JPH11354563A

JPH11354563A - 半導体配線の構造

Info

Publication number: JPH11354563A
Application number: JP16368198A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ishida; 芳弘石田; Taichi Miyazaki; 太一宮崎; Yasushi Murata; 靖村田
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1998-06-11
Filing date: 1998-06-11
Publication date: 1999-12-24

Abstract

(57)【要約】【課題】ポリイミドを絶縁膜とし、再配線したバンプ
構造で、無電解型の半田バンプを作るとき、スパッター
が２工程になってしまい、安価な再配置バンプが作れな
かった。【解決手段】バリアメタルにＮｉ／Ｖ、中間層に銅、
最上層にＮｉ／Ｖの構造にし、再配線形成時に最上層の
Ｎｉ・Ｖのパッド面部をエッチングする構造にすること
で、スパッターを１工程で無電解型半田バンプを形成で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体チップの再配
線構造に係わり、更に詳しくはワイヤーボンディング用
ボンディングパットをフリップチップ用パッドに再配線
する再配線構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体パッケージの小型化、高密
度化に伴いベア・チップを直接フェイスダウンで、基板
上に実装するフリップチップボンディングが開発されて
いる。カメラ一体型ＶＴＲや携帯電話機等の登場によ
り、ベア・チップと略同じ寸法の小型パッケージ、所謂
ＣＳＰ（チップサイズ／スケール・パッケージ）を載せ
た携帯機器が相次いで登場してきている。最近ＣＳＰの
開発は急速に進み、その市場要求が本格化している。し
かし、フリップチップボンディングピッチはワイヤーボ
ンディングピッチに比べボンディングピッチが大きいた
め、ワイヤーボンディング用ＩＣはそのままフリップチ
ップに使うことはできない。そのため、先ず、半導体チ
ップの周辺にあるワイヤーボンディング用パッドを半導
体チップの素子エリア内に再配線する事によりフリップ
チップ用パッドに移動し、フリップチップ実装に使える
ようにしなければならない。

【０００３】図３に、再配線の概念図を示す。ＩＣチッ
プ１４の周辺部にオリジナルパッド２が配置されてい
る。このオリジナルパッドを再配線パターン１０によっ
て新ボンディングパッド１２を移動する。これによりパ
ッドピッチが広くなり、半田バンプ１３が形成できるよ
うになる。

【０００４】図４に、従来の再配線した構造の図３のＡ
−Ａ‘断面図を示す。層間絶縁膜には層間ポリイミド膜
４を使い、再配線パターン１０の金属としては、オリジ
ナルパッドとのバリアーメタルにＴｉ１６と、配線抵抗
を低くするための銅７と、ポリイミド膜との密着力を上
げるとともに、半田バンプ１３との濡れ性を良くするた
めのＮｉ・Ｖ（ニッケル・バナジウムの合金）６を使用
している。最終絶縁膜としては、最終ポリイミド膜１１
を使い、新ボンディングパッド１２には、突起電極であ
る半田バンプ１３が形成される。

【０００５】しかしながら、図４に示す再配線構造には
次のような問題がある。最終ポリイミド膜１１の形成
時、ポリイミドとＮｉ・Ｖ６の間に反応生成物ができ、
さらにポリミド膜のキュア時、Ｎｉ・Ｖ６表面に酸化膜
を作るため、半田バンプ１３形成時、半田とＮｉ・Ｖの
濡れが不足して、密着強度が低くなるという問題が発生
する。図４の構造で、Ｎｉ・Ｖを無くした場合、銅がポ
リイミド内でマイグレーションを起こし、信頼性が低下
すると同時に、熱信頼性において、半田と銅が反応し、
Ｔｉ表面まで達し、Ｔｉと半田の界面ができ、密着不良
が発生する。

【０００６】図５には図４の問題を解決するための従来
の他の再配線構造の断面図を示す。図４との違いは、Ｎ
ｉ・Ｖ６上の新ボンディングパッド１２内に銅パッド１
５を形成してある点である。銅パッド１５は半田バンプ
１３を形成する前に、容易に表面をエッチングできるた
め、図４に示す構造における問題を解決できた。

【０００７】図６に、図５の再配線した構造を製造する
ための従来の再配線工程を示す。図６（ａ）に示すウエ
ファー製造工程はウエファー１上に素子を形成し（図示
せず）、各ＩＣチップにオリジナルパッド２を形成し、
素子をパッシベーション膜３で保護する。

【０００８】図６（ｂ）に示す層間ポリイミド膜形成工
程は、その後の工程で、再配線及び半田バンプからの素
子への応力を緩和するため、素子上に層間ポリイミド膜
４を形成する。

【０００９】図６（ｃ）に示す再配線金属析出工程
（Ｉ）は、ウエファー上に再配線金属としてＴｉ１６と
銅７をスパッター法で析出させる。

【００１０】図６（ｄ）に示す再配線金属析出工程（Ｉ
Ｉ）は、図６（ｃ）で析出させた銅７上にさらに再配線
金属としてＮｉ・Ｖ８と銅１７をスパッター法で析出さ
せる。図６（ｃ）と（ｄ）で示す再配線金属析出工程は
析出金属が違うだけである。これは、一般の枚葉式スパ
ッター装置では析出できる金属は最大３種類までであ
る。この工程における析出金属は４種類で有るため、２
工程に分け再配線金属を析出させる必要がある。

【００１１】図６（ｅ）に示すボンディングパッド形成
工程は、銅はポリイミド内でマイグレーションを起こし
信頼性が低いため、ポリイミドとの接触面をＮｉ・Ｖ６
面にすること、及び半田バンプとの濡れ性を確保するた
め、その後の新ボンディングパッド面に対応した部分に
銅パッド１５を形成する。

【００１２】図６（ｆ）に示す再配線形成工程は、Ｎｉ
・Ｖ、銅、Ｔｉをそれぞれエッチングすることで再配線
パターン１０を形成する。

【００１３】図６（ｇ）に示す最終ポリイミド形成工程
は、再配線を最終ポリイミド膜１１で保護し、銅パッド
１５部に新ボンディングパッド１２を開口する。

【００１４】図６（ｈ）に示すバンプ形成工程は、印刷
法、ボール付法等を使い、新ボンディングパッド１２上
に半田バンプ１３を形成する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た再配線構造には次のような問題点がある。再配線工程
において、装置コストが高く、スループットの低い工程
は、再配線金属を析出させるスパッター工程である。通
常のスパッター装置は下地材料との密着力を上げるため
に、最初にスパッターエッチ工程が必要なため、析出金
属の種類は最大３種類・３工程が一般的である。従来の
工程では、再配線金属が４種類・４工程であるため、１
回のスパッター工程では、必要な再配線金属を全部は析
出できず、２回のスパッター工程が必要になる。そのた
め、装置コストが高く、スループットの低い工程を２度
通す必要があり、再配線工程の処理能力を低下させ、コ
ストアップになる等の問題があった。

【００１６】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は小型携帯機器等に搭載するワイ
ヤーボンディング用ＩＣを信頼性及び生産性に優れたフ
リップチップ実装で使えるようにチップ上で行う再配線
において、安価で信頼性のある再配線構造を提供するも
のである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における再配線構造は、半導体チップ上のオ
リジナルパッドを位置の違う新しいボンディングパッド
に再配線し、該再配線の保護膜にポリイミド系樹脂を使
い、前記新しいボンディングパットに突起電極をつける
構造において、再配線構造が３層であり、突起電極の下
の金属構造が２層であることあることを特徴とするもの
である。

【００１８】また、前記再配線の最下層の金属は、前記
オリジナルパッド材料と密着力が良く、かつ前記突起電
極材料と濡れ性が良いことを特徴とするものである。

【００１９】また、前記再配線の最下層の金属は、ニッ
ケル又はニッケルを含む金属であることを特徴とするも
のである。

【００２０】また、前記再配線の中間層の金属は、前記
再配線の最下層の金属と密着力が良く、かつ前記突起電
極材料と濡れ性が良いことを特徴とするものである。

【００２１】また、前記再配線の中間層の金属は、銅で
あることを特徴とするものである。

【００２２】また、前記再配線の最上層の金属は、前記
再配線の中間層の金属と密着力が良く、かつ前記ポリイ
ミド系樹脂と密着力が良いことを特徴とするものであ
る。

【００２３】また、前記再配線の最上層の金属は、チタ
ン、窒化チタン、クロム、ニッケル又はニッケルを含む
金属であることを特徴とするものである。

【００２４】また、前記突起電極は、半田であることを
特徴とするものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明におけ
る再配線構造について説明する。図１は本発明の実施形
態で、再配線の工程を示す説明図である。図２は本発明
の実施形態である再配線の断面図を示す説明図である。
図３は本発明の実施形態である再配線の概念を示す平面
図である。なお、従来技術と同一部材は同一符号で示
し、その説明を省略する。

【００２６】図１は本発明における再配線工程を示す。
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、従来技術と同じであるた
め、説明は省略する。

【００２７】図１（ｃ）に示す再配線金属析出工程は、
再配線金属５をスパッター法によりＮｉ・Ｖ６、銅７、
Ｎｉ・Ｖ８を順番に３工程で析出する。再配線金属は２
種類、３工程であるため、１回のスパッターにより再配
線金属を析出させることができる。

【００２８】つまり本実施の形態では再配線の最下層の
金属として、オリジナルパッド（通常はアルミニウム）
と密着性が良く、突起電極である半田と濡れ性がよい、
Ｎｉ・Ｖの合金を用いており、同様に再配線の中間層の
金属としては、最下層のＮｉ・Ｖと密着力が良く、突起
電極である半田との濡れ性がよい銅を用いている。更に
再配線の最上層の金属としては、中間層の金属である銅
との密着力が良く、絶縁膜であるポリイミド系樹脂と密
着力がよいＮｉ・Ｖの合金を用いている。

【００２９】図１（ｄ）に示すＮｉ・Ｖ開口工程は、再
配線金属をポリイミド樹脂で保護するとき、新ボンディ
ングパッド部分の再配線金属が、ポリイミド樹脂と反応
したり、酸化膜を作っても容易に除去できるように再配
線金属の最上層のＮｉ・Ｖ８をメルテックス（株）製エ
ンストリップＮＰを使いエッチングし、Ｎｉ・Ｖ開口９
に銅７を露出させる。

【００３０】図１（ｅ）に示す再配線形成工程は、再配
線金属５のＮｉ・Ｖ８をメルテックス（株）製エンスト
リップＮＰを使いエッチングし、銅７をメルテックス
（株）製エンストリップＣを使いエッチングし、Ｎｉ・
Ｖ６をメルテックス（株）製エンストリップＮＰを使い
エッチングし、再配線パターン１０を形成する。

【００３１】図１（ｆ）に示す最終ポリイミド膜形成工
程は、再配線パターン１０を保護し、Ｎｉ・Ｖ開口９を
露出するように、最終ポリイミド膜１１を使って、新ボ
ンディングパッド１２を形成する。

【００３２】図１（ｇ）に示すバンプ形成工程は、印刷
法、ボール付法等を使い、新ボンディングパッド１２上
に突起電極である半田バンプ１３を形成する。

【００３３】図２は図３のＡ−Ａ‘断面図を示す。層間
絶縁膜に層間ポリイミド膜４を使い、再配線パターン１
０の金属としては、オリジナルパッドとのバリアーメタ
ルにＮｉ・Ｖ６、配線抵抗を低くするため銅７、ポリイ
ミド膜との密着力を上げるため、Ｎｉ・Ｖ８を使い、３
層の金属で構成している。また、最終絶縁膜として最終
ポリイミド膜１１で形成した新ボンディングパッド１２
部にＮｉ・Ｖ開口９を設け、銅７を露出させ、銅７と半
田バンプ１３が直接接続することで半田バンプ１３の濡
れ性を上げている。従って突起電極である半田バンプ１
３の下の金属層は２層で構成されている。この場合、半
田バンプ１３と銅７は熱信頼性で混合し、半田はＮｉ・
Ｖ６表面に到達するが、Ｎｉ・Ｖ６は半田と濡れ性が良
いため、密着不良を起こすことはない。

【００３４】また本実施の形態では、突起電極である半
田バンプ１３の下の最下層の金属（Ｎｉ・Ｖ）が、再配
線の最下層の再配線金属と同じであり、同様に突起電極
である半田バンプ１３の下の最上層の金属（銅）が、再
配線の中間層の再配線金属と同じなので、同一のスパッ
ター工程でそれぞれの金属を析出させることができる。

【００３５】なお、本実施の形態では、再配線の最下層
の金属と密着力が良く、かつ前記突起電極材料と濡れ性
が良い中間層の金属として銅を示したが、これ以外には
Ａｕ、Ｐｄを用いても良い。また、本実施の形態では、
再配線の最上層の金属としてＮｉ・Ｖ合金を示したが、
これ以外にはチタン、窒化チタン、クロム、ニッケル又
はニッケルを含む金属のいずれかを用いてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の再配線の
構造によれば、ポリイミド系樹脂の絶縁膜を使い、再配
線金属が３層であるため、再配線金属析出工程を１工程
で終了でき、また突起電極下の構造が２層であるため、
容易に突起電極との密着を確保することができ、信頼性
が有り、低コストの再配線構造を提供することができ
る。

【００３７】また、再配線の最下層の金属がオリジナル
パッドと密着性が良く、突起電極材料と濡れ性がよいこ
とで容易に信頼性を確保することができる。

【００３８】また、再配線の最下層の金属が、ニッケル
又はニッケルを含む金属であることで、容易にスパッタ
ー法で析出させることができる。

【００３９】また、再配線の中間層の金属が、最下層の
金属と密着力が良く、突起電極との濡れ性がよいこと
で、容易に信頼性を確保できる。

【００４０】また、再配線の中間層の金属が、銅である
ことで、容易にスパッター法で析出でき、再配線の電気
特性を向上することができる。

【００４１】また、再配線の最上層の金属が、中間層の
金属と密着力が良く、ポリイミド系樹脂と密着力がよい
ことで、容易に信頼性を確保することができる。

【００４２】また、再配線の最上層の金属が、チタン、
窒化チタン、クロム、ニッケル、ニッケルを含む金属の
いずれか１つであることで、容易にスパッター法で析出
させることができる。

【００４３】また、突起電極が、半田であることで、安
価な突起電極を形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係わる再配線の製造工程
を示す説明図である。

【図２】本発明の実施の形態に係わる再配線の断面図を
示す説明図である。

【図３】再配線の概念図を示す説明図である。

【図４】従来の再配線の断面図を示す説明図である。

【図５】従来の再配線の断面図を示す説明図である。

【図６】従来の再配線の製造工程を示す説明図である。

【符号の説明】

１ウエファー２オリジナルパッド３パッシベーション膜４層間ポリイミド膜５再配置配線金属６Ｎｉ・Ｖ７銅８Ｎｉ・Ｖ９Ｎｉ・Ｖ開口１０再配線パターン１１最終ポリイミド膜１２新ボンディングパッド１３半田バンプ１４ＩＣチップ１５銅パッド１６Ｔｉ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体チップ上のオリジナルパッドを位
置の違う新しいボンディングパッドに再配線し、該再配
線の保護膜にポリイミド系樹脂を使い、前記新しいボン
ディングパットに突起電極をつける構造において、再配
線構造が３層であり、前記突起電極の下の金属構造が２
層であることあることを特徴とする半導体配線の構造。
【請求項２】前記再配線の最下層の金属は、前記オリ
ジナルパッド材料と密着力が良く、かつ前記突起電極材
料と濡れ性が良いことを特徴とする請求項１記載の半導
体配線の構造。
【請求項３】前記再配線の最下層の金属は、ニッケル
又はニッケルを含む金属であることを特徴とする請求項
２記載の半導体配線の構造。
【請求項４】前記再配線の中間層の金属は、前記再配
線の最下層の金属と密着力が良く、かつ前記突起電極材
料と濡れ性が良いことを特徴とする請求項１から３記載
の半導体配線の構造。
【請求項５】前記再配線の中間層の金属は、銅である
ことを特徴とする請求項４記載の半導体配線の構造。
【請求項６】前記再配線の最上層の金属は、前記再配
線の中間層の金属と密着力が良く、かつ前記ポリイミド
系樹脂と密着力が良いことを特徴とする請求項１から５
記載の半導体配線の構造。
【請求項７】前記再配線の最上層の金属は、チタン、
窒化チタン、クロム、ニッケル又はニッケルを含む金属
のいずれか１つであることを特徴とする請求項６記載の
半導体配線の構造。
【請求項８】前記突起電極は、半田であることを特徴
とする請求項１から７記載の半導体配線の構造。