JPS63227040A - バンプ電極の形成方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、半導体装置の基板上電極部に用いられる突起
状電極、いわゆるバンプ電極の形成方法に関するもので
ある。

従来の技術 半導体装置の組立技術の１つに、テープキャリア方式と
称されるものがあり、この場合、半導体装置の基板、い
わゆる半導体チップの表面電極はバンプと呼ばれるこぶ
状の突起電極が用いられ、この突起電極をキャリアテー
プ上の金属配線部あるいはリード配線部に接着させて電
気接続が行われる。

次に、このバンプ電極の形成方法を第２図ａ〜ｇに示し
た工程断面図を参照して説明する。まず、通常の製造方
法で製作された能動素子部を含む半導体基板１を用意す
る。なお、ここでは、素子部の拡散領域などは省略する
。そして、第２図ａのように、この半導体基板１にアル
ミニウム（ｉ　）電極部（パッド部）２を形成した後、
窒化硅素膜３などで被覆する。続いてフォトレジスト膜
４を表面に塗布した後、第１のフォトマスク５を用いて
フォトリソグラフィ工程でフォトレジスト膜４に開口を
設ける。続いてプラズマ利用によるドライエツチングを
行い窒化硅素膜３に開口を設ける。つぎに、不要になっ
たフォトレジスト＠４を除去し、第２図すのように、基
板上にチタン（Ｔｉ）膜６とパラジウム（Ｐｄ）膜７を
積層形成する。ついで、第２図Ｃのように、フォトレジ
スト膜８を塗布した後、開口形状が前よりも太き（なる
第２のフォトマスクを用いて再び周知のフォトリソグラ
フィ工程により、フォトレジスト膜８に所定の開口を形
成する。ここで、この開口は通常前記窒化硅素膜３の開
口より周囲の幅が５１７ｍ程度大きく形成する。これは
、後のめっき成長時に於いて、金バンプによりＡｅ電極
部２の表面がすべて覆われる為に必要であり、これが満
たされない場合、水分の侵入等によりＡｅ電極部２が腐
食され、信頼性上大きな問題となるからである。続いて
、第２図ｄのように、金（Ａｕ）のめっき技術を用いて
、Ａｕバンプ１０を形成する。次に、第２図ｅ−ｆに示
すようにフォトリソグラフィ工程によりレジスト膜１１
をパターン形成し、Ｐｄ膜７を所望のパターンにエツチ
ングし、続いてレジスト膜１１を除去した後、新たにレ
ジスト膜１２をパターン形成し、Ｔｉ膜６をエツチング
する。そして、最後に、レジスト膜１２を除去して第２
図ｇのようにＡｕバンプ電極間の電気的独立性を保った
所望のバンプ電極構造を得る。

発明が解決しようとする問題点 バンプ電極構造を得る為には４回のフォトリソグラフィ
技術を使う為、基本的には４つのマスクが必要である。

ただし、第２図ｅおよびｆの工程のマスクは同一であっ
てもよい。近年の半導体デバイスの開発競争はし烈を極
めるものがあり、開発期間の短縮、コストの低減は必須
の課題となっている。従ってバンプ電極を形成する際に
もマスクを減少させなければならないが従来の工程では
、マスクが多すぎる。

さらに、半導体デバイスへの微細化に伴いバンプ電極の
微細化の問題点がある。

すなわち、第２図ｅおよびｆに於いて、レジスト膜１１
および１２をマスクを利用してパターン形成するため、
Ｔｉ膜６およびｐｂ膜７が半導体基板１に対し水平方向
にバンプ本体１０よりさらに広がったパターンとして残
される。これが配列の高密度化を妨げる原因となる。い
まこれらのレジスト膜１１および１２を用いずエツチン
グを行えば、配列は高密度化されるが、新たに信頼性上
の問題が生ずる。つまり、前述のＰｄ膜７．およびＴｉ
膜６のエツチング時に、バンプ本体１０とＰｄ膜７ある
いはＴｉ膜６とで囲まれる空隙に容易にエツチング液が
侵入し、バンプ１０とパッド部２の接着強度の劣化、電
気的抵抗の増大を生ずる。

また一度侵入したエツチング液は、容易なことでは除去
出来ず、これを残したままにすれば、大きな信頼性上の
問題が生じる。

問題点を解決するための手段 本発明のバンプ電極の形成方法は、電極を含む半導体基
板上に絶縁膜を形成した後、第１のフォトレジスト膜を
塗布し、露光量を調節したフォトリソグラフィ工程によ
り前記電極内の上にフォトマスクの形状より小さい前記
絶縁膜の開口を設ける工程と、前記半導体基板の表面全
域に１層もしくは複数層からなる金属膜を形成する工程
と、同金属膜の表面に第２のフォトレジスト膜を塗布し
た後前記フォトマスクを用い、露光量を調節したフォト
リソグラフィ工程により、前記電極の上に位置する所に
前記フォトマスクの形状より大きい前記第２のフォトレ
ジスト膜の開口を設ける工程と、前記第２のフォトレジ
スト膜をマスクとして前記電極の上の前記金属膜が露出
した部分にめっき法により金属バンプを形成する工程と
、前記第２のフォトレジスト膜を全て除去した後、粘度
の低いポジ形の第３のフォトレジスト膜を全面に塗布し
、この後、光を全面に照射してから前記第３のフォトレ
ジスト膜を除去する工程と、前記金属バンプおよび同金
属バンプの下部側面凹部に残った前記第３のフォトレジ
スト膜をマスクとして前記金属膜を除去する工程と、前
記第３のフォトレジスト膜を除去する工程とを備えたも
のである。

作用 本発明のバンプ電極の形成方法によれば、絶縁膜に開口
を設けるために用いるマスクと、金めつきをするための
マスクとなるレジスト膜に開口を設けるために用いるマ
スクとを同一にすることができるとともに、金属膜を除
去するためのマスクを省略することができる。さらにバ
ンプ下部側面の凹部にエツチング液が浸食せずに、しか
も、金属膜をバンプ電極と同一の大きさにすることがで
きる。

実施例 本発明のバンプ電極形成方法の実施例として第１図に示
した工程断面図を参照して説明する。

第１図ａに示したように、半導体基板１に、例えば、純
粋アルミニウム（Ａｅ）またはシリコン（Ｓｉ）やｊｆ
ｉ（Ｃｕ）を含有したＡ［で形成したＡｅ電極部（パッ
ド部）２を設けた後、窒化硅素膜３などの絶縁膜で被覆
する。つぎにフォトレジスト膜４を表面に塗布した後、
周知のフォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジスト
膜４に所定のフォトマスク５で開口を形成する。ここで
フォトマスク５を通過させてフォトレジスト膜４に当る
光の照射時間を調節することにより、フォトマスク５の
形状よりも周辺の幅が２〜３μｍ程度小さい開口をフォ
トレジスト膜４上に形成する。例えば、ノボラック系ポ
ジレジストを厚さが１．５μｍ程度半導体基板ｌの上に
塗布し、プロジェクションアライナを使い、水銀ランプ
にて照度５００ｍｗで１５秒程度露光することにより、
フォトマスク７の形状よりも周辺の幅が２〜３μｍ１＼
さい開口を設けることができる。

続いてプラズマ利用のドライエツチングにより、フォト
レジスト膜４をマスクとしてフォトレジスト膜４の開口
と同じ寸法をもった窒化硅素膜３の開口を設ける。不要
になったレジスト膜４を除去した後、第１図すのように
、半導体基板１の上にチタン（Ｔｉ＞８６とパラジウム
（Ｐｄ）膜７を積層形成する。

なお、第１層にＴｉ膜６を用いるのは、パッド部２のＡ
ｅ主電極付着性が高いためである。また第２層にＰｂ膜
７を用いるのは、第１層のＴｉ膜と低抵抗接触となると
ともに、上層に形成されるバンプ電極のＡｕとの接触性
がよ（、かつＡｕの半導体基板１への拡散浸透を防ぐ拡
散バリア層となるためである。

ついで、第１図Ｃのように、フォトリソグラフィ技術を
用いて、パッド部２の上に位置する箇所に開口を持つレ
ジスト膜８を形成する。この場合、窒化硅素膜３に開口
を設けるに用いた同一のフォトマスク５を用い、マスク
を通過させる光の照射時間を調節することにより、フォ
トマスク５の形状よりも周辺の幅が２〜３Ｉ程大きい開
口をフォトレジスト膜８の上に設ける。つまり、前述と
同様の材料、装置、光にて、６０秒程度露光ずればフォ
トマスクの形状よりも周辺の幅が２〜３νｍ大きい開口
を設けることができる。このとき、前記窒化硅素［３の
開口に対して相対的に周囲の幅が５ｕｍ程度大きいフォ
トレジスト膜８の開口を形成することができ、信頼性上
問題とはならない。

続いて従来例と同じく、第１図ｄのようにフォトレジス
ト膜８をマスクとしてめっき法によりＡｕバンプ電極１
０を形成する。この後レジスト膜８を除去し、再びレジ
スト膜１３を塗布する。この場合、粘度の低いレジスト
、例えば、粘度が１５ｃｐ以下のものを使用し、５００
ｒｐｍ程度の低速回転で塗布することによりバンプ下部
側面の凹部へのレジストの充填を容易にする。

また、このレジスト膜１３の材料は、電磁波、例えば、
紫外線が照射されたときに原子間結合が解離されるタイ
プのもの、いわゆるポジ形のレジストを用いる。

しかる後、従来例とは異なり、レジストパターン形成に
必要なマスクを使用せず、全面に光を照射する。これに
より、第１図ｅに示すように、バンプ下部側面の空間に
存在するレジストを除いて後の現像工程を経て、完全に
除去する。続いてＰｄ膜７の選択的エツチングを行う。

この場合エツチング液は、通常王水の希釈液を用いる。

ここでは、前述のバンプ下部側面の凹部にレジスト膜１
３が存在するため、このエツチング液による浸食現象を
防ぐことが出来る。さらに第１図ｆに示すように、エツ
チング液による浸食現象をおさえて信頼性を向上させる
為、１度レジスト膜８を除去した後、新たにポジレジス
ト膜１４を塗布し、再び前述と同様の方法でレジスト膜
１４をバンプ下部側面の凹部に充填させる。続いてＴｉ
膜６をエツチングする。この場合Ｔｉ膜６のエツチング
液には、上層のＰｄ膜７がエツチングされない弗硝酸液
（ＨＦ：ＨＮＯ３＝１　：　１．純水５０容量％）を用
いる。

最後に、フォトレジスト膜１４を除去することにより第
１図ｇに示したような最終的なバンプ電極構造が得られ
る。この構造によればＰｄ膜７賓Ｔｉ膜６のバンプ電極
１１より横方向への張り出しがなく、バンプ電極の配列
の高密度化に適したものとなる。

なお、実施例では、第１図のａとＣで用いたフォトレジ
スト膜４と８はポジ形であったが、ネガ形のものを使用
してもよい。ただしこの場合露光条件が異なり、第１図
ｇの工程では露光時間を長く、第１図Ｃの工程では露光
時間を短かくする。

発明の効果 本発明のバンプ電極の形成方法によれば、従来、バンプ
電極の形成には少なくとも３枚のマスクが必要であった
のが１枚のマスクで形成できるので、この経済的効果は
非常に大きい。さらに、金属膜をバンプ電極と同一の大
きさに形成することができるため、高密度化を達成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のバンプ電極の形成方法の実施例を示す
工程断面図、第２図は従来のバンプ電極の形成方法を示
す工程断面図である。 １・・・・・・半導体基板、２・・・・・・Ａ＆電極部
（パッド部）、３・・・・・・窒化硅素膜、４，８，１
３．１４・・・・・・フォトレジスト膜、５・・・・・
・フォトマスク、６・・・・・・Ｔｉ膜、７・・・・・
・Ｐｄ膜、１０・・・・・・Ａｕバンプ電極。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名ｌ〜デ鼻４
石 ５−−・７丁１７２り 第　２９ （ｆ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電極を含む半導体基板上に絶縁膜を形成した後、第１の
   フォトレジスト膜を塗布し、露光量を調節したフォトリ
   ソグラフィ工程により前記電極内の上にフォトマスクの
   形状より小さい前記絶縁膜の開口を設ける工程と、前記
   半導体基板の表面全域に１層もしくは複数層からなる金
   属膜を形成する工程と、同金属膜の表面に第２のフォト
   レジスト膜を塗布した後、前記フォトマスクを用い、露
   光量を調節したフォトリソグラフィ工程により、前記電
   極の上に位置する所に前記フォトマスクの形状より大き
   い前記第２のフォトレジスト膜の開口を設ける工程と、
   前記第２のフォトレジスト膜をマスクとして前記電極の
   上の前記金属膜が露出した部分にめっき法により金属バ
   ンプを形成する工程と、前記第２のフォトレジスト膜を
   全て除去した後、粘度の低いポジ形の第３のフォトレジ
   スト膜を全面に塗布し、この後光を全面に照射してから
   前記第３のフォトレジスト膜を除去する工程と、前記金
   属バンプおよび同金属バンプの下部側面凹部に残った前
   記第３のフォトレジスト膜をマスクとして前記金属膜を
   除去する工程と、前記第３のフォトレジスト膜を除去す
   る工程とを備えたことを特徴とするバンプ電極の形成方
   法。