JPH0684917A - 高周波用バンプの形成方法 - Google Patents

高周波用バンプの形成方法

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JPH0684917A
JPH0684917A JP25568992A JP25568992A JPH0684917A JP H0684917 A JPH0684917 A JP H0684917A JP 25568992 A JP25568992 A JP 25568992A JP 25568992 A JP25568992 A JP 25568992A JP H0684917 A JPH0684917 A JP H0684917A
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JP
Japan
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bump
thin film
forming
cushion
electrode pad
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JP25568992A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Yanagihara
浩 柳原
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Tanaka Kikinzoku Kogyo KK
Original Assignee
Tanaka Kikinzoku Kogyo KK
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Publication date
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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
    • H01L2224/11Manufacturing methods

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生産性が良く、高さ、形状が均一で、表面が
平滑で、接続が安定し、しかも接続時の熱影響による半
導体素子やプリント基板の歪を吸収できて疲労破壊が生
ぜず、また電極パッドにおけるクレータリングの発生を
防止でき、さらに表面の導電層に高周波信号が十分に流
れ、且つ直流信号にも何ら問題がなく、低い抵抗で機能
する高周波用バンプを提供する。 【構成】 ウェハー上の半導体素子の電極パッド上に、
パッド部面積より小さい大きさでポジ型又はネガ型の感
光性レジスト又は感光性ポリイミドを用いて角柱又は円
柱のクッションバンプを形成し、次にパッド部及びクッ
ションバンプの全面を包み込むように、密着用Ti薄膜
100Å〜3000Å又はPd薄膜 100Å〜3000Åを形成し、
その上に導電用Au薄膜1000Å〜10μm又はCu薄膜10
00Å〜10μmを形成する高周波用バンプの形成方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波信号電流が流れ
る半導体素子の高周波用バンプの形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のバンプ形成方法を図によって説明
すると、図8に示すように多数の半導体素子2の周辺
に、夫々Al−Si1wt%の電極パッド部3が設けられ
ているシリコンウェハー1の全面に、図9に示すように
Ti1000Å、Pd3000Å、Au3000Åをスパッタリング
してバリアーメタル層4を形成した。次にその上に図10
に示すように感光性レジスト5を25μmスピンコート
し、電極パッド部3のみを開口させるようにフォトリソ
グラフにより図11に示すように感光性レジスト5をパタ
ーニングした。次いで図12に示すようにバリアーメタル
層4をメッキ用電極として湿式メッキ法により開口部に
20μm厚のAuバンプ6を形成した。次に図13に示すよ
うに感光性レジスト5を剥離し、図14に示すように全面
に感光性レジスト7を塗布し、Auバンプ6を被うよう
にフォトリソグラフにより図15に示すように感光性レジ
スト7をパターニングした。次いでパターニングされた
感光性レジスト7をマスクに、バリアーメタル層4を図
16に示すようにエッチングした。然る後Auバンプ6を
被っていた感光性レジスト7を剥離して図17に示すよう
にAuバンプ6の形成を完了させた。このAuバンプ6
の半導体素子2に於ける配列、形状は図18に示す通りで
ある。尚、図18中の区画線8はウェハー1における半導
体素子2の切断線である。
【0003】上記のように湿式メッキ法により形成する
バンプは、仕様により異なるが、大概30分〜1時間もか
かり、生産性が悪かった。またウェハー1の面上での湿
式メッキ条件のばらつきにより、湿式メッキバンプの表
面は凸凹に荒れ、一様ではなかった。この状態でのプリ
ント基板やTAB用テープとの接続は不安定の原因とな
っていた。
【0004】さらにAuバンプ6ではTAB用テープと
の接続時熱圧力を加えるが、この時半導体素子2の電極
パッド部3がダメージを受け、「クレータリング」が生
じる。即ち、電極パッド部3の下のSiウェハー1がク
レータ状(貝殻状)にクラックが入ってしまい、電極パ
ッド部3が取れてしまうことがある。特に転写バンプで
は、TAB用テープ側にバンプがあり、半導体素子2の
電極パッド部3は裸の状態で何の保護もなく、熱圧着さ
れるので「クレータリング」が多発する。
【0005】またフリップ・チップ法で半導体素子をハ
ンダバンプにてガラス・エポキシ基板又はアルミナ基板
等に接続した場合、夫々の材質の違いによる線膨張係数
の差により、熱膨張時、熱収縮時に歪が発生し、ハンダ
バンプが変形を受ける。ヒートサイクルが加わると、ハ
ンダバンプが疲労破壊する。
【0006】一方、近年は半導体素子2の処理速度が高
速化し、これに伴い回路を流れる信号電流は高周波とな
る。このような高周波信号はバンプ6の表面を流れるの
でバンプ6の高さ、形状が均一で、表面が平滑であるこ
とを要する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、生産
性が良く、高さ、形状が均一で、表面が平滑で接続が安
定し、しかも接続時の熱影響による半導体素子やプリン
ト基板の歪を吸収できて疲労破壊が生ぜず、また電極パ
ッド部におけるウェハーのクレータリングの発生を防止
できる高周波用バンプの形成方法を提供しようとするも
のである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の高周波用バンプの形成方法は、ウェハー上の
半導体素子の電極パッド部上に、パッド部面積より小さ
い大きさでポジ型又はネガ型の感光性レジスト又は感光
性ポリイミドを用いて角柱又は円柱のクッションバンプ
を形成し、次にパッド部及びクッションバンプの全面を
包み込むように、密着用Ti薄膜 100Å〜3000Å又はP
d薄膜 100Å〜3000Åを形成し、その上に導電用Au薄
膜1000Å〜10μm又はCu薄膜1000Å〜10μmを形成す
ることを特徴とするものである。
【0009】
【作用】上記のように本発明の高周波用バンプの形成方
法は、湿式メッキ工程を無くし、感光性樹脂によるバン
プ形成を行って、工数を削減したので、生産性が向上す
る。また感光性樹脂は処理後も絶縁物であるが、電極パ
ッド部よりも小さく形成したので、プリント基板やTA
B用テープとの接続時、電極パッド部から導電性を得る
ことができる。さらに密着用Ti薄膜又はPd薄膜、導
電用Au薄膜又はCu薄膜で感光性樹脂の全面を包み込
み、電極パッド部の残りで導電用Au薄膜又はCu薄膜
の電気的導通を取ったので、バンプとしては低い抵抗で
機能するものとなる。しかも高周波信号は表皮効果で導
電材料の表面を流れるのであるからAu薄膜又はCu薄
膜でも十分に機能するものとなる。
【0010】然して高周波用バンプはTAB用テープと
の接続時熱圧力を受けるが、弾性を有する感光性樹脂の
クッションバンプが衝撃を吸収するので、ウェハーにク
レータリングが発生することがない。また高周波用バン
プとガラスエポキシ基板やアルミナ基板とを接続した
際、熱膨張、熱収縮により歪が発生することがあっても
クッションバンプがこれを吸収するので疲労破壊するこ
とがなく、バンプの寿命が増長する。
【0011】
【実施例】本発明の高周波用バンプの形成方法の一実施
例を図によって説明すると、図1に示すようにシリコン
ウェハー1上の半導体素子2の電極パッド部3上に図2
に示すようにネガ型の感光性ポリイミド10を塗布し、乾
燥し、膜厚40μmとした。次に一辺 110μmの方形の電
極パッド部3に対し、図3に示すように、一辺50μmの
方形の大きさで露光させ、現像した後、キュアさせ、膜
厚20μmのクッションバンプ11を形成した。次いで図4
に示すように感光性レジスト12を塗布し、乾燥し、膜厚
1.3μmとした。次に図5に示すように電極パッド部3
より少し広い部分を開口するマスクを用いて、露光、現
像、乾燥した。次いでシリコンウェハー1を2×10-1
orr、O2 プラズマ 500W、5min でアッシングし
た。次に電極パッド部3及びクッションバンプ11の全面
を包み込むようにスパッター装置(Ar、5×10-3To
rr、1KW)で、図6に示すように密着用Pd薄膜13を
1000Å、導電用Au薄膜14を2μm形成した。そして感
光性レジスト12を図7に示すように剥離し、且つその上
に付着していた不要なメタル層も除去して、高周波用バ
ンプ15を完成させた。
【0012】このように本発明では、湿式メッキ工程を
無くし、感光性樹脂によるバンプ形成を行って、工数を
削減したので、生産性が向上した。そしてこの方法によ
って得た高周波用バンプは、導電層がAu薄膜14のみで
あるが、高周波信号は十分に流れ、且つ直流信号にも何
ら問題がなく、低い抵抗で機能した。
【0013】また、信頼性評価試験に於いて、ヒートサ
イクル試験を行った処、MTTFサイクルで 800回まで
バンプ破断するケースは観察されなかったが、通常の湿
式メッキ(Pb−Sn)バンプは、半導体素子のコーナ
ー部付近のバンプがMTTFサイクルで 100回までに破
断してしまった。
【0014】さらに上記のようにして得た高周波用バン
プ15は、バンプ高さ、バンプ形状が均一で、表面が平滑
であるので、プリント基板やTAB用テープとの接続時
のばらつきが少なく、安定したものとなった。またクッ
ションバンプ11がTAB用テープとの接続時の熱圧力に
よる衝撃を吸収するので、電極パッド部分におけるウェ
ハー1にクレータリングが発生することがなかった。さ
らにクッションバンプ11がプリント基板との接続時の熱
膨張、熱収縮による歪を吸収するので、疲労破壊するこ
とがなく、バンプの寿命が増長した。
【0015】
【発明の効果】以上の通り本発明の高周波用バンプの形
成方法は、湿式メッキ工程を無くし、感光性樹脂による
バンプ形成を行って、工数を削減したので、生産性が向
上する。また本発明の高周波用バンプの形成方法による
と、表面のAu薄膜の導電層に高周波信号が十分に流
れ、且つ直流信号にも何ら問題がなく、低い抵抗で機能
する高周波用バンプが得られ、しかも高さ、形状が均一
で表面が平滑でプリント基板やTAB用テープとの接続
のばらつきが少なくて安定する高周波用バンプが得られ
る。さらに接続時の熱影響による半導体素子やプリント
基板の歪を吸収できて疲労破壊が生ぜず、バンプ寿命を
増長でき、その上電極パッド部におけるウェハーにクレ
ータリングが発生するのを防止できる高周波用バンプが
得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高周波用バンプの形成方法の一実施例
の工程を示す図である。
【図2】本発明の高周波用バンプの形成方法の一実施例
の工程を示す図である。
【図3】本発明の高周波用バンプの形成方法の一実施例
の工程を示す図である。
【図4】本発明の高周波用バンプの形成方法の一実施例
の工程を示す図である。
【図5】本発明の高周波用バンプの形成方法の一実施例
の工程を示す図である。
【図6】本発明の高周波用バンプの形成方法の一実施例
の工程を示す図である。
【図7】本発明の高周波用バンプの形成方法の一実施例
の工程を示す図である。
【図8】ウェハーの上面における半導体素子の電極パッ
ド部の配列を示す斜視図である。
【図9】従来のバンプ形成方法の工程を示す図である。
【図10】従来のバンプ形成方法の工程を示す図である。
【図11】従来のバンプ形成方法の工程を示す図である。
【図12】従来のバンプ形成方法の工程を示す図である。
【図13】従来のバンプ形成方法の工程を示す図である。
【図14】従来のバンプ形成方法の工程を示す図である。
【図15】従来のバンプ形成方法の工程を示す図である。
【図16】従来のバンプ形成方法の工程を示す図である。
【図17】従来のバンプ形成方法の工程を示す図である。
【図18】従来のバンプ形成方法によって得られたバンプ
のSiウェハーの半導体素子における配列、形状を示す
斜視図である。
【符号の説明】
1 シリコンウェハー 2 半導体素子 3 電極パッド部 10 感光性ポリイミド 11 クッションバンプ 12 感光性レジスト 13 密着用Pd薄膜 14 導電用Au薄膜 15 高周波用バンプ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウェハー上の半導体素子の電極パッド部
    上に、パッド部面積より小さい大きさでポジ型又はネガ
    型の、感光性レジスト又は感光性ポリイミドを用いて角
    柱又は円柱のクッションバンプを形成し、次にパッド部
    及びクッションバンプの全面を包み込むように、密着用
    Ti薄膜 100Å〜3000Å又はPd薄膜100Å〜3000Åを
    形成し、その上に導電用Au薄膜1000Å〜10μm又はC
    u薄膜1000Å〜10μmを形成することを特徴とする高周
    波用バンプの形成方法。
JP25568992A 1992-08-31 1992-08-31 高周波用バンプの形成方法 Pending JPH0684917A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5668410A (en) * 1994-01-31 1997-09-16 Casio Computer Co., Ltd. Projecting electrode structure having a double-layer conductive layer
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