JPH06326107A - 半導体素子 - Google Patents

半導体素子

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JPH06326107A JP5110337A JP11033793A JPH06326107A JP H06326107 A JPH06326107 A JP H06326107A JP 5110337 A JP5110337 A JP 5110337A JP 11033793 A JP11033793 A JP 11033793A JP H06326107 A JPH06326107 A JP H06326107A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スクリーン印刷法でもってバンプを形成し得
るようにするとともに、バンプとボンディングパッド間
の電気的接続を確保しつつ、必要にして十分な機械的接
合強度が得られるようにする。 【構成】 半導体チップ11の表面にボンディングパッ
ド12を形成し、且つ、前記ボンディングパッド形成領
域を除く半導体チップ表面のほぼ全面と、前記ボンディ
ングパッド上の部分領域とにパッシベーション膜13を
形成し、さらにボンディングパッド上に厚膜ペーストに
よる金属バンプ14を直接またはバリアメタルを介して
形成することにより、バンプ14がボンディングパッド
12の表面に接合し、ボンディングパッド上のパッシベ
ーション膜13に接着するようにした構成。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶ドライバーIC等
の半導体チップ素子における金属バンプの接着強度の向
上を図った半導体素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば液晶ドライバーICの実装は、半
導体チップをポリマーテープ上の配線金属にインナーリ
ードボンディングで接続し、次にアウターリードボンデ
ィングで基板に装着する、いわゆるTAB(Tape Autom
ated Bonding)構造や、半導体チップを回路ボードまた
は基板に直接、接合する、いわゆるCOB(Chip on bo
ard)構造を有するものが大半を占めているが、このよ
うなTABやCOB構造を採用する場合、金属バンプを
設けることが必要になる。
【0003】従来、上記のような金属バンプが設けられ
た半導体素子では、例えば図7に示すように、半導体チ
ップ1の表面所定領域に、アルミニウム(Al)や金(Au)等
からなるボンディングパッド2を必要数、形成するとと
もに、前記チップ表面の特性安定化を図るためにシリコ
ン酸化膜や窒化シリコン膜等のパッシベーション膜3を
ボンディングパッド形成領域を除く表面のほぼ全面に亙
ってパターン状に形成し、さらにボンディングパッド2
上にAu等からなるバンプ4を形成していた。
【0004】なお、ボンディングパッド2及びバンプ4
を構成する金属材料の組み合わせによっては、バンプ4
をボンディングパッド2に直接、接合すると、ボンディ
ングパッド2とバンプ4間に相互拡散が発生する場合が
ある。このような場合、両者3、4間の相互拡散を阻止
するために、例えば図8に示すように、ボンディングパ
ッド2上にバリアメタル5を形成し、該バリアメタル5
を介してバンプ4を形成している。
【0005】従来より、バンプ4は接着強度に優れたメ
ッキ法を用いて形成されているが、メッキによるバンプ
4の形成処理は多大な時間と手間を要することが最大の
問題となっている。そこで、本発明者はバンプ形成工程
の効率化を図るために、前記バンプ4の形成材料として
厚膜ペーストを用い、これをボンディングパッド2上に
スクリーン印刷法を用いて形成することを試みた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ボンディン
グパッド2及びバリアメタル5はいずれも金属からなる
ものであるため、ボンディングパッド2上、またはバリ
アメタル5上に厚膜ペーストによるバンプ4を形成した
場合、金属と厚膜ペーストどうしを接着した状態とな
る。しかしながら、金属と厚膜ペーストとでは接着強度
が非常に弱く、到底実用化を果たすことは不可能なこと
が判明した。
【0007】本発明は、このような従来構成における製
造面、強度面の問題点を解決するためになされたもの
で、バンプを厚膜ペーストにより構成することにより製
造効率に優れたスクリーン印刷法を採用し得るように
し、しかも該バンプとボンディングパッド間の電気的接
続を確保しつつ、必要にして十分な機械的接合強度が得
られ、実用化が容易な半導体素子を提供することを目的
とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の半導体素子では、半導体チップの表面にボン
ディングパッドを形成し、且つ、前記ボンディングパッ
ド形成領域を除く半導体チップ表面のほぼ全面と、前記
ボンディングパッド上の部分領域とにパッシベーション
膜を形成し、さらに前記ボンディングパッド上に厚膜ペ
ーストによる金属バンプを直接またはバリアメタルを介
して形成している。
【0009】
【作用】上記構成によると、ボンディングパッド上には
部分的にパッシベーション膜が形成されているため、ス
クリーン印刷法によってボンディングパッド上に厚膜ペ
ーストをパターン印刷して金属バンプを形成するとき、
該バンプはボンディングパッドの表面と、ボンディング
パッド上のパッシベーション膜とに接着する。
【0010】この厚膜ペーストからなるバンプとパッシ
ベーション膜との接着により、該バンプとボンディング
パッドとに必要にして十分な機械的接着強度が得られ、
且つ、該バンプとボンディングパッド表面との接着によ
り必要な電気的導通状態が得られる。
【0011】
【実施例】以下、本発明に係る半導体素子の実施例を図
面を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施例に
おける電極構造を示している。この図に示された半導体
素子は、半導体チップ11の表面外周に必要数のボンデ
ィングパッド12を所定間隔毎に形成し、各ボンディン
グパッド12の表面にAuペースト等の厚膜ペーストをス
クリーン印刷してなるバンプ14を形成したもので、例
えば回路基板上の配線に直接、バンプ14を面接続して
使用されるものである。
【0012】前記半導体チップ11の表面には、該表面
の特性安定化を図るためにシリコン酸化膜や窒化シリコ
ン膜等のパッシベーション膜13が形成されている。こ
のパッシベーション膜13は各ボンディングパッド12
の形成領域を除くチップ表面のほぼ全面と、各ボンディ
ングパッド12上の部分領域とに亙って形成されるもの
で、各ボンディングパッド12とはその周縁部上に重合
する状態で接合されている。
【0013】前記バンプ14はボンディングパッド12
の表面に全面的に重なる状態で形成されている。従っ
て、該バンプ14はボンディングパッド12上におい
て、該パッド12の表面と、パッド12上に重合して形
成されたパッシベーション膜13の重合パターン部16
とに接合することになる。これにより、バンプ14はパ
ッシベーション膜13との間で必要にして十分な機械的
接着強度でもって接着されるとともに、パッシベーショ
ン膜13のパターン部16内で露出しているボンディン
グパッド12の表面部18と接合することによって該パ
ッド12と電気的に導通した状態となる。
【0014】上記構成を備えた半導体素子においては、
スクリーン印刷法を用いてバンプ14を形成している。
即ち、半導体チップ11の母材であるウェハ(図示せ
ず)の表面にAu等からなるボンディングパッド12が形
成された後、該ウェハ表面のほぼ全面に亙ってパッシベ
ーション膜13が形成される。
【0015】次いで、該ボンディングパッド12上に重
なる部分に所定のパターン形状を有するパッシベーショ
ン膜窓あけ用マスク(図示せず)を用いてボンディング
パッド12上に重なるパッシベーション膜13をエッチ
ング等の手法により部分的に除去する。
【0016】このパッシベーション膜13としては、チ
ップ表面の特性安定化に優れ、しかもバンプ14を構成
する金属との接着性に優れた材料が選ばれる。このよう
な材料としては、例えばシリコン酸化膜や窒化シリコン
等が好適である。また本実施例では、該パッシベーショ
ン膜13のボンディングパッド12上に重なるパターン
部16は、その他の半導体チップ表面に重なる部分17
と連続する格子状乃至田の字状パターンに形成してい
る。
【0017】このようにして半導体チップ11の表面に
パッシベーション膜13が形成された後、ボンディング
パッド12に重なる部分にバンプパターンが形成された
スクリーン(図示せず)をウェハ表面に重ね、周知の要
領で厚膜ペーストを該スクリーンを通してスキージによ
り印刷することにより、各ボンディングパッド12上に
それぞれバンプ14が形成される。なお、本実施例の半
導体素子は上記のようにしてボンディングパッド12、
パッシベーション膜13及びバンプ14が形成されたウ
ェハを切断することにより作製される。
【0018】図2及び図3は、本発明の他の実施例を示
している。これらの図に示すものでは、ボンディングパ
ッド12とバンプ14を構成する金属材料間に発生する
相互拡散を阻止するために、ボンディングパッド12上
にバリアメタル15を形成し、該バリアメタル15を介
してバンプ14を形成している。
【0019】即ち本実施例では、半導体チップ11の表
面にボンディングパッド12が形成されるとともに、該
ボンディングパッド12の周縁部と接合する状態で半導
体チップ11の表面に第1パッシベーション膜13Aが
形成される。次いで、ボンディングパッド12上にバリ
アメタル15が形成される。これにより第1パッシベー
ション膜13Aのボンディングパッド周縁部との接合部
分は該ボンディングパッド12とバリアメタル15間に
挟まれた状態となる。
【0020】この後、第1パッシベーション膜13A上
には、第2パッシベーション膜13Bが形成される。こ
の第2パッシベーション膜13Bは、前記実施例のパッ
シベーション膜13と同様に、各ボンディングパッド1
2の形成領域を除くチップ表面のほぼ全面と、各ボンデ
ィングパッド12上の部分領域とに亙って形成されてお
り、そのボンディングパッド12上に重なるパターン部
16は図3に示すような格子状に形成されている。
【0021】第2パッシベーション膜13Bが形成され
たバリアメタル15の表面には、前述のスクリーン印刷
法を用いて厚膜ペーストからなるバンプ14が形成され
る。従って、第2パッシベーション膜13Bの重合パタ
ーン部16間に露出しているバリアメタル15の表面部
分18にバンプ14が接合することにより、該バンプ1
4とボンディングパッド12との電気的導通状態が得ら
れる。また、第2パッシベーション膜13Bの前記重合
パターン部16にバンプ14が接合することにより、該
重合パターン部16との間で必要にして十分な機械的接
着強度でもって接着される。
【0022】図4〜図6はそれぞれ前記実施例における
パッシベーション膜13または前記他の実施例における
第2パッシベーション膜13Bのボンディングパッド1
2上に重なって形成されるパターン部16の異なる態様
を例示している。なお、本発明ではこれらの図に示すパ
ターン形状に限られることなく、その他諸種の態様のパ
ターンを適用できることは言うまでもない。
【0023】即ち、図4に示すパッシベーション膜の重
合パターン部16では、ボンディングパッド12の中央
領域に重なるランド状の円形パターン16aを設けると
ともに、半導体チップ表面上に重なる部分17を該パッ
ド12の周辺領域に重なるまで延長して縁取りパターン
16bを形成したものとしており、これによってバンプ
14の中央部と周辺部とがパッシベーション膜の各パタ
ーン16a、16bに接着され、これらパターン16
a、16b間に露出するボンディングパッド12または
バリアメタル15の環状領域18と接合して電気的導通
が得られる。
【0024】図5に示すものでは、ボンディングパッド
12の中央領域をボンディングパッド12またはバリア
メタル15の露出領域18とし、周辺領域をパッシベー
ション膜が重合するパターン部16としている。また、
図6に示すパッシベーション膜の重合パターン部16で
は、図4のものと同様にボンディングパッド12の中央
領域と周辺領域とに重なるパターン形状とし、中央領域
のランド状パターン16aを図4に示す円形パターンに
代えてクロス状パターンとしている。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体素
子によるときは、半導体チップの表面に形成されるパッ
シベーション膜を、ボンディングパッド上にも部分的に
形成し、その上でボンディングパッド上に厚膜ペースト
からなるバンプを直接またはバリアメタルを介して形成
することにより、導電性に優れた厚膜ペーストバンプと
金属ボンディングパッドとの接合部分で電気的導通を確
保し、厚膜ペーストとの接着性に優れたパッシベーショ
ン膜によりバンプの接着を行うようにしているので、バ
ンプをボンディングパッドに優れた接着強度でもって確
実に接着することができる。
【0026】従って、製造効率に優れたスクリーン印刷
法を用いてバンプを形成できるものでありながら、該バ
ンプとボンディングパッド間の電気的接続を確保しつ
つ、必要にして十分な機械的接合強度が得られ、実現可
能性の大きい半導体素子を提供できるという従来に見ら
れない優れた効果を発揮する。
【0027】また、ボンディングパッドとしてAuを使用
する場合等のように、バリアメタルを必要としない場合
には、素子の製造工程において、パッシベーション窓あ
け用のマスク1枚を付加するだけで、本発明の半導体素
子の作製が可能になるものであり、また、製造プロセ
ス、製造フローを変更する必要もないので、従来の製造
ラインを即座に適用できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例における要部を示す一部破断
斜視図。
【図2】 本発明の他の実施例における要部断面図。
【図3】 そのパッシベーション膜のパターンを示す要
部平面図。
【図4】 パッシベーション膜のパターンの一例を示す
要部平面図。
【図5】 パッシベーション膜のパターンの他の例を示
す要部平面図。
【図6】 パッシベーション膜のパターンのさらに他の
例を示す要部平面図。
【図7】 従来例を示す要部断面図。
【図8】 他の従来例を示す要部断面図。
【符号の説明】
11 半導体チップ 12 ボンディングパッド 13 パッシベーション膜 13B 第2パッシベーション膜 14 金属バンプ 15 バリアメタル 16 重合パターン部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップの表面にボンディングパッ
    ドを形成し、且つ、前記ボンディングパッド形成領域を
    除く半導体チップ表面のほぼ全面と、前記ボンディング
    パッド上の部分領域とにパッシベーション膜を形成し、
    さらに前記ボンディングパッド上に厚膜ペーストによる
    金属バンプを直接またはバリアメタルを介して形成した
    ことを特徴とする半導体素子。
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