンプ形状のものについて述べた
が、それぞれの各バンプの形成時にあって、レジストパ
ターンの厚さよりも厚いバンプにすることで得られると
ころの，いわゆる、縦断面マッシュルーム形式によるバ
ンプ形状のものにしてもよいもので、図９には、この種
の縦断面マッシュルーム形式による第２のバンプ２６を
形成した場合の実施例構造を示してある。

【００２８】

【発明の効果】以上、各実施例によって詳述したよう
に、この発明によれば、集積回路を形成した半導体基板
での回路入，出力端子としての，表面保護膜によって周
辺部が覆われた電極パッド上に対し、外部端子との接続
に用いるために、バンプ下地金属膜を介してバンプを設
ける半導体装置のバンプ構造において、電極パッドの表
面保護膜によって覆われた周辺部を含んで設けられるバ
ンプ下地金属膜上には、この周辺部対応に凸部を有する
第１のバンプを設け、かつ第１のバンプ上の周辺凸部を
含まない範囲には、可及的に表面平坦化して形成される
第２のバンプを設けるようにしたから、前者のバンプ下
地金属膜上への周辺凸部を有する第１のバンプの設定で
は、こゝでのバンプ下地金属膜のエッチング成形に際し
て発生するところの，オーバーエッチングによるバンプ
下地金属膜との密着強度の低下とか、電極パッドのエッ
チング液による腐食などをそれぞれ容易に防止でき、か
つ後者の第１のバンプ上の周辺凸部を含まない範囲への
第２のバンプの設定では、この第２のバンプの表面部が
可及的に平坦化して形成されるために、その表面部に対
するフィルムキャリアのリード端子との電気的接続に際
して発生するところの，熱的かつ機械的ストレスの局部
的集中を避けて接合強度を格段に増加でき、結果的に
は、これらの各手段によってバンプ構造，ひいては、装
置の信頼性を効果的かつ十分に向上し得るのである。

【００２９】また、この発明によれば、集積回路を形成
した半導体基板での回路入，出力端子としての，表面保
護膜によって周辺部が覆われた電極パッド上に対し、外
部端子との接続に用いるために、バンプ下地金属膜を介
してバンプを設ける半導体装置のバンプ構造の製造方法
において、電極パッドの周辺部を含んで形成される表面
保護膜により、電極パッドの表面を選択的に露出させた
状態で下地金属膜を成膜した後、この下地金属膜上の該
当面を開口させて第１のレジストパターンを形成し、か
つこの第１のレジストパターンをマスクに用い、該当面
上に周辺部対応の凸部を有する第１のバンプを選択的に
形成すると共に、第１のバンプの周辺凸部を除いた表面
部上の該当面を開口させて第２のレジストパターンを形
成し、かつこの第２のレジストパターンをマスクに用
い、該当面上に可及的に表面平坦化した第２のバンプを
選択的に形成し、これらの第２，および第１の各バンプ
をマスクに用い、成膜された下地金属膜を選択的に除去
してバンプ下地金属膜を形成するようにしたから、こゝ
での比較的複雑なバンプ構造を容易にしかも精度よく製
造し得るのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を適用した半導体装置にお
けるバンプ構造の概要構成を模式的に示す断面図であ
る。

【図２】同上バンプ構造の製造方法の第１の工程を模式
的に示す断面図である。

【図３】同上バンプ構造の製造方法の第２の工程を模式
的に示す断面図である。

【図４】同上バンプ構造の製造方法の第３の工程を模式
的に示す断面図である。

【図５】同上バンプ構造の製造方法の第４の工程を模式
的に示す断面図である。

【図６】同上バンプ構造の製造方法の第５の工程を模式
的に示す断面図である。

【図７】同上バンプ構造の製造方法の第６の工程を模式
的に示す断面図である。

【図８】同上実施例でのバンプ構造の製造過程における
変形例を模式的に示す断面図である。

【図９】同上他の実施例によるバンプ構造の概要構成を
模式的に示す断面図である。

【図１０】従来例での半導体装置におけるバンプ構造の
概要構成を模式的に示す断面図である。

【図１１】同上バンプ構造の製造方法の第１の工程を模
式的に示す断面図である。

【図１２】同上バンプ構造の製造方法の第２の工程を模
式的に示す断面図である。

【図１３】同上バンプ構造の製造方法の第３の工程を模
式的に示す断面図である。

【図１４】同上バンプ構造の製造方法の第４の工程を模
式的に示す断面図である。

【図１５】同上バンプ構造に対するリード端子の接合態
様の一例を模式的に示す断面図である。

【図１６】同上バンプ構造の製造方法において発生する
バンプ下地金属膜のオーバーエッチング状態を模式的に
示す断面図である。

【符号の説明】

１１ 半導体基板 １２ 電極パッド １３ 表面保護膜 １４ａ 成形前のバンプ下地金属膜 １４ 成形後のバンプ下地金属膜 １５ 第１のバンプ １５ａ 第１のバンプの周辺凸部 １６，２６ 第２のバンプ １７ 第１のレジストパターン １８ 第２のレジストパターン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 集積回路を形成した半導体基板での回路
   入，出力端子としての，表面保護膜によって周辺部が覆
   われた電極パッド上に対し、外部端子との接続に用いる
   ために、バンプ下地金属膜を介してバンプを設ける半導
   体装置の構成において、 前記電極パッドの表面保護膜によって覆われた周辺部を
   含んで設けられるバンプ下地金属膜上には、当該周辺部
   対応に凸部を有して形成される第１のバンプを設け、 前記第１のバンプ上の周辺凸部を含まない範囲には、可
   及的に表面平坦化して形成される第２のバンプを設けた
   ことを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 集積回路を形成した半導体基板での回路
   入，出力端子としての，表面保護膜によって周辺部が覆
   われた電極パッド上に対し、外部端子との接続に用いる
   ために、バンプ下地金属膜を介してバンプを設ける半導
   体装置の製造方法であって、 前記電極パッドの周辺部を含んで形成される表面保護膜
   により、当該電極パッドの表面を選択的に露出させた状
   態で、その全表面上に下地金属膜を成膜する工程と、 前記下地金属膜上の該当面を開口させて第１のレジスト
   パターンを形成し、かつ当該第１のレジストパターンを
   マスクにして、該当面上に前記周辺部対応に凸部を有す
   る第１のバンプを選択的に形成する工程と、 前記第１のレジストパターンの除去後、前記第１のバン
   プの周辺凸部を除いた表面部上の該当面を開口させて第
   ２のレジストパターンを形成し、かつ当該第２のレジス
   トパターンをマスクにして、該当面上に可及的に表面平
   坦化した第２のバンプを選択的に形成する工程と、 前記第２のレジストパターンの除去後、前記第２，およ
   び第１の各バンプをマスクにして、前記成膜された下地
   金属膜を選択的に除去してバンプ下地金属膜を形成する
   工程とを少なくとも含むことを特徴とする半導体装置の
   製造方法。