JPS6341050A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPS6341050A
JPS6341050A JP61185545A JP18554586A JPS6341050A JP S6341050 A JPS6341050 A JP S6341050A JP 61185545 A JP61185545 A JP 61185545A JP 18554586 A JP18554586 A JP 18554586A JP S6341050 A JPS6341050 A JP S6341050A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
oxide film
forming
mask
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP61185545A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiyuki Hirano
平野 芳行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPS6341050A publication Critical patent/JPS6341050A/en
Pending legal-status Critical Current

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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

Landscapes

  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent the etching of a metallic pad on etching after forming a projecting type electrode, and to improve reliability by oxidizing the surface of a metallic layer to shape an insulating oxide film, selectively forming an opening section and shaping the projecting type electrode on the surface of the metallic layer in the opening section through an electroplating method, using the insulating oxide film as a mask. CONSTITUTION:A protective insulating film 4 is shaped, an opening section 5 is formed to one part on an aluminum pad 3, a Ti layer 6 is shaped, and a titanium oxide film 11 is formed. The titanium oxide film 11 exposed to an opening section 5A is removed through etching by using a mask 8, and an Au plating layer 12 is shaped onto the Ti layer 6. The mask 8 is gotten rid of, and the upper section of the Au plating layer 12 is plated with Au in thickness of approximately 20mum through an electroplating method employing the Ti layer 6 as a feed electrode, using the titanium oxide film 11 as a mask, thus forming an Au bump 10. The unnecessary titanium oxide film 11 and Ti layer 6 are each taken off through etching, employing the Au bump 10 as a mask. Even the aluminum pad 3 is not etched by an etchant at that time.

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製造方法に関し、特に半導体チッ
プの外部接続用電極としての突起型電極の製造方法に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a protruding electrode as an electrode for external connection of a semiconductor chip.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、突起型電極(以下バンプという)を有する半導体
装置においては、半導体チップ上の配線層のアルミニウ
ムパッド上に金(Au)等の金属材でバンプを形成した
構成となっており、このバンプとアルミニウムパッドの
接着性を高める一方、バンプとアルミニウムパッド間で
の拡散を防ぐために両者間に接着層や障壁層を介挿させ
ている。
Conventionally, a semiconductor device having a protruding electrode (hereinafter referred to as a bump) has a structure in which a bump is formed of a metal material such as gold (Au) on an aluminum pad of a wiring layer on a semiconductor chip. While increasing the adhesion of the aluminum pad, an adhesive layer or barrier layer is interposed between the bump and the aluminum pad to prevent diffusion between the bump and the aluminum pad.

以下その製造方法を第2図(a)〜(d)を用いて説明
する。
The manufacturing method will be explained below using FIGS. 2(a) to 2(d).

まず第2図(a)に示すようにシリコン基板1上に形成
された酸化シリコン膜等の絶縁膜2上に電極形成用のア
ルミニウム膜をたとえば1.0μm程度の厚さで被着せ
しめ、パッド部及び内部配線部を残し、その他の部分を
選択的に除去する。
First, as shown in FIG. 2(a), an aluminum film for forming an electrode is deposited to a thickness of about 1.0 μm on an insulating film 2 such as a silicon oxide film formed on a silicon substrate 1, and a pad The remaining portions and internal wiring portions are left, and the other portions are selectively removed.

しかる後CVD法で形成した酸化シリコン膜等の保護絶
縁膜4を全面に被着し、パッド部上に開口部5を形成し
てアルミニウムパッド3を形成する。
Thereafter, a protective insulating film 4 such as a silicon oxide film formed by a CVD method is deposited over the entire surface, and an opening 5 is formed on the pad portion to form an aluminum pad 3.

次に第2図(b)に示すように、Ti膜6及びA u 
膜7をスパッタ法等により全面に形成する。
Next, as shown in FIG. 2(b), the Ti film 6 and Au
A film 7 is formed over the entire surface by sputtering or the like.

この接着層及び障壁層としての多層膜はTi−AUの他
に、Cr−Cu、Ni−Cu、Cr−Cu−Au、Ti
−Pt等を用いることができる。
This multilayer film as an adhesive layer and a barrier layer includes Ti-AU, Cr-Cu, Ni-Cu, Cr-Cu-Au, Ti.
-Pt etc. can be used.

次に第2図(c)に示すようにTi膜膜上上ホトレジス
ト層を形成したのち、アルミニウムパッド3上の一部を
選択的に開口したマスク8を形成する。続いてTi膜6
及びAu膜7を給電電極とする電解めっき法によりAu
を厚さ20μm程度にめっきしアルミニウムパッド3上
にAuバンブ10を形成する。Auの代りにC+1やは
んだ等も用いられる。
Next, as shown in FIG. 2(c), a photoresist layer is formed on the Ti film, and then a mask 8 is formed which selectively opens a part of the aluminum pad 3. Next, Ti film 6
And Au by electrolytic plating method using Au film 7 as a power supply electrode.
Au bumps 10 are formed on the aluminum pads 3 by plating them to a thickness of about 20 μm. C+1, solder, etc. can also be used instead of Au.

次に第2図(d)に示すように、マスク8を除去したの
ちA IJバンブ10をマスクとして不要のAu膜7及
びTi膜6をエツチングし除去することによりAuバン
ブ10を有する半導体装置が完成する。
Next, as shown in FIG. 2(d), after removing the mask 8, the unnecessary Au film 7 and Ti film 6 are etched and removed using the A IJ bump 10 as a mask, thereby forming a semiconductor device having the Au bump 10. Complete.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上述した従来の半導体装置の製造方法ではAuバンブ1
0の形成後にA 11バンブをマスクとして多層膜を構
成する金属層をそれぞれエンチングすることになる。
In the conventional semiconductor device manufacturing method described above, the Au bump 1
After forming the A11 bump, each of the metal layers constituting the multilayer film is etched using the A11 bump as a mask.

バンプの金属としてはA uが主に用いられる。Au is mainly used as the metal of the bump.

又、多層膜の金属として最上層にAuを用いることが多
いが、この場合薄いAu層7をAuバンブ10をマスク
としてエツチングすることになる。
Furthermore, Au is often used as the uppermost layer of the metal in a multilayer film, but in this case the thin Au layer 7 is etched using the Au bumps 10 as a mask.

このような場合は、エツチング後の表面状態をよくする
ために適度のオーバーエツチングを行うが、この時Au
バンブ10の側面がエツチングされ、保護絶縁膜4上に
Auバンプ1oが残らない形状となる。この状態で下層
の金属膜であるTi膜6をエツチングすると、Ti膜6
のエツチングに伴なって、アルミニウムパッド3までが
エツチングされて電気的に不良となり半導体装置の信頼
性を低下させるという問題点があった。
In such cases, moderate overetching is performed to improve the surface condition after etching, but at this time, the Au
The side surfaces of the bumps 10 are etched so that no Au bumps 1o remain on the protective insulating film 4. When the Ti film 6, which is the underlying metal film, is etched in this state, the Ti film 6
Along with this etching, even the aluminum pad 3 is etched, resulting in electrical defects and lowering the reliability of the semiconductor device.

本発明の目的は、金属パッドの不良をなくし、信頼性の
向上した半導体装置の製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device with improved reliability by eliminating defects in metal pads.

1′問題点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、半導体基板上に絶縁
膜を介して第1の金属層を形成したのちパターニングし
第1の金属層からなるパッドを形成する工程と、全面に
保護絶縁膜を形成したのち前記パッド上に選択的に開口
部を形成する工程と、前記開口部を含む全面に第2の金
属層を形成したのちその表面を酸化し絶縁酸化膜を形成
する工程と、前記開口部を含む前記パッド上の前記絶縁
酸化膜を選択的に除去し前記第2の金属層表面を露出さ
せる工程と、無電解めっき法により露出した前記第2の
金属層表面に第3の金属層を形成する工程と、電解めっ
き法により前記第3の金属層上に第4の金属をめっきし
突起型電極を形成する工程と、前記突起型電極とマスク
とし前記絶縁酸化膜及び第2の金属層を除去する工程と
を含んで構成される。
1' Means for Solving Problems] The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes forming a first metal layer on a semiconductor substrate via an insulating film, and then patterning it to form a pad made of the first metal layer. a step of forming a protective insulating film over the entire surface and then selectively forming an opening on the pad; and a step of forming a second metal layer over the entire surface including the opening and then oxidizing the surface. forming an insulating oxide film; selectively removing the insulating oxide film on the pad including the opening to expose the surface of the second metal layer; a step of forming a third metal layer on the surface of the second metal layer; a step of plating a fourth metal on the third metal layer by electrolytic plating to form a protruding electrode; The method includes a step of removing the insulating oxide film and the second metal layer using a mask.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(a)〜(d)は本発明の一実施例を説明するた
めの工程順に示した半導体チップの断面図である。
FIGS. 1(a) to 1(d) are cross-sectional views of a semiconductor chip shown in the order of steps for explaining one embodiment of the present invention.

まず、第1図(a)に示すように、熱酸化等により形成
した酸化シリコン膜等の絶縁膜2を有するシリコン基板
1上に、素子間を接続するアルミニウム配線及びアルミ
ニウムパッド3を形成する。
First, as shown in FIG. 1(a), aluminum wiring and aluminum pads 3 for connecting elements are formed on a silicon substrate 1 having an insulating film 2 such as a silicon oxide film formed by thermal oxidation or the like.

続いて全面にCVD法により酸化シリコン等からなる保
護絶縁膜4を形成したのち、アルミニウムパッド3上の
一部に開口部5を形成する。
Subsequently, a protective insulating film 4 made of silicon oxide or the like is formed over the entire surface by CVD, and then an opening 5 is formed in a portion above the aluminum pad 3.

次に第1図(b)に示すように、接着層として厚さ30
00〜5000人のTi層6を形成する。
Next, as shown in FIG. 1(b), as an adhesive layer, a thickness of 30
00 to 5000 Ti layer 6 is formed.

続いてTi層6の表面を陽極酸化法などを用いて酸化し
厚さ1000人程度0酸化チタン膜11を形成する。
Subsequently, the surface of the Ti layer 6 is oxidized using an anodic oxidation method or the like to form a zero titanium oxide film 11 having a thickness of approximately 1000 yen.

次に第1図〈C〉に示すように、ホトレジストを全面に
塗布したのちフォトリソグラフィ技術を用いてアルミニ
ウムパッド3上の一部に開口部5Bを形成したマスク8
を形成する。そして、このマスク8を用いて開口部5B
に露出した酸化チタン膜11をエツチング除去する。続
いて無電解めっき法を用いてTi層6上にAuめっき層
12を約1μrnの厚さに形成する。
Next, as shown in FIG. 1 (C), a mask 8 is coated with photoresist and an opening 5B is formed in a part of the aluminum pad 3 using photolithography.
form. Then, using this mask 8, the opening 5B is
The exposed titanium oxide film 11 is removed by etching. Subsequently, an Au plating layer 12 with a thickness of about 1 μrn is formed on the Ti layer 6 using an electroless plating method.

次に第1図(d)に示すように、マスク8を除去したの
ち酸化チタン膜11をマスクとし、Ti層6を給電電極
とした電解め°つき法により、A Uめっき層12上に
A uを厚さ約20μmめっきし、Auバンブ10を形
成する。続いてAuバンブ10をマスクとして不要の酸
化チタン膜11及びTi層6をそれぞれエツチング除去
することによりA uバンプ10を有する半導体装置が
完成する。
Next, as shown in FIG. 1(d), after removing the mask 8, A is deposited on the A U plating layer 12 by electroplating using the titanium oxide film 11 as a mask and the Ti layer 6 as a power supply electrode. Au bumps 10 are formed by plating u to a thickness of about 20 μm. Subsequently, using the Au bumps 10 as a mask, unnecessary titanium oxide film 11 and Ti layer 6 are removed by etching, thereby completing a semiconductor device having Au bumps 10.

このようにして形成されたAuバンブ10は、第1図(
d)に示したように、アルミニウムバッド3上の保護絶
縁膜4上に形成された酸化チタン膜11表面に隙間なく
形成される。従って、不要の酸化チタン膜11及びTi
層6をエツチング除去する際に、マスクとしてのA 1
.1バンブ10がエツチングされたとしてらその側面の
エツチング量は少なく、そのエツチング液によりアルミ
ニウムパッド3までが工・ソチングされることはない。
The Au bump 10 formed in this way is shown in FIG.
As shown in d), the titanium oxide film 11 formed on the protective insulating film 4 on the aluminum pad 3 is formed without any gaps. Therefore, unnecessary titanium oxide film 11 and Ti
A 1 as a mask when etching away layer 6
.. Even if one bump 10 is etched, the amount of etching on its side surface is small, and the etching solution does not etching or sowing up to the aluminum pad 3.

尚、上記実施例においては接着層としてTiを用いた場
合について説明したがCrであってもよく、又バンブ形
成金属としてAuを用いなが、その他Cuやはんだ等を
用いることができる。更に金属パッドとしてアルミニウ
ムを用いたが、アルミニウム合金であってもよい。
In the above embodiments, the adhesive layer is made of Ti, but Cr may also be used.Although Au is used as the bump forming metal, other materials such as Cu or solder may also be used. Further, although aluminum is used as the metal pad, an aluminum alloy may be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明は、金属パッド上のめっき用
給電電極として用いる金属層の表面を酸化して絶縁酸化
膜を形成したのち、選択的に開口部を形成し、この絶縁
酸化膜をマスクとし電解めっき法により開口部の金属層
表面に突起型電極を形成することにより、突起型電極形
成後の不用の金属層及び絶縁酸化膜をエツチングする際
に、金属パッドはエツチングされることはなくなる。従
つて金属パッドの電気的不良がなくなり信頼性向上した
半導体装置の製造方法が得られる。
As explained above, the present invention oxidizes the surface of a metal layer used as a power supply electrode for plating on a metal pad to form an insulating oxide film, and then selectively forms openings and masks this insulating oxide film. By forming a protruding electrode on the surface of the metal layer in the opening by electrolytic plating, the metal pad will not be etched when etching the unnecessary metal layer and insulating oxide film after forming the protruding electrode. . Therefore, it is possible to obtain a method of manufacturing a semiconductor device with improved reliability by eliminating electrical defects in metal pads.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)〜(d)は本発明の一実施例を明するため
の工程+1@に示した半導体チップの断固、第2図(a
)〜(d)は従来の半導体装置製造方法を説明するため
の工程順に示した半導チップの断面図である。 1・・・シリコン基板、2・・・絶縁膜、3・・・アル
ミラムパッド、4・・・保護絶縁膜、5,5A・・・開
口6・・・Ti膜、7・・・Au膜、8・・・マスク、
10・・・Uバンブ、11・・・酸化チタン膜、12・
・・Auめき層。
FIGS. 1(a) to (d) show the determination of the semiconductor chip shown in step +1@ to clarify one embodiment of the present invention, and FIG. 2(a)
) to (d) are cross-sectional views of a semiconductor chip shown in the order of steps for explaining a conventional semiconductor device manufacturing method. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Silicon substrate, 2... Insulating film, 3... Aluminum ram pad, 4... Protective insulating film, 5, 5A... Opening 6... Ti film, 7... Au film , 8...mask,
10...U bump, 11...Titanium oxide film, 12.
...Au plating layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  半導体基板上に絶縁膜を介して第1の金属層を形成し
たのちパターニングし第1の金属層からなるパッドを形
成する工程と、全面に保護絶縁膜を形成したのち前記パ
ッド上に選択的に開口部を形成する工程と、前記開口部
を含む全面に第2の金属層を形成したのちその表面を酸
化し絶縁酸化膜を形成する工程と、前記開口部を含む前
記パッド上の前記絶縁酸化膜を選択的に除去し前記第2
の金属層表面を露出させる工程と、無電解めっき法によ
り露出した前記第2の金属層表面に第3の金属層を形成
する工程と、電解めっき法により前記第3の金属層上に
第4の金属をめっきし突起型電極を形成する工程と、前
記突起型電極をマスクとし前記絶縁酸化膜及び第2の金
属層を除去する工程とを含むことを特徴とする半導体装
置の製造方法。
A step of forming a first metal layer on a semiconductor substrate via an insulating film and then patterning it to form a pad made of the first metal layer, and forming a protective insulating film over the entire surface and then selectively forming a pad on the pad. a step of forming an opening, a step of forming a second metal layer on the entire surface including the opening, and then oxidizing the surface to form an insulating oxide film; and a step of forming an insulating oxide film on the pad including the opening. Selectively removing the film and removing the second
forming a third metal layer on the exposed second metal layer surface by electroless plating; and forming a fourth metal layer on the third metal layer by electrolytic plating. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: plating a metal to form a protruding electrode; and using the protruding electrode as a mask, removing the insulating oxide film and the second metal layer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0660384A1 (en) * 1993-12-15 1995-06-28 AT&T Corp. Method for electrodeposition of solder

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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