JPH06232137A - バンプ形成方法及びバンプ - Google Patents

バンプ形成方法及びバンプ

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JPH06232137A
JPH06232137A JP5034284A JP3428493A JPH06232137A JP H06232137 A JPH06232137 A JP H06232137A JP 5034284 A JP5034284 A JP 5034284A JP 3428493 A JP3428493 A JP 3428493A JP H06232137 A JPH06232137 A JP H06232137A
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JP
Japan
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bump
area
electrode
barrier metal
pad
Prior art date
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Pending
Application number
JP5034284A
Other languages
English (en)
Inventor
Mutsusada Itou
睦禎 伊藤
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH06232137A publication Critical patent/JPH06232137A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • 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
    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001Core members of the bump connector
    • H01L2224/1301Shape
    • H01L2224/13016Shape in side view
    • H01L2224/13017Shape in side view being non uniform along the bump connector

Landscapes

  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、バンプにおいて、電極間のピツチが
狭い場合にもボンデイングが容易であり、かつボンデイ
ング時においてパツドに破損を与える心配のないバンプ
を提案する。 【構成】パツド上に形成されるバンプを逆台形形状に形
成する。これによりバンプを介して半導体チツプと外部
電極をボンデイングする場合にも、下端面によつてパツ
ドが破損するおそれがなく、また上端面が広いため外部
電極との位置合わせを容易にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術(図4) 発明が解決しようとする課題(図5及び図6) 課題を解決するための手段(図1) 作用 実施例(図1〜図3) (1)バンプの構成(図1) (2)バンプの形成手順(図2及び図3) (3)他の実施例 発明の効果
【0002】
【産業上の利用分野】本発明はバンプ形成方法に関し、
特に集積回路用半導体チツプに設けられた表面電極と配
線用の外部電極とを接続する突起状の接続電極、すなわ
ちバンプの形成方法に適用して好適なものである。
【0003】
【従来の技術】従来、この種の集積回路用半導体チツプ
では、半導体基板1の表面電極であるアルミニウム電極
(以下パツドという)2を全体に覆う構造のバンプ3が
用いられているが(図4)、この構造はバンプ3の面積
が大きくなるため回路素子の集積度を高めるには余り適
していなかつた。またこのバンプ3を配線用の外部電極
に圧着する際に半導体基板1とパツド2との間に形成さ
れた酸化膜層4にひび割れが生じ易く、耐湿性や耐震性
等に不安があつた。
【0004】これは半導体チツプ表面の電気的特性を安
定するために二酸化シリコン(SiO2 )やシリコン窒
化膜(Si3N4)によつて形成される硬質のパツシベーシ
ヨン膜5がバンプの圧着の際にパツド2の酸化膜層4に
ひびを入れるためである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで図5及び図6に
示すように、バンプ10がパツド2よりも小さくなるよ
うに、すなわち外周縁部を取り囲むように形成されたパ
ツシベーシヨン膜5に圧力が加わらないように外壁を直
立させた構成のバンプが提案されている。
【0006】ところがこの構造はパツド2の面積に比し
てバンプ10が占める面積が非常に小さく、例えば1辺
100〔μm〕角の面積を有するパツド2に対してバンプ
10の一辺が50〜30〔μm〕程度となるため、集積度を
上げてパツド2をフアインピツチで並べようとすると、
バンプが小さいためにバンプ10と外部配線電極の位置
合わせが難しくなり、非常に高い位置合わせ精度が必要
であつた。このため位置合わせに要する時間が長くな
り、生産性が低下すると共にボンデイング時に接続不良
が生じ易かつた。
【0007】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、電極間のピツチが狭い場合にもボンデイングが容易
であり、かつボンデイング時において電極に破損を与え
るおそれのないバンプを形成することができるバンプ形
成方法を提案しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、配線用の外部電極と半導体チツプ
の表面電極2とを電気的に接続するバンプの形成方法に
おいて、バンプ21をメツキ処理する際に共通電極とな
るバリヤメタル層22を半導体チツプの表面を覆うよう
に形成した後、バリヤメタル層22上にレジスト層24
を積層し、当該レジスト層24のうち表面電極2の上方
領域にあたる部分にバンプ形成用の開孔を形成する。続
いてレジスト層24を加熱し、レジスト層24に形成さ
れた開孔のうちバリヤメタル側22の開口面積が表面側
の開口面積よりも小さくなるように開孔の内壁を傾斜さ
せる。次に開孔にメツキ処理によつてバンプ21を形成
し、表面を純水によつて洗浄する。続いてレジスト層2
4を剥離し、その後バンプ21の周辺を覆うバリヤメタ
ル層22を取り除くことにより表面電極2上にバンプ2
1を形成するようにする。
【0009】また本発明においては、配線用の外部電極
と半導体チツプの表面電極2とを電気的に接続するバン
プにおいて、バンプ21を表面電極2との接続面より逆
台形形状に突出させるようにする。
【0010】
【作用】表面電極2上に形成されるバンプ21の形状を
逆台形形状とし、バンプ21の上端面21Aを下端面2
1Bよりも広く形成することにより、バンプ21を介し
て半導体チツプと外部電極をボンデイングする場合に
も、下端面21Bに加えられる力によつて表面電極2が
破損するおそれを有効に回避することができる。また上
端面21Aが下端面21Bよりも広いため表面電極2が
狭い間隔で配置される場合にも外部電極に対してバンプ
21の上端面21Aを容易に位置合わせすることができ
る。
【0011】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
【0012】(1)バンプの構成 図1において、20は全体としてバンプの断面構造を示
し、バンプ21の形状が逆台形となるように形成されて
いる。この実施例の場合、バンプ21の上端面21Aは
100〔μm〕× 100〔μm〕とパツド2の面積 110〔μ
m〕× 110〔μm〕とほぼ同じになるように形成されて
おり、また下端面21Bは60〔μm〕×60〔μm〕とパ
ツド2に対して十分小さくなるように形成されている。
【0013】因にパツシベーシヨン膜5の上層には絶縁
膜を形成するポリイミド膜23が積層されており、パツ
ド2の開口を60〔μm〕×60〔μm〕程度に狭めるよう
になされている。またパツド2とバンプ21の下端面2
1Bの間には接着層としてのバリヤメタル層22が積層
されており、バンプ21がパツド2と電気的に接続でき
るようになされている。
【0014】このようにバンプ21の上端面21Aは従
来型のバンプに対して広く形成されているため、TAB
(tape automated bonding)のように上端面21Aと外
部配線を位置合わせするのも容易であり、フアインピツ
チになつても従来型のバンプよりも生産効率の上で優れ
ている。またこのときパツシベーシヨン膜5がパツド2
を覆うのは外周縁より5〔μm〕程度であり、バンプ2
1の下端面21Bはパツド2の開口部よりも十分内側に
位置するため上方より加えられた外力がパツド2のエツ
ジに加えられて下層の酸化膜層4が破損することもな
い。
【0015】(2)バンプの形成手順 以上の形状を有するバンプ21の形成方法を図2及び図
3を用いて順に説明する。まずシリコン基板1上の酸化
膜層をエツチングして形成された 110〔μm〕角のパツ
ド2の外周を取り囲むようにパツシベーシヨン膜5を積
層する(図2(A))。
【0016】次に開口をさらに狭めるためパツシベーシ
ヨン膜5上にスピンコートされたレジスト(すなわちポ
リイミド膜)を露光して現像し、60〔μm〕角の開口を
パツド2上に形成する(図2(B))。続いてRFエツ
チングによつて開口部の酸化物(Al2O3)をパツド表
面から取り除いた後(図2(C))、スパツタリングや
蒸着によつてチタン薄膜層22A及びパラジウム薄膜層
22Bを順に積層してウエハの全面を覆うようにバリヤ
メタル層22を形成し(図2(D))、バンプ用のレジ
ストの生成工程に移る。因にバリヤメタル層22は、バ
ンプをメツキ処理する際の共通電極となる。
【0017】このときバンプ用のメツキレジスト層24
はバリアメタル層22の上方に約25〔μm〕の厚さとな
るように形成され、現像によつて図2(E)のようにパ
ツド2とほぼ同形状の開口が形成される。続いてベーキ
ング処理に移るが、この実施例の場合には、逆台形形状
のバンプを形成するために全工程で形成されたメツキレ
ジスト層24を 160℃の条件で30分間一度に加熱する
ことにより、故意にメツキレジスト層24に内向きの傾
斜を付ける(図2(F))。
【0018】因にメツキレジスト層24に含まれる硬化
物は、垂直に形成された内壁が垂れ易いように通常より
少なめに選定されており、メツキレジスト層24の下部
開口はほぼ60〔μm〕角程度に狭まるようになされてい
る。このメツキレジスト層24が固まると、次はこの開
口部に金を厚さ20〔μm〕でメツキして逆台形形状のバ
ンプ21を形成する(図2(G))。
【0019】続いて、純水によつてウエハの表面を洗浄
した後(図2(H))、レジスト剥離液を収めた槽に基
板を浸漬することによつて不要となつたメツキレジスト
層24を除去し(図2(I))、さらにウエツトエツチ
ングによつてバリヤメタル層22を取り除くことにより
全ての処理を終了する。
【0020】このように逆台形形状のバンプ21は、直
立形状のバンプを形成する場合と基本的に同じプロセス
によつて形成することができ、図2(F)の過程におい
てレジストの現像部を傾斜させるだけで良いためコスト
が格別高くなることもない。
【0021】以上の構成によれば、バンプ21の上部2
1Aがパツド2の広さとほとんどかわらないほど広いた
めボンデイング時の位置合わせが容易であり、従来に比
して生産性を一段と高めることができるバンプを従来と
同様な処理工程によつて容易に形成することができる。
またバンプ21の上面21Aの広さとして、ほぼパツド
の大きさ分を確保することができるため、基板上に形成
されたパツド2のピツチが狭い場合(例えば80〔μm〕
の場合)にも十分対応することができる。
【0022】さらにパツド21の下部21Bはパツド2
に対して十分小さくなるように形成されているため、ボ
ンデイングの際に加えられる力はパツド2以外には加わ
らず、パツシベーシヨン膜5によつて下層の酸化膜層に
ひび割れが生じるようなおそれもない。
【0023】(3)他の実施例 なお上述の実施例においては、 110〔μm〕角のパツド
2に対してバンプ21の下面21Bのサイズを60〔μ
m〕角とし、かつ上面21Aのサイズを 100〔μm〕角
とする場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
パツド2に対する上面21A及び下面21Bはサイズの
他の値の場合でも良い。
【0024】また上述の実施例においては、バンプ形成
用のメツキレジスト層24の厚さを25〔μm〕とし、そ
の現像部にメツキされるバンプ21の高さを20〔μm〕
とする場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
それぞれ他の数値を採り得る。
【0025】さらに上述の実施例においては、現像部の
内壁が垂直に形成されたメツキレジスト層24をベーキ
ングする場合にメツキレジスト層24を 160℃の条件で
30分間一度に加熱する場合について述べたが、本発明
はこれに限らず、他の条件によつてメツキレジスト層2
4をベーキングし、内壁を傾斜させるようにしても良
い。
【0026】さらに上述の実施例においては、バリヤメ
タル層22を二層とし、下層より順にチタン薄膜層22
A、パラジウム薄膜層22Bとする場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、パラジウム薄膜層22Bの
上に金の薄膜層をさらに積層する場合等にも同様に適用
し得る。
【0027】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、表面電極
上に形成されるバンプを逆台形形状に形成することによ
り、バンプを介して半導体チツプと外部電極をボンデイ
ングする際における表面電極の破損のおそれを有効に回
避し得、かつ外部電極との位置合わせも容易なバンプを
簡易な手順により生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるバンプの一実施例を示す断面図で
ある。
【図2】その形成工程の説明に供する略線図である。
【図3】その形成工程の説明に供する略線図である。
【図4】従来のバンプの形状の説明に供する断面図であ
る。
【図5】従来のバンプの形状の説明に供する断面図であ
る。
【図6】パツドに対するバンプの大きさの説明に供する
平面図である。
【符号の説明】
1……基板、2……パツド、3、10、21……バン
プ、4……酸化膜層、5……パツシベーシヨン膜、22
……バリヤメタル層、22A……チタン薄膜層、22B
……パラジウム薄膜層、23……ポリイミド膜。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】配線用の外部電極と半導体チツプの表面電
    極とを電気的に接続するバンプの形成方法において、 上記バンプをメツキ処理する際に共通電極となるバリヤ
    メタル層を上記半導体チツプの表面を覆うように形成し
    た後、 上記バリヤメタル層上にレジスト層を積層し、当該レジ
    スト層のうち上記表面電極の上方領域にあたる部分にバ
    ンプ形成用の開孔を形成する続いて上記レジスト層を加
    熱し、上記レジスト層に形成された開孔のうち上記バリ
    ヤメタル側の開口面積が表面側の開口面積よりも小さく
    なるように上記開孔の内壁を傾斜させる次に上記開孔に
    メツキ処理によつて上記バンプを形成し、表面を純水に
    よつて洗浄する続いて上記レジスト層を剥離し、その後
    上記バンプの周辺を覆うバリヤメタル層を取り除くこと
    により上記表面電極上に上記バンプを形成することを特
    徴とするバンプ形成方法。
  2. 【請求項2】配線用の外部電極と半導体チツプの表面電
    極とを電気的に接続するバンプにおいて、 上記バンプを上記表面電極との接続面より逆台形形状に
    突出させることを特徴とするバンプ。
  3. 【請求項3】上記バンプの上端面の面積は、上記表面電
    極の面積とほぼ等しいことを特徴とする請求項2に記載
    のバンプ。
  4. 【請求項4】上記バンプの上端面の面積を、上記表面電
    極の面積とほぼ等しく形成し、 かつ上記バンプの下端面の面積を、上記表面電極の面積
    に比して十分小さく形成することを特徴とする請求項2
    に記載のバンプ。
  5. 【請求項5】上記バリヤメタル層は、チタン薄膜層の上
    にパラジウム薄膜層が積層されることにより形成され、 上記バンプは、金によつて形成されることを特徴とする
    請求項1に記載のバンプ形成方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150262951A1 (en) * 2014-03-13 2015-09-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Bump structure and method for forming the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20150262951A1 (en) * 2014-03-13 2015-09-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Bump structure and method for forming the same
US10090267B2 (en) * 2014-03-13 2018-10-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Bump structure and method for forming the same
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