JP4724273B2

JP4724273B2 - 基板の表面処理方法

Info

Publication number: JP4724273B2
Application number: JP2000206442A
Authority: JP
Inventors: 英志豊田; 亮並河; 千景則武; 市治近藤; 健宮嶋
Original assignee: Denso Corp; Nitto Denko Corp
Current assignee: Denso Corp; Nitto Denko Corp
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2020-07-07
Also published as: JP2002026049A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の表面処理方法に関する。本発明の基板の表面処理方法は、半導体基板の表面処理に有用であり、各種電子部品、たとえばダイオード、トランジスタ、ＬＳＩ等の等の半導体デバイス製造時において、バンプ形成領域に金属膜（ＵＢＭ膜；アンダーバンプメタル）の金属膜パターンの形成に好適に用いることができる。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスとしては、アルミ電極等の金属電極を備えたものが知られている。当該アルミ電極にはハンダなどによりバンプが形成されるが、ハンダとアルミ電極とは濡れ性がよくない。そのため、アルミ電極上には、さらにハンダなどとの濡れ性の良好な金属膜により金属膜のパターンが形成されている。
【０００３】
半導体デバイスの製造における前記金属膜のパターン形成は、一般にホトリソグラフィによるパターン形成方法が行われている。しかしながら、前述のホトリソグラフィによるパターン形成は、ホトリソグラフィおよびエッチング工程における設備等のプロセスコストが非常に高く、またエッチング液等の廃液処理が煩わしく、作業環境を悪化させるという問題点がある。
【０００４】
また、最近では、前記金属膜パターンの形成方法として、半導体基板上に形成された絶縁部と電極部の表面に濡れ性の良好な金属膜を設け、この金属膜に対する絶縁部と電極部との接着性の差を利用して、接着シートにより絶縁部上の金属膜のみを剥離除去してパターンを形成する手法も提案されている（特開平１０−６４９１２号公報）。
【０００５】
かかる金属膜剥離除去用接着シートによるパターン形成方法では、金属膜を形成する部位以外、例えば絶縁部上の金属膜については、接着シートで取残しなく剥離除去すること、すなわち絶縁部上の金属膜の剥離の確実性が要求される。しかし、絶縁膜と金属膜との密着性が高いと、絶縁部上の金属膜を完全にパターン化した形で剥離除去するのは困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、半導体デバイス製造において、表面に凹凸形状を有する基板（たとえば、金属膜パターンの形成に用いられる、凸部絶縁部と凹部電極部が表面に形成された半導体基板等）の、凸部のみを選択的に改質しうる基板の表面処理方法を提供することを目的とする。
【０００７】
また本発明は、前記基板の表面処理方法を利用して、金属膜パターンを形成する方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、以下に示す方法に方法により、上記目的を達成しうることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、凸部絶縁部と凹部電極部が表面に形成された基板（Ａ）上の凸部絶縁部にのみ、フッ素含有樹脂またはフッ素粘着性物質を含む表面部材からなる平板状またはシート状の物品（Ｂ）の表面部を接触させた状態で加熱処理を行なうことにより、フッ素含有樹脂またはフッ素粘着性物質を含む表面部材の一部を基板（Ａ）上の凸部絶縁部に転写させて、前記凸部絶縁部及び凹部電極部の表面に形成される金属膜に対する前記凸部絶縁部の密着性を弱める表面処理を施した後、凸部絶縁膜及び凹部電極部上に金属膜を形成する工程と、形成した金属膜の最表層部の全面に接着シートを貼り付けた後、当該接着シートを引き剥がす工程を施すことにより、凸部絶縁部表面の金属膜を選択的に剥離除去することを特徴とする、半導体基板上の凹部電極部にのみ金属膜パターンを形成する方法、に関する。
【００１０】
上記方法によれば、物品（Ｂ）の表面部材を適宜に選択することにより、凸部の表面にのみ、所望の処理を行なうことができ、凸部表面と凹部表面の性状を差別化することができる。
【００１２】
物品（Ｂ）の表面部材を基板（Ａ）上の凸部絶縁部に転写する方法によれば、当該凸部絶縁部の性状変化を簡易に行うことができる。
【００１３】
基板（Ａ）上の凸部絶縁部に転写させる、物品（Ｂ）の表面部材としては、フッ素含有樹脂を含んでものがあげられる。
【００１４】
基板（Ａ）上の凸部絶縁部に、フッ素含有樹脂が転写されることにより、当該凸部絶縁部の自由エネルギーを低下させることができ、基板（Ａ）上の凸部絶縁部の密着性を効果的に弱めることができる。
【００１５】
また、基板（Ａ）上の凸部絶縁部に転写させる、物品（Ｂ）の表面部材としては、フッ素粘着性物質を含んでなるものがあげられる。
【００１６】
フッ素粘着性物質は基板（Ａ）上の凸部絶縁部への転写が容易であり、表面部の自由エネルギーを低下させることができ、基板（Ａ）上の凸部絶縁部の密着性を効果的に弱めることができる。
【００１９】
半導体基板上の凸部絶縁部の表面にのみ、前記転写処理を行なうことで、当該凸部絶縁部と、その後に形成する金属膜との間の密着性を効果的に弱めることができ、これにより金属膜の剥離性が向上する。一方、凹部電極部については、前記表面処理は行なわれないため、金属膜との密着性は低下しない。このように半導体基板上の凸部絶縁部のみを選択的に処理することにより、接着シートを用いた金属膜パターンの形成に良好な結果をもたらす。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の基板の表面処理方法を、基板（Ａ）として半導体基板を用いた場合を例にあげて、半導体製造工程において、当該基板に金属膜パターンを形成する方法を詳細に説明するが、本発明の基板の表面処理方法は、これら例に限定されるものではない。
【００２１】
図１は、半導体基板１上に凸部絶縁部３と凹部電極部４とが形成されたものの断面図であり、当該電極部４上に金属電極パターンが形成される。
【００２２】
半導体基板１としては、シリコン基板等があげられる。また、本発明の半導体基板１上には、ダイオード、トランジスタ等の半導体素子領域２を形成することもできる。電極部４は半導体素子２との導通を得るためにパターン化されている。半導体基板１上の絶縁部３と電極部４の形成方法は特に制限されず、各種の方法により形成することができる。たとえば、かかる絶縁部３と電極部４は、半導体基板１上にＣＶＤ法などにより絶縁部３を形成した後、ホトリソグラフィ法を用いて、絶縁部３をパターン化し、その必要箇所に電極部４を形成する方法により形成される。電極部４としては、アルミ電極等が用いられ、絶縁部３としては、シリカ、ＢＰＳＧ（Bolon Phosphorus Silicate Glass ) 、ＰＳＧ（ Phosphorus Silicate Glass ) 、窒素化ケイ素、ポリイミドなどが用いられる。
【００２３】
次いで、図２に示すように、半導体基板１上の絶縁部３の表面にのみ、表面処理用シート５（平板状またはシート状の物品（Ｂ））を接触させ、加熱する。加熱は、ヒーター６により行う。図２では、半導体基板１の下部にのみヒーター６が設けられているが、ヒーター６は、表面処理用シート５の上部に設けることもできる。ヒーター６としては、熱板、ヒートロールによる貼り合わせ等が用いられる。これにより、表面処理用シート５の一部（微少量）が、絶縁部３上の表層部に転写して、絶縁部３の性状が変化する。
【００２４】
表面処理用シート５としては、たとえば、フッ素含有樹脂が好適に用いられる。このようなものの例としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）、ポリフッ化ビニリデン等の汎用フッ素樹樹脂からなるシートが挙げられるが、これら以外のものを用いてもよい。また、表面処理用シート５としては、シート基材上にフッ素系粘着層を設けた粘着シート５´を用いることができる。シート基材は、シート状、テープ状のいずれでもよい。シート基材としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、アセチルセルロースなどの一般的な接着シートに用いられるプラスチックフィルムがあげられる。粘着層には、たとえば、フッ素原子を含有するアクリル系ポリマー等各種の粘着性物質が用いられる。表面処理用シート５として、粘着シート５´を用いる場合には、基板との接触面側に、粘着シート５´の接着層を接触させる。
【００２５】
本発明の金属電極パターン形成方法では、半導体基板１に前記処理を施し、半導体基板１から表面処理用シート５を離す。次いで、半導体基板１上に形成されている絶縁部３と電極部４の表面に金属膜を設ける。当該金属膜が金属膜剥離除去用接着シートＡの被着部である。被着部となる金属膜９は、はんだ濡れ性の良好な膜であり、具体的には金、銅、銀、白金、鉄、錫、ニッケル、ニッケル−バナジウム合金等を用いて形成されている。これらのなかでも金（Ａｕ）を用いるのが好ましい。
【００２６】
金属膜は、図３に示すように金属膜７，８，９を順次に形成した３層とするのが好ましい。第１層の金属膜７は、電極部４と良好な接合を形成するための膜であり、具体的にはチタン、バナジウム、クロム、コバルト、ジルコニウム、アルミニウム、タンタル、タングステン、白金、これら金属の窒化物やこれら金属を主成分とする合金等の薄膜が用いられる。これらのなかでもチタン薄膜が好ましい。第２層の金属膜８は、金属膜７と絶縁部３との界面にかかる応力を調整するための膜であり、具体的にはニッケル、銅、パラジウム、これらの金属を主成分とする合金等の薄膜が用いられる。これらのなかでもニッケル薄膜が好ましい。第２層の金属膜８の内部応力により、金属膜７と絶縁部３との界面の接着性が低下し、接着シートＡによる金属膜の剥離除去がより容易になっている。そして、第３層として、接着シートＡの被着部となる、はんだ濡れ性の良好な金属膜９が設けられている。
【００２７】
次いで、半導体基板１上に形成された絶縁部３と電極部４の表面に設けた金属膜９に、図４に示すように、接着シートＡの接着層を貼り付け、その後、当該接着シートＡを引き剥がす。この剥離除去の際、絶縁部３表面は、前記表面処理により、金属膜７との界面の剥離性がよい。一方、電極部４と金属膜７との界面は接着性が良いため、接着シートＡで剥離除去されることはない。この操作により、絶縁部３表面の金属膜７，８，９が選択的に剥離除去され、図５に示すように、半導体基板１上の電極部４に所望の金属電極パターンが形成される。
【００２８】
かかる本発明の金属電極パターン形成方法により、図５のように半導体基板１上の電極部４に確実に、バンプとの濡れ性のよい金属電極パターンが形成される。このようにパターン形成された金属電極にはバンプを容易に形成することができ、半導体デバイスの製造工程を簡易かつ低コストで行うことができる。
【００２９】
接着シートＡは、シート基材ａ上に、接着層ｂが形成されたものである。なお、接着シートＡは、シート状、テープ状のいずれでもよい。
【００３０】
シート基材ａとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、アセチルセルロースなどの一般的な接着シートに用いられるプラスチックフィルムがあげられる。接着層を形成する接着剤としては、一般的な感圧接着剤に適用されるベースポリマーが用いられる。かかるベースポリマーとしては、アクリル系ポリマーや、ゴム系材料等の公知の各種のものをいずれも使用できるが、特にアクリル系ポリマーを使用するのが好ましい。接着層には架橋剤、各種添加剤を適宜に配合することもできる。
【００３１】
【実施例】
以下に、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらによって何等限定されるものではない。
【００３２】
参考例１
アクリル酸２−エチルヘキシル／アクリル酸メチル／アクリル酸＝３０／７０／１０（重量比）の共重合体からなるアクリルポリマーＡ（重量平均分子量２８０万、重量平均分子量（Ｍｗ）÷数平均分子量（Ｍｎ）＝２２）の２７重量％トルエン溶液１００ｇ、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（日本合成化学製；商品名：ＵＶ３０００Ｂ）１０ｇおよびポリイソシアネート化合物（日本ポリウレタン工業製；商品名：コロネートＬ）０．８ｇを配合した接着剤組成物（トルエン溶液）を、厚さが５０μｍのポリエステルフィルムからなるフィルム基材上に塗布し、乾燥オーブンにて１３０℃で各々３分間乾燥し、厚さが３５μｍの接着剤層を形成し接着シートを作製した。
【００３３】
実施例１
図１に示すような凸部絶縁部３と凹部電極部４が表面に形成された半導体基板１を準備する。なお、凸部絶縁部３はポリイミド膜、凹部電極部４はアルミ薄膜である。次いで、図２に示すように、厚さ１ｍｍのＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）板を、前記凸部絶縁部３にのみ接触させ、半導体基板１の下部及びＰＴＦＥの上部から熱板にて挟み、１５０℃、１０ｋｇ／ｃｍ² の条件で３０秒間圧着した。その後、ＰＴＦＥ板を取り外した。
【００３４】
続いて図３に示すように、半導体基板１上に、金属膜７，８，９を設けた後、金属膜上に、参考例１で作成した接着シートを５０℃でロールに沿わせながら貼りつけた。その後、この温度で１分間加熱保持し、室温まで冷却した。上記接着シートを剥離したところ、絶縁膜３上の金属膜７，８，９のみが接着シートと共に剥離除去され、電極部４上にバンプ接続用の金属電極パターンが形成された。
【００３５】
比較例１
実施例１において、ＰＴＦＥ板に係わる表面処理を行なわないこと以外は、実施例１と同様の操作を行った。絶縁部３上の金属膜は部分的にしか剥離除去されず、金属電極パターンは得られなかった。
【００３６】
参考例２
アクリル酸２−エチルヘキシル／アクリル酸ペンタフルオロエチル／アクリル酸＝５０／４７／３（重量比）の共重合体からなるポリマーＡ（重量平均分子量３０万、重量平均分子量（Ｍｗ）÷数平均分子量（Ｍｎ）＝８）および日本ポリウレタン工業製；商品名：コロネートＬ）３．２ｇを配合した接着剤組成物（酢酸エチル溶液）を、厚さが１００μｍのポリエステルフィルムからなるフィルム基材上塗布し、乾燥オーブンにて１３０℃で各々３分間乾燥し、厚さが５μｍの粘着層を形成し表面処理用接着シートを作製した。
【００３７】
実施例２
図１に示すような凸部絶縁部３と凹部電極部４が表面に形成された半導体基板１を準備する。なお、凸部絶縁部３はポリイミド膜、凹部電極部４はアルミ薄膜である。次いで、図２に示すように、表面処理用接着シートの粘着層を、前記凸部絶縁部３にのみ接触させ、１４０℃でロールに沿わせながら貼りつけた。
【００３８】
その後続いて図３に示すように、半導体基板１上に、金属膜７，８，９を設けた後、金属膜上に、参考例１で作成した接着シートを５０℃でロールに沿わせながら貼りつけた。その後、この温度で１分間加熱保持し、室温まで冷却した。上記接着シートを剥離したところ、絶縁膜３上の金属膜７，８，９のみが接着シートと共に剥離除去され、電極部４上にバンプ接続用の金属電極パターンが形成された。
【図面の簡単な説明】
【図１】凸部絶縁部と凹部電極部を有する半導体基板の断面図である。
【図２】凸部絶縁部にのみ表面処理する方法の断面図である
【図３】凸部絶縁部と凹部電極部の表面に金属膜が設けられたもの断面図である。
【図４】図３の金属膜に金属膜剥離除去用接着シートを貼り付ける工程である。
【図５】半導体基板上の凹部電極部に形成された金属電極パターンである。
【符号の説明】
１半導体基板
３絶縁部
４電極部
５表面処理用シート
７，８，９金属膜
Ａ接着シート

Claims

凸部絶縁部と凹部電極部が表面に形成された基板（Ａ）上の凸部絶縁部にのみ、フッ素含有樹脂またはフッ素粘着性物質を含む表面部材からなる平板状またはシート状の物品（Ｂ）の表面部を接触させた状態で加熱処理を行なうことにより、フッ素含有樹脂またはフッ素粘着性物質を含む表面部材の一部を基板（Ａ）上の凸部絶縁部に転写させて、前記凸部絶縁部及び凹部電極部の表面に形成される金属膜に対する前記凸部絶縁部の密着性を弱める表面処理を施した後、凸部絶縁膜及び凹部電極部上に金属膜を形成する工程と、形成した金属膜の最表層部の全面に接着シートを貼り付けた後、当該接着シートを引き剥がす工程を施すことにより、凸部絶縁部表面の金属膜を選択的に剥離除去することを特徴とする、半導体基板上の凹部電極部にのみ金属膜パターンを形成する方法。