JPH09306918A - はんだボールバンプ形成工程におけるバリアメタル形成方法 - Google Patents
はんだボールバンプ形成工程におけるバリアメタル形成方法Info
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- JPH09306918A JPH09306918A JP8121780A JP12178096A JPH09306918A JP H09306918 A JPH09306918 A JP H09306918A JP 8121780 A JP8121780 A JP 8121780A JP 12178096 A JP12178096 A JP 12178096A JP H09306918 A JPH09306918 A JP H09306918A
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means 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
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/11—Manufacturing methods
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 再配置を行うはんだボールバンプの形成にお
いて、リフトオフ残渣不良を低減し、高い信頼のはんだ
ボールバンプ形成工程におけるバリアメタル形成方法を
提供する。 【課題を解決する手段】 Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎから選ばれ
る少なくとも１種類の不活性ガスまたはこれらの不活性
ガスをＡｒに添加した混合ガスをプロセスガスに用い
て、バリアメタルをスパッタ成膜するはんだボールバン
プ形成工程におけるバリアメタル形成方法。 【効果】 大きな質量のイオンが入射し、より激しい衝
突によって叩き出されるスパッタ粒子は大きな運動エネ
ルギーを持ち、被処理基板に向かって飛来するスパッタ
粒子の指向性も向上し、下地フォトレジスト膜パターン
の開口端側壁部へのスパッタ粒子の回り込みも少なく出
来、異方性をもったスパッタ成膜が行える。
いて、リフトオフ残渣不良を低減し、高い信頼のはんだ
ボールバンプ形成工程におけるバリアメタル形成方法を
提供する。 【課題を解決する手段】 Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎから選ばれ
る少なくとも１種類の不活性ガスまたはこれらの不活性
ガスをＡｒに添加した混合ガスをプロセスガスに用い
て、バリアメタルをスパッタ成膜するはんだボールバン
プ形成工程におけるバリアメタル形成方法。 【効果】 大きな質量のイオンが入射し、より激しい衝
突によって叩き出されるスパッタ粒子は大きな運動エネ
ルギーを持ち、被処理基板に向かって飛来するスパッタ
粒子の指向性も向上し、下地フォトレジスト膜パターン
の開口端側壁部へのスパッタ粒子の回り込みも少なく出
来、異方性をもったスパッタ成膜が行える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、はんだボールバン
プ形成工程におけるバリアメタル形成方法に関し、さら
に詳しくは半導体基体の表面にはんだより成るバンプを
形成し、印刷配線基板の表面に形成した電極と面接合す
るフリップチップＩＣの製造工程の一部であるはんだボ
ールバンプ形成工程におけるバリアメタル形成方法に関
する。
プ形成工程におけるバリアメタル形成方法に関し、さら
に詳しくは半導体基体の表面にはんだより成るバンプを
形成し、印刷配線基板の表面に形成した電極と面接合す
るフリップチップＩＣの製造工程の一部であるはんだボ
ールバンプ形成工程におけるバリアメタル形成方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】電子機器の小型化をより一層進展させる
ためには、部品実装密度を如何に向上させるかが重要な
ポイントとなる。こと半導体ＩＣに関しても、従来のパ
ッケージ実装の代替として、ＬＳＩベアチップを直接印
刷配線基板にマウントするフリップチップによる高密度
実装技術の開発が盛んに行なわれている。フリップチッ
プ実装法には、Ａｕスタッドバンプ法や、はんだボール
バンプ法等いくつかの手法があるが、いずれの場合もＩ
ＣのＡｌ電極パッドとバンプ材料との間には、密着性向
上や相互拡散防止等を目的にバリアメタルが用いられ
る。
ためには、部品実装密度を如何に向上させるかが重要な
ポイントとなる。こと半導体ＩＣに関しても、従来のパ
ッケージ実装の代替として、ＬＳＩベアチップを直接印
刷配線基板にマウントするフリップチップによる高密度
実装技術の開発が盛んに行なわれている。フリップチッ
プ実装法には、Ａｕスタッドバンプ法や、はんだボール
バンプ法等いくつかの手法があるが、いずれの場合もＩ
ＣのＡｌ電極パッドとバンプ材料との間には、密着性向
上や相互拡散防止等を目的にバリアメタルが用いられ
る。
【０００３】はんだボールバンプの場合、このバリメタ
ルがバンプの仕上がり形状を左右することから、ＢＬＭ
（Ｂａｌｌ Ｌｉｍｉｔｔｉｎｇ Ｍｅｔａｌ）と通常
呼ばれている。はんだバンプにおけるＢＬＭ膜の構造と
しては、Ｃｒ／Ｃｕ／Ａｕの三層構造が最も一般的であ
る。この内、下層のＣｒ膜はＡｌ電極パッドとの密着層
として、Ｃｕははんだの拡散防止層として、そして上層
のＡｕ膜は酸化防止膜として、各々作用する。
ルがバンプの仕上がり形状を左右することから、ＢＬＭ
（Ｂａｌｌ Ｌｉｍｉｔｔｉｎｇ Ｍｅｔａｌ）と通常
呼ばれている。はんだバンプにおけるＢＬＭ膜の構造と
しては、Ｃｒ／Ｃｕ／Ａｕの三層構造が最も一般的であ
る。この内、下層のＣｒ膜はＡｌ電極パッドとの密着層
として、Ｃｕははんだの拡散防止層として、そして上層
のＡｕ膜は酸化防止膜として、各々作用する。
【０００４】このＢＬＭ膜をＬＳＩのＡｌ電極パッド上
にパターニングした後に、はんだ（Ｓｎ，Ｐｂ）を成膜
し、熱を加えてはんだを溶融して、最終的にはんだボー
ルバンプを形成する。その概略プロセスとして、はんだ
膜のパターン形成を真空蒸着とフォトレジストのリフト
オフを用いて行った場合の一例を図４に示す。
にパターニングした後に、はんだ（Ｓｎ，Ｐｂ）を成膜
し、熱を加えてはんだを溶融して、最終的にはんだボー
ルバンプを形成する。その概略プロセスとして、はんだ
膜のパターン形成を真空蒸着とフォトレジストのリフト
オフを用いて行った場合の一例を図４に示す。
【０００５】フリップチップＩＣの接合部は、シリコン
等の半導体基体１上にＡｌ−Ｃｕ等の合金からなる電極
パッド２をスパッタやエッチングを用いて形成し、ポリ
イミドやシリコン窒化膜等によって表面保護膜３を全面
に被覆した後、電極パッド２上に開口された部分を形成
して、ＢＬＭ膜（バリアメタル）４と称せられるＣｒ、
Ｃｕ、Ａｕ等から成る多層金属膜を形成する（図４
（ａ）参照）。さらに、このＢＬＭ膜４の上に、開口部
５を有するフォトレジスト膜６を形成し（図４（ｂ）参
照）、ウェハ全面にはんだ蒸着膜７を成膜して（図４
（ｃ））、レジストリフトオフによるパターニングを行
った後（図４（ｄ））、熱処理によってはんだを溶融さ
せることで、最終的に（図４（ｅ））に示すような、は
んだボールバンプ８が形成される。
等の半導体基体１上にＡｌ−Ｃｕ等の合金からなる電極
パッド２をスパッタやエッチングを用いて形成し、ポリ
イミドやシリコン窒化膜等によって表面保護膜３を全面
に被覆した後、電極パッド２上に開口された部分を形成
して、ＢＬＭ膜（バリアメタル）４と称せられるＣｒ、
Ｃｕ、Ａｕ等から成る多層金属膜を形成する（図４
（ａ）参照）。さらに、このＢＬＭ膜４の上に、開口部
５を有するフォトレジスト膜６を形成し（図４（ｂ）参
照）、ウェハ全面にはんだ蒸着膜７を成膜して（図４
（ｃ））、レジストリフトオフによるパターニングを行
った後（図４（ｄ））、熱処理によってはんだを溶融さ
せることで、最終的に（図４（ｅ））に示すような、は
んだボールバンプ８が形成される。
【０００６】このときのＢＬＭ膜４のパターンが形成さ
れるまでのプロセスフローの概略をフォトレジストのリ
フトオフを用いた場合を一例に図５を用いて説明する。
まず、図５（ａ）に示されるように、電極パッド２上に
ポリイミド又はシリコン窒化膜等の表面保護膜３を形成
し、所定の寸法に接続孔となる開口部５を設け、更にそ
の上層にフォトレジスト膜６を表面保護膜３よりも大き
な開口径でパターニングする。
れるまでのプロセスフローの概略をフォトレジストのリ
フトオフを用いた場合を一例に図５を用いて説明する。
まず、図５（ａ）に示されるように、電極パッド２上に
ポリイミド又はシリコン窒化膜等の表面保護膜３を形成
し、所定の寸法に接続孔となる開口部５を設け、更にそ
の上層にフォトレジスト膜６を表面保護膜３よりも大き
な開口径でパターニングする。
【０００７】次に、この状態のウェハをスパッタ装置に
セットし、ＲＦプラズマによる成膜前処理（通称逆スパ
ッタ）を行うことにより、フォトレジスト膜６の開口端
をオーバーハング状に変形する（図５（ｂ））。そし
て、引き続き、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｕ等から成るＢＬＭ膜
（バリアメタル）を連続成膜する。この結果、図５
（ｃ）に示されるように、ＲＦプラズマによる成膜前処
理によってオーバーハング状に形状制御されたフォトレ
ジスト膜６の側壁面には、ＢＬＭ膜が成膜されることな
く、ＢＬＭ膜４は電極パッド２上の開口部５とフォトレ
ジスト膜６上とで分断される。
セットし、ＲＦプラズマによる成膜前処理（通称逆スパ
ッタ）を行うことにより、フォトレジスト膜６の開口端
をオーバーハング状に変形する（図５（ｂ））。そし
て、引き続き、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｕ等から成るＢＬＭ膜
（バリアメタル）を連続成膜する。この結果、図５
（ｃ）に示されるように、ＲＦプラズマによる成膜前処
理によってオーバーハング状に形状制御されたフォトレ
ジスト膜６の側壁面には、ＢＬＭ膜が成膜されることな
く、ＢＬＭ膜４は電極パッド２上の開口部５とフォトレ
ジスト膜６上とで分断される。
【０００８】そして、最後に、この状態のウェハをレジ
スト剥離液に浸して加熱揺動処理を行うことで、図５
（ｄ）に示されるように、フォトレジスト膜６上に成膜
された不要なＢＬＭ膜４ｂは、レジスト剥離と同時にリ
フトオフされ、開口部５の所定の場所へＢＬＭ膜のパタ
ーン４ａが形成される。このように、ＬＳＩチップの周
辺に配置された電極パッド２上にのみ、はんだバンプ８
を形成することが主流であった。しかしながら、デバイ
スの微細化が進み電極パッド２の隣接距離（ピッチ）が
益々縮小化されている今後のＬＳＩチップでは、従来通
りにバンプを形成することができなくなってくる。
スト剥離液に浸して加熱揺動処理を行うことで、図５
（ｄ）に示されるように、フォトレジスト膜６上に成膜
された不要なＢＬＭ膜４ｂは、レジスト剥離と同時にリ
フトオフされ、開口部５の所定の場所へＢＬＭ膜のパタ
ーン４ａが形成される。このように、ＬＳＩチップの周
辺に配置された電極パッド２上にのみ、はんだバンプ８
を形成することが主流であった。しかしながら、デバイ
スの微細化が進み電極パッド２の隣接距離（ピッチ）が
益々縮小化されている今後のＬＳＩチップでは、従来通
りにバンプを形成することができなくなってくる。
【０００９】即ち、プリント配線基板との接合強度の信
頼性確保の点からバンプ径を縮小化することはできない
ので隣接バンプの接触を避けるためには、電極パッド以
外の場所にバンプを形成することが必要となり、そうす
ると電極パッドから新たにバンプ形成が可能な位置まで
の間で何らかの再配線を行わなければならない。そこ
で、電極パッドの並びの幾つかを列から外して、設ける
ことが行われる。これをここでは再配線と称する。例え
ば、図６に示す如く半導体基体１上の一部に一列に並ん
だ電極パッド２とこの列から外して再位置パターン１８
を経由して再配置電極パッド１９を設ける。そして、こ
の上に再配置はんだボールバンプ２０を形成する。この
再配置により、電極パッド間のピッチの短縮化をカバー
することができる。
頼性確保の点からバンプ径を縮小化することはできない
ので隣接バンプの接触を避けるためには、電極パッド以
外の場所にバンプを形成することが必要となり、そうす
ると電極パッドから新たにバンプ形成が可能な位置まで
の間で何らかの再配線を行わなければならない。そこ
で、電極パッドの並びの幾つかを列から外して、設ける
ことが行われる。これをここでは再配線と称する。例え
ば、図６に示す如く半導体基体１上の一部に一列に並ん
だ電極パッド２とこの列から外して再位置パターン１８
を経由して再配置電極パッド１９を設ける。そして、こ
の上に再配置はんだボールバンプ２０を形成する。この
再配置により、電極パッド間のピッチの短縮化をカバー
することができる。
【００１０】このバンプ再配置のための配線をＢＬＭ膜
を用いて行うことができれば、フォトレジストのマスク
パターンを変更するだけで、工程増加を伴うことなく従
来プロセスをそのまま利用できるため、コストや製造効
率の面で非常に都合が良い。この場合のプロセスフロー
の概略を図１に示す。しかしながら、このときの大きな
問題として、ＢＬＭパターン形成時のリフトオフで残渣
９不良（図５（ｅ）参照）が多く発生するようになっ
た。
を用いて行うことができれば、フォトレジストのマスク
パターンを変更するだけで、工程増加を伴うことなく従
来プロセスをそのまま利用できるため、コストや製造効
率の面で非常に都合が良い。この場合のプロセスフロー
の概略を図１に示す。しかしながら、このときの大きな
問題として、ＢＬＭパターン形成時のリフトオフで残渣
９不良（図５（ｅ）参照）が多く発生するようになっ
た。
【００１１】これは、従来のＢＬＭパターンが電極パッ
ド上に単純な円を開口する物であったのに対して、バン
プ再位置のための配線を行う場合には当然ながら、円に
配線ラインが接続した形（曲線部と直線部とが混在す
る）となり、このパターン形状の変更が不良を招く原因
となってしまうのである。即ち、ＢＬＭ膜の成膜前処理
の際に、従来のような単純な円の場合とは異なり、長い
直線部全体に渡って再配線のフォトレジストの開口端が
適度な形のオーバーハング状に加工される訳にはいか
ず、レジストの変形が不充分な場所でパターン側壁部に
もメタルがスパッタ成膜されてしまい、そこからレジス
ト剥離液の浸透が充分に進まない等の影響で、ＢＬＭ膜
４のリフトオフ残渣９が多量に発生するのである。こう
した背景から、再配線材料層の形成技術の確立が切望さ
れている。
ド上に単純な円を開口する物であったのに対して、バン
プ再位置のための配線を行う場合には当然ながら、円に
配線ラインが接続した形（曲線部と直線部とが混在す
る）となり、このパターン形状の変更が不良を招く原因
となってしまうのである。即ち、ＢＬＭ膜の成膜前処理
の際に、従来のような単純な円の場合とは異なり、長い
直線部全体に渡って再配線のフォトレジストの開口端が
適度な形のオーバーハング状に加工される訳にはいか
ず、レジストの変形が不充分な場所でパターン側壁部に
もメタルがスパッタ成膜されてしまい、そこからレジス
ト剥離液の浸透が充分に進まない等の影響で、ＢＬＭ膜
４のリフトオフ残渣９が多量に発生するのである。こう
した背景から、再配線材料層の形成技術の確立が切望さ
れている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明が解決し
ようとする課題は、再配置を行うはんだボールバンプの
形成において、リフトオフ残渣不良を低減し、信頼性の
高いはんだボールバンプ形成工程におけるバリアメタル
形成方法を提供することである。
ようとする課題は、再配置を行うはんだボールバンプの
形成において、リフトオフ残渣不良を低減し、信頼性の
高いはんだボールバンプ形成工程におけるバリアメタル
形成方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明のはんだボールバ
ンプ形成工程におけるバリアメタル形成方法は、Ｋｒ、
Ｘｅ、Ｒｎから選ばれる少なくとも１種類の不活性ガス
またはこれらの不活性ガスをＡｒに添加した混合ガスを
プロセスガスに用いて、バリアメタルをスパッタ成膜
し、スパッタ時にメタルターゲット表面には、従来のＡ
ｒガスのみの場合に比し、大きな質量のイオンが入射
し、より激しい衝突によって叩き出されるスパッタ粒子
は、大きな運動エネルギーを持ち、効率良く生成され、
被処理基板に向かって飛来するスパッタ粒子の指向性も
向上し、下地フォトレジスト膜パターンの開口端側壁部
へのスパッタ粒子の回り込みも少なく出来、異方性をも
ったスパッタ成膜が行える。
ンプ形成工程におけるバリアメタル形成方法は、Ｋｒ、
Ｘｅ、Ｒｎから選ばれる少なくとも１種類の不活性ガス
またはこれらの不活性ガスをＡｒに添加した混合ガスを
プロセスガスに用いて、バリアメタルをスパッタ成膜
し、スパッタ時にメタルターゲット表面には、従来のＡ
ｒガスのみの場合に比し、大きな質量のイオンが入射
し、より激しい衝突によって叩き出されるスパッタ粒子
は、大きな運動エネルギーを持ち、効率良く生成され、
被処理基板に向かって飛来するスパッタ粒子の指向性も
向上し、下地フォトレジスト膜パターンの開口端側壁部
へのスパッタ粒子の回り込みも少なく出来、異方性をも
ったスパッタ成膜が行える。
【００１４】
【実施の形態例】以下に、本発明の好適な実施の形態例
について、図１〜図３を参照しつつ説明する。 第１の実施の形態例 本実施の形態例は、はんだボールバンプ形成プロセスに
おけるＢＬＭ膜のパターン形成に本発明を適用したもの
であり、ＡｒガスにＸｅガスを添加した混合ガスをプロ
セスガスに用いてＢＬＭ膜をスパッタ成膜した例を図２
を参照しながら説明する。
について、図１〜図３を参照しつつ説明する。 第１の実施の形態例 本実施の形態例は、はんだボールバンプ形成プロセスに
おけるＢＬＭ膜のパターン形成に本発明を適用したもの
であり、ＡｒガスにＸｅガスを添加した混合ガスをプロ
セスガスに用いてＢＬＭ膜をスパッタ成膜した例を図２
を参照しながら説明する。
【００１５】本実施の形態例においてサンプルとして使
用したウェハ（被処理基板）１０は図１（ａ）に示され
るように、ＩＣの半導体基体１の電極パッド２上にポリ
イミドまたはシリコン窒化膜等の表面保護膜３よりも大
きな開口径でパターニングされたものを準備した。
用したウェハ（被処理基板）１０は図１（ａ）に示され
るように、ＩＣの半導体基体１の電極パッド２上にポリ
イミドまたはシリコン窒化膜等の表面保護膜３よりも大
きな開口径でパターニングされたものを準備した。
【００１６】そして、ここでは図３に示すＤＣマグネト
ロンスパッタ装置１１にセットし、ＲＦプラズマによる
成膜前処理を理を行った後（図２（ｂ））、一例として
以下の条件でＢＬＭ膜を成膜した。このＤＣマグネトロ
ンスパッタ装置１１は良く知られた装置であり、プロセ
スガス雰囲気のプラズマ処理室１２内に、下部の加工ス
テージ１３にウェハ１０を固定し、コリメータ１４を介
して上方にスパッタ材料である金属からなるターゲット
１５を配置し、プラズマ処理室１２の外部のターゲット
１５に近接した位置に電磁界発生装置１６を配置し、ウ
ェハ１０とターゲット１５間に高周波電源１７を接続し
たものである。このＤＣマグネトロンスパッタ装置１１
は電磁界の印加によって、プラズマにドリフト運動を起
こさせて効率よくスパッタ処理ができることが特徴であ
る。
ロンスパッタ装置１１にセットし、ＲＦプラズマによる
成膜前処理を理を行った後（図２（ｂ））、一例として
以下の条件でＢＬＭ膜を成膜した。このＤＣマグネトロ
ンスパッタ装置１１は良く知られた装置であり、プロセ
スガス雰囲気のプラズマ処理室１２内に、下部の加工ス
テージ１３にウェハ１０を固定し、コリメータ１４を介
して上方にスパッタ材料である金属からなるターゲット
１５を配置し、プラズマ処理室１２の外部のターゲット
１５に近接した位置に電磁界発生装置１６を配置し、ウ
ェハ１０とターゲット１５間に高周波電源１７を接続し
たものである。このＤＣマグネトロンスパッタ装置１１
は電磁界の印加によって、プラズマにドリフト運動を起
こさせて効率よくスパッタ処理ができることが特徴であ
る。
【００１７】１．Ｃｒの成膜（Ａｌとの密着層形成） プロセスガス：Ａｒ／Ｘｅ＝８０／２０ｓｃｃｍ ガス圧力：０．７Ｐａ ＤＣ電力：３．０ｋＷ ウェハステージ：室温 ウェハ厚さ：０．１μｍ ２．Ｃｕの成膜（はんだのバリアメタル形成） プロセスガス：Ａｒ／Ｘｅ＝８０／２０ｓｃｃｍ ガス圧力：０．７Ｐａ ＤＣ電力：９．０ｋＷ ウェハステージ：室温 ウェハ厚さ：１．０μｍ ３．Ａｕの成膜（バリアメタルの酸化防止膜形成） プロセスガス：Ａｒ／Ｘｅ＝８０／２０ｓｃｃｍ ガス圧力：０．７Ｐａ ＤＣ電力：１．５ｋＷ ウェハステージ：室温 ウェハ厚さ：０．１μｍ
【００１８】このときのウェハの状態は、概ね図１
（ｃ）に示すように、前述のＲＦプラズマによる成膜前
処理によって、オーバーハング状に形状制御された下地
レジストパターンの側壁面には、メタルが成膜されるこ
となく、ＢＬＭ膜４は電極パッド２上の開口部５とフォ
トレジスト膜６上とで分断された状態となった。
（ｃ）に示すように、前述のＲＦプラズマによる成膜前
処理によって、オーバーハング状に形状制御された下地
レジストパターンの側壁面には、メタルが成膜されるこ
となく、ＢＬＭ膜４は電極パッド２上の開口部５とフォ
トレジスト膜６上とで分断された状態となった。
【００１９】そして、このウェハを一例として、Ｄｉｍ
ｅｔｈｙｌ ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ（ＣＨ3 ）2 ＳＯとＮ
−ｍｅｔｈｙｌ−２−ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅＣＨ3 Ｎ
Ｃ4Ｈ6 Ｏとから構成されるレジスト剥離液に浸して加
熱揺動処理した結果、図１（ｄ）に示されるように、フ
ォトレジスト膜６上のＢＬＭ膜４は、レジストパターン
と同時に剥離除去され、開口部５に臨む所定の場所へＢ
ＬＭ膜の再配線パターン１８が形成された。
ｅｔｈｙｌ ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ（ＣＨ3 ）2 ＳＯとＮ
−ｍｅｔｈｙｌ−２−ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅＣＨ3 Ｎ
Ｃ4Ｈ6 Ｏとから構成されるレジスト剥離液に浸して加
熱揺動処理した結果、図１（ｄ）に示されるように、フ
ォトレジスト膜６上のＢＬＭ膜４は、レジストパターン
と同時に剥離除去され、開口部５に臨む所定の場所へＢ
ＬＭ膜の再配線パターン１８が形成された。
【００２０】この後、高融点はんだ（Ｐｂ：Ｓｎ＝９
７：３）の成膜とパターニングを行い（図１（ａ）〜
（ｄ））、ウェットバック工程でフラックス塗布と加熱
溶融処理を行った結果、最終的に図１（ｅ）に示すよう
なボールバンプ８が形成された。
７：３）の成膜とパターニングを行い（図１（ａ）〜
（ｄ））、ウェットバック工程でフラックス塗布と加熱
溶融処理を行った結果、最終的に図１（ｅ）に示すよう
なボールバンプ８が形成された。
【００２１】本実施の形態例により、メタル成膜の異方
性が改善された結果、再位置バンプの形成におけるＢＬ
Ｍ膜のパターニングで従来生じていたリフトオフ残渣が
大きく低減し、デバイス製造における歩留りを向上させ
ることができた。
性が改善された結果、再位置バンプの形成におけるＢＬ
Ｍ膜のパターニングで従来生じていたリフトオフ残渣が
大きく低減し、デバイス製造における歩留りを向上させ
ることができた。
【００２２】第２の実施の形態例 本実施の形態例は、同じくはんだボールバンプ形成プロ
セスにおけるＢＬＭ膜のパターン形成に本願の発明を適
用したものであり、プロセスガスにＫｒガスを用いて、
ウェハにＲＦバイアス電圧を印加しながらＢＬＭ膜をス
パッタ成膜した例を図２を参照しながら説明する。
セスにおけるＢＬＭ膜のパターン形成に本願の発明を適
用したものであり、プロセスガスにＫｒガスを用いて、
ウェハにＲＦバイアス電圧を印加しながらＢＬＭ膜をス
パッタ成膜した例を図２を参照しながら説明する。
【００２３】本実施の形態例において、サンプルとして
使用したウェハは、前述の第１の実施の形態例で用いた
図１（ａ）に示すものと同一であり、重複する説明は省
略する。この状態のウェハ１０をＤＣマグネトロンスパ
ッタ装置１１にセットし、ＲＦプラズマによる成膜処理
を行った後（図２（ｂ））、一例として以下の条件でＢ
ＬＭ膜を成膜した。
使用したウェハは、前述の第１の実施の形態例で用いた
図１（ａ）に示すものと同一であり、重複する説明は省
略する。この状態のウェハ１０をＤＣマグネトロンスパ
ッタ装置１１にセットし、ＲＦプラズマによる成膜処理
を行った後（図２（ｂ））、一例として以下の条件でＢ
ＬＭ膜を成膜した。
【００２４】１．Ｃｒの成膜（Ａｌとの密着層形成） プロセスガス：Ｋｒ＝１００ｓｃｃｍ ガス圧力：０．７Ｐａ ＤＣ電力：３．０ｋＷ ＲＦバイアス１００Ｖ（１３．５６ＭＨｚ） ウェハステージ：室温 ウェハ厚さ：０．１μｍ ２．Ｃｕの成膜（はんだのバリアメタル形成） プロセスガス：Ｋｒ＝１００ｓｃｃｍ ガス圧力：０．７Ｐａ ＤＣ電力：９．０ｋＷ ＲＦバイアス１００Ｖ（１３．５６ＭＨｚ） ウェハステージ：室温 ウェハ厚さ：１．０μｍ ３．Ａｕの成膜（バリアメタルの酸化防止膜形成） プロセスガス：Ｋｒ＝１００ｓｃｃｍ ガス圧力：０．７Ｐａ ＤＣ電力：１．５ｋＷ ＲＦバイアス：１００Ｖ（１３．５６ＭＨｚ） ウェハステージ：室温 ウェハ厚さ：０．１μｍ
【００２５】上記ＢＬＭ膜成膜処理後のウェハの状態は
概ね前述の実施の形態例１と同様図２（ｃ）に示す様に
ＲＦプラズマによる成膜前処理によってポーバーハング
状に形状制御された下地レジストパターンの開口部側壁
面には、ＢＬＭ膜が成膜されることなく、ＢＬＭ膜４電
極パッド２上の開口部５とフォトレジスト膜６とで良好
に分断された状態となった。この後、先の実施の形態例
１と同様にレジストのリフトオフによってＢＬＭ膜の再
配線パターンを形成した後、高融点はんだ（Ｐｂ：Ｓｎ
＝９７：３）の成膜とパターニングを行い（図４（ａ）
〜（ｄ））、ウェットバック工程でフラックス塗布と加
熱溶融処理を行った結果、図４（ｅ）に示すようなはん
だボールバンプ８が形成された。
概ね前述の実施の形態例１と同様図２（ｃ）に示す様に
ＲＦプラズマによる成膜前処理によってポーバーハング
状に形状制御された下地レジストパターンの開口部側壁
面には、ＢＬＭ膜が成膜されることなく、ＢＬＭ膜４電
極パッド２上の開口部５とフォトレジスト膜６とで良好
に分断された状態となった。この後、先の実施の形態例
１と同様にレジストのリフトオフによってＢＬＭ膜の再
配線パターンを形成した後、高融点はんだ（Ｐｂ：Ｓｎ
＝９７：３）の成膜とパターニングを行い（図４（ａ）
〜（ｄ））、ウェットバック工程でフラックス塗布と加
熱溶融処理を行った結果、図４（ｅ）に示すようなはん
だボールバンプ８が形成された。
【００２６】本実施の形態例２では、Ｋｒガスをメイン
のプロセスガスに用いていることと、基板へのバイアス
印加効果によって、スパッタ成膜の異方性が実施の形態
例１以上に向上した結果、再位置バンプの形成における
ＢＬＭ膜のパターニングで従来生じていたリフトオフ残
渣が完全になくなり、歩留りを一層向上させることがで
きた。
のプロセスガスに用いていることと、基板へのバイアス
印加効果によって、スパッタ成膜の異方性が実施の形態
例１以上に向上した結果、再位置バンプの形成における
ＢＬＭ膜のパターニングで従来生じていたリフトオフ残
渣が完全になくなり、歩留りを一層向上させることがで
きた。
【００２７】実施の形態例３ 本実施の形態例３は同じくハンダボールバンプ形成にお
けるＢＬＭ膜のパターン形成に本発明を適用したもので
あり、ＡｒガスにＫｒガスを添加した混合ガスをプロセ
スガスに用いてコリメータを搭載したスパッタ装置によ
り、ウェハにＲＦバイアス電圧を印加しながらＢＬＭ膜
を成膜した例を図２、図３を参照しながら説明する。本
実施例においてサンプルとして使用したウェハは前述の
実施の形態例１、２で用いたものと同じものである（図
２（ａ）参照）。このウェハをコリメータを搭載したＤ
Ｃマグネトロンスパッタ装置１１（図３参照）にセット
しＲＦプラズマによる成膜前処理を行った後（図２
（ｂ）参照）、一例として以下の条件でＢＬＭ膜を成膜
した。
けるＢＬＭ膜のパターン形成に本発明を適用したもので
あり、ＡｒガスにＫｒガスを添加した混合ガスをプロセ
スガスに用いてコリメータを搭載したスパッタ装置によ
り、ウェハにＲＦバイアス電圧を印加しながらＢＬＭ膜
を成膜した例を図２、図３を参照しながら説明する。本
実施例においてサンプルとして使用したウェハは前述の
実施の形態例１、２で用いたものと同じものである（図
２（ａ）参照）。このウェハをコリメータを搭載したＤ
Ｃマグネトロンスパッタ装置１１（図３参照）にセット
しＲＦプラズマによる成膜前処理を行った後（図２
（ｂ）参照）、一例として以下の条件でＢＬＭ膜を成膜
した。
【００２８】１．Ｃｒの成膜（Ａｌとの密着層形成） プロセスガス：Ａｒ／Ｋｒ＝８０／２０ｓｃｃｍ ガス圧力：０．７Ｐａ ＤＣ電力：３．０ｋＷ ＲＦバイアス１００Ｖ（１３．５６ＭＨｚ）、 ウェハステージ：室温 膜厚：０．１μｍ ２．Ｃｕの成膜（はんだのバリアメタル形成） プロセスガス：Ａｒ／Ｋｒ＝８０／２０ｓｃｃｍ ガス圧力：０．７Ｐａ ＤＣ電力：９．０ｋＷ ＲＦバイアス１００Ｖ（１３．５６ＭＨｚ）、 ウェハステージ：室温 膜厚：１．０μｍ ３．Ａｕの成膜（バリアメタルの酸化防止膜形成） プロセスガス：Ａｒ／Ｋｒ＝８０／２０ｓｃｃｍ ガス圧力：０．７Ｐａ ＤＣ電力：１．５ｋＷ ＲＦバイアス１００Ｖ（１３．５６ＭＨｚ）、 ウェハステージ：室温 膜厚：０．１μｍ
【００２９】本実施の形態例３では、原子量の大きいＫ
ｒガスを添加したプロセスガスを用いてバイアススパッ
タを行っている事の効果に加えて、コリメータをターゲ
ット／ウェハ間に配置したスパッタ装置１１を用いて成
膜を行っていることにより、スパッタ粒子の指向性をよ
り向上させたＢＬＭ膜の異方性成膜が可能となった。そ
のため、前述の実施の形態例２以上に高い歩留りで、再
配置配線を有するはんだボールバンプの形成を実現する
ことができた。
ｒガスを添加したプロセスガスを用いてバイアススパッ
タを行っている事の効果に加えて、コリメータをターゲ
ット／ウェハ間に配置したスパッタ装置１１を用いて成
膜を行っていることにより、スパッタ粒子の指向性をよ
り向上させたＢＬＭ膜の異方性成膜が可能となった。そ
のため、前述の実施の形態例２以上に高い歩留りで、再
配置配線を有するはんだボールバンプの形成を実現する
ことができた。
【００３０】以上、本発明を３種類の実施の形態例に基
づいて説明したが、本発明はこれらの実施の形態例に何
ら限定されるものではなく、サンプル構造、プロセス装
置、プロセス条件等発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜
選択可能であることは言うまでもないが、例えば本実施
の形態例では、ＢＬＭ膜上のはんだバンプのパターン形
成法として、真空蒸着による成膜とフォトレジストのリ
フトオフを用いた場合を示したが、それ以外の電解メッ
キ等を用いた製法への適用も可能である。
づいて説明したが、本発明はこれらの実施の形態例に何
ら限定されるものではなく、サンプル構造、プロセス装
置、プロセス条件等発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜
選択可能であることは言うまでもないが、例えば本実施
の形態例では、ＢＬＭ膜上のはんだバンプのパターン形
成法として、真空蒸着による成膜とフォトレジストのリ
フトオフを用いた場合を示したが、それ以外の電解メッ
キ等を用いた製法への適用も可能である。
【００３１】
【発明の効果】本発明の採用により、はんだボールバン
プ形成において、バリアメタルとして用いるＢＬＭ膜の
パターニングをフォトレジストのリフトオフで行う際
に、スパッタ成膜後のＢＬＭ膜が、電極パッド上のパタ
ーン開口部とフォトレジスト膜上とで良好に分断される
ようになるため、バンプ再配置のための配線パターンを
有する場合に成膜前処理でレジストの加工形状が不均一
であったとしても、レジスト剥離液による不要なＢＬＭ
膜の除去が容易に行えるようになり、リフトオフ残渣不
良を発生させることなく、高い製造歩留りでＢＬＭ膜の
パターン形成を実現することができた。
プ形成において、バリアメタルとして用いるＢＬＭ膜の
パターニングをフォトレジストのリフトオフで行う際
に、スパッタ成膜後のＢＬＭ膜が、電極パッド上のパタ
ーン開口部とフォトレジスト膜上とで良好に分断される
ようになるため、バンプ再配置のための配線パターンを
有する場合に成膜前処理でレジストの加工形状が不均一
であったとしても、レジスト剥離液による不要なＢＬＭ
膜の除去が容易に行えるようになり、リフトオフ残渣不
良を発生させることなく、高い製造歩留りでＢＬＭ膜の
パターン形成を実現することができた。
【図１】再配置配線を施す場合のはんだバンプ形成のプ
ロセスフローに沿ったウェハの断面図、（ａ）電極パッ
ドが形成された状態、（ｂ）電極パッド上に表面保護膜
が形成された状態、（ｃ）その上にＢＬＭ膜が形成され
た状態、（ｄ）その上にフォトレジスト膜が形成され開
口部がパターニングされた状態、（ｅ）開口部に再配置
されたバンプが形成された状態。
ロセスフローに沿ったウェハの断面図、（ａ）電極パッ
ドが形成された状態、（ｂ）電極パッド上に表面保護膜
が形成された状態、（ｃ）その上にＢＬＭ膜が形成され
た状態、（ｄ）その上にフォトレジスト膜が形成され開
口部がパターニングされた状態、（ｅ）開口部に再配置
されたバンプが形成された状態。
【図２】本発明のＢＬＭ膜の形成方法を工程順に示すウ
ェハの断面図、（ａ）電極パッドに臨む表面保護膜の接
続孔周辺にフォトレジスト膜が形成された状態、（ｂ）
ＲＦプラズマによる前処理によって、フォトレジストパ
ターンの開口端がオーバーハング状に変形した状態、
（ｃ）ウェハ全面に異方性の向上したＢＬＭ膜が成膜さ
れた状態、（ｄ）レジスト剥離洗浄によるリフトオフで
ＢＬＭ膜パターンが形成された状態、（ｅ）ＢＬＭ膜に
よって電極パッドからバンプが再配置された状態。
ェハの断面図、（ａ）電極パッドに臨む表面保護膜の接
続孔周辺にフォトレジスト膜が形成された状態、（ｂ）
ＲＦプラズマによる前処理によって、フォトレジストパ
ターンの開口端がオーバーハング状に変形した状態、
（ｃ）ウェハ全面に異方性の向上したＢＬＭ膜が成膜さ
れた状態、（ｄ）レジスト剥離洗浄によるリフトオフで
ＢＬＭ膜パターンが形成された状態、（ｅ）ＢＬＭ膜に
よって電極パッドからバンプが再配置された状態。
【図３】本発明を実施するために用いられるＤＣマグネ
トロンスパッタ装置の模式図。
トロンスパッタ装置の模式図。
【図４】はんだボールバンプの形成プロセスの順にウェ
ハの状態を示す断面図、（ａ）電極パッド上にＢＬＭ膜
が形成された状態、（ｂ）はんだ蒸着膜をリフトオフに
よってパターニングするための表面保護膜が成膜された
状態、（ｃ）ウェハ全面にはんだ蒸着膜が成膜された状
態、（ｄ）フォトレジスト膜のリフトオフによって不要
なはんだ層が除去された状態、（ｅ）ウェットバック工
程によってはんだボールバンプが形成された状態。
ハの状態を示す断面図、（ａ）電極パッド上にＢＬＭ膜
が形成された状態、（ｂ）はんだ蒸着膜をリフトオフに
よってパターニングするための表面保護膜が成膜された
状態、（ｃ）ウェハ全面にはんだ蒸着膜が成膜された状
態、（ｄ）フォトレジスト膜のリフトオフによって不要
なはんだ層が除去された状態、（ｅ）ウェットバック工
程によってはんだボールバンプが形成された状態。
【図５】ＢＬＭ膜パターン形成プロセスに沿ったウェハ
断面図、（ａ）フォトレジストが形成された状態、
（ｂ）フォトレジストの開口端部がオーバーハング状態
に変形した状態、（ｃ）ウェハ全体にＢＬＭ膜が成膜さ
れた状態、（ｄ）ＢＬＭ膜のパターニングが完成した状
態、（ｅ）残渣が生じたＢＬＭ膜の状態。
断面図、（ａ）フォトレジストが形成された状態、
（ｂ）フォトレジストの開口端部がオーバーハング状態
に変形した状態、（ｃ）ウェハ全体にＢＬＭ膜が成膜さ
れた状態、（ｄ）ＢＬＭ膜のパターニングが完成した状
態、（ｅ）残渣が生じたＢＬＭ膜の状態。
【図６】ＢＬＭ膜によって再配置されたバンプを有する
ウェハの斜視図。
ウェハの斜視図。
１…半導体基体、２…Ａｌ電極パッド、３…表面保護
膜、４…ＢＬＭ膜、５…開口部、６…フォトレジスト
膜、７…はんだ層、８…はんだボールバンプ、９…リフ
トオフ残渣、１０…ウェハ（被処理基板）、１１…ＤＣ
マグネトロンスパッタ装置、１２…プラズマ処理室、１
３…加工ステージ、１４…コリメータ、１５…ターゲッ
ト、１６…電磁界発生装置、１７…高周波電源、１８…
再配置パターン、１９…再配置電極パッド、２０…再配
置はんだボールバンプ
膜、４…ＢＬＭ膜、５…開口部、６…フォトレジスト
膜、７…はんだ層、８…はんだボールバンプ、９…リフ
トオフ残渣、１０…ウェハ（被処理基板）、１１…ＤＣ
マグネトロンスパッタ装置、１２…プラズマ処理室、１
３…加工ステージ、１４…コリメータ、１５…ターゲッ
ト、１６…電磁界発生装置、１７…高周波電源、１８…
再配置パターン、１９…再配置電極パッド、２０…再配
置はんだボールバンプ
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎから選ばれる少なくと
も１種類の不活性ガスをプロセスガスに用いて、バリア
メタルをスパッタ成膜することを特徴とするはんだボー
ルバンプ形成工程におけるバリアメタル形成方法。 - 【請求項２】 Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎから選ばれる少なくと
も１種類の不活性ガスを添加したＡｒガスをプロセスガ
スに用いて、バリアメタルをスパッタ成膜することを特
徴とするはんだボールバンプ形成工程におけるバリアメ
タル形成方法。 - 【請求項３】 少なくとも被処理基板にバイアス電圧を
印加しながら、バリアメタルをスパッタ成膜することを
特徴とする請求項１ないし請求項２に記載のはんだボー
ルバンプ形成工程におけるバリアメタル形成方法。 - 【請求項４】 少なくとも被処理基板を載置する加工ス
テージとメタルターゲットとの間に、全面に複数の透孔
を備えたコリメータを配置してなるスパッタ装置を用い
て、バリアメタルを成膜することを特徴とする請求項１
ないし請求項３に記載のはんだボールバンプ形成工程に
おけるバリアメタル形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8121780A JPH09306918A (ja) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | はんだボールバンプ形成工程におけるバリアメタル形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8121780A JPH09306918A (ja) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | はんだボールバンプ形成工程におけるバリアメタル形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09306918A true JPH09306918A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14819713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8121780A Pending JPH09306918A (ja) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | はんだボールバンプ形成工程におけるバリアメタル形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09306918A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1096036A1 (en) * | 1999-11-01 | 2001-05-02 | Applied Materials, Inc. | Heavy gas plasma sputtering |
| KR100382457B1 (ko) * | 2000-09-15 | 2003-05-01 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 액정표시소자 패드부의 제조방법 |
| WO2022080011A1 (ja) * | 2020-10-14 | 2022-04-21 | 日東電工株式会社 | 金属層、タッチセンサ、調光素子、光電変換素子、熱線制御部材、アンテナ、電磁波シールド部材、画像表示装置および金属層の製造方法 |
-
1996
- 1996-05-16 JP JP8121780A patent/JPH09306918A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1096036A1 (en) * | 1999-11-01 | 2001-05-02 | Applied Materials, Inc. | Heavy gas plasma sputtering |
| KR100382457B1 (ko) * | 2000-09-15 | 2003-05-01 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 액정표시소자 패드부의 제조방법 |
| WO2022080011A1 (ja) * | 2020-10-14 | 2022-04-21 | 日東電工株式会社 | 金属層、タッチセンサ、調光素子、光電変換素子、熱線制御部材、アンテナ、電磁波シールド部材、画像表示装置および金属層の製造方法 |
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