JPH06140409A - 半導体装置の製法 - Google Patents
半導体装置の製法Info
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- JPH06140409A JPH06140409A JP4291679A JP29167992A JPH06140409A JP H06140409 A JPH06140409 A JP H06140409A JP 4291679 A JP4291679 A JP 4291679A JP 29167992 A JP29167992 A JP 29167992A JP H06140409 A JPH06140409 A JP H06140409A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 少ない工程で、しかも簡単にバリアメタルを
形成し、電気伝導度のよいバンプを有する半導体装置の
製法を提供する。 【構成】 半導体基板１の表面のボンディングパッド３
上に、無電解メッキ法によりバリアメタル５を形成し、
前記バリアメタル５上にスクリーン印刷法などでバンプ
９を形成する。前記バリアメタルはＺｎ膜６、Ｎｉ膜
７、およびＡｕ膜８などの積層体として形成されること
が好ましい。
形成し、電気伝導度のよいバンプを有する半導体装置の
製法を提供する。 【構成】 半導体基板１の表面のボンディングパッド３
上に、無電解メッキ法によりバリアメタル５を形成し、
前記バリアメタル５上にスクリーン印刷法などでバンプ
９を形成する。前記バリアメタルはＺｎ膜６、Ｎｉ膜
７、およびＡｕ膜８などの積層体として形成されること
が好ましい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製法に関す
る。さらに詳しくは、半導体チップのボンディングパッ
ド上に簡単にバンプを形成できる半導体装置の製法に関
する。
る。さらに詳しくは、半導体チップのボンディングパッ
ド上に簡単にバンプを形成できる半導体装置の製法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】最近、電子機器の小型化に伴ない、集積
回路（ＩＣ）などを組み込んだ半導体装置も、樹脂でモ
ールドしてリード線を導出したものではなく、半導体チ
ップのボンディングパッドにバンプが形成された半導体
装置（いわゆるベアチップ）の状態で、直接プリント基
板などの配線リードに接続して使用するものが増えつつ
ある。このような半導体装置は、図２に半導体装置のバ
ンプ部の断面図が示されるように、半導体基板21に形成
された半導体回路の外部接続用電極端子はアルミニウム
配線などで半導体チップの周縁部に導出されてボンディ
ングパッド23が形成され、前記ボンディングパッド23以
外の半導体基板21の表面には保護膜としてパッシベーシ
ョン膜24が形成され、前記ボンディングパッド23上にバ
リアメタル26を介して金属バンプ25が電解メッキ法など
により形成されている。そののち、バンプ25以外のとこ
ろのバリアメタルがエッチングされる。バリアメタル26
はたとえば、ボンディングパッドを構成する材料との密
着性がよく、バンプ金属がボンディングパッド23に、ま
たその反対にボンディングパッド金属がバンプ25に熱拡
散するのを防止する役目をもち、かつ表面が変質しにく
くバンプ金属とのなじみがよい金属が選ばれ、通常複数
層で形成されている。
回路（ＩＣ）などを組み込んだ半導体装置も、樹脂でモ
ールドしてリード線を導出したものではなく、半導体チ
ップのボンディングパッドにバンプが形成された半導体
装置（いわゆるベアチップ）の状態で、直接プリント基
板などの配線リードに接続して使用するものが増えつつ
ある。このような半導体装置は、図２に半導体装置のバ
ンプ部の断面図が示されるように、半導体基板21に形成
された半導体回路の外部接続用電極端子はアルミニウム
配線などで半導体チップの周縁部に導出されてボンディ
ングパッド23が形成され、前記ボンディングパッド23以
外の半導体基板21の表面には保護膜としてパッシベーシ
ョン膜24が形成され、前記ボンディングパッド23上にバ
リアメタル26を介して金属バンプ25が電解メッキ法など
により形成されている。そののち、バンプ25以外のとこ
ろのバリアメタルがエッチングされる。バリアメタル26
はたとえば、ボンディングパッドを構成する材料との密
着性がよく、バンプ金属がボンディングパッド23に、ま
たその反対にボンディングパッド金属がバンプ25に熱拡
散するのを防止する役目をもち、かつ表面が変質しにく
くバンプ金属とのなじみがよい金属が選ばれ、通常複数
層で形成されている。
【０００３】このボンディングパッド23上にバンプ25を
形成する方法として、図２に示されるように、全面に
蒸着法またはスパッタ法によりバリアメタル26を形成し
たのち、バンプを形成しない部分にレジスト膜27を設
け、電解メッキ法によりバンプ25を形成したり、バリ
アメタルをフォトリソグラフィ工程でパターンニングし
てボンディングパッド上にのみ残し、メタルマスクでマ
スキングしたのち、表面全体に蒸着法またはスパッタ法
によりバンプ25を積層し、メタルマスクとともに不要な
金属材料を除去したり、また前述のパターンニングさ
れたバリアメタル26上にスクリーン印刷法などにより、
バンプ用のペースト状の金属を付着してバンプ25を形成
したりする方法がとられている。
形成する方法として、図２に示されるように、全面に
蒸着法またはスパッタ法によりバリアメタル26を形成し
たのち、バンプを形成しない部分にレジスト膜27を設
け、電解メッキ法によりバンプ25を形成したり、バリ
アメタルをフォトリソグラフィ工程でパターンニングし
てボンディングパッド上にのみ残し、メタルマスクでマ
スキングしたのち、表面全体に蒸着法またはスパッタ法
によりバンプ25を積層し、メタルマスクとともに不要な
金属材料を除去したり、また前述のパターンニングさ
れたバリアメタル26上にスクリーン印刷法などにより、
バンプ用のペースト状の金属を付着してバンプ25を形成
したりする方法がとられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のバンプの形成法
としては、主として前述ののメッキ法が用いられてい
るが、メッキ法ではバンプ金属をハンダで形成するばあ
いにハンダを溶かさずにバリアメタルのみエッチングす
ることが困難であるため、前述の、の方法が検討さ
れている。しかし、これらの方法では、前述のようにバ
リアメタルをフォトリソグラフィ工程によりバンプ形成
場所にのみ残存するように、パターニングをしなければ
ならない。そのため、バリアメタルの蒸着、レジスト塗
布、露光、レジスト現像、レジストベーキング、バリア
メタルエッチング、レジスト除去という工程を経なけれ
ばならない。そのため、製造に時間がかり、コストが高
くなる。
としては、主として前述ののメッキ法が用いられてい
るが、メッキ法ではバンプ金属をハンダで形成するばあ
いにハンダを溶かさずにバリアメタルのみエッチングす
ることが困難であるため、前述の、の方法が検討さ
れている。しかし、これらの方法では、前述のようにバ
リアメタルをフォトリソグラフィ工程によりバンプ形成
場所にのみ残存するように、パターニングをしなければ
ならない。そのため、バリアメタルの蒸着、レジスト塗
布、露光、レジスト現像、レジストベーキング、バリア
メタルエッチング、レジスト除去という工程を経なけれ
ばならない。そのため、製造に時間がかり、コストが高
くなる。
【０００５】さらに、バリアメタル26に使用される金な
どの材料が半導体基板21内部に侵入すると半導体基板の
シリコンにとって不純物となるため、従来の工程の装置
で蒸着するのが難かしく、別途蒸着装置などの設備が必
要になるという問題がある。
どの材料が半導体基板21内部に侵入すると半導体基板の
シリコンにとって不純物となるため、従来の工程の装置
で蒸着するのが難かしく、別途蒸着装置などの設備が必
要になるという問題がある。
【０００６】本発明では、かかる問題を解消し、少ない
工程でバリアメタルを形成でき、簡単にバンプを形成で
きる半導体装置の製法を提供すること目的とする。
工程でバリアメタルを形成でき、簡単にバンプを形成で
きる半導体装置の製法を提供すること目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
法は、半導体基板に半導体回路が形成され、該半導体回
路から外部導出用の電極膜が半導体チップの周縁部に導
出されてボンディングパッドが形成され、該ボンディン
グパッド上に外部リードとの接続用のバンプが設けられ
てなる半導体装置の製法であって、前記ボンディングパ
ッド上に無電解メッキ法によりバリアメタルを設け、該
バリアメタル上にバンプを形成することを特徴とするも
のである。
法は、半導体基板に半導体回路が形成され、該半導体回
路から外部導出用の電極膜が半導体チップの周縁部に導
出されてボンディングパッドが形成され、該ボンディン
グパッド上に外部リードとの接続用のバンプが設けられ
てなる半導体装置の製法であって、前記ボンディングパ
ッド上に無電解メッキ法によりバリアメタルを設け、該
バリアメタル上にバンプを形成することを特徴とするも
のである。
【０００８】また、前記製法においては、前記ボンディ
ングパッドを１μｍ以上の厚さのアルミニウムを主成分
とする金属膜から形成し、前記バリアメタルを設ける前
に前記ボンディングパッド表面をエッチングしてアルミ
ニウムを活性化することが好ましい。
ングパッドを１μｍ以上の厚さのアルミニウムを主成分
とする金属膜から形成し、前記バリアメタルを設ける前
に前記ボンディングパッド表面をエッチングしてアルミ
ニウムを活性化することが好ましい。
【０００９】
【作用】本発明によれば、バリアメタルを無電解メッキ
法によって形成しているため、ボンディングパッド表面
のみに選択的に付着させることができ、エッチングのた
めのフォトレジスト工程を必要としない。しかも、ボン
ディングパッド上のみに付着するため、材料のムダもな
く、また無電解メッキ液に浸漬するだけで済むため、一
度に大量のバッチ処理ができる。さらにそののちのバン
プ形成もスクリーン印刷法などにより形成することによ
り、短時間でバンプを形成できる。
法によって形成しているため、ボンディングパッド表面
のみに選択的に付着させることができ、エッチングのた
めのフォトレジスト工程を必要としない。しかも、ボン
ディングパッド上のみに付着するため、材料のムダもな
く、また無電解メッキ液に浸漬するだけで済むため、一
度に大量のバッチ処理ができる。さらにそののちのバン
プ形成もスクリーン印刷法などにより形成することによ
り、短時間でバンプを形成できる。
【００１０】
【実施例】つぎに図面を参照しながら本発明について説
明する。図１は本発明の半導体装置の製法の一実施例を
説明するためのバンプ部分の断面図である。
明する。図１は本発明の半導体装置の製法の一実施例を
説明するためのバンプ部分の断面図である。
【００１１】半導体基板１に半導体回路２が形成されて
おり、該半導体回路の外部リードとの接続用の電極端子
がアルミニウムなどの金属薄膜により半導体チップの周
縁部に導出され、ボンディングパッド３が形成されてい
る。前記ボンディングパッド３以外の半導体基板１表面
には保護膜としてパッシベーション膜４が形成されてい
る。前記ボンディングパッド３上には、バリアメタル５
が形成され、その上にバンプ９が形成されている。バリ
アメタル５の形成においては、まず第１層６として、ボ
ンディングパッドの材料であるアルミニウムなどと相互
に拡散する量が小さく、密着性のよい材料、たとえば、
亜鉛、チタン、クロム、パラジウムなどの金属が付着さ
れる。また、バリアメタルの最外層８としては、表面の
酸化などの変質防止の点から金、白金などが好ましい。
このばあい、たとえばバンプ金属が第１層６またはボン
ディングパッド３に拡散するのを防止するため、バンプ
９や第１層６と相互に拡散する量が小さい、ニッケルま
たは銅などの金属からなる第２層７を第１層６と最外層
８とのあいだに介在させた三層構造で形成することが好
ましい。しかし、一層でこれらの機能を果す材料を使用
できれば一層でもよい。
おり、該半導体回路の外部リードとの接続用の電極端子
がアルミニウムなどの金属薄膜により半導体チップの周
縁部に導出され、ボンディングパッド３が形成されてい
る。前記ボンディングパッド３以外の半導体基板１表面
には保護膜としてパッシベーション膜４が形成されてい
る。前記ボンディングパッド３上には、バリアメタル５
が形成され、その上にバンプ９が形成されている。バリ
アメタル５の形成においては、まず第１層６として、ボ
ンディングパッドの材料であるアルミニウムなどと相互
に拡散する量が小さく、密着性のよい材料、たとえば、
亜鉛、チタン、クロム、パラジウムなどの金属が付着さ
れる。また、バリアメタルの最外層８としては、表面の
酸化などの変質防止の点から金、白金などが好ましい。
このばあい、たとえばバンプ金属が第１層６またはボン
ディングパッド３に拡散するのを防止するため、バンプ
９や第１層６と相互に拡散する量が小さい、ニッケルま
たは銅などの金属からなる第２層７を第１層６と最外層
８とのあいだに介在させた三層構造で形成することが好
ましい。しかし、一層でこれらの機能を果す材料を使用
できれば一層でもよい。
【００１２】この半導体装置を製造するには、まず半導
体回路、ボンディングパッド３およびたとえば約１μｍ
のチッ化シリコン膜からなるパッシベーション膜４など
を半導体ウエハの状態で通常の半導体装置の製造プロセ
スにより形成する。ここでは、ボンディングパッド３上
にバリアメタル５とバンプ９を形成する方法について説
明する。なお後述する理由によりボンディングパッド３
はアルミニウムを主成分とする金属（若干のシリコンや
銅を含んでいてもよい）を使用し、厚さが１μｍ以上に
形成されることが好ましい。
体回路、ボンディングパッド３およびたとえば約１μｍ
のチッ化シリコン膜からなるパッシベーション膜４など
を半導体ウエハの状態で通常の半導体装置の製造プロセ
スにより形成する。ここでは、ボンディングパッド３上
にバリアメタル５とバンプ９を形成する方法について説
明する。なお後述する理由によりボンディングパッド３
はアルミニウムを主成分とする金属（若干のシリコンや
銅を含んでいてもよい）を使用し、厚さが１μｍ以上に
形成されることが好ましい。
【００１３】まず、ボンディングパッド上に無電解メッ
キ法によりバリアメタル５を堆積する。具体例として
は、Ａｌ−Ｓｉで100 μｍ×100 μｍの大きさに１μｍ
以上の厚さでボンディングパッドが形成された半導体チ
ップを、水酸化ナトリウムを５重量％含むアルカリ性の
脱脂剤に25℃で約５分間浸漬して、脱脂を行った。つい
で25℃で10重量％のリン酸に約５分間浸漬し、ボンディ
ングパッドの表面をエッチング処理し、活性化させた。
この際、ボンディングパッドのアルミニウム表面が 0.5
μｍ程度エッチングされた。このエッチングによる損失
を考慮してボンディングパッドの厚さは前述のように１
μｍ以上の厚さで形成しておくことが好ましい。つぎに
25℃でジンケート処理することによりボンディングパッ
ド表面に亜鉛膜を 0.1μｍ程度形成した。さらに、80〜
90℃のＮｉ−Ｐ系メッキ液で無電解ニッケルメッキを行
い、第２層７としてニッケル層を１〜1.2 μｍ程度形成
し、引き続き80〜90℃で無電解メッキにより0.05μｍ程
度の金膜を最外層として形成した。そののち、室温で約
10分間純水洗浄を行ってバリアメタル５の形成を行っ
た。
キ法によりバリアメタル５を堆積する。具体例として
は、Ａｌ−Ｓｉで100 μｍ×100 μｍの大きさに１μｍ
以上の厚さでボンディングパッドが形成された半導体チ
ップを、水酸化ナトリウムを５重量％含むアルカリ性の
脱脂剤に25℃で約５分間浸漬して、脱脂を行った。つい
で25℃で10重量％のリン酸に約５分間浸漬し、ボンディ
ングパッドの表面をエッチング処理し、活性化させた。
この際、ボンディングパッドのアルミニウム表面が 0.5
μｍ程度エッチングされた。このエッチングによる損失
を考慮してボンディングパッドの厚さは前述のように１
μｍ以上の厚さで形成しておくことが好ましい。つぎに
25℃でジンケート処理することによりボンディングパッ
ド表面に亜鉛膜を 0.1μｍ程度形成した。さらに、80〜
90℃のＮｉ−Ｐ系メッキ液で無電解ニッケルメッキを行
い、第２層７としてニッケル層を１〜1.2 μｍ程度形成
し、引き続き80〜90℃で無電解メッキにより0.05μｍ程
度の金膜を最外層として形成した。そののち、室温で約
10分間純水洗浄を行ってバリアメタル５の形成を行っ
た。
【００１４】つぎに、バリアメタル５上にバンプを形成
する。具体例としては、半導体ウエハにバリアメタルの
部分のみが露出するような、厚さ0.05mm程度の金属マス
クを被せ、ハンダペーストを印刷法によって開口部に埋
め込むように塗布した。そののち、200 〜 240℃で約５
分間ハンダペーストを溶融させることにより、厚さが50
〜70μｍ程度のバンプを形成した。
する。具体例としては、半導体ウエハにバリアメタルの
部分のみが露出するような、厚さ0.05mm程度の金属マス
クを被せ、ハンダペーストを印刷法によって開口部に埋
め込むように塗布した。そののち、200 〜 240℃で約５
分間ハンダペーストを溶融させることにより、厚さが50
〜70μｍ程度のバンプを形成した。
【００１５】叙上の製法によれば、無電解メッキによっ
てバリアメタルの各層をボンディングパッド上にのみ密
着性がよく、しかも均一に成膜できるため、信頼性の高
いバリアメタル５を簡単にうることができる。このえら
れた半導体装置に対し、 175℃、 100時間の加熱試験を
実施したが機械特性、電気特性ともに問題なく、バリア
メタルの効果が確認された。
てバリアメタルの各層をボンディングパッド上にのみ密
着性がよく、しかも均一に成膜できるため、信頼性の高
いバリアメタル５を簡単にうることができる。このえら
れた半導体装置に対し、 175℃、 100時間の加熱試験を
実施したが機械特性、電気特性ともに問題なく、バリア
メタルの効果が確認された。
【００１６】また、本発明によれば金膜８の形成も他の
金属膜と同様の手順でできるため、専用の蒸着装置を必
要としない。
金属膜と同様の手順でできるため、専用の蒸着装置を必
要としない。
【００１７】なお、前記実施例では、ボンディングパッ
ド３の材料としてＡｌ−Ｓｉを用いたが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、アルミニウムなど電極膜と
して好ましい金属材料であれば、自由に選択することが
できる。
ド３の材料としてＡｌ−Ｓｉを用いたが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、アルミニウムなど電極膜と
して好ましい金属材料であれば、自由に選択することが
できる。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、無電解メッキによって
バリアメタルを形成するため、各ボンディングパッドに
のみバリアメタルを形成でき、フォトレジスト工程の必
要がなく、簡単にバリアメタルを形成することができ
る。さらに、大量の半導体装置を半導体ウエハのままで
一括して無電解メッキを行うことができ、しかも、短時
間でバリアメタルを形成することができる。また、バン
プはスクリーン印刷などで形成できるため、短時間で行
え、大幅な製造コストの低減を達成することができる。
バリアメタルを形成するため、各ボンディングパッドに
のみバリアメタルを形成でき、フォトレジスト工程の必
要がなく、簡単にバリアメタルを形成することができ
る。さらに、大量の半導体装置を半導体ウエハのままで
一括して無電解メッキを行うことができ、しかも、短時
間でバリアメタルを形成することができる。また、バン
プはスクリーン印刷などで形成できるため、短時間で行
え、大幅な製造コストの低減を達成することができる。
【図１】本発明の半導体装置の製法の一実施例を説明す
るためのバンプ部分の断面説明図である。
るためのバンプ部分の断面説明図である。
【図２】従来の半導体装置のバンプ部の断面説明図であ
る。
る。
１ 半導体基板 ３ ボンディングパッド ４ パッシベーション膜 ５ バリアメタル ６ 第１層 ７ 第２層 ８ 最外層 ９ バンプ
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板に半導体回路が形成され、該
半導体回路から外部導出用の電極膜が半導体チップの周
縁部に導出されてボンディングパッドが形成され、該ボ
ンディングパッド上に外部リードとの接続用のバンプが
設けられてなる半導体装置の製法であって、 前記ボンディングパッド上に無電解メッキ法によりバリ
アメタルを設け、該バリアメタル上にバンプを形成する
ことを特徴とする半導体装置の製法。 - 【請求項２】 前記ボンディングパッドを１μｍ以上の
厚さのアルミニウムを主成分とする金属膜から形成し、
前記バリアメタルを設ける前に前記ボンディングパッド
表面をエッチングしてアルミニウムを活性化させること
を特徴とする請求項１記載の半導体装置の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4291679A JP2784122B2 (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | 半導体装置の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4291679A JP2784122B2 (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | 半導体装置の製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06140409A true JPH06140409A (ja) | 1994-05-20 |
| JP2784122B2 JP2784122B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=17772021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4291679A Expired - Fee Related JP2784122B2 (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | 半導体装置の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2784122B2 (ja) |
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-
1992
- 1992-10-29 JP JP4291679A patent/JP2784122B2/ja not_active Expired - Fee Related
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