JPH09186190A - 突起電極の構造およびその形成方法 - Google Patents

突起電極の構造およびその形成方法

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JPH09186190A
JPH09186190A JP7352553A JP35255395A JPH09186190A JP H09186190 A JPH09186190 A JP H09186190A JP 7352553 A JP7352553 A JP 7352553A JP 35255395 A JP35255395 A JP 35255395A JP H09186190 A JPH09186190 A JP H09186190A
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JP
Japan
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electrode
connection pad
opening
plating
resist layer
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Application number
JP7352553A
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English (en)
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Masayasu Kizaki
正康 木崎
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Casio Computer Co Ltd
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Casio Computer Co Ltd
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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

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  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体チップの突起電極を回路基板上の接続
パッドなどに加圧を伴ってボンディングする際に、半導
体チップの突起電極下の絶縁膜や接続パッドに過大な圧
力がかからないようにする。 【解決手段】 シリコン基板11上に形成された接続パ
ッド12の中央部は、シリコン基板11上に被覆された
絶縁膜13に形成された開口部14を介して露出されて
いる。そして、この露出された接続パッド12上および
その周囲における絶縁膜13上には拡散防止層15およ
び接着層16を介して下部突起電極19が形成され、こ
の下部突起電極19上であって接続パッド12の中央部
に対応する部分には上部突起電極22が形成されてい
る。この場合、上部突起電極22の平面サイズが小さい
ので、ボンディングに必要な圧力が小さくて済み、しか
もこの圧力は平面サイズの大きい下部突起電極19によ
って分散されることになる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は突起電極の構造お
よびその形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えばCOG(Chip On Glass)方式と呼
ばれる半導体チップの実装技術では、半導体チップを回
路基板上に搭載している。この場合、半導体チップに設
けられた突起電極を回路基板上の接続パッドにボンディ
ングしている。したがって、半導体チップには突起電極
を設ける必要がある。
【0003】次に、従来のこのような突起電極の形成方
法について図6〜図9を順に参照しながら説明する。ま
ず、図6に示すように、シリコン基板1上に接続パッド
2が形成され、その上面の接続パッド2の中央部を除く
部分に絶縁膜(パッシベーション膜)3が形成され、接
続パッド2の中央部が絶縁膜3に形成された開口部4を
介して露出されたものを用意する。次に、図7に示すよ
うに、上面全体に下地金属層としての拡散防止層5およ
び接着層6を形成する。次に、接着層6の上面の接続パ
ッド2に対応する部分を除く部分にメッキレジスト層7
を形成する。したがって、この状態では、接続パッド2
に対応する部分におけるメッキレジスト層7には開口部
8が形成されている。次に、接着層6をメッキ電流路と
して電解メッキを行うことにより、メッキレジスト層7
の開口部8内の接着層6の上面に突起電極9を形成す
る。次に、メッキレジスト層7を剥離すると、図8に示
すようになる。次に、図9に示すように、突起電極9を
マスクとして接着層6および拡散防止層5の不要な部分
をウェットエッチングあるいはドライエッチングにより
除去する。かくして、突起電極9の形成が終了する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記におい
ては、図9に示すように、突起電極9の平面サイズを絶
縁膜3の開口部4の平面サイズよりも大きくしている
が、これは、突起電極9をマスクとして接着層6および
拡散防止層5の不要な部分をウェットエッチングあるい
はドライエッチングにより除去する際に、接続パッド2
がエッチャントによって侵食されあるいはダメージを受
けるのを回避するためである。この結果、突起電極9の
平面サイズが比較的大きくなり、この突起電極9を図示
しない回路基板上の接続パッドに加圧を伴ってボンディ
ングする際に、比較的大きな圧力が必要となる。しかし
ながら、突起電極9は絶縁膜3の開口部4を介して露出
された接続パッド2上およびその周囲における絶縁膜3
上に形成されているので、突起電極9に比較的大きな圧
力が加わると、絶縁膜3の開口部4の周囲の部分に比較
的大きな圧力がかかることになる。しかるに、絶縁膜
(パッシベーション膜)3は一般に酸化シリコンや窒化
シリコンなどのガラス質の比較的脆いものからなってい
るので、比較的大きな圧力がかかると、亀裂などが生じ
ることがあり、半導体チップの信頼性が低下するという
問題があった。また、絶縁膜3の開口部4を介して露出
された接続パッド2の露出面にも比較的大きな圧力がか
かり、亀裂や断線などが生じることがあり、これまた半
導体チップの信頼性が低下するという問題があった。こ
の発明の課題は、突起電極を回路基板上の接続パッドな
どに加圧を伴ってボンディングする際に、突起電極下の
絶縁膜や接続パッドに過大な圧力がかからないようにす
ることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明に係
る突起電極の構造は、基板に形成された接続パッド上お
よび該接続パッドの周囲に位置する絶縁膜上に形成され
た下部突起電極と、該下部突起電極上であって前記接続
パッドの一部に対応する部分に形成された上部突起電極
とによって突起電極を形成したものである。請求項4記
載の発明に係る突起電極の形成方法は、基板に形成され
た接続パッド上および該接続パッドの周囲に位置する絶
縁膜上に下部突起電極を形成し、該下部突起電極上であ
って前記接続パッドの一部に対応する部分に上部突起電
極を形成するようにしたものである。
【0006】請求項1または4記載の発明によれば、突
起電極を平面サイズの大きい下部突起電極と平面サイズ
の小さい上部突起電極とによって形成しているので、平
面サイズの小さい上部突起電極を回路基板上の接続パッ
ドなどに加圧を伴ってボンディングすることになる。こ
の場合、上部突起電極の平面サイズが小さいので、ボン
ディングに必要な圧力が小さくて済み、しかもこの圧力
は平面サイズの大きい下部突起電極によって分散され、
したがって下部突起電極下の絶縁膜や接続パッドに過大
な圧力がかからないようにすることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】図1〜図5はそれぞれこの発明の
一実施形態における突起電極の各形成工程を示したもの
である。そこで、これらの図を順に参照しながら、この
実施形態における突起電極の構造をその形成方法と併せ
説明する。
【0008】まず、図1に示すように、シリコン基板1
1上にアルミニウムなどからなる接続パッド12が形成
され、その上面の接続パッド12の中央部を除く部分に
酸化シリコンや窒化シリコンなどからなる絶縁膜(パッ
シベーション膜)13が形成され、接続パッド12の中
央部が絶縁膜13に形成された開口部14を介して露出
されたものを用意する。
【0009】次に、図2に示すように、上面全体にチタ
ン−タングステン合金やクロムなどからなる拡散防止層
15および金、銅、ニッケルなどからなる接着層16を
スパッタリング法や真空蒸着法などにより成膜する。次
に、接着層16の上面の接続パッド12に対応する部分
を除く部分に第1メッキレジスト層17を形成する。し
たがって、この状態では、接続パッド12に対応する部
分における第1メッキレジスト層17には開口部18が
形成されている。次に、接着層16をメッキ電流路とし
て電解メッキを行うことにより、第1メッキレジスト層
17の開口部18内における接着層16の上面に金、
銅、ニッケルなどからなる下部突起電極19を形成す
る。この後、第1メッキレジスト層17を剥離する。
【0010】次に、図3に示すように、絶縁膜13の開
口部14の中央部、すなわち接続パッド12の中央部に
対応する部分を除く部分に第2メッキレジスト層20を
形成する。したがって、この状態では、接続パッド12
の中央部に対応する部分における第2メッキレジスト層
20には開口部21が形成されている。次に、接着層1
6をメッキ電流路として電解メッキを行うことにより、
第2メッキレジスト層20の開口部21内における下部
突起電極19の上面に金、銅、ニッケル、半田などから
なる上部突起電極22を形成する。この後、第2メッキ
レジスト層20を剥離すると、図4に示すようになる。
次に、図5に示すように、下部突起電極19をマスクと
して接着層15および拡散防止層16の不要な部分をア
ルゴンガスプラズマによるドライエッチングあるいはウ
ェットエッチングにより除去する。かくして、下部突起
電極19と上部突起電極22とからなる突起電極が形成
される。
【0011】このように、突起電極を平面サイズの大き
い下部突起電極19と平面サイズの小さい上部突起電極
22とによって形成しているので、平面サイズの小さい
上部突起電極22を図示しない回路基板上の接続パッド
などに加圧を伴ってボンディングすることになる。この
場合、上部突起電極22の平面サイズが小さいので、ボ
ンディングに必要な圧力が小さくて済み、しかもこの圧
力は平面サイズの大きい下部突起電極19によって分散
されることになる。したがって、下部突起電極19下の
絶縁膜13や接続パッド12に過大な圧力がかからない
ようにすることができる。この結果、ボンディング時に
絶縁膜13に亀裂が生じたり接続パッド12に亀裂や断
線が生じたりすることがなく、半導体チップの信頼性を
高めることができる。
【0012】ここで、好ましい金属材料の組合わせの一
例としては、拡散防止層15をチタン−タングステン合
金、接着層16を金、下部突起電極19を金、上部突起
電極22を金からそれぞれ構成した場合があげられる。
次に、各部の寸法の具体的な一例について説明する。接
続パッド12の厚さは2〜3μm、平面サイズは120
×120μm2〜150×150μm2である。絶縁膜1
3の厚さは2〜3μm、開口部14の平面サイズは10
0×100μm2〜110×110μm2である。拡散防
止層15の厚さは0.5〜0.6μm、接着層16の厚
さは0.2〜0.3μmである。下部突起電極19の高
さは10〜20μm、平面サイズは120×120μm
2〜150×150μm2である。第1メッキレジスト層
17の厚さは下部突起電極19の高さと同じかそれ以上
であればよい。上部突起電極22の高さは20〜30μ
m、平面サイズは50×50μm2〜70×70μm2
ある。第2メッキレジスト層20の厚さは両突起電極1
9、22の合計高さと同じかそれ以上であればよい。な
お、特に、下部突起電極19と上部突起電極22の各高
さは、その各材料やボンディング方式などにもよるが、
同程度の高さとしてもよく、また上記寸法とは逆に、下
部突起電極19の高さを上部突起電極22の高さよりも
高くしてもよい。
【0013】また、上記実施形態において上部突起電極
22は接続パッド12の中央部に対応して形成されてい
るが、これに限らず、接続パッド12の所定の一部に対
応して形成されていればよい。さらに、上部突起電極2
2はメッキによって形成したが、転写方式を用いて形成
してもよい。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、上部突起電極の平面サイズが小さいので、ボンディ
ングに必要な圧力が小さくて済み、しかもこの圧力は平
面サイズの大きい下部突起電極によって分散され、した
がって下部突起電極下の絶縁膜や接続パッドに過大な圧
力がかからないようにすることができ、この結果ボンデ
ィング時に絶縁膜に亀裂が生じたり接続パッドに亀裂や
断線が生じたりすることがなく、半導体チップの信頼性
を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態における突起電極の形成
に際し、当初用意したものの断面図。
【図2】図1に続く形成工程の断面図。
【図3】図2に続く形成工程の断面図。
【図4】図3に続く形成工程の断面図。
【図5】図4に続く形成工程の断面図。
【図6】従来の突起電極の形成に際し、当初用意したも
のの断面図。
【図7】図6に続く形成工程の断面図。
【図8】図7に続く形成工程の断面図。
【図9】図8に続く形成工程の断面図。
【符号の説明】
11 シリコン基板 12 接続パッド 13 絶縁膜 14 開口部 15 拡散防止層 16 接着層 17 第1メッキレジスト層 18 開口部 19 下部突起電極 20 第2メッキレジスト層 21 開口部 22 上部突起電極

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板に形成された接続パッド上および該
    接続パッドの周囲に位置する絶縁膜上に形成された下部
    突起電極と、該下部突起電極上であって前記接続パッド
    の一部に対応する部分に形成された上部突起電極とから
    なることを特徴とする突起電極の構造。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の発明において、前記下部
    突起電極下には下地金属層が形成されていることを特徴
    とする突起電極の構造。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の発明において、前記上部
    突起電極の高さは前記下部突起電極の高さよりも高いこ
    とを特徴とする突起電極の構造。
  4. 【請求項4】 基板に形成された接続パッド上および該
    接続パッドの周囲に位置する絶縁膜上に下部突起電極を
    形成し、該下部突起電極上であって前記接続パッドの一
    部に対応する部分に上部突起電極を形成することを特徴
    とする突起電極の形成方法。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の発明において、前記上部
    突起電極の高さが前記下部突起電極の高さよりも高くな
    るように前記上部突起電極を形成することを特徴とする
    突起電極の形成方法。
  6. 【請求項6】 基板に形成された接続パッドおよび該接
    続パッドの周囲に位置する絶縁膜に対応する部分に開口
    部を有する第1メッキレジスト層を形成し、該第1メッ
    キレジスト層の開口部内にメッキにより下部突起電極を
    形成し、この後前記第1メッキレジスト層を剥離し、次
    いで前記下部突起電極上であって前記接続パッドの一部
    に対応する部分に開口部を有する第2メッキレジスト層
    を形成し、該第2メッキレジスト層の開口部内にメッキ
    により上部突起電極を形成することを特徴とする突起電
    極の形成方法。
  7. 【請求項7】 基板上に接続パッドが形成され、その上
    面の前記接続パッドの中央部を除く部分に絶縁膜が形成
    され、前記接続パッドの中央部が前記絶縁膜に形成され
    た開口部を介して露出されたものを用意した上、全面に
    下地金属層を形成し、前記接続パッドおよびその周囲に
    位置する前記絶縁膜に対応する部分に開口部を有した第
    1メッキレジスト層を形成し、前記下地金属層をメッキ
    電流路として電解メッキを行うことにより前記第1メッ
    キレジスト層の開口部内に下部突起電極を形成し、この
    後前記第1メッキレジスト層を剥離し、次いで前記下部
    突起電極上であって前記接続パッドの一部に対応する部
    分に開口部を有した第2メッキレジスト層を形成し、前
    記下地金属層をメッキ電流路として電解メッキを行うこ
    とにより前記第2メッキレジスト層の開口部内に上部突
    起電極を形成し、この後前記第2メッキレジスト層を剥
    離し、次いで前記下部突起電極をマスクとしてエッチン
    グを行うことにより前記下地金属層の不要な部分を除去
    することを特徴とする突起電極の形成方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001352174A (ja) * 2000-02-25 2001-12-21 Ibiden Co Ltd 多層プリント配線板および多層プリント配線板の製造方法
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