JPS62291151A - 半導体装置のバンプ電極の製造方法 - Google Patents

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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は、バンド電極部に金属を盛り上げたフリップチ
ップタイプの半導体装置のバンプ電極の製造方法に関す
るものである。

（従来の技術） 従来、フリップチップタイプの半導体装置としては、ハ
ンダボールのような金属バンプ電極を設け、リード線を
介することなく、このバンプ電極を他の配線基板などの
配線部に直接的に溶着することにより、電気的、機械的
に接続するようにしている。

第２図はかかる従来のバンプ電極の製造工程断面図、第
３図はそのバンプ電極を有する半導体装置の斜視図、第
４図はその半導体基板の斜視図である。

まず、第２図（ａ）に示されるように、半導体素子が既
に作り込まれたシリコン等の半導体基板１の表面を０．
２〜１．５μｍの厚さのシリコン酸化膜又は他の絶縁膜
２で被い、０．５〜２μｍの厚さのＡＩ膜又はＳ：を１
〜３％含有したＡＩ膜で電極３を形成し、その上に０．
８〜２．５μｍのシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜等
の表面保護膜４をＣＶＤ法等を用いて堆積させ、ホトリ
ソグラフィー技術によリバンプ電極形成領域５の表面保
護膜を除去する。

次に、第２図（ｂ）に示されるように、メ・ツキ時に電
流を流すための導電膜として１〜３μｍのＡＩ膜６を蒸
着又はスパッタリングにより形成し、次に、リフトオフ
手法と電子ビーム蒸着を用いてバンプ電極形成領域５に
５００〜３０００人のチタン／白金の複合膜７を形成し
、接着強度を増すために、３００〜４００℃の窒素雰囲
気中で熱処理する。

続いて、第２図（ｃ）に示されるように、電極形成領域
５のみを残してレジスト膜８で被い、電解メッキ法によ
り２〜１０μｍの厚さの銅メ・ツキ層９をチタン／白金
膜７の上に形成する。

次に、レジスト膜８をそのまま残したままで、同様に電
解メッキ法によりハンダメ・ツキを３０〜５０μｍの厚
さで付けると、きのこ状のハンダメッキ領域１０が形成
され、しかる後に、第２図（ｄ）に示されるように、レ
ジスト膜８を除去する。

次に、メッキのための導電膜６のバンプ直下以外の領域
をエツチングにより除去した後、水素等の還元性雰囲気
中又はフラツクスに浸した状態で大気中で４００℃〜４
５０℃の熱を加えるつ、ｙ−，７トバソクエ程でハンダ
メッキの部分が溶けて表面張力でハンダが丸くなり、第
２図（ｅ）に示されるように、球状のハンダバンプ１１
を形成することができる。

なお、球状金属バンプの形成方法としては、例えば、特
公昭４６−２７０１３号公報が挙げられる。

また、実際には、第３図に示されるように、１チツプ内
に数多くのハンダバンプが形成される。

更に、半導体基板としては、第４図に示されるように、
同一チップが縦横に均一に配列される。従って、半導体
基板には上記ハンダバンプが数千〜数十万個形成される
ことになる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、同一基板上に前記したバンプ電極を数多
く形成すると、メッキ厚のばらつきから球状バンプの高
さが不均一となる。

このバンプ高さにばらつきが生じると、高さの高いバン
プはプロービング検査時にプローブの先端を曲げ、低い
バンプはチップをセラミック基板等に搭載する時に基板
と接続されないバンプが生じる等の問題点があった。

本発明は、上記問題点を除去し、接続が確実で、しかも
組立て歩留まりの良い半導体装置のバンプ電極の製造方
法を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、半導体装置のバンプ電極の製造方法において
、バンプを球状に丸めた後に平坦なガラス板等の上に半
導体基板の表面を下に向けて安定な液体中に配設し、そ
の状態で超音波を印加して高いバンプの表面を削り取る
工程を設けるようにしたものである。

（作用） 本発明によれば、バンプを球状に丸めた後に平坦なガラ
ス板等の上に半導体基板の表面を下に向けて安定な液体
中に配設し、その状態で超音波を印加して高いハンダバ
ンプの表面を削り取り、バンプの高さが均一になるよう
に形成する。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図は本発明の実施例を示す半導体装置のバンプ電極
の製造工程図である。なお、第１図（ａ）〜（ｅ）は従
来の製造方法と同一であり、簡単に説明することにする
。

まず、第１図（ａ）に示されるように、半導体素子が作
り込まれた半導体基板１の表面絶縁膜２の上に金属電極
３を形成し、表面保護膜４でバンプ電極形成領域５を除
いた領域をカバーする。

次に第１図（ｂ）に示されるように、メッキ用の導電膜
６を形成し、その上にバンプ金属が配線金属と反応する
のを防ぐ目的と、バンプ金属の接着強度を上げる目的で
チタン／白金の複合膜７をバンプ電極形成領域５に形成
し、接着強度を更に上げるために３００〜４００℃の窒
素雰囲気中で１０〜６０分熱処理する。

次に、第１図（ｃ）に示されるように、レジスト８でバ
ンプ形成領域以外を被いメッキ液中で導電膜６を通して
電解メッキ法により銅メッキ層９を形成し、引き続き同
様な方法でハンダメ・２キを行うことによりハンダメッ
キ層】０が形成され、その後、第１図（ｄ）に示される
ように、レジスト膜８を除去する。

次に、リン酸系のエソチンダ液に入れて、導電膜６をエ
ツチングすると、チタン／白金複合膜７がマスクの働き
をするため、バンプ直下のみを残して導電膜６が除去さ
れる。この状態で水素雰囲気中で又はフランクに浸した
状態で大気中で４００〜４５０℃の熱処理工程（ウエソ
トバンク工程）によりハンダメッキ領域を溶融させると
、ハンダメッキ部分が表面張力により、球状になり、第
１図（ｅ）に示されるような球状ハンダバンプ１１が形
成される。

このハンダバンプが形成された半導体基板１を第１図（
ｆ）に示されるように、０．１〜１．０μｍの表面荒さ
をもった平坦な底をもったガラス容器１２の中に半導体
基板やこの上の各層に影響を与えることのない液体１３
、例えば、純水又はアセトン等のを機溶剤を入れ、その
下に超音波洗浄槽１４を設置した装置の上にバンプ面を
下に向けて置き２００〜６００Ｗ程度の出力の超音波振
動を１〜５分程度加える。すると、高いハンダハンプの
みがガラス面と接しているため、超音波振動によりガラ
ス面との間でこすられて、バンプ上部がすりへって、や
や平坦となり、バンプが低くなる。バンプの高さのばら
つきに応じて時間を調整することにより、高いバンプか
ら１頃番にすりへって第１図（ｇ）に示されるように、
上面が平坦なハンプ電極１５が形成され、ハンプ高さの
ばらつきが低減される。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、銅メッ
キ及びハンダメッキのメッキ厚のばらつきや横方向への
形状ばらつきにより発生する球状バンプの高さを安定な
液体中で、かつ超音波が印加されるガラス面上で振動さ
せる工程を追加することにより均一化し、球状バンプの
高さのばらつきを低減することができる。従来、半導体
基板全体で約±２０μｍの高さのばらつきが生じていた
が本工程を導入することにより±１０μｍまでに高さば
らつきを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す半導体装置のバンプ電
極の製造工程図、第２図は従来の半導体装置のバンプ電
極の製造工程図、第３図は従来の半導体装置の斜視図、
第４図は半導体基板の斜視図である。 １・・・半導体基板、２・・・表面絶縁膜、３・・・金
属電極、４・・・表面保護膜、５・・・バンプ電極形成
領域、６・・・導電膜、７・・・チタン／白金の複合膜
、８・・・レジスト、９・・・銅メッキ層、１０・・・
ハンダメッキ層、１１・・・球状ハンダバンプ、１２・
・・ガラス容器、１３・・・液体（純水又は有機溶剤）
、１４・・・超音波洗浄槽、１５・・・最終形成後のバ
ンプ電極。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上に複数の球状のバンプ電極を形成す
   る半導体装置のバンプ電極の製造方法において、 （ａ）前記球状のバンプ電極上面を平坦なガラス面に接
   した状態で安定な液体に浸漬する工程と、（ｂ）その状
   態で超音波振動を加える工程とを施すようにしたことを
   特徴とする半導体装置のバンプ電極の製造方法。
2. （２）前記液体として純水又は有機溶剤を用いるように
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導
   体装置のバンプ電極の製造方法。