JPH10335335A

JPH10335335A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH10335335A
Application number: JP9140186A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Yanagida; 敏治柳田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-05-29
Filing date: 1997-05-29
Publication date: 1998-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】リフトオフ法で形成される導電材料膜の残渣
の発生を防止する。【解決手段】不活性ガス・イオンを用いた逆スパッタ
リングを行ってレジスト・パターンの表層部を熱膨張さ
せることによりその断面形状をオーバーハング状に変形
させる際に、不活性ガス・イオンとしてＡｒ⁺よりも質
量の大きいＫｒ⁺，Ｘｅ⁺等の不活性ガス・イオンを単
独使用するか、またはＡｒ⁺と併用する。プラズマ中か
ら入射する重イオンの大きな運動エネルギーが大量の熱
エネルギーに変化するので、レジスト変形量が大きくな
る。これにより、後工程でスパッタ成膜されるＢＬＭ膜
を、該パターンの側壁面に付着させることなく変形レジ
スト・パターン５ｄの上下で確実に分断することが可能
となり、変形レジスト・パターン５ｄの除去に伴ってＢ
ＬＭ膜の不要部を残らず除去することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば半導体デ
バイス・チップを実装基板上に実装する際に用いられる
ハンダ・ボールの下地金属膜をリフトオフ法により形成
する際の、該下地金属膜の残渣の発生を防止する方法に
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、部品実装密度をいかに向上させるかが重要な
ポイントとなる。半導体ＩＣに関しても、ボンディング
・ワイヤとリード・フレームとを用いた従来のパッケー
ジ実装に代わり、ＬＳＩのベア・チップを直接に実装基
板上の導体パターンに接続するワイヤレス・ボンディン
グが提案されている。中でも、デバイス・チップの素子
形成面側にすべての電極部とこれに接続するバンプやビ
ーム・リードを形成しておき、この素子形成面を下向き
にして実装基板上の導体パターンに直接的に接続する方
法はフリップ・チップ・ボンディング法と呼ばれてお
り、アセンブリ工程が合理化できることからハイブリッ
ドＩＣの実装や大型コンピュータ用途に広く利用されて
いる。

【０００３】フリップ・チップ・ボンディング法には、
Ａｕビーム・リード法や、ハンダ・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ＩＣ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下地金属膜が形成される。特にハン
ダ・ボール法では、この下地金属膜はハンダ・ボールの
仕上り形状を左右することから、ＢＬＭ(Ball Limiting
Metal) 膜と呼ばれている。ＢＬＭ膜の構成としては、
Ｃｒ膜, Ｃｕ膜，Ａｕ膜をこの順に積層した３層構成が
最も一般的である。

【０００４】ここで、Ａｌ電極パッドに接続するＢＬＭ
膜をリフトオフ法を用いて形成するプロセスについて、
図１１を参照しながら説明する。図１１（ａ）は、基板
１１のパッシベーションを行い、さらにＢＬＭ膜の被着
範囲を規定するためのレジスト・パターニングを行った
状態を示している。ここまでの工程を簡単に述べると、
まず、すべての素子形成が終了した基板１１上でＡｌ電
極パッド１２を所定の形状にパターニングする。次に、
基体（ウェハ）の全面をＳｉＮパッシベーション膜１３
で被覆し、この膜をパターニングしてＡｌ電極パッド１
２を露出させるための窓開けを行う。

【０００５】次に、ウェハの全面を表面保護膜である１
層目ポリイミド膜１４で被覆し、この膜をパターニング
して上記Ａｌ電極パッド１２を露出させるための開口１
４ａを形成する。ＢＬＭ膜はこの開口１４ａを介してＡ
ｌ電極パッド１２にコンタクトすることになる。さら
に、ウェハの全面にフォトレジスト塗膜を形成し、フォ
トリソグラフィと現像を経てレジスト・パターン１５を
形成する。このレジスト・パターン１５には、上記開口
１４ａよりも大きい開口１５ａが、上記Ａｌ電極パッド
１２に臨んで形成されている。次に図１１（ｂ）に示さ
れるように、上記レジスト・パターン１５をオーバーハ
ング形状に変形させ、変形レジスト・パターン１５ｄを
形成する。この変形は通常、Ａｒイオン（Ａｒ⁺）等の
質量の大きい不活性ガス・イオンを用いてレジスト・パ
ターンに逆スパッタリングを施し、膜の表層部を熱膨張
させることにより行われる。

【０００６】次に、図１１（ｃ）に示されるように、上
記Ｃｒ膜，Ｃｕ膜，Ａｕ膜を順次スパッタリング成膜
し、ＢＬＭ膜を被着させる。スパッタリング法では、ス
パッタ粒子の飛来方向が基板面に対して比較的狭い範囲
に規定されているために、上述のようなオーバーハング
形状の迫出し量が十分かつ均一であれば、変形レジスト
・パターン１５ｄの側壁面にはＢＬＭ膜が被着されにく
い。したがって、Ａｌ電極パッド１２に接続するＢＬＭ
膜１６ａと、変形レジスト・パターン１５ｄの上に被着
されるＢＬＭ膜１６ｂとは垂直に分断され、後者のＢＬ
Ｍ膜１６ｂが不要部となる。

【０００７】さらに、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と、図１１（ｄ）に示さ
れるように、変形レジスト・パターン１５ｄが剥離され
るのと同時に、付着の足場を失った不要なＢＬＭ膜１６
ｂが除去され、Ａｌ電極パッド１２に接続するＢＬＭ膜
１６ａのみが残される。この後は、上記ＢＬＭ膜１６ａ
を完全に被覆するハンダ膜（図示せず。）をたとえばリ
フトオフ法により形成し、続いて加熱リフローを行う。
このとき、ハンダ膜は表面張力により上記ＢＬＭ膜１６
ａ上で自己整合的に収縮し、ハンダ・ボールとなる。ウ
ェハをダイシングしてデバイス・チップを分割し、チッ
プ側に形成された上記ハンダ・ボールと、予め予備ハン
ダ付けされた実装基板上の導体パターンとを位置合わせ
しながら押し付け、加熱溶着させるとチップの実装が完
了する。

【０００８】ところで、上記Ａｌ電極パッドは通常、デ
バイス・チップの周辺部に配置される。しかし、チップ
に作り込まれる素子が微細化され、Ａｌ電極パッドの配
置間隔が縮小されてくると、従来どおりにハンダ・ボー
ルを形成することが困難となってくる。これは、隣接す
るハンダ・ボール同士の接触により短絡の虞れが生ずる
からである。

【０００９】ただし、ハンダ・ボール同士の接触を避け
ようとして該ハンダ・ボールの直径を小さくすると、実
装基板とデバイス・チップとの間の接合強度が低下し、
信頼性を損なう原因となる。このため、ハンダ・ボール
径は従来どおりとしながらそのレイアウトを変更し、Ａ
ｌ電極パッドの直上領域（以下、定位置と称する。）に
位置するハンダ・ボールと直上領域外（以下、再配置と
称する。）に位置するハンダ・ボールとを交互に配置す
る技術が提案されている。この技術では、該Ａｌ電極パ
ッドと再配置の場所までの配線パターンが新たに必要と
なるが、本願出願人はこの配線パターンをＢＬＭ膜を用
いて形成する技術を提案している。再配置をＢＬＭ膜を
用いて行えば、従来のフォトマスク・パターンの変更の
みで対応できるので工程数が増加せず、コストや製造効
率の面で非常に都合が良い。

【００１０】図１２に、ハンダ・ボールが再配置された
ＬＳＩチップの一部を示す。なお、この図に示すＬＳＩ
チップを構成する各材料膜の積層関係は、前掲の図１１
における積層関係とほぼ同じである。ただし、図中の符
号には必要に応じ、定位置に関連する構造には添字ａ、
再配置に関連する構造には添字ｂを付す。このデバイス
・チップ上では、ある辺に沿ってＡｌ電極パッド１２
ａ，１２ｂが配列されている。これらＡｌ電極パッド１
２ａ，１２ｂは、この上に開口１３ａを有するＳｉＮパ
ッシベーション膜１３、および上記開口１３ａのさらに
内部に開口１４ａを有する１層目ポリイミド膜１４に順
次被覆され、該開口１４ａの内部でＢＬＭ膜１６に接続
されている。ただし、このＢＬＭ膜には２種類ある。す
なわち、Ａｌ電極パッド１２ａの直上領域のみにパター
ニングされている定位置用のＢＬＭ膜１６ａと、Ａｌ電
極パッド１２ｂの直上領域外にまで延在されている再配
置用のＢＬＭ膜１６ｂである。

【００１１】かかるウェハの全面はさらに、図中破線で
示す２層目ポリイミド膜１７で被覆され、この２層目ポ
リイミド膜１７には定位置用の開口１７ａと再配置用の
開口１７ｂとが形成される。これら開口１７ａ，１７ｂ
の内部で定位置用のハンダ・ボール１９ａｒと再配置用
のハンダ・ボール１９ｂｒとがそれぞれＢＬＭ膜１６
ａ，１６ｂを介してＡｌ電極パッド１２ａ，１２ｂに接
続される。このようなレイアウトによれば、加熱溶着を
行った際にもハンダ・ボール同士が接触することがな
い。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
再配置を行うプロセスでは、ＢＬＭ膜１６ａ，１６ｂの
リフトオフ残渣が時として大量に発生することが問題と
なってきた。この残渣の発生は、変形レジスト・パター
ンの形状不良に起因している。リフトオフ法によりＢＬ
Ｍ膜をパターニングする場合、基板上に残すべき部分と
レジスト・パターンの上面に堆積する不要部とは完全に
分断されている必要があり、前述のようなオーバーハン
グ状のレジスト・パターンの断面形状は、この分断を確
実に行うための工夫であった。ＢＬＭ膜を再配置用の配
線パターンとしても用いる場合には、レジスト・パター
ンに長いスリット状の開口が設けられることになる。し
かし、従来のようにＡｒ⁺を用いた逆スパッタリングに
よりレジスト・パターンを熱変形させる方法では、この
ように長い開口の端部の全体にわたってオーバーハング
の迫出し量を均一かつ十分な大きさとすることは困難で
あり、図１３に示されるように、迫出し量の不十分な形
状不良部２０が発生することがあった。

【００１３】スパッタリング成膜は元来、スパッタ粒子
の直進性には比較的優れる方法と考えられているが、ウ
ェハが大口径となればなるほど、ウェハ面内のあらゆる
地点でスパッタ粒子の垂直入射を保証することは難しく
なる。したがって、長いスリット状の開口部には、単に
Ａｌパッド電極のみを露出させるだけの狭い開口部とは
異なり、直進性にやや劣るスパッタ粒子も入射する確率
が高くなる。スパッタ粒子が上記の形状不良部２０に入
射すると、図１３に示されるようにレジスト・パターン
の側壁面にもＢＬＭ膜が付着し、レジスト・パターンの
上下で分断されるべきＢＬＭ膜がつながってしまう。こ
のような部分では、レジスト剥離液が変形レジスト・パ
ターン１５ｄに十分に浸透せず、図１４に示されるよう
なリフトオフ残渣１６ｒが発生する。このようなリフト
オフ残渣１６ｒが２層目ポリイミド膜１７のカバレージ
を劣化させると、該２層目ポリイミド膜１７から露出し
たリフトオフ残渣１６ｒが実装基板側に形成された共晶
ハンダ膜と短絡するおそれがある。また、隣接ＢＬＭ膜
間にこのリフトオフ残渣１６ｒがまたがって形成される
と、これらのＢＬＭ膜間が短絡する不具合も発生する。

【００１４】そこで本発明は、上述の従来の問題を解決
し、再配置用に長く延在されるＢＬＭ膜のパターンをリ
フトオフ法で形成する場合にも、リフトオフ残渣の発生
を防止することが可能な半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、有機膜パターンを用いるリフトオフ法により
基板上に導電材料膜を形成するに際し、導電材料膜のス
パッタリング成膜に先立ってＡｒ⁺よりも質量の大きい
不活性ガス・イオンを含むプラズマを用いて前記有機膜
パターンに逆スパッタリングを施すことにより、該有機
膜パターンの断面形状を効率良くオーバーハング形状に
変形させ、上述の目的を達成しようとするものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明は、有機膜パターン、典型
的にはレジスト・パターンの熱変形に用いられていたＡ
ｒイオンに代わり、これより質量の大きい不活性ガス・
イオンを含むプラズマを用いて逆スパッタリングを行う
ことにより、レジスト表層部の熱膨張量を増大させてオ
ーバーハング形状を確実に得ようとするものである。こ
れら質量の大きいイオンは、仮に電荷量と加速度がＡｒ
⁺と同等であっても、基板へ衝突する際の運動エネルギ
ーが大きい。この運動エネルギーの大半は衝突直後に熱
エネルギーに変化するので、これらの重イオンはＡｒ⁺
に比べて大量の熱エネルギーを発生させ、レジスト・パ
ターンの熱変形を効率的に起こすことができる。

【００１７】上記プラズマとしては、Ｋｒイオン（Ｋｒ
⁺）、Ｘｅイオン（Ｘｅ⁺）、Ｒｎイオン（Ｒｎ⁺）の
少なくとも１種類を含むものを用いることができる。ま
た、このプラズマにはＡｒ⁺が含まれていても良い。こ
れは、質量の軽いイオンも併用することによりレジスト
・パターンに与えられる熱エネルギーをより精密に制御
するためである。上記プラズマとしてはまず、プラズマ
密度が１×１０¹⁰／ｃｍ³のオーダーである平行平板型
プラズマ装置やトライオード型プラズマ装置により励起
されるものを使用することができる。しかし、１×１０
¹¹／ｃｍ³以上、１×１０¹⁴／ｃｍ³以下の密度を持つ
プラズマを用いれば、一層効果的である。このクラスの
密度のプラズマは一般に高密度プラズマと称されてお
り、たとえば有磁場マイクロ波プラズマ装置、誘導結合
プラズマ（ＩＣＰ）装置、ヘリコン波プラズマ装置を用
いて励起することができる。これらのプラズマ装置は、
電界と磁界との相互作用により電子とガス分子の衝突確
率を高める機構を備えているので、低ガス圧下でも大量
の活性種を生成でき、しかもこの活性種の平均自由行程
が長いのでウェハに入射するイオンの散乱が少ないとい
うメリットを有している。

【００１８】上記導電材料膜は、デバイス・チップ上に
配列されるハンダ・ボールの下地金属膜とすることがで
き、典型的には従来技術の欄でも述べたＢＬＭ膜であ
る。この下地金属膜は、デバイス・チップの電極パッド
の直上領域に形成されるのみならず、該パッド電極の直
上領域外へも延在されて前記ハンダ・ボールの再配置に
用いられるものであっても良い。

【００１９】本発明では上述のようにレジスト・パター
ンをより確実に変形させるためにＡｒイオンよりも質量
の大きな不活性ガス・イオンを用いるが、基板に入射す
るスパッタ粒子の指向性を揃えるためには、これらの不
活性ガス・イオンを導電材料膜のスパッタリング成膜に
使用することも、極めて効果的である。このことによ
り、レジスト・パターンの側壁面への導電材料膜の付着
をより確実に防止することが可能となる。このときのプ
ラズマとしても、Ｋｒ⁺、Ｘｅ⁺、Ｒｎ⁺の少なくとも
１種類が含まれるものを使用することができ、さらにこ
のプラズマにＡｒ⁺が含まれていても良い。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。

【００２１】実施例１本実施例では、ＢＬＭ膜を用いてハンダ・ボールを再配
置するプロセスにおいて、ＢＬＭ膜被着前のレジスト・
パターンをＫｒ⁺を用いて変形させた。このプロセスに
ついて、図１ないし図１０を参照しながら説明する。な
お、これらの図面はいずれも、前掲の図１２のＡ−Ａ線
断面に相当する部分を表している。また、符号の添字ａ
は定位置に関連する部分、添字ｂは再配置に関連する部
分にそれぞれ付した。

【００２２】まず、図１に示されるように、すべての素
子形成が終了した基板１上でＡｌ電極パッド２ａ，２ｂ
のパターニングを行い、続いて基体の全面をたとえばプ
ラズマＣＶＤ法により成膜されるＳｉＮパッシベーショ
ン膜３で被覆し、さらにこの膜をパターニングして上記
Ａｌ電極パッド２ａ，２ｂを露出させるように開口３
ａ，３ｂをそれぞれ形成した。この状態が、通常のデバ
イス・チップの完成状態である。なお、上記Ａｌ電極パ
ッド２ａは前掲の図１にも示したごとく、後工程におい
てその直上領域（定位置）にハンダ・ボールが形成され
るパッドであるが、Ａｌ電極パッド２ｂは直上領域外に
ハンダ・ボールが形成されるパッドである。

【００２３】次に、図２に示されるように、基体（ウェ
ハ）の全面に感光性のポリイミド膜（東レ社製：商品名
ＵＲ−３１００，比誘電率ε≒３．２）を約５μｍの厚
さに塗布し、１層目ポリイミド膜４を形成した。次に、
ｇ線によるフォトリソグラフィと現像処理とを経て該１
層目ポリイミド膜４をパターニングし、上記Ａｌ電極パ
ッド２ａ，２ｂを露出させるための開口４ａ，４ｂをそ
れぞれ形成した。これら開口４ａ，４ｂは、先に形成さ
れたＳｉＮパッシベーション膜３の開口３ａ，３ｂの内
部に開口されており、Ａｌ電極パッド２ａ，２ｂと後工
程において形成されるＢＬＭ膜とのコンタクト面積を規
定するものである。

【００２４】次に、図３に示されるように、通常のレジ
スト塗布、フォトリソグラフィおよび現像を行い、レジ
スト・パターン５を形成した。このレジスト・パターン
５には、定位置用のＢＬＭ膜（図５の符号６ａ）の被着
部位を規定するためにＡｌ電極パッド２ａに臨んで形成
される開口５ａと、再配置用のＢＬＭ膜（図５の符号６
ｂ）の被着部位を規定するためにＡｌ電極パッド２ｂに
臨んで形成される開口５ｂとを有している。

【００２５】次に、上記のウェハをトライオード型のＲ
Ｆプラズマ処理チャンバへ搬入し、一例として下記の条
件でＫｒガスのプラズマを用いた逆スパッタリングを行
った。Ｋｒ流量２５ＳＣＣＭ圧力０．７Ｐａプラズマ・ソース電力７００Ｗ（２ＭＨｚ）基板バイアス電圧３５０Ｖ（１３．５６ＭＨｚ）ウェハ・ステージ温度室温処理時間４分間この逆スパッタリングでは、プラズマ中から運動エネル
ギーの大きいＫｒ⁺の照射を受けたレジスト・パターン
５の開口端が、再配線部も含め全体にわたって均一かつ
十分なオーバーハング形状に変形され、変形レジスト・
パターン５ｄが得られた。なお、この段階でＡｌ電極パ
ッド２ａ，２ｂの表面の自然酸化膜（図示せず。）や１
層目ポリイミド膜の現像残渣（図示せず。）も除去され
た。

【００２６】次に、上記ウェハをＲＦプラズマ処理チャ
ンバから高真空下で連結されたＤＣスパッタリング装置
の成膜チャンバに移送し、ここで直ちにＢＬＭ膜として
Ｃｒ膜（厚さ約０．１μｍ），Ｃｕ膜（厚さ約１．０μ
ｍ），Ａｕ膜（厚さ約０．１μｍ）を順次スパッタリン
グ成膜した。このときの成膜条件は、たとえば以下のと
おりとした。

【００２７】この工程では、変形レジスト・パターン５
ｄが上述のように良好に形状制御されているために、そ
の側壁面へスパッタ粒子がほとんど回り込むことがなか
った。この結果、図５に示されるように、Ａｌ電極パッ
ド２ａには定位置用のＢＬＭ膜６ａ、Ａｌ電極パッド２
ｂには再配置用のＢＬＭ膜６ｂがそれぞれ被着された
が、これらはいずれも変形レジスト・パターン５ｄ上の
ＢＬＭ膜６ｃとは自己整合的に分断された。なお、ＢＬ
Ｍ膜６ｃは不要部である。

【００２８】次に、このウェハをレジスト剥離液に浸し
て加熱揺動処理を行った。このレジスト剥離液は、たと
えばジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）とＮ−メチル−
２−２−ピロリドン（ＣＨ₃ＮＣ₄Ｈ₆Ｏ）とを混合し
たものである。この結果、図６に示されるように、変形
レジスト・パターン５ｄの剥離に伴ってその上に堆積し
た不要なＢＬＭ膜６ｃが一緒に除去され、Ａｌ電極パッ
ド２ａ，２ｂに接続するＢＬＭ膜６ａ，６ｂのみが残っ
た。このとき、従来のようなリフトオフ残渣は観察され
なかった。

【００２９】この後は、ハンダ・ボールの形成工程に入
る。すなわち、まず図７に示されるように、ウェハの全
面に厚さ約５μｍの２層目ポリイミド膜７を成膜した。
この２層目ポリイミド膜７を前述の１層目ポリイミド膜
４の場合と同様にフォトリソグラフィと現像処理を経て
パターニングし、ハンダ・ボールの形成部位を規定する
ための開口７ａ，７ｂを形成した。ここで、上記開口７
ａは定位置用に形成されるものであり、Ａｌ電極パッド
２ａの直上領域でＢＬＭ膜６ａを露出させるごとく形成
される。これに対し、開口７ｂは、Ａｌ電極パッド２ｂ
の直上領域外においてＢＬＭ膜６ｂを露出させるごとく
形成される。

【００３０】次に、上記ウェハの全面にレジスト膜を形
成し、ハンダ膜の被着部位を規定するためのレジスト・
パターニングを行った。このパターニングにより、図８
に示されるように、上記開口７ａ，７ｂを含み、これら
より十分に大きい開口８ａ，８ｂを有するレジスト・パ
ターン８を形成した。なお、このレジスト・パターン８
の膜厚は、次工程においてハンダ膜を分断させるに十分
な厚さとした。続いて、ウェハの全面にハンダ膜（９７
％Ｐｂ−３％Ｓｎ）を蒸着した。これにより、開口８ａ
の内部にてＢＬＭ膜６ａに接続するハンダ膜９ａ、開口
８ｂの内部にてＢＬＭ膜６ｂに接続するハンダ膜９ｂが
形成されたが、この両者はレジスト・パターン８上に被
着された不要なハンダ膜９ｃとは自己整合的に分断され
ていた。なお、ハンダ膜の成膜は上述のような蒸着に限
られず、電界メッキにより行っても良い。

【００３１】このウェハを再びレジスト剥離液に浸して
加熱揺動処理を行い、レジスト・パターン８と不要なハ
ンダ膜９ｃを除去すると、図９に示されるように、定位
置用のハンダ膜９ａと再配置用のハンダ膜９ｂのみが残
された状態となった。この後、いわゆるウェットバック
工程を経てハンダ・ボールを形成した。すなわち、まず
パターニングされたハンダ膜９ａ，９ｂにフラックスを
塗布した。このフラックスは、アミン系活性剤，アルコ
ール系溶媒，ロジン，およびポリグリコール等の樹脂を
主成分とし、ハンダ膜９ａ，９ｂの還元および表面活性
化作用を有するものである。この状態のウェハをＮ₂雰
囲気下で段階的に昇温すると、ハンダ膜９ａ，９ｂは溶
融しながら自身の表面張力で球状に収縮した。この結
果、図１０に示されるように、ＢＬＭ膜６ａ上には定位
置のハンダ・ボール９ａｒ、ＢＬＭ膜６ｂ上には再配置
されたハンダ・ボール９ｂｒとが形成された。

【００３２】この後、上記ウェハをダイシングして個々
のチップに分割し、上記のハンダ・ボール９ａｒ，９ｂ
ｒと、予め予備ハンダ付けされた実装基板上の導体パタ
ーンとを位置合わせしながら加熱溶着させることによ
り、ＬＳＩチップの実装を完了した。このようにして完
成された組立製品においては、従来のようにＢＬＭ膜の
残渣が発生しないので、この残渣が２層目ポリイミド膜
１７から露出することや、隣接するＢＬＭ６ｂ同士をブ
リッジさせることによる短絡はいずれも発生せず、信頼
性、耐久性、歩留りに優れていた。

【００３３】実施例２本実施例では、レジスト・パターンの変形を誘導結合型
のプラズマ処理チャンバとＡｒ／Ｘｅ混合ガスを用いた
逆スパッタリングにより行い、さらにＢＬＭ膜のＤＣス
パッタリング成膜にもＡｒ／Ｘｅ混合ガスを用いた。本
実施例において、レジスト・パターン５を形成するまで
の工程は、実施例１で述べたとおりである。

【００３４】次に、この状態のウェハをＩＣＰ型のプラ
ズマ処理チャンバへ搬入し、一例として下記の条件で逆
スパッタリングを行い、レジスト・パターン５を変形さ
せた。Ａｒ流量３０ＳＣＣＭＸｅ流量１０ＳＣＣＭ圧力０．１３Ｐａプラズマ・ソース電力１０００Ｗ（４５０ｋＨｚ）基板バイアス電圧９０Ｖ（１３．５６ＭＨｚ）ウェハ・ステージ温度９０ ℃ 処理時間１分間

【００３５】上記のガス系はＡｒガス主体であるが、Ａ
ｒ⁺に加えてこれより質量が３倍以上も大きいＸｅ⁺が
プラズマ中に同時生成する。また、誘導結合プラズマ
（ＩＣＰ）装置では励起されるプラズマそのものの密度
が１×１０¹²／ｃｍ³のオーダー以上と高いので、低圧
力下でも多量に生成するイオン種を最小限の散乱でウェ
ハに垂直入射させることができ、そのおかげで基板バイ
アス電圧の設定値も下げることができる。したがって、
効率的なレジスト・パターン変形を短時間で、しかもＡ
ｌ電極パッド２ａ，２ｂ等の露出面へダメージを与える
ことなく進行させることができた。

【００３６】次に、上記ウェハをプラズマ処理チャンバ
から高真空下で連結された成膜チャンバに移送し、ここ
で直ちにＢＬＭ膜としてＣｒ膜（厚さ約０．１μｍ），
Ｃｕ膜（厚さ約１．０μｍ），Ａｕ膜（厚さ約０．１μ
ｍ）を順次スパッタリング成膜した。このときの成膜条
件は、たとえば以下のとおりとした。

【００３７】本実施例では、ＢＬＭ膜のスパッタリング
成膜にも質量の大きいイオンを使用しているために、ス
パッタ粒子の指向性が向上し、変形レジスト・パターン
５ｄの側壁面へのＢＬＭ膜の被着をほぼ完全に防止する
ことができた。この結果、従来生じていたようなリフト
オフ残渣は観察されなくなった。以降の工程は実施例１
と同様に行い、最終的には再現性および信頼性の高いＬ
ＳＩチップの実装を完了し、組立製品を歩留り良く得る
ことができた。

【００３８】以上、本発明を２例の実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではない。たとえば、使用するサンプル・ウェハの
構成、逆スパッタリング条件、スパッタリング成膜条
件、各材料膜の種類や膜厚、使用するプラズマ装置等の
細部は適宜変更、選択、組合せが可能である。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば長い延在部分を有する導電材料膜をリフトオ
フ法により形成する場合に、マスクとなる有機膜パター
ンの断面形状を、重い不活性ガスのイオンを用いた逆ス
パッタリングで均一なオーバーハング形状へと効率良く
変化させることができる。特に上記導電膜材料がＢＬＭ
膜のようなハンダ・ボールの下地金属膜である場合、本
発明によりこの膜のリフトオフ残渣の発生を防止するこ
とができる。この残渣発生の防止は、この下地金属膜が
ハンダ・ボールの再配置に用いられる場合にとりわけ有
意義であり、半導体デバイス・チップのフリップ・チッ
プ・ボンディングで得られる最終的な実装組立品の信頼
性、耐久性、歩留りを大幅に改善することができる。さ
らに、導電材料膜のスパッタリングにも重い不活性ガス
のイオンを用いることにより、有機膜パターンの側壁面
への導電材料膜の付着を防止し、リフトオフ残渣を防止
する上で一層効果的となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したプロセス例において、基板上
でＡｌ電極パッドとＳｉＮパッシベーション膜とをパタ
ーニングした状態を示す模式的断面図である。

【図２】図１の基体上で１層目ポリイミド膜をパターニ
ングし、Ａｌ電極パッドに臨む開口を形成した状態を示
す模式的断面図である。

【図３】図２の基体上でＢＬＭ膜の被着部位を規定する
ためのレジスト・パターニングを行った状態を示す模式
的断面図である。

【図４】図３のレジスト・パターンを逆スパッタリング
により変形させている状態を示す模式的断面図である。

【図５】図４の基体上にＢＬＭ膜を被着させた状態を示
す模式的断面図である。

【図６】図５のレジスト・パターンをリフトオフし、Ｂ
ＬＭ膜の不要部を除去した状態を示す模式的断面図であ
る。

【図７】図６の基体上でハンダ・ボールの形成部位を規
定するための２層目ポリイミド膜のパターニングを行っ
た状態を示す模式的断面図である。

【図８】図７の基体上でハンダ膜の被着部位を規定する
ためのレジスト・パターニングを行い、さらにハンダ膜
を蒸着した状態を示す模式的断面図である。

【図９】図８のレジスト・パターンをリフトオフし、ハ
ンダ膜の不要部を除去した状態を示す模式的断面図であ
る。

【図１０】基板加熱によりハンダ・ボールを形成した状
態を示す模式的断面図である。

【図１１】リフトオフ法による一般的なＡｌ電極パッド
上へのＢＬＭ膜の形成プロセスを示す模式的断面図であ
り、（ａ）はレジスト・パターニング工程、（ｂ）はレ
ジスト・パターンの変形工程、（ｃ）はＢＬＭ膜の被着
工程、（ｄ）はリフトオフによるＢＬＭ膜不要部の除去
工程をそれぞれ表す。

【図１２】ＬＳＩチップ上でハンダ・ボールを再配置し
た状態を示す斜視図である。

【図１３】ハンダ・ボールの再配置を行う従来プロセス
において、変形レジスト・パターンに形状不良部が発生
した状態を示す模式的断面図である。

【図１４】図１３のレジスト・パターンをリフトオフし
た結果、リフトオフ残渣が生じた状態を示す模式的断面
図である。

【符号の説明】

１…基板２ａ，２ｂ…Ａｌ電極パッド３…ＳｉＮパ
ッシベーション膜４…１層目ポリイミド膜５…レジ
スト・パターン５ｄ…変形レジスト・パターン６ａ
…ＢＬＭ膜（定位置用）６ｂ…ＢＬＭ膜（再配置用）
７…２層目ポリイミド膜９ａ，９ｂ…ハンダ膜（ハ
ンダ・ボール形成用）９ａｒ…ハンダ・ボール（定位
置）９ｂｒ…ハンダ・ボール（再配置）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の有機膜パターンが形成された基板
の全面に、該有機膜パターンにより垂直方向に分断され
た不連続な導電材料膜をスパッタリング成膜した後、該
有機膜パターンをその上に被着された導電材料膜と共に
除去することにより該有機膜パターンの非形成部位にの
み選択的に導電材料膜を残す半導体装置の製造方法であ
って、前記導電材料膜のスパッタリング成膜に先立ち、Ａｒイ
オンよりも質量の大きい不活性ガス・イオンを含むプラ
ズマを用いて前記有機膜パターンに逆スパッタリングを
施すことにより、該有機膜パターンの断面形状をオーバ
ーハング形状に変形させることを特徴とする半導体装置
の製造方法。
【請求項２】前記プラズマには、Ｋｒイオン，Ｘｅイ
オン，Ｒｎイオンの少なくとも１種類が含まれることを
特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】前記プラズマにＡｒイオンが含まれるこ
とを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】前記プラズマは、１×１０¹¹／ｃｍ³以
上、１×１０¹⁴／ｃｍ³以下のプラズマ密度を有するこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】前記導電材料膜がデバイス・チップ上に
配列されるハンダ・ボールの下地金属膜であることを特
徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】前記下地金属膜は前記デバイス・チップ
のパッド電極の直上領域に形成されると共に、該パッド
電極の直上領域外へも延在されて前記ハンダ・ボールの
再配置に用いられることを特徴とする請求項５記載の半
導体装置の製造方法。
【請求項７】前記導電材料膜のスパッタリング成膜
に、Ａｒイオンよりも質量の大きいイオンを含むプラズ
マを用いることを特徴とする請求項１記載の半導体装置
の製造方法。
【請求項８】前記プラズマには、Ｋｒイオン，Ｘｅイ
オン，Ｒｎイオンの少なくとも１種類が含まれることを
特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】前記プラズマにＡｒイオンが含まれるこ
とを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。