JPH08186118A - バンプ形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、バンプ形成を容易にさせ得る歩留り
の良いバンプ形成方法の実現を目的とするものである。 【構成】バンプ形成対象物表面のバンプ形成位置上及び
バンプ形成対象物質表面のバンプ形成位置周囲上に所定
物質を順次蒸着した後、蒸着された所定物質を加熱溶融
するようにしてバンプ形成対象物のバンプ形成位置上に
バンプを形成するバンプ方法において、バンプの材料の
うち、バンプ形成対象物表面のバンプ形成位置上及びバ
ンプ形成対象物質表面のバンプ形成位置周囲上に１番始
めに蒸着する第１の所定物質を、バンプ形成対象物のバ
ンプ形成位置周囲の表面と第１の所定物質とが密着し難
い第１の蒸着レートで蒸着するようにしたことにより、
バンプ形成を容易にさせ得る歩留りの良いバンプ形成方
法を実現できる。

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２） 発明が解決しようとする課題（図２） 課題を解決するための手段（図１及び図２） 作用（図１及び図２） 実施例（図１及び図２） 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、
例えばＩＣ（Integrated Circuit）チツプやＬＳＩ（La
rge Scale IC）等の半導体素子の回路面に形成された各
外部電極（パツド）上に突起電極（いわゆるバンプ）を
形成する際に適用して好適なものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、この種の半導体素子では、以下の
手順により各パツド上にバンプをそれぞれ形成してい
る。すなわち図２（Ａ）に示すように、まず半導体素子
１のウエーハ１Ａの回路面にアルミニウム等を用いて形
成された各パツド２上に、当該パツド２及びはんだに対
して密着性の良いクロム、カツパ及び銀等からなる中間
金属層３を形成し、続いて各パツド２にそれぞれ対応さ
せて開口４Ａが形成されたメタルマスク４をウエーハ１
Ａの回路面上に載せた後、当該メタルマスク４の各開口
４Ａをそれぞれ介して各中間金属層３上にはんだの材料
である鉛及び錫を順次蒸着することにより鉛蒸着膜５及
び錫蒸着膜６を積層形成する。

【０００４】このとき鉛蒸着膜５及び錫蒸着膜６は、通
常、形成するバンプの大きさを考慮して中間金属層３よ
りもやや広めに、ウエーハ１Ａの表面を形成する保護膜
層７の上面上にわずかにはみ出す程度の大きさに形成す
る。次いで図２（Ｂ）のようにウエーハ１Ａ上からメタ
ルマスク４を取り除き、不要な鉛蒸着膜５及び錫蒸着膜
６を除去した後、当該ウエーハ１Ａをリフロー炉を通す
ことにより各鉛蒸着膜５及び錫蒸着膜６を形成する鉛及
び錫を加熱溶融して均一に混合させ、合金化させる。こ
の際形成されるはんだは、その表面張力によつて各中間
金属層３上に球状に一体にまとまる。これによりウエー
ハ１Ａの各バツド２上に中間金属層３を介して密着力高
くバンプを形成することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところでこのようなバ
ンプ形成工程において、通常、鉛は30〔nm／SEC 〕程度
の蒸着レートで各中間金属層３上及び当該各中間金属層
３周囲の保護膜層７上に蒸着される。ところが、このよ
うな蒸着レートで鉛をウエーハ１Ａ上に蒸着しようとす
ると、蒸着された鉛の熱エネルギーが放射される前に順
次新たな鉛が供給されるため、保護膜層７と、当該保護
膜層７上に形成された鉛蒸着膜５とに熱エネルギーが蓄
積し、この結果保護膜層７にダメージを与えることがあ
る。

【０００６】このような場合、ウエーハ１Ａの保護膜層
７と鉛蒸着膜５との間で密着力が高まるために鉛蒸着膜
５を容易に保護膜層７上から剥がし難くなり、この結果
保護膜層７上の鉛蒸着膜５を形成する鉛と、当該保護膜
層７上の錫蒸着膜６を形成する錫とが混合し、合金化す
ることにより形成されるはんだが、中間金属層３上に形
成される鉛蒸着層５の鉛と当該中間金属層３上に形成さ
れた錫蒸着層６とが混合し、合金化することにより形成
されるバンプ８と一体化し得ず、図２（Ｃ）に示すよう
に、ウエーハ１Ａの保護膜層７上にはんだ９が少量残る
など、リフロー後の歩留りが悪くなる問題があつた。

【０００７】かかる課題を解決するため、従来、図２
（Ｄ）に示すように、中間金属層３周囲の保護膜層７上
に、はんだとの密着力が弱いガラス材等でなるコーテイ
ング層１０を形成する方法が広く用いられている。とこ
ろがこの方法によると、バンプ形成工程内にウエーハ１
Ａにコーテイング層１０を形成するための工程を設ける
必要があり、バンプ形成工程が煩雑になる問題があつ
た。

【０００８】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、バンプ形成を容易にさせ得る歩留りの良いバンプ形
成方法を提案しようとするものである。

【０００９】

【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、バンプ形成対象物（１）表面のバ
ンプ形成位置（３）上及びバンプ形成対象物（１）表面
のバンプ形成位置（３）周囲上に所定物質（５、６）を
順次蒸着した後、蒸着された所定物質（５、６）を加熱
溶融するようにしてバンプ形成対象物（１）のバンプ形
成位置（３）上にバンプ（８）を形成するバンプ方法に
おいて、バンプ（８）の材料のうち、バンプ形成対象物
（１）表面のバンプ形成位置（３）上及びバンプ形成対
象物（１）表面のバンプ形成位置（３）周囲上に１番始
めに蒸着する所定物質（５）を、バンプ形成対象物
（１）のバンプ形成位置（３）周囲の表面と所定物質
（５）とが密着し難い第１の蒸着レートで蒸着する工程
を設けるようにした。

【００１０】また本発明においては、バンプ形成対象物
（１）は、半導体装置でなり、バンプ形成位置（３）
は、当該半導体装置の回路面に形成されたパツド（２）
でなるようにした。

【００１１】さらに本発明においては、所定物質（５）
は鉛でなり、蒸着レートは、鉛を毎秒10〔nm〕程度の厚
みで蒸着する蒸着レートでなるようにした。

【００１２】さらに本発明においては、工程は、所定物
質（５）を最終目的とする第１の厚みよりも薄い第２の
厚みまで第１の蒸着レートで蒸着した後、所定物質
（５）を第１の蒸着レートよりも大きい第２の蒸着レー
トで第１の厚みまで蒸着する工程を含むようにした。

【００１３】

【作用】バンプ（８）の材料のうち、バンプ形成対象物
（１）表面のバンプ形成位置（３）上及びバンプ形成対
象物（１）表面のバンプ形成位置（３）周囲上に１番始
めに蒸着する所定物質（５）を、バンプ形成対象物
（１）のバンプ形成位置（３）周囲の表面と所定物質
（５）とが密着し難い第１の蒸着レートで蒸着するよう
にしたことにより、続くリフロー工程においてバンプ形
成対象物（１）表面のバンプ形成位置（３）周囲に蒸着
された所定物質（５）が当該バンプ形成対象物（３）表
面から剥がれ易くすることができる。

【００１４】従つてバンプ形成対象物（１）の表面に積
層されたバンプ（８）の材料は、リフロー工程時、バン
プ形成対象物（１）表面のバンプ形成位置（３）上に積
層されたバンプ（８）の材料と一体に当該バンプ形成位
置（３）上に一体となつてまとまるため、バンプ形成対
象物（１）表面のバンプ形成位置（３）周囲にバンプ
（８）の残渣を発生させることなく、かつ従来行われて
いたようにコーテイング層（１０）をバンプ形成対象物
（１）表面のバンプ形成位置（３）周囲に形成すること
なくバンプ形成対象物（１）のバンプ形成位置（３）上
にバンプ（８）を形成することができ、かくしてバンプ
形成を容易にさせ得る歩留りの良いバンプ形成方法を実
現できる。

【００１５】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００１６】図２（Ａ）〜（Ｄ）との対応部分に同一符
号を付して示す図１（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明によるは
んだバンプの形成方法を示すものであり、まず図１
（Ａ）のように半導体素子１のウエーハ１Ａの各パツド
２上に従来と同様にして中間金属層３を形成する。続い
てウエーハ１Ａ上にメタルマスク４を載せ、当該メタル
マスク４の各開口４Ａを介して各中間金属層３上及び当
該各中間金属層３周囲の保護膜層７上に鉛を通常の蒸着
レート（30〜50〔nm／sec 〕）よりも遅い、ウエーハ１
Ａに密着し難い第１の蒸着レートで目的とする鉛蒸着膜
の厚みよりも薄く蒸着することにより第１の鉛蒸着膜２
０を形成する。

【００１７】次いで図１（Ｂ）に示すように、第１の鉛
蒸着膜２０上にメタルマスク４の開口４Ａを介して第１
の蒸着レートよりも大きい第２の蒸着レートで鉛を蒸着
することにより第２の鉛蒸着膜２１を形成する。この際
第２の鉛蒸着膜２１の厚みは、第１及び第２の鉛蒸着膜
２０、２１の厚みの合計が目的とする鉛蒸着膜の厚みと
同じになるように選定する。この後メタルマスク４の開
口４Ａを介して第２の鉛蒸着膜２１上に錫を所定の蒸着
レートで蒸着することにより当該第２の鉛蒸着膜２１上
に錫蒸着膜２２を形成する。

【００１８】さらにこの後図１（Ｃ）のようにメタルマ
スク４をウエーハ１Ａ上から取り除き、この後このウエ
ーハ１Ａをリフロー炉を通すことにより、各中間金属層
３上及び当該中間金属層３の周囲に形成した第１及び第
２の鉛蒸着膜２０、２１を構成する鉛及び錫を加熱溶融
させて混合し、合金化する。かくして図１（Ｄ）のよう
に、各中間金属層３上及び当該中間金属層３の周囲に蒸
着した鉛及び錫が混合し、合金化してなるはんだが表面
張力によつて各中間金属層上に球状にまとまることによ
り、各パツド２上に中間金属層３を介してバンプ８を形
成することができる。

【００１９】この実施例の場合、第１の鉛蒸着膜２０を
形成する工程では、鉛を10〔nm／sec 〕程度の蒸着レー
トでウエーハ１Ａの各中間金属層３上及びこれら各中間
金属層３周囲の保護膜層７上に１〔μm 〕程度の厚みに
なるまで順次蒸着するようにする。この場合第１及び第
２の鉛蒸着膜２０、２１の膜厚の管理は、例えば膜厚モ
ニタを用いて監視しながら鉛の蒸着を行うようにすれば
良い。

【００２０】以上の構成において、このバンプ形成方法
では、ウエーハ１Ａの各パツド２上に形成された各中間
金属層３上及び当該中間金属層３周囲の保護膜層７上に
通常の蒸着レートよりも遅い第１の蒸着レートで鉛を蒸
着することにより第１の鉛蒸着膜２０を形成し、次いで
第１の鉛蒸着膜２０形成後、第１の蒸着レートよりも大
きい第２の蒸着レートで鉛を蒸着することにより第２の
鉛蒸着膜２１を形成するようにする。この場合第１の鉛
蒸着膜２０を形成する際の第１の蒸着レートは、ウエー
ハ１Ａの保護膜層７と蒸着された鉛とが密着し難い大き
さに選定されているため、各中間金属層３周囲の保護膜
層７上に形成された第１の鉛蒸着膜２０は当該保護膜層
７から剥がれ易い。

【００２１】従つて図１（Ｃ）から図１（Ｄ）間に行わ
れるリフロー工程において、各中間金属層３周囲の保護
膜層７上に形成された第１及び第２の鉛蒸着膜２０、２
１を構成する鉛と、当該各中間金属層３周囲の保護膜層
７上に形成された錫蒸着層２２を構成する錫とが混合
し、合金化してなるはんだが各中間金属層３上に形成さ
れた第１及び第２の鉛蒸着膜２０、２１を構成する鉛と
錫蒸着膜２２を形成する錫とが混合し、合金化してなる
はんだと一体化してその表面張力によつて一塊の球とな
り易く、かくして各中間金属層３周囲の保護膜層７上に
はんだが残ることになく、各中間金属層３上にバンプ８
を形成することができる。

【００２２】従つてこのはんだバンプ形成方法によれ
ば、例えば従来のようにウエーハ１Ａの各中間金属層３
周囲の保護膜層７上にコーテング層１０（図１（Ｄ））
を設ける必要なく、保護膜層７上にはんだ９（図１
（Ｃ））を残存させずに中間金属層３上にバンプ８を形
成することができ、かくしてリフロー後の歩留りを向上
させることができる。また第１の鉛蒸着膜２０を形成
後、第２の鉛蒸着膜２１を第１の蒸着レートよりも大き
い第２の蒸着レートで形成するようにしたことにより、
第２の鉛蒸着膜２１を第１の鉛蒸着膜２０と同じ第１の
蒸着レートで形成する場合に比べて短い時間でウエーハ
１Ａの各パツド２上にバンプ８を形成することができ
る。

【００２３】以上の構成によれば、ウエーハ１Ａの各パ
ツド２上にそれぞれ形成された中間金属層３上及びこれ
ら各中間金属層３周囲の保護膜層７上に鉛を蒸着する
際、当該保護膜層７上に鉛を蒸着することにより形成さ
れる鉛蒸着膜を形成する工程を２段階に分け、第１段階
では鉛を通常の蒸着レートよりも小さい、形成される第
１の鉛蒸着膜２０が保護膜層７に密着し難い第１の蒸着
レートで最終的な目的とする鉛蒸着膜の厚みよりも薄く
蒸着し、第２段階では第１の蒸着レートよりも速い第２
の蒸着レートで鉛を第１の鉛蒸着膜２０上に蒸着するよ
うにして第２の鉛蒸着膜２１を形成するようにしたこと
により、ウエーハ１Ａの各パツド２上に形成された各中
間金属層３上に当該各中間金属層３周囲の保護膜層７上
にはんだ９（図１（Ｃ））が残存することなくバンプ８
を形成することができ、かくしてバンプ形成を容易にさ
せ得る歩留りの良いバンプ形成方法実現できる。

【００２４】なお上述の実施例においては、ウエーハ１
Ａの各パツド２上に形成された各中間金属層３上及びこ
れら各中間金属層３周囲の保護膜層７上に10〔nm／sec
〕で第１の鉛蒸着膜２０を形成するようにした場合に
ついて述べたが、本発明はこれに限らず、要は、各中間
金属層３周囲の保護膜層７に対して、鉛を蒸着すること
により形成される第１の鉛蒸着膜２０が密着し難いよう
な蒸着レートであるのならば、第１の蒸着レートとして
は、10〔nm／sec 〕以外の大きさであつても良い。

【００２５】また上述の実施例においては、本発明をウ
エーハ１Ａの各パツド２上にバンプ８を形成する工程に
適用するようにした場合について述べたが、本発明はこ
れに限らず、例えばプリント配線基板やこの他の電子部
品の各電極上にバンプを形成するような場合にも適用す
ることができる。

【００２６】さらに上述の実施例では、ウエーハ１Ａの
各パツド２上に形成された各中間金属層３上及びこれら
各中間金属層３周囲の保護膜層７上に鉛蒸着膜を形成す
る工程を２段階に分けて行うようにした場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、２段階以上の段階に分
けて、各段階ごとに最終的な目的となる鉛蒸着膜の厚み
よりも薄く鉛蒸着膜を順次積層形成するようにしても良
い。この場合においても一番下層の鉛蒸着膜を通常の蒸
着レートよりも小さい、各中間金属層３周囲の保護膜層
７と鉛とが密着し難いような蒸着レートで形成するよう
にすれば、実施例と同様の効果を得ることができる。

【００２７】さらに上述の実施例においては、ウエーハ
１Ａの各パツド２上に形成された各中間金属層３上及び
これら各中間金属層３周囲の保護膜層７上に一番始めに
鉛を蒸着するようにした場合について述べたが、本発明
はこれに限らず、一番始めに錫を蒸着することにより各
中間金属層３上及び当該各中間金属層３周囲の保護膜層
７上に錫蒸着膜２２を形成するようにしても良く、この
場合においても錫を各中間金属層３周囲の保護膜層７と
密着し難い蒸着レートで蒸着するようにすることによつ
て実施例と同様の効果を得ることができる。

【００２８】さらに上述の実施例においては、本発明を
ウエーハ１Ａの各パツド２上に形成された各中間金属層
３上にはんだでなるバンプ８を形成する際に適用するよ
うにした場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、はんだ以外の材料からなるバンプを、当該バンプの
材料をウエーハ１Ａの各パツド２上に形成された各中間
金属層３上及びこれら各中間金属層３周囲の保護膜層７
上に順次蒸着した後、リフローするようにして形成する
場合にも適用できる。この場合においても、当該バンプ
の材料となる物質のうち、各中間金属層３上及びこれら
各中間金属層３周囲の保護膜層７上に一番始めに蒸着す
る物質を、ウエーハ１Ａの保護膜層７と密着し難い蒸着
レートで蒸着するようにすれば良い。

【００２９】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、バンプ形
成対象物表面のバンプ形成位置上及びバンプ形成対象物
質表面のバンプ形成位置周囲上に所定物質を順次蒸着し
た後、蒸着された所定物質を加熱溶融するようにしてバ
ンプ形成対象物のバンプ形成位置上にバンプを形成する
バンプ方法において、バンプの材料のうち、バンプ形成
対象物表面のバンプ形成位置上及びバンプ形成対象物質
表面のバンプ形成位置周囲上に１番始めに蒸着する第１
の所定物質を、バンプ形成対象物のバンプ形成位置周囲
の表面と第１の所定物質とが密着し難い第１の蒸着レー
トで蒸着するようにしたことにより、バンプ形成対象物
表面のバンプ形成位置周囲にバンプの残渣を発生させる
ことなく、かつ従来行われていたようにコーテイング層
をバンプ形成対象物表面のバンプ形成位置周囲に形成す
ることなくバンプ形成対象物のバンプ形成位置上にバン
プを形成することができ、かくしてバンプ形成を容易に
させ得る歩留りの良いバンプ形成方法を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例によるバンプ形成方法を適用したバンプ
形成方法の説明に供する断面図である。

【図２】従来のバンプ形成方法の説明に供する断面図で
ある。

【符号の説明】

１……半導体素子、１Ａ……ウエーハ、２……パツド、
３……中間金属層、７……保護膜層、８……バンプ、
５、２０、２１……鉛蒸着膜、６、２２……錫蒸着膜。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バンプ形成対象物表面のバンプ形成位置上
   及び上記バンプ形成対象物表面の上記バンプ形成位置周
   囲上に所定物質を順次蒸着した後、蒸着された上記所定
   物質を加熱溶融するようにして上記バンプ形成対象物の
   上記バンプ形成位置上にバンプを形成するバンプ方法に
   おいて、 上記バンプの材料のうち、上記バンプ形成対象物表面の
   バンプ形成位置上及び上記バンプ形成対象物表面の上記
   バンプ形成位置周囲上に１番始めに蒸着する上記所定物
   質を、上記バンプ形成対象物の上記バンプ形成位置周囲
   の上記表面と上記所定物質とが密着し難い第１の蒸着レ
   ートで蒸着する工程を具えることを特徴とするバンプ形
   成方法。
2. 【請求項２】上記バンプ形成対象物は、半導体装置でな
   り、 上記バンプ形成位置は、当該半導体装置の回路面に形成
   されたパツドでなることを特徴とするバンプ形成方法。
3. 【請求項３】上記所定物質は鉛でなり、 上記蒸着レートは、上記鉛を毎秒10〔nm〕程度の厚みで
   蒸着する蒸着レートでなることを特徴とする請求項１に
   記載のバンプ形成方法。
4. 【請求項４】上記工程は、 上記第１の所定物質を最終目的とする第１の厚みよりも
   薄い第２の厚みまで第１の蒸着レートで蒸着した後、上
   記第１の所定物質を上記第１の蒸着レートよりも大きい
   第２の蒸着レートで第１の厚みまで蒸着する工程を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載のバンプ形成方法。