JPH0645336A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バンプ形成用バリアメタルの接着性、障壁性
を高くしつつパターニングのためのエッチング時におけ
るサイドエッチング及び経年効果によるバリアメタルの
エッチングを防止する。 【構成】 電極パッド２が形成された基板の表面１上に
多層構造のバリアメタル６を形成し、該バリアメタル６
の障壁層、例えばチタン６ｂを選択的にウェットエッチ
ングし、該障壁層６ｂ上にバンプ５を形成し、その後、
該バンプ５をマスクとしてバリアメタル６の接着層、例
えばアルミニウム６ａをドライエッチングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方
法、特にバンプ形成用バリアメタルのパターニングのた
めのエッチングにおいてサイドエッチングが生じないよ
うにすることができ、かつエッチング部にエッチングガ
スあるいは液が残って経年効果によりバリアメタルを侵
す虞れのない新規な半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電極パッド上にバリアメタルを介してバ
ンプを形成する技術の一つが特開平３−９５９３１号公
報によって紹介されている。図２（Ａ）乃至（Ｅ）はそ
の技術を工程順に示す断面図である。 （Ａ）先ず、半導体基板１１上に例えばＡ１により電極
パッド１２を形成し、次に、該電極パッド１２の上面周
縁部及び基板１１上に例えばＳｉ膜やＰＳＧ膜からなる
保護膜１３を形成し、次いで全面にポリイミド膜１４を
塗布した後、該膜１４上に第１のレジスト膜１５を塗布
し、除去しようとするポリイミド膜１４上に塗布された
第１のレジスト膜１５が除去されるように該レジスト膜
１５のパターニングをする。 その後、パターニングされたレジスト膜１５をマスクと
してポリイミド膜１４を選択エッチングする。これによ
り、図２（Ａ）に示すように電極パッド１２が周縁部を
除き露出された状態になる。

【０００３】（Ｂ）次に、図２（Ｂ）に示すように全面
に単層構造のバリアメタル１６を蒸着により形成する。 （Ｃ）次に、全面に第２のレジスト膜１７を塗布し、そ
の後、バンプを形成しようとする部分において第２のレ
ジスト膜１７が除去されて開口されるように第２のレジ
スト膜１７をパターニングし、次で、パターニングされ
た第２のレジスト膜１７をマスクとして該膜１７の開口
された部分に例えば金Ａｕをメッキする。すると、図２
（Ｃ）に示すように、例えば金Ａｕからなるバンプ１８
がバリアメタル１６を介して電極パッド１２上に形成さ
れた状態になる。

【０００４】（Ｄ）次に、第２のレジスト膜１７をすべ
て除去し、その後、図２（Ｄ）に示すようにバリアメタ
ル１６の表面が露出している部分をドライエッチングに
より除去する。 （Ｅ）最後に、図２（Ｅ）に示すように、ポリイミド膜
１４上に残存する第１のレジスト膜１５をすべて除去す
る。 このような半導体装置の製造方法によれば、バリアメタ
ル１６をドライエッチングすることにより不要部分を除
去するのでバリアメタル１６のサイドエッチングを防止
することができ、延いてはバリアメタル１６のオーバー
エッチングを防止することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図２に示し
た半導体装置の製造方法には下記のような問題があっ
た。第１に、バリアメタルがドライエッチング可能な単
層構造の金属からなるが、一般にドライエッチング可能
な金属はクロム、チタン等活性化の強い金属に限られ、
これ等は比抵抗が大きく接着層として用いられるも障壁
層としての機能は弱い。従って、バリアメタル１６によ
ってバンプ１８と電極パッド１２との間の相互拡散を防
止することは難しくなり、経年効果により電極パッド部
に劣化が生じる虞れが強い。

【０００６】即ち、単層構造のバリアメタルにより良好
な電極を形成することは基本的に無理があるのである。
というのは、元来、接着というのは互いに接する２つの
金属が接する部分において互いに混り合ってこそ為し遂
げられる。しかし、このような混り合う金属というのは
互いに金属粒子が拡散し合うことを防止する障壁層とし
ての機能は当然低い。従って、単層構造のバリアメタル
により良好な電極を形成することは基本的に無理があ
り、下層が接着層で上層が障壁層からなる多層構造のも
のをバリアメタルとして用いることが好ましいのであ
る。

【０００７】第２に、工程（Ｄ）においてバリアメタル
１６の不要部分をドライエッチングにより除去するが、
そのときバンプ１８のまわりには稍離間して第１のレジ
スト膜１５及びポリイミド膜１４が取り囲み、その間に
溝ができた状態になっており、その溝にも当然にエッチ
ングガスが侵入するが、溝にエッチングガスが一部滞
留、付着する可能性がある。そして、かかるガスが滞留
したまま封止されると製品となったＩＣが市場からユー
ザーに渡った後数年間かかってバリアメタル１６を徐々
にエッチングし、導通不良を生じる虞れがあった。現在
このような原因で不良が発生することが解り、大きな問
題となっている。

【０００８】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、バリアメタルの接着性、障壁性を高
くしつつパターニングのためのエッチング時におけるサ
イドエッチング及び経年効果によるバリアメタルのエッ
チングを防止することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明半導体装置の製造
方法は、電極パッドが形成された基板の表面上に多層構
造のバリアメタルを形成し、該バリアメタルの障壁層を
選択的にウエットエッチングし、該障壁層上にバンプを
形成し、その後該バンプをマスクとしてバリアメタルの
接着層をドライエッチングすることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明半導体装置の製造方法によれば、バリア
メタルが多層構造なので、接着性と障壁性の両方を高く
することができ、そしてバリアメタルの上層の障壁層は
ウエットエッチングによりパターニングするも、バリア
メタル全体をウエットエッチングによりパターニングす
るわけではないのでサイドエッチングはきわめて少な
い。そして、バリアメタルの下層の接着層はドライエッ
チングによりパターニングし、そのとき周囲は開放され
ており、従来例における溝にあたるものがないのでエッ
チングガスの溝での滞留がない。従って、経年効果によ
るバリアメタルのエッチングの虞れがなく、電極パッド
部における信頼度の向上を図ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明半導体装置の製造方法を図示実
施例に従って詳細に説明する。図１（Ａ）乃至（Ｇ）は
本発明半導体装置の製造方法の一つの実施例を工程順に
示す断面図である。 （Ａ）半導体基板表面（フィールド絶縁膜）１上に例え
ばアルミニウムＡｌからなる電極パッド２を形成した
後、バリアメタル６の接着層を為すアルミニウム膜（厚
さ例えば２μｍ）２ａ及びバリアメタル６の障壁層を成
す例えばニッケル膜（厚さ例えば１μｍ）６ｂを形成す
る。図１（Ａ）はニッケル膜６ｂ形成後の状態を示す。

【００１２】（Ｂ）次に、図１（Ｂ）に示すように、バ
リアメタル６の障壁層を成すニッケル膜６ｂ上の電極パ
ッド２の上方に位置する部分に第１のレジスト膜５を形
成する。 （Ｃ）次に、図１（Ｃ）に示すように、第１のレジスト
膜５をマスクとしてバリアメタル６の障壁層を成すニッ
ケル膜６ｂをウエットエッチングする。即ち、ニッケル
膜６ｂの電極パッド２情報に位置する部分以外をウエッ
トエッチングにより除去する。

【００１３】この場合、エッチングがウエットエッチン
グであるからサイドエッチングが生じるのは避け得ない
が、しかしこのウエットエッチングはバリアメタル６全
体に対して行うのではなく僅か１μｍの厚さの障壁層で
あるニッケル膜６ｂに対して行うのでサイドエッチング
量は僅かである。また、サイドエッチングを見越して第
１のレジスト膜５を広めに形成しておくことによってサ
イドエッチングによる悪影響を全くなくすことが可能で
ある。従って、ニッケル膜６ｂに対してウエットエッチ
ングすることによってサイドエッチングが生じるもその
サイドエッチングは信頼性の低下をもたらす虞れはな
い。

【００１４】（Ｄ）次に、図２（Ｄ）に示すように、基
板表面のバンプを形成すべき部分以外を第２のレジスト
膜（厚さ例えば３０μｍ）７によりマスクする。９はバ
ンプが形成されるべき第２のレジスト膜７の開口であ
り、当然のことだが電極パッド２の上方に位置するが、
但し、電極パッド２よりも稍狭めに形成されている。 というのは、後で行うバリアメタル６の接着層を成すア
ルミニウム膜６ａに対するドライエッチングにおいても
極く僅かではあるがサイドエッチングが生じることか
ら、サイドエッチングが生じてもオーバーエッチングに
ならないようにするためである。このようにすることは
不可欠ではないが、オーバーエッチング防止の面から好
ましいといえる。

【００１５】（Ｅ）次に、バリアメタル６の下層の障壁
層を成しまだ選択的エッチングが為されていない、即ち
全面的に形成されたままの状態になっているアルミニウ
ム膜６ａを共通電極として電気メッキすることにより図
２（Ｅ）に示すようにバンプ８を形成する。 （Ｆ）次に、図２（Ｆ）に示すように第２のレジスト膜
７を除去する。

【００１６】（Ｇ）その後、図１（Ｇ）に示すように、
バンプ８をマスクとして多層構造のバリアメタル６の下
層である障壁層を成すところのアルミニウム膜６ａをド
ライエッチングする。 これにより多層構造のバリアメタル６は不要部分が完全
に除去され、障壁層２上にバリアメタル６を介してバン
プ８が形成された状態になる。

【００１７】そして、アルミニウム膜６ａのエッチング
はドライエッチングにより行われ、サイドエッチングは
ほとんど生じない。生じてもきわめて僅かである。従っ
て、サイドエッチングによりバリアメタル６がオーバー
エッチングが生じる虞れはない。また、アルミニウム膜
６ａに対してドライエッチングするとき電極部のまわり
は開放されており、図２に示す従来例におけるような電
極部のまわりに溝があるわけではない。従って、溝にエ
ッチングガス成分が残留し、経年効果によりバリアメタ
ル６がエッチングされて導通不良が生じる虞れはない。

【００１８】尚、本半導体装置の製造方法によれば、バ
リアメタル６に対するエッチングにおいてサイドエッチ
ングがほとんど生ぜずエッチング時におけるオーバーエ
ッチングが生ぜず、また経年効果によるバリアメタル６
のエッチングも回避することができるだけでなく、バリ
アメタル６が多層構造なので、バリアメタル６の接着
性、障壁性を従来の場合よりも高くできる。というの
は、単層構造のバリアメタルだと前述のとおり接着性と
障壁性は二律背反の関係になるが、本半導体装置の製造
方法によれば、バリアメタル６が接着層としての役割を
果すアルミニウム膜と、障壁層としての役割を果すニッ
ケル膜による多層構造を有するので、接着性と障壁性の
両方を高くできる。

【００１９】

【発明の効果】本発明半導体装置の製造方法は、電極パ
ッドが形成された基板の表面上に多層構造のバリアメタ
ルを形成し、該バリアメタルの障壁層を選択的にウエッ
トエッチングし、該障壁層上にバンプを形成し、その
後、該バンプをマスクとしてバリアメタルの接着層をド
ライエッチングすることを特徴とするものである。従っ
て、本発明半導体装置の製造方法によれば、バリアメタ
ルが多層構造なので、接着性と障壁性の両方を高くする
ことができ、そしてバリアメタルの上層の障壁層はウエ
ットエッチングによりパターニングするも、バリアメタ
ル全体をウエットエッチングによりパターニングするわ
けではないのでサイドエッチングはきわめて少ない。

【００２０】そして、バリアメタルの下層の接着層はド
ライエッチングによりパターニングし、そのとき周囲は
開放されており、従来例における溝にあたるものがない
のでエッチングガスの溝での滞留がない。従って、経年
効果によるバリアメタルのエッチングの虞れがなく、電
極パッド部における信頼度の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）乃至（Ｇ）は本発明半導体装置の製造方
法の一つの実施例を工程順に示す断面図である。

【図２】（Ａ）乃至（Ｅ）は従来例を工程順に示す断面
図である。

【符号の説明】

２ 電極パッド ５ 第１のレジスト膜（マスク） ６ バリアメタル ６ａ バリアメタルの下層を成す接着層 ６ｂ バリアメタルの上層を成す障壁層 ８ バンプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板の電極パッドが形成された表
   面に、下層が接着層、上層が障壁層からなる多層構造の
   バリアメタルを形成する工程と、 上記バリアメタル表面の各電極パッドの上方にあたる部
   分にエッチングマスク層を形成し、該マスク層をマスク
   として上記バリアメタルの障壁層を選択的にウエットエ
   ッチングする工程と、 上記各電極パッド上に残存した障壁層上にバンプを形成
   する工程と、 上記バンプをマスクとして上記バリアメタルの接着層を
   ドライエッチングする工程と、 からなることを特徴とする半導体装置の製造方法