JPH07297196A - バンプ電極の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 均一な高さでしかも良好な状態となるバンプ
電極の形成方法を提供すること。 【構成】 本発明は、先ず基板１の電極パッド１１上方
に開口部１１ａを設けたマスク材２を形成し、電極パッ
ド１１上で開口部１１ａ内を埋める状態にバンプ用金属
３を着設してバンプ用金属３とマスク材２とを所定量削
り、残ったマスク材２を取り除いてバンプ電極３０を形
成する方法である。またマスク材２よりも厚くバンプ用
金属３を着設してマスク材２の表面位置まで削った後、
マスク材２を除去する形成方法でもあり、この場合にバ
ンプ用金属３より硬いマスク材２を用いたり、バンプ用
金属３を選択研磨する研磨材４１を用いたりする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子等から成る
電子部品の電気的および機械的な接続に用いるバンプ電
極の形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体素子等から成る電子部品の
フリップチップ接合やＴＡＢ（Tape Automated Bondib
g）等を用いた接続においては、電子部品側に形成した
バンプ電極を介してその電子部品と外部の配線パターン
（基板上に設けられた導体パターンやテープキャリアの
インナーリード等）とを電気的および機械的に接続して
いる。

【０００３】このバンプ電極を形成するには、ウエハ状
態においてマスク材となるレジストを所定厚塗布した
後、フォトリソグラフィー法等を用いて電極パッド（ウ
エハ表面に設けられ回路パターンと導通しているパッ
ド）の上方にレジストの開口部を設けるパターニングを
行う。次に、めっき処理によってレジストが開口した電
極パッド上に金やインジウム、はんだ合金等のバンプ用
金属を析出させ、その後レジストを除去することでバン
プ用金属から成る所定高さのバンプ電極を形成してい
る。

【０００４】このように、めっき処理によって電極パッ
ド上にバンプ用金属を析出させる場合には、ウエハの中
央部分と周縁部分とでめっき液内の電流密度が異なるた
めその析出量が異なり、最終的なバンプ電極の高さにば
らつきが生じている。バンプ電極の高さにばらつきがあ
ると、電子部品の接続において高さの低いバンプ電極で
の接触が得られず接続不良を起こしたり、所定の接合強
度を得られないことになる。

【０００５】そこで、形成されたバンプ電極に圧力を加
え一括して押しつぶすことでバンプ高さを揃えたり、基
準よりも突出したバンプ電極を一点一点つぶして全体の
バンプ高さを揃えたりしている。また、ウエハ状態にお
いてバンプ電極を研磨して全体のバンプ高さを揃えるよ
うにする方法も行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、形成されたバ
ンプ電極を一括して押しつぶす方法では、押しつぶしを
行うためのプレス面の高平坦度（例えば、ウエハ全面に
ついて平坦度１μｍ以内）およびウエハとの高平行度
（例えば、ウエハ全域において１μｍ以内）が要求さ
れ、これを満足する工具の調達および押しつぶし作業が
非常に困難となる。また、一点一点バンプ電極を押しつ
ぶす方法では、バンプ高さの制御が難しいとともに多大
な作業時間を必要とする。一括でも一点一点押しつぶす
方法であってもバンプ電極に相当高い荷重がかかり、バ
ンプ電極のひび割れを起こしたりウエハ側の電極パッド
に少なからずダメージを与えることになる。

【０００７】また、ウエハ状態においてバンプ電極を研
磨する方法では、研磨する際の摩擦力がバンプ電極自体
にかかり、研磨作業中にバンプ電極の破損や曲がりを招
いたり、根本からもげてしまうという不都合を生じる。
いずれにしても、均一な高さのバンプ電極を形成するの
は非常に困難であり、バンプ電極を用いた電子部品の接
合での重要な問題となっている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために成されたバンプ電極の形成方法であ
る。すなわち、本発明は基板に設けられた電極パッド上
にバンプ電極を形成する方法であって、先ず、基板の表
面で電極パッドの上方を開口した状態に所定厚さのマス
ク材を形成し、次に、この電極パッド上でマスク材の開
口部内を埋める状態にバンプ用金属を着設し、次いで、
バンプ用金属をマスク材とともに所定量削り、その後、
残ったマスク材を取り除くことで所定高さのバンプ電極
を形成する方法である。

【０００９】また、先と同様に所定厚さのマスク材を形
成した後、電極パッド上でマスク材の開口部内を埋める
とともにマスク材の厚さよりも厚くバンプ用金属を着設
し、バンプ用金属をマスク材の表面位置まで削った後に
マスク材を取り除くことで所定高さのバンプ電極を形成
する方法でもある。しかも、この場合にマスク材として
バンプ用金属よりも硬い材質のものを用いたり、バンプ
用金属を削るにあたりバンプ用金属を選択的に研磨する
研磨材を用いたりするバンプ電極の形成方法でもある。

【００１０】

【作用】本発明では、電極パッド上のマスク材開口部内
にバンプ用金属が埋まった状態のままバンプ用金属とマ
スク材とを所定量削っている。つまり、開口部内のバン
プ用金属はその側方部分をマスク材で保持された状態と
なっており、削る際に生じる負荷がバンプ用金属のみに
集中することがなくなって全体に分散し、バンプ用金属
の破損を軽減できるようになる。

【００１１】また、バンプ用金属をマスク材の厚さより
も厚く着設した後、マスク材の表面位置まで削ることで
マスク材の厚さを基準としたバンプ高さの設定が行える
ようになる。この際、バンプ用金属よりも硬い材質から
成るマスク材を用いたり、バンプ用金属を選択的に研磨
する研磨材を用いることで、バンプ電極の上面位置をマ
スク材の表面位置に揃えることができる。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明のバンプ電極の形成方法の実
施例を図に基づいて説明する。図１は、本発明のバンプ
電極の形成方法を（ａ）〜（ｄ）の工程順に説明する概
略断面図である。先ず、図１（ａ）に示す第１工程とし
て、基板１上に例えばレジストから成るマスク材２を塗
布し、所定のパターニングを行う。マスク材２のパター
ニングはフォトリソグラフィー法等を用いて行われ、こ
れによって電極パッド１１の上方に開口部１１ａを設け
ようにする。

【００１３】第１工程におけるマスク材２の塗布高さ
は、形成するバンプ電極の高さ（以下、単にバンプ高さ
という。）よりもわずかに高くしておく。例えば、バン
プ高さを５０μｍにしたい場合にはマスク材２の厚さを
６０μｍ程度にしておく。

【００１４】次に、図１（ｂ）に示す第２工程として、
例えばめっき処理により電極パッド１１上にバンプ用金
属３を析出させ、マスク材２の開口部１１ａ内を埋める
ようにする。バンプ用金属３としては、例えば金やイン
ジウム、はんだ合金を使用し、各々の析出法（電解めっ
き法や浸漬法等）によってマスク材２の表面よりもわず
かに突出する状態に着設する。なお、この析出の際にお
いては、諸条件によって各電極パッド１１上に析出する
バンプ用金属３の高さがばらばらの状態となる。

【００１５】次に、図１（ｃ）に示す第３工程として、
研磨板４を用いてバンプ用金属３およびマスク材２の研
磨を行う。研磨板４は、所定の平坦度および基板１との
間の所定の平行度を備えており、一定の荷重で研磨作業
を行えるよう図示しない機構にて保持されている。この
研磨を行うにあたり、マスク材２とバンプ用金属３との
両方を研磨できる例えばアルミナ系の研磨材４１を用
い、バンプ用金属３とともにマスク材２を所定量削る。

【００１６】この研磨板４による研磨を行う際、バンプ
用金属３の側方部分がマスク材２にて保持された状態と
なっているためバンプ用金属３のみに集中して荷重がか
かることなく面全体としてほぼ均一な荷重がかかるよう
になる。このような研磨により、バンプ用金属３に無理
な負荷をかけずに済むため、バンプ用金属３が破損した
り根本からもげたりすることが無くなる。そして、この
ような研磨を、バンプ用金属３およびマスク材２が所望
のバンプ高さと等しくなるまで行う。例えば、バンプ高
さを５０μｍにしたい場合には、バンプ用金属３および
マスク材２が残り５０μｍとなるところまで研磨を行
う。

【００１７】次いで、図１（ｄ）に示す第４工程とし
て、残ったマスク材２の除去作業を行う。マスク材２の
除去を行うには、例えば通常のレジスト除去剤を用いて
化学的に剥離する。こにれよって、所望の高さ（例え
ば、５０μｍ）を備えたバンプ電極３０が基板１の電極
パッド１１上に立設された状態となる。つまり、高さの
揃った良好な状態のバンプ電極３０を基板１上に形成で
きることになる。

【００１８】また、図２は、図１（ｂ）で示す第２工程
の変形例を説明する概略断面図である。図１（ｂ）で示
す第２工程においては、バンプ用金属３をマスク材２の
表面位置よりわずかに突出した状態で析出させたが、図
２で示す第２工程ではバンプ用金属３をマスク材２の表
面位置よりわずかに低い状態で析出させている。

【００１９】図１で示すバンプ電極の形成方法において
は、図１（ｃ）で示す第３工程でバンプ用金属３ととも
にマスク材２も研磨するため、バンプ用金属３が必ずし
もマスク材２の表面位置から突出していなくてもよい。
すなわち、所望の高さのバンプ電極３０を形成する上で
必要な量だけのバンプ用金属３を析出させ、その後、バ
ンプ高さに合わせ削り込むようにすれば先と同様に均一
な高さで良好な状態のバンプ電極３０を無駄なく形成す
ることができるようになる。

【００２０】また、図３の斜視図に示すように基板とし
てウエハ１０を用いた場合には、各半導体素子１０ａに
それぞれ複数のバンプ電極３０を形成することになる。
ウエハ１０の状態でバンプ電極３０を形成する場合にも
図１および図２で示す工程を経て均一な高さで良好なバ
ンプ電極３０を形成できる。

【００２１】特に、ウエハ１０の状態で図１（ｃ）に示
すような研磨を行う場合には、半導体材料としてのウエ
ハをラッピングするラッピング装置やポリッシングする
ポリッシング装置を用いることで容易にバンプ用金属３
およびマスク材２を所望の高さまで精度良く削ることが
できるようになる。

【００２２】つまり、バンプ用金属３（図１参照）が着
設されたウエハ１０とラッピング装置またはポリッシン
グ装置の研磨作用面（研磨板４の表面等）とを対向させ
て配置し、バンプ用金属３およびマスク材２（図１参
照）の双方を研磨可能な研磨材４１（図１参照）をその
間に塗布する。そして、この状態でウエハ１０の裏面か
ら適当な荷重をかけるとともに、ウエハ１０の面方向に
沿って少なくともウエハ１０または研磨作用面の一方を
運動させウエハ１０のバンプ用金属３およびマスク材２
に均一な摩擦力を与える。

【００２３】通常は、被加工物であるウエハ１０を自転
および公転させながら円運動させて研磨を行う。これに
よって、バンプ用金属３のみに荷重を集中させることな
く研磨を行うことができ、ウエハ１０面内および各半導
体素子１０ａ内において均一な高さのバンプ電極３０を
良好な状態で形成することができるようになる。なお、
図１に示す例においては、バンプ用金属３とマスク材２
とを一緒に削ることができる研磨材４１を用いればよい
ため、バンプ用金属３、マスク材２および研磨材４１の
各材質を種々選択することが可能である。

【００２４】次に、図４に基づいて本発明の他の例を説
明する。図４は本発明のバンプ電極の形成方法における
他の例を工程順に説明する概略断面図である。先ず、図
４（ａ）に示す第１工程として、基板１の電極パッド１
１に開口部１１ａを設ける状態に厚さｔから成るマスク
材２を塗布し、その開口部１１ａ内を埋めるとともにマ
スク材２の厚さｔよりも厚い厚さＴから成るバンプ用金
属３を電極パッド１１上に析出させる。これによって、
全てのバンプ用金属３はマスク材２の表面位置から突出
した状態となる。

【００２５】次に、図４（ｂ）に示す第２工程として、
マスク材２の表面位置から突出した部分のバンプ用金属
３を削除してその高さをマスク材２の高さｔに合わせ
る。この第２工程を実現する方法としては、マスク材２
としてバンプ用金属３よりも硬い材質のものを用いるこ
とが考えられる。

【００２６】例えば、レジストの中にシリカ系のフィラ
ーを混入させたマスク材２を用いることでマスク材２の
硬度をバンプ用金属３の硬度よりも高めておく。これに
より、マスク材２の表面位置から突出した部分のバンプ
用金属３のみが研磨され、その研磨位置がマスク材２の
表面で止まるようになる。

【００２７】また、第２工程を実現する他の方法として
は、図１（ｃ）に示す研磨材４１としてバンプ用金属３
を選択的に研磨できマスク材２を研磨しないようなもの
を用いることが考えられる。例えば、機械的な研磨と化
学的な研磨とを同時に行うメカノケミカルポリッシング
を用いてバンプ用金属３をマスク材２よりも速く研磨す
る。また、研磨材４１による研磨作用が働かないような
マスク材２（例えば、研磨材４１を内部に吸収してしま
うような材質のもの）を用いて研磨を行ってもよい。

【００２８】このようなバンプ用金属３の選択的な研磨
により、その高さがマスク材２の高さｔとほぼ等しくな
る。その後、図４（ｃ）に示す第３工程として、基板１
上のマスク材２を除去することで高さｔから成るバンプ
電極３０が形成できる。図４に示す本発明の他の例で
は、研磨をマスク材２の表面位置で止めることができ研
磨時間の許容範囲を広めに設定できるメリットがある。
また、マスク材２が研磨されないためその研磨くずがバ
ンプ電極３０に影響を与えることが無くなる。

【００２９】図１および図４で示すいずれの例において
も、バンプ電極３０の高さ均一化と破損のない良好な状
態とを実現できるとともに、形成されたバンプ電極３０
の上面を平坦化することができる。このように、バンプ
電極３０の上面が平坦になることで、バンプ電極３０を
介した電子部品と配線パターンとの接合の際にバンプ電
極３０と配線パターンとが面接触することになり、電子
部品の確実な位置決めとバンプ電極３０による十分な接
合強度を得ることが可能となる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のバンプ電
極の形成方法によれば次のような効果がある。すなわ
ち、本発明では、電極パッド上に着設したバンプ用金属
に集中した荷重をかけることなく研磨できることによ
り、良好な状態でしかも均一な高さのバンプ電極を基板
上に形成することができるようになる。これにより、バ
ンプ電極を介した電子部品と配線パターンとの接合にお
いて確実な接触を得ることが可能となり、電気的および
機械的に信頼性の高い製品を提供することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバンプ電極の形成方法を（ａ）〜
（ｄ）の工程順に説明する概略断面図である。

【図２】第２工程の変形例を説明する概略断面図であ
る。

【図３】ウエハを用いた場合の例を示す斜視図である。

【図４】本発明のバンプ電極の形成方法の他の例を
（ａ）〜（ｃ）の工程順に説明する概略断面図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ マスク材 ３ バンプ用金属 ４ 研磨板 １１ 電極パッド １１ａ 開口部 ３０ バンプ電極 ４１ 研磨材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に設けられた電極パッド上にバンプ
   電極を形成する方法であって、 先ず、前記基板の表面で前記電極パッドの上方を開口し
   た状態に所定厚さのマスク材を形成し、 次に、前記電極パッド上で前記マスク材の開口部内を埋
   める状態にバンプ用金属を着設し、 次いで、前記バンプ用金属を前記マスク材とともに所定
   量削った後、残ったマスク材を取り除くことを特徴とす
   るバンプ電極の形成方法。
2. 【請求項２】 基板に設けられた電極パッド上にバンプ
   電極を形成する方法であって、 先ず、前記基板の表面で前記電極パッドの上方を開口し
   た状態に所定厚さのマスク材を形成し、 次に、前記電極パッド上で前記マスク材の開口部内を埋
   めるとともに該マスク材の厚さよりも厚くバンプ用金属
   を着設し、 次いで、前記バンプ用金属を前記マスク材の表面位置ま
   で削った後に該マスク材を取り除くことを特徴とするバ
   ンプ電極の形成方法。
3. 【請求項３】 前記マスク材は、前記バンプ用金属より
   も硬い材質から成ることを特徴とする請求項２記載のバ
   ンプ電極の形成方法。
4. 【請求項４】 前記バンプ用金属を削るにあたり、該バ
   ンプ用金属を選択的に研磨する研磨材を用いることを特
   徴とする請求項２記載のバンプ電極の形成方法。