JPS62128154A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS62128154A
JPS62128154A JP60268728A JP26872885A JPS62128154A JP S62128154 A JPS62128154 A JP S62128154A JP 60268728 A JP60268728 A JP 60268728A JP 26872885 A JP26872885 A JP 26872885A JP S62128154 A JPS62128154 A JP S62128154A
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Kenichi Inoue
憲一 井上
Hitoshi Hasegawa
長谷川 斎
Toshio Kurahashi
倉橋 敏男
Yorio Kamata
鎌田 順夫
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Fujitsu Ltd
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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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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体装置のパンケージの絶縁シートに形成した配線膜
と半導体チップを接続する場合に用いるハンプ形成用金
属膜と、半導体チップのアルミニウム(AΩ)の配線膜
との間にバリア金属となる窒化チタン(TiN)膜を介
在させる。そしてTiN膜よりなるバリア金属膜上にバ
ンプ用金属膜を形成することで、バンプを溶融してパッ
ケージの配線と接続する際のバンプの加熱時に、バンプ
内に半導体チップの配線膜を構成するアルミニウム(削
)原子が拡散1B遇するのを防止した半導体装置。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置に係り、特に半導体チップとこの半
導体チップを収容するパッケージの絶縁シートの配線膜
とを接続する際に、半導体チップに設けたバンプと半導
体チップの〜の配線膜の間にTiN膜を形成して、バン
プ加熱時の際に半導体チップの配線膜のM原子がバンプ
を形成する金属に拡散1ξ透しないようにした構造の半
導体装置に関する。
IC,LSI等の半導体装置は、益々高密度化、高集禎
化が要望されるようになっており、そのため半導体チッ
プとこのチップを収容するパンケージ間を接続する接続
配線の密度も益々高密度化を要求されるように成ってい
る。
そのため、従来の半導体チップの周囲に配線用のボンデ
ィングバンドを設け、このボンディングパノドとパンケ
ージに設けた配線膜とを金線等を用いてワイヤボンディ
ングによって接続する代わりに、半導体チップとパッケ
ージに設置する絶縁シートの配線膜と接続をとるべく半
導体チップに設けた電極上に低融点の半田よりなるバン
プ金属を設ける。そしてバンプ金属膜と絶縁性シートに
設けた配線膜とを接触させた後、バンプを加熱熔融して
絶縁性シートに設けた配線膜とバンプとを接続した後、
この絶縁性シートをパッケージに固着してチップと外部
回路との配線接続を形成している。
〔従来の技術〕
従来のこのような半導体装置について第3図の要部断面
図を用いて説明する。
第3図は従来の半導体装置のハンプ形成領域の近傍を示
す断面図で、図示するようにシリコン(Si)よりなる
半導体チップlには、第1層の〜よりなる配線膜2が形
成され、その上には保護膜として配線接続形成領域を窓
開きした燐珪酸ガラス(PSG)膜3が形成され、この
配線接続形成領域に於いて第1層の配線膜2と接続する
第2層の配線膜4が形成され、この上にはバンプ形成領
域を窓開きした第2層のPSGよりなる保護膜5が形成
されている。
更に第2層の配線1!ti4と接触するようにしてチタ
ン(Ti)よりなり、後の工程で形成されるバンプ金属
に、下の通の配線膜4からの〜原子が滲透拡散するのを
防ぐバリアとなるバリア金属膜6がスパッタ法等を用い
て所定のパターンに形成されている。更にその上には所
定のパターンの(Cu)の金属膜7、およびニッケル(
Ni)の金属膜8がスパッタ法により二層構造で形成さ
れている。更にその上には鉛(Pb)と錫(Sn)より
なる半田のバンプ金属11119がメッキ法、およびホ
トリソグラフィ法等を用いて所定のパターンに形成され
ている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
然し、従来のこのような半導体装置に於いては、バリア
金属膜6がTiの金属膜を用いて形成されており、この
Tiの金属膜は、バンプ金属膜9を加熱溶融して、パッ
ケージに固着する絶縁性シートに設けた配線膜と接続を
取る工程に於いて、このバンプ金属膜9に下の〜の配線
膜から〜の原子が拡散滲透するを防ぐには充分でない。
そのため、バンプ金属膜9にバリアとなるべきTi金屈
膜6を介して配線膜4からの〜原子が拡散1ξ遇するよ
うになり、バンブ金ff119か低温で加熱溶融されず
、バンプ金属膜9とi:・j性シートの配線膜が充分接
続されない問題、、)、 L−生じていた。
本発明は上記した問題点を解決し、バンプ金属膜を加熱
熔融する際、下の〜の配線膜中の〜原子がバンプ金属膜
内に拡散1B透するのを、確実に防止できる半導体装置
の提供を目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の半導体装置は、へΩ配線膜4上に窒化チタン(
TiN)膜11がバリア金属膜として形成され、その上
にバリア金属膜と密着性の良い金属膜7,8を介してバ
ンプ金属膜9が形成され、このTiN膜11が、バンプ
金属膜9が所定のパターンに形成される以前に予めエツ
チング形成されるようにする。
〔作用〕
本発明の半導体装置は、従来の半導体装置に於いてバリ
ア金属膜として用いていたTi膜の代わりにTiN膜1
1を用いることで、〜配線膜4の〜原子のバンプ金属膜
9へのiξ透拡散を防止するのを確実にするとともに、
このTiN膜11を形成後、バンプ金属膜9を所定のパ
ターンにエツチング形成する以前に先立って予めエツチ
ング形成することで、TiN膜11のエツチングの際に
バンプ金属膜9の表面が酸化されるのを防止するように
する。
〔実施例〕
以下、図面を用いて本発明の一実施例につき詳細に説明
する。
第1図は本発明の半導体装置のバンプ形成領域の近傍の
状態を示す要部断面図で、Siよりなる半導体チップ1
には、第1層の触の配線膜2が所定のパターンにエンチ
ング形成され、その上には表面保護膜としてのPSG膜
3が配線接続領域を窓開きした状態で形成されている。
更に第1Nの八Ωの配線膜2上の配線接続領域上には第
2層のAQ配線11’J4が所定のパターンに積層形成
され、その上にはバンプ形成用金属膜9の接続領域を窓
開きしたPSG保護膜5が形成されている。
更に第2層のAQの配線膜4のバンプ金属膜接続領域に
はTiN膜よりなるバリア金属膜11がスパッタ法を用
いて成膜された後、ホトリソグラフィ法を用いて硝酸(
HNOa)を主体するエツチング液を用いて所定パター
ンにエツチング形成されている。更にバリア金属膜11
上には、Cuの金属l1N7およびNiの金属膜8がス
パッタ法により形成される。
このようにCuの金属膜7、およびNiの金属膜を二層
構造に積層形成するのは、Cuの金属膜7でチップに流
れる電流容量を稼ぐ。またN1II9iは、バリア金属
膜となるTiN膜11に直接バンプ金属膜9を被覆させ
ようとすると、TiN 1ullとpbとSnの合金よ
りなるバンプ金属膜9とが、なじみが悪いので容易に両
者間の金属膜が接触せず、両者の間で剥がれやすくなる
ので、それを防止するために形成する。また両者の金属
膜の間の熱膨張係数も異なるので、バンプの加熱溶融時
に剥がれ易くなるからである。
更に上記した二層構造の金属膜上にpbとSnの合金よ
りなるバンプ金属膜9がメッキ法、ホトリソグラフィ法
を用いて所定のパターンに形成されている。
このような本発明の半導体装置によれば、バンプ金属膜
9を加熱溶融する加熱時に於いて、〜配線膜4からの〜
原子のバンプ金属膜9への拡散滲透を充分防止すること
ができるので、バンプ金属膜9が低温で溶融でき、パッ
ケージに固着する絶縁性シートの配線膜と充分接続でき
るので、配線が外れたりするような事故がなくなり、高
信頼度の半導体装置が得られる。
このような本発明の半導体装置を形成する製造方法につ
いて第2図を用いて説明する。
Siよりなる半導体チップ1に蒸着、およびホトリソグ
ラフィ法を用いて所定のパターンの第1層の〜配線膜2
を形成する。次いでこの基板上にPSG膜3をCVD法
、およびホトリソグラフィ法を用いて所定のパターンに
形成する。
更に第2層の〜配線膜4を所定のパターンに蒸着、およ
びホトリソグラフィを用いて形成する。
更にその上に第2層のPSG膜5をCVD法、およびホ
トリソグラフィ法を用いて所定のパターンに形成する。
更にこの上にTiをターゲットとし、窒素ガスをスパッ
タ用ガスとして用いて、スパッタ法によりTiN FJ
IIを成膜後、この成膜したTiN膜11をホトリソグ
ラフィ法を用いて硝酸を主体とするエツチング液を用い
て予め所定のパターンにエツチング形成する。
更に所定パターンに形成したTiN膜1膜上1上Cuの
金属膜7、およびNiの金属膜8をスパッタ法により基
板上に全面に形成した後、ホトレジスト膜12を形成し
、このホトレジスト膜12を所定パターンに窓開き後、
その上にこのホトレジスト膜12をマスクとしてメッキ
法によりpbとSnの合金の半田よりなるバンプ形成用
金属膜9を形成後、この金属膜を所定パターンにホトリ
ソグラフィ法を用いて硝酸を主体とするエツチング液を
用いてエツチングして所定パターンのバンプ金属膜9を
形成する。
次いでこのホトレジスト膜12をホトレジスト膜除去液
にてエツチングして第1図に示した構造の半導体装置を
形成する。
このようにすれば、従来の半導体装置では、前記したバ
ンプ金属膜を所定のパターンに形成してから、このパタ
ーン形成されたバンプ金属膜9をマスクとして用いて、
硝酸を主体とせるエッチンダ液を用いて下のNiの金属
膜8、およびCuの金属膜7をエツチングする際に生じ
るバンプ金属膜9が酸化するといった不都合も生じずに
、高信頼度の半導体装置が得られる。
尚、その他の実施例として第3図に示すようにTiNの
バリヤ金属膜11上に、この金属膜11と密着性の良い
パラジウム(Pd)膜、或いはクロム(Cr)膜の良い
金属膜13を蒸着、或いはスパッタ法で形成後、その上
にメッキ法を用いて金(Au)よりなるバンプ金属膜1
4を形成しても良い。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明の半導体装置によれば、へΩ
原子の拡散i参遇するのを防止するTiN膜がバンプ金
属膜と〜配線膜との間に介在して形成されているので、
バンプ金属膜を加熱熔融する際に下部の成配線膜より〜
原子がバンプ金属膜に拡散滲透する現象が避けられ、バ
ンプ金属膜が低温で充分溶融するので、パッケージに形
成された配線膜とバンプ金属膜との接続が充分安定して
行われ、後で配線が断線するような事故が発生しない高
信頼度の半導体装置が得られる効果がある。
また本発明の装置よれば、バンプ金属膜の酸化も防がれ
、後の工程でこのバンプ金属膜を加熱処理して溶融して
球状とする工程が確実に行い得る効果がある。
また本発明の半導体装置はMO3型半導体装置、或いは
バイポーラ型半導体装置の何れにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体装置の要部を示す断面図、 第2図は本発明の半導体装置を形成する際の工程を説明
するための断面図、 第3図は本発明の半導体装置の他の実施例の要部を示す
断面図、 第4図は従来の半導体装置の断面図である。 図に於いて、 1は半導体チップ、2,4は〜配線膜、3,5はPSG
膜、7はCu金属膜、8はNi金属膜、9はバンプ金属
膜、11はTiN金属膜、12はホトレジスト膜、13
はPd、或いはCrの金属膜、14は金のバンプ金属1
串9詳録句T艷甘酢面目 fs 1 図 第2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体チップ(1)に形成された配線膜(4)上
    に成膜された窒化チタン(TiN)膜(11)が所定の
    パターンにエッチング形成され、該パターン形成された
    TiN膜(11)上に、該TiN膜(11)と密着性の
    良い金属膜(7、8、13)が積層形成され、該積層さ
    れた金属膜(7、8、13)上にバンプ形成用金属膜(
    9、15)が所定のパターンに積層形成されてなること
    を特徴とする半導体装置。
  2. (2)前記TiN膜(11)を成膜後、バンプ形成用金
    属膜(9、15)が所定パターンにエッチング形成され
    る以前に予めエッチング形成されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項に記載の半導体装置。
JP60268728A 1985-11-28 1985-11-28 半導体装置の製造方法 Expired - Lifetime JPH0821585B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5046161A (en) * 1988-02-23 1991-09-03 Nec Corporation Flip chip type semiconductor device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60119755A (ja) * 1983-12-01 1985-06-27 Nec Corp 多層配線半導体集積回路装置

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