JPH08203907A - 外部接続用突起電極及びその形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部接続用突起電極及びその形成方法に関
し、バンプ用電極層或いはパッド電極層等の突起電極形
成用導電層の下地層となる無電解メッキ層を含む下地の
導電層を一連の連続した工程によって形成する。 【構成】 シリコン半導体基板にアルミニウム層を形成
する第１工程、レジスト層を塗布・パターニングする第
２工程、アルミニウム層の陽極酸化により多数のポアを
有するアルミナ皮膜を形成する工程−ポア内への良導電
体の析出工程−無電解メッキ工程−電解Ａｕ（Ｐｂ−Ｓ
ｎ）メッキ工程からなる一連の連続した第３工程、レジ
スト層を除去する第４の工程、及び、アルミニウム層を
エッチングする第５工程によって外部接続用突起電極を
形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は外部接続用突起電極及び
その形成方法に関するものであり、特に、実装基板へダ
イレクトに実装が可能な半導体装置に設けるバンプ電極
或いは半導体装置を実装する実装基板に設けるパッド電
極等の外部接続用突起電極及びその形成方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の多端子化が進むなか
で、半導体装置をワイヤ配線を用いずに実装するＴＡＢ
方式、或いは、半導体装置をダイレクトにフリップチッ
プボンディングする方式等が急速に発展しており、その
様なボンディング方法に対応するために、半導体装置に
設けたアルミニウム配線層に外部端子との接続用のバン
プ電極を設けたり、或いは、半導体装置を実装する実装
基板側にパッド電極を設けたりしていた。

【０００３】従来のバンプ電極等の外部接続用突起電極
形成工程においては、このアルミニウム配線層上にＡｌ
とバンプ電極となるＰｂ−Ｓｎはんだ層或いはＡｕ層と
の相互拡散を防止するためにＴｉ膜或いはＮｉ膜等のバ
リアメタルを設けていたが、このＴｉ膜或いはＮｉ膜等
のバリアメタルを無電解メッキ法によって直接形成する
ことができなかったため、バンプ電極の形成方法として
図７に示す工程を取るのが通常であった。

【０００４】図７参照 図７は従来のバンプ電極の概略的製造工程を示すもの
で、８つのまとまった工程からなるものであり、図にお
いて線で囲った工程は一連の連続処理が可能な工程を示
している。

【０００５】まず、第１工程として半導体基板上に形成
したアルミニウム配線層上に、蒸着法或いはスパッタリ
ング法によってバリアメタルとなるＴｉ膜及びＮｉ膜を
順次堆積させる。次いで、第２工程としてレジスト層の
塗布及びパターニングによってバンプ電極形成用パター
ンに対応するレジスト層を設けたのち、第３工程として
バンプ電極形成用のパターンを残すようにＮｉ膜をエッ
チングし、次いで、第４工程としてレジスト層を除去し
たのち、第５工程として新たにメッキ用レジスト層の塗
布及びパターニングによってメッキ用レジスト層を形成
する。

【０００６】次いで、第６工程として電解メッキ法によ
りメッキ用レジスト層をマスクとしてＮｉ膜の露出部に
バリアメタルとなるＮｉメッキ層或いはＣｕメッキ層を
形成し、続いて電解メッキ法によってバンプ電極となる
Ａｕメッキ層或いはＰｎ−Ｓｎメッキ層を厚く形成す
る。次いで、第７工程としてメッキ用レジスト層を除去
したのち、第８工程としてＡｕメッキ層或いはＰｎ−Ｓ
ｎメッキ層をマスクとしてＴｉ膜の露出部をエッチング
して、バンプ電極が完成する。

【０００７】また、図７に示す形成方法の他に、アルミ
ニウム配線層上にＺｎ（亜鉛）を置換析出させるジンケ
ート法を用いて、アルミニウム配線層上に無電解Ｎｉメ
ッキ層を直接形成させることも検討されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図７に示す従
来の製造方法においては、工程が複雑であり且つ手番が
かかるため、コスト的にかなり高価になる問題があり、
また、直接無電解Ｎｉメッキが可能なジンケート法にお
いては、ジンケート処理液のｐＨが約１３と非常に高い
ため、メッキ用マスクとしてのレジストがジンケート処
理液に耐えられなくなるという問題、及び、この方法に
よる無電解Ｎｉメッキ層は下地との密着性が弱いため剥
離が生じやすいという問題があった。

【０００９】したがって、本発明はアルミニウム電極上
にバンプ用電極層或いはパッド電極層等の突起電極の下
地層となる無電解メッキ層を含む下地導電層を簡単な製
造工程により低コストで形成することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、外部接続用突
起電極において、基板（図３の１）上に設けた配線層
（図３の２）の外部電極との接続部分に多数のポア（図
３の７）を有するアルミナ皮膜（図３の６）を設けると
共に、このポア内に埋め込んだ良導電体（図３の８）、
この良導電体上に設けた下地導電層（図３の１０）、及
び、この下地導電層上に設けた突起電極形成用導電層
（図４の１１）によって突起電極を形成したことを特徴
とする。

【００１１】また、本発明は、外部接続用突起電極にお
いて、基板が半導体基板（図３の１）であり、且つ、基
板上に設けた配線層がアルミニウムを主成分とする配線
層（図３の２）であり、アルミナ皮膜がこの配線層の一
部にも食い込んでいることを特徴とする。なお、本明細
書において、「アルミニウムを主成分とする配線層」と
は、純粋なアルミニウム配線層、及び、１％以下のＳｉ
やＣｕ等を含有するアルミニウムを主成分とするアルミ
ニウム合金配線層を意味するものである。

【００１２】また、本発明は、外部接続用突起電極にお
いて、下地導電層（図５の１０）と突起電極形成用導電
層（図５の１３）との間に酸化防止用導電層（図５の１
２）を介在させたことを特徴とする。また、本発明は、
外部接続用突起電極において、基板が実装基板（図６の
１４）であり、且つ、基板上に設けた配線層がＣｕから
なる配線層（図６の１５）であり、アルミナ皮膜（図６
の１８）とＣｕ配線層との間にアルミナ化しないアルミ
ニウム層（図６の１６）が介在していることを特徴とす
る。

【００１３】また、本発明は、外部接続用突起電極にお
いて、ポア内に埋め込む良導電体の厚さを、ポアの深さ
の１／２以上の厚さで、且つ、ポアの深さ以下の厚さに
したことを特徴とする。

【００１４】また、本発明は、外部接続用突起電極にお
いて、下地導電層として無電解Ｎｉメッキ層、無電解Ｃ
ｕメッキ層、無電解Ｐｄメッキ層、無電解Ｐｄ−Ｓｎ−
Ｐｂメッキ層の内の少なくとも一つを用い、且つ、その
厚さを０．５μｍ〜５μｍにしたことを特徴とする。

【００１５】また、本発明は、外部接続用突起電極の形
成方法において、基板（図３の１）上に設けた配線層
（図３の２）の外部電極との接続部分を少なくとも覆う
ようにアルミニウムを主成分とする導電層（図２の４）
を堆積させ、この導電層の少なくとも一部を陽極酸化処
理することにより多数のポア（図３の７）を有するアル
ミナ皮膜（図３の６）を形成し、次いで、ポア内に良導
電体（図３の８）を電解析出させたのち、無電解メッキ
法によって良導電体上に突起電極形成用導電層（図４の
１１）の下地層となる下地導電層（図４の１０）の少な
くとも一部を形成したことを特徴とする。

【００１６】また、本発明は、外部接続用突起電極の形
成方法において、基板が半導体基板であり、且つ、基板
上に設けた配線層がアルミニウムを主成分とする配線層
であり、この配線層及びアルミニウムを主成分とする導
電層を、２００Å以上で、且つ、この配線層及びこの導
電層の全体の厚さの２／３以下をアルミナ皮膜に変換す
ることを特徴とする。

【００１７】また、本発明は、外部接続用突起電極の形
成方法において、下地導電層（図５の１０）と突起電極
形成用導電層との間に酸化防止用導電層（図５の１２）
を介在させると共に、突起電極形成用導電層をはんだボ
ール（図５の１３）を転写することによって形成したこ
とを特徴とする。

【００１８】また、本発明は、外部接続用突起電極の形
成方法において、基板が実装基板（図６の１４）であ
り、且つ、基板上に設けた配線層がＣｕからなる配線層
（図６の１５）であり、配線層の外部電極との接続部分
を少なくとも覆うようにアルミニウムを主成分とする導
電層（図６の１６）を３０００Å以上堆積させ、このア
ルミニウムを主成分とする導電層を、２００Å以上で、
且つ、この導電層の全体の厚さの２／３以下をアルミナ
皮膜（図６の１８）に変換することを特徴とする。

【００１９】また、本発明は、外部接続用突起電極の形
成方法において、下地導電層を形成する際に、Ｎｉ−Ｐ
メッキ法及びＮｉ−Ｂメッキ法の少なくとも一方を用い
たことを特徴とする。

【００２０】

【作用】本発明においては、基板上に設けた配線層の外
部電極との接続部分に小さなポアを有するアルミナ皮膜
を設け、このポア内に良導電体を埋め込むことにより、
アルミナ皮膜の下に残存しているアルミニウムを主成分
とする層との電気的導通を良好に保つことができ、ま
た、アルミニウム層上への直接の無電解メッキが実質上
不可能であったバリアメタルとして機能する下地導電層
を無電解メッキ法で形成することが可能になる。

【００２１】また、基板として半導体基板を用い、且
つ、配線層としてアルミニウムを主成分とする配線層を
用いることにより、半導体装置用のバンプ電極が形成さ
れることになり、この場合には、アルミナ皮膜に変換す
るアルミニウムを主成分とする導電層を薄くすることが
可能になる。また、下地導電層の表面に酸化防止用導電
層を設けることにより、電解メッキ法或いは蒸着法以外
の方法で突起電極形成用導電層を形成することが可能に
なる。

【００２２】また、基板として実装基板を用い、且つ、
配線層としてＣｕからなる配線層を用いた場合にも、ア
ルミナ皮膜とＣｕ配線層との間にアルミナ化しないアル
ミニウムを主成分とする導電層が残存する程度に厚い導
電層を設けることにより、アルミナ皮膜を安定に形成す
ることができる。

【００２３】また、ポア内に埋め込む良導電体の厚さ
を、ポアの深さの１／２以上の厚さで、且つ、ポアの深
さ以下の厚さにすることによって、その上に設ける下地
導電層を密着性良く形成することができる。

【００２４】また、下地導電層として無電解Ｎｉメッキ
層、無電解Ｃｕメッキ層、無電解Ｐｄメッキ層、無電解
Ｐｄ−Ｓｎ−Ｐｂメッキ層の内の少なくとも一つを用
い、且つ、その厚さを０．５μｍ〜５μｍにすることに
より、突起電極形成用導電層としてのＰｂ−Ｓｎはんだ
メッキ層の中のＳｎの拡散を防止することができると共
に、下地導電層の内部応力を小さくして突起電極の剥離
を防止することが可能になる。

【００２５】また、基板上に設けた配線層の外部電極と
の接続部分を少なくとも覆うようにアルミニウムを主成
分とする導電層を堆積させ、外部電極との接続部分の導
電層を陽極酸化処理することにより多数のポアを有する
アルミナ皮膜を形成し、次いで、ポア内に良導電体を電
解析出させたのち、無電解メッキ法によって突起電極形
成用導電層の下地層となる下地導電層の少なくとも一部
を形成することによって、外部接続用突起電極の形成工
程の主要部を一連の連続した工程で行うことができ、し
たがって、製造工程の簡素化が可能になる。

【００２６】また、基板として半導体基板を用い、且
つ、配線層としてアルミニウムを主成分とする配線層を
用いた場合に、この配線層及びアルミニウムを主成分と
する導電層を、２００Å以上で、且つ、この配線層及び
この導電層の全体の厚さの２／３以下をアルミナ皮膜に
変換することによって、アルミナ皮膜に形成されるポア
内に良導電体を再現性良く埋め込むことができる。

【００２７】また、下地導電層と突起電極形成用導電層
との間に酸化防止用導電層を介在させると共に、突起電
極形成用導電層をはんだボールの転写によって形成する
ことにより、突起電極形成用導電層の形成工程を多様化
することができる。

【００２８】また、基板として実装基板を用い、且つ、
配線層としてＣｕからなる配線層を用いた場合にも、配
線層の外部電極との接続部分を少なくとも覆うようにア
ルミニウムを主成分とする導電層を３０００Å以上堆積
させることによって、このアルミニウムを主成分とする
導電層を、２００Å以上で、且つ、この導電層の全体の
厚さの２／３以下をアルミナ皮膜に変換することが可能
になり、したがって、アルミナ皮膜に形成されるポア内
に良導電体を再現性良く埋め込むことができる。

【００２９】また、下地導電層を形成する際に、Ｎｉ−
Ｐメッキ法及びＮｉ−Ｂメッキ法の少なくとも一方を用
いることにより、良導電体上に無電解メッキによる下地
導電層を再現性良く形成することができる。

【００３０】

【実施例】

図１参照 図１は、本発明のバンプ電極の概略的製造工程の説明図
であり、本発明は、シリコン半導体基板にアルミニウム
層を形成する第１工程、レジスト層を塗布・パターニン
グする第２工程、アルミニウム層の陽極酸化処理工程−
良導電体の析出工程−無電解メッキ工程−電解Ａｕ（Ｐ
ｂ−Ｓｎ）メッキ工程の一連の連続した第３工程、レジ
スト層を除去する第４の工程、及び、アルミニウム層を
エッチングする第５工程からなるものである。

【００３１】この様に、本発明の製造工程は、５つのま
とまった工程からなるものであり、８つのまとまった工
程を必要とする従来の製造工程に比べて、製造工程が簡
素化し、これに伴って製造時間の短縮が可能になる。

【００３２】次に、図２乃至図４を参照して、図１に示
す概略的製造工程に沿って本発明の第１の実施例の具体
的製造工程を説明する。なお、図２（ｂ）乃至図３
（ｄ）は、図２（ａ）の破線の円内の開口部を拡大して
示したものである。

【００３３】図２（ａ）参照 まず、シリコン半導体基板１上に層間絶縁膜（図示せ
ず）を介して設けた８０００Åの厚さの最終アルミニウ
ム配線層２をＰＳＧ膜からなるカバー膜３で被覆して、
このカバー膜に直径ｄ₁ が１００μｍの開口部を形成し
たのち、この最終アルミニウム配線層２と導通をとり且
つ電解メッキの際に電界の印加を可能にするための１０
００Åの厚さのアルミニウム層４を全面に蒸着させ、次
いで、厚さ５μｍのレジスト層５を塗布したのち、カバ
ー膜４の開口部に対応する開口部を形成する。

【００３４】なお、カバー膜３はＰＳＧ膜に限られるも
のではなく、ＢＰＳＧ膜等の層間絶縁膜として用いられ
ている他の絶縁膜を用いても良く、また、アルミニウム
層４は純粋なアルミニウムである必要はなく、１％以下
のＳｉやＣｕを含有するアルミニウムを主成分とするア
ルミニウム合金を用いても良く、且つ、その厚さも３０
０〜８０００Åの範囲であれば良い。

【００３５】図２（ｂ）参照 次いで、レジスト層を形成した半導体基板１を１５ｖｏ
ｌ％の硫酸とアルミニウムとからなる硫酸浴ベースの処
理液に浸漬して、電流密度１Ａ／ｄｍ² の電流を６０秒
間流した陽極酸化処理によって３０００Åの厚さのアル
ミナ皮膜６を形成する。このアルミナ皮膜６には直径ｄ
₂ が１５０〜２００Åのポア７と呼ばれる孔が１ｃｍ²
当たり数十億個形成される。

【００３６】なお、アルミナ皮膜６の厚さは２００Å以
上で、且つ、全アルミニウム層厚（この場合は、８００
０Å＋１０００Å＝９０００Å）の２／３以下であれば
良く、アルミナ皮膜６の厚さが２００Å以下ではポア７
に良導電体が入り込まなくなり、また、厚すぎると全ア
ルミニウム層の厚さが薄くなりすぎて配線層の抵抗が増
加しすぎることになる。また、この陽極酸化処理の条件
は上記数値に限られるものではなく、好ましくは電流密
度は０．１〜５．０Ａ／ｄｍ² で、時間は５〜６００秒
であれば良く、また、処理液はシュウ酸浴（シュウ酸２
〜５ｗｔ％、アルミニウム３〜２０ｇ／ｌ）でも良い。

【００３７】図３（ｃ）参照 次いで、硫酸第１鉄溶液を用いて１２Ｖの電界を４０秒
印加する電解メッキ法によってポア７内に電気の良導電
体としてＦｅ（鉄）を２５００Åの厚さに析出させて良
導電体埋込層８を形成する。この場合、アルミナ皮膜６
の最終アルミニウム配線層２と接する部分９のアルミナ
の膜厚は非常に薄いので電解メッキに支障は生じない。

【００３８】なお、この良導電体埋込層８はＦｅに限ら
れるものではなく、電解メッキ処理が可能な金属であれ
ば良く、電気伝導性及びコストの面からは、例えば、Ｎ
ｉ或いはＣｕでも良いが、この上に設ける無電解メッキ
層と同族の材料であった方が望ましい。

【００３９】また、その厚さは、後工程で設ける無電解
メッキ層との密着性を強固にするために、表面に凹凸を
形成することを目的として３０００Åの深さのポア７に
対して２５００Åと多少低めに設定したが、この様な厚
さに限られるものではなく、ポア７の深さの１／２以上
の厚さで、且つ、ポア７の深さ以下あれば良く、この厚
さが１／２以下では後工程の無電解メッキ層の形成が困
難になる。

【００４０】図３（ｄ）参照 次いで、還元剤としてジアリン酸ナトリウムを用いたＮ
ｉ−Ｐ系の無電解メッキを施し、厚さ２μｍで１５％以
下のＰを含有している無電解Ｎｉメッキ層１０を形成す
る。なお、この無電解Ｎｉメッキ層１０は、バンプ電極
を構成するＰｂ−Ｓｎはんだ中のＳｎがアルミニウム配
線層側に拡散することを防止するためのバリアメタルと
して設けるものであり、その厚さは、バリアメタルとし
て機能するためには０．５μｍ以上必要であり、また、
内部応力をあまり大きくしないためには５μｍ以下であ
ることが望ましい。

【００４１】図４（ｅ）参照 次いで、無電解Ｎｉメッキ層１０上に、従来の電解メッ
キ法を用いてＰｂ−Ｓｎメッキ層１１を５０μｍ形成す
る。なお、このＰｂ−Ｓｎメッキ層１１の厚さは５０μ
ｍに限られるものでなく、必要とする半導体装置の大き
さに応じて適宜決定すれば良いものであるが、通常は２
０〜７０μｍの範囲を用いるものである。

【００４２】図４（ｆ）参照 次いで、レジスト層を除去したのち、リン酸を用いて露
出したアルミニウム層をエッチング除去し、Ｐｂ−Ｓｎ
メッキ層１１表面を酸化防止用のフラックスで覆ったの
ちＰｂ−Ｓｎメッキ層１１の融点以上の温度でウエット
バックすることによりＰｂ−Ｓｎメッキ層１１を丸め、
バンプ電極を完成する。

【００４３】なお、上記実施例においては無電解Ｎｉメ
ッキ層をＮｉ−Ｐ系メッキで行ったが、還元剤として水
素化硼素ナトリウム或いは水素化硼素カリウムを用いた
Ｎｉ−Ｂ系メッキを行っても良く、このＮｉ−Ｂ系メッ
キの場合には、無電解Ｎｉメッキ層中に１〜３％のＢ
（硼素）が含有されることになる。

【００４４】このＮｉ−Ｂ系メッキは初期反応としては
Ｎｉ−Ｐ系メッキよりも優れており反応が安定化する
が、成膜速度が遅い欠点があるので、最初に薄いＮｉ−
Ｂ系メッキ層を形成し、次いでＮｉ−Ｐ系メッキにより
メッキ層の厚さを厚くしても良い。

【００４５】また、無電解メッキ層は成膜速度が遅いた
め、最初に後工程における電解メッキ処理が可能となる
程度の０．１μｍ程度の薄い無電解Ｎｉメッキ層を形成
したのち、バリアメタル層としての膜厚の不足分を内部
応力が小さく且つ成膜速度の速い電解Ｎｉメッキ層或い
は電解Ｃｕメッキ層で補っても良い。

【００４６】また、上記実施例においては無電解メッキ
層として無電解Ｎｉメッキ層を用いているが、Ｎｉに限
られるものではなく、アルミニウム配線層の劣化の原因
となるバンプ電極を構成するＰｂ−Ｓｎはんだ中のＳｎ
がアルミニウム配線層側に拡散するのを防止するバリア
機能のある導電体であれば良く、例えば、Ｃｕ、Ｐｄ、
或いは、Ｐｄ−Ｓｎ−Ｐｂ合金等でも良く、さらに、無
電解Ｃｕメッキ層を用いる場合にも、薄い無電解Ｃｕメ
ッキ層を形成したのち、膜厚の不足分を電解Ｎｉメッキ
層或いは電解Ｃｕメッキ層で補っても良い。なお、Ｐｄ
−Ｓｎ−Ｐｂ合金中にもＳｎが含まれているが、Ｐｄ−
Ｓｎ−Ｐｂ合金の融点が高いため、Ｐｄ−Ｓｎ−Ｐｂ合
金中のＳｎの拡散はそれ程問題にはならない。

【００４７】また、アルミニウム層４のエッチング工程
においては、リン酸の代わりに１〜１０％濃度のフッ酸
を用いても良く、さらに、バンプ電極形成の際には電解
メッキ法により形成したＰｂ−Ｓｎメッキ層１１を用い
ているが、この様な電解Ｐｂ−Ｓｎメッキ層に限られる
ものでなく、例えば、電解メッキ法によって形成した電
解Ａｕメッキ層や、蒸着法或いはスパッタリング法によ
って形成したＡｕ層或いはＰｂ−Ｓｎ層を用いても良い
ものである。

【００４８】次に、図５を参照して本発明の第２の実施
例を説明する。この第２の実施例は、第１の実施例にお
ける無電解Ｎｉメッキ層形成工程とバンプ電極形成用導
電層の形成工程との間に、無電解Ｎｉメッキ層表面の酸
化を防止するための酸化防止用導電層を設けたものであ
り、その製造工程は、図３（ｄ）の無電解Ｎｉメッキ層
形成工程までは第１の実施例と全く同様であるので、そ
れ以降の工程を説明する。

【００４９】図５（ａ）参照 無電解Ｎｉメッキ層１０の形成に引き続いて、４００Å
の無電解Ａｕメッキ層１２を形成し、無電解Ｎｉメッキ
層１０の表面の酸化を防止する。なお、この無電解Ａｕ
メッキ層の厚さは、酸化防止の機能を果たすために３０
０Å以上の厚さであれば良いものである。

【００５０】図５（ｂ）参照 次いで、レジスト層を除去したのち、無電解Ａｕメッキ
層１２をマスクとして露出しているアルミニウム層をエ
ッチング除去し、次いで、予め形成しておいたＰｂ−Ｓ
ｎはんだボール１３を転写してバンプ電極を形成する。

【００５１】このはんだボールの転写は、はんだボール
形成用基板上のシリコン半導体基板１のバンプ電極形成
位置に対応する位置にＰｂ−Ｓｎはんだボールを形成し
たのち、このはんだボール形成用基板とシリコン半導体
基板１とをフェイス・ダウン・ボンディング的に位置合
わせしてはんだボールを所定位置に転写し、ウェットバ
ックによりはんだボールに丸みを形成するものである。

【００５２】なお、この第２の実施例においても第１の
実施例と同様に、下地層としての無電解Ｎｉメッキ層の
代わりに無電解メッキ法によって形成したＣｕ層、Ｐｄ
層、或いは、Ｐｄ−Ｓｎ−Ｐｂ合金層等を用いても良
く、さらに、無電解Ｎｉメッキ層或いは無電解Ｃｕメッ
キ層を用いる場合にも、薄い無電解Ｎｉメッキ層或いは
無電解Ｃｕメッキ層を形成したのち、膜厚の不足分を電
解Ｎｉメッキ層或いは電解Ｃｕメッキ層で補っても良
い。

【００５３】また、上記第２の実施例においては酸化防
止のために無電解Ａｕメッキ層１２を用いているが、無
電解Ａｕメッキ層に限られるのではなく、無電解Ｎｉメ
ッキ層等の下地層よりも酸化のしにくい材料であれば良
く、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｐｂ−Ｓｎ、或いは、Ｐｄ−Ｓ
ｎ−Ｐｂ等を下地層の材料に応じて選択して用いれば良
く、その成膜法としては無電解メッキ法或いは電解メッ
キ法の何れを用いても良いものである。

【００５４】また、上記第２の実施例においてはバンプ
電極をＰｂ−Ｓｎはんだボールの転写によって形成して
いるが、この場合には、無電解Ｎｉメッキ層等の下地層
の表面に無電解Ａｕメッキ層等の酸化防止用導電層を設
けているため、各種のバンプ電極形成法を用いることが
可能になる利点があり、例えば、スクリーン印刷法或い
は導電性樹脂などを用いても良いものである。

【００５５】なお、導電性樹脂を用いる場合には、エポ
キシ樹脂等の熱硬化性樹脂を基材とした樹脂中に、樹脂
粒子にＡｕ等の導電性メッキを施した粒子や金属粒子を
混入して導電性樹脂層を形成し、この導電性樹脂層を所
定パターンに打ち抜くことによってバンプ電極を形成す
るものである。

【００５６】さらに、上記第１及び第２の実施例におい
ては、アルミニウム層４を全面に形成しているが、予め
電気的導通をとるための専用の配線層を設けておき、こ
の配線層と電気的に接続するようにアルミニウム層を部
分的に形成しても良いものであり、この場合には、この
専用の配線層を半導体装置の外周部に引き出しておき、
ウェハを個別の半導体チップに分割する際に、この外周
部に引き出された配線層も同時に切断して、各バンプ電
極を独立した電極とすれば良い。

【００５７】また、上記第１及び第２の実施例において
は、シリコン半導体装置を用いて説明しているが、シリ
コン半導体装置に限られるものではなく、ＧａＡｓ等を
用いた化合物半導体装置に対しても有効なものである。

【００５８】次に、図６を参照して本発明の第３の実施
例を説明する。この第３の実施例は、半導体装置を実装
するセラミックス等からなる実装基板のパッド電極の構
造及び形成方法に関するものであり、その製造工程は第
１の実施例と基本的に同等である。

【００５９】図６（ａ）参照 Ｃｕ配線層１５を設けたセラミックス基板１４上に、５
０００Åの厚さのアルミニウム層１６を全面に蒸着し、
次いで、パッド電極形成部に対応する開口部を有するレ
ジスト層１７を形成したのち、第１の実施例と同様な工
程によって、多数のポア１９を有するアルミナ皮膜１
８、Ｆｅ良導電体埋込層２０、下地層としての無電解Ｎ
ｉメッキ層２１を形成する。

【００６０】図６（ｂ）参照 次いで、レジスト層を除去したのち、無電解Ｎｉメッキ
層２１をマスクとして露出している不要なアルミニウム
層１６をエッチング除去し、次いで、無電解Ｐｂ−Ｓｎ
メッキ法によって、無電解Ｎｉメッキ層２１上にのみＰ
ｂ−Ｓｎはんだ層２２をメッキしてパッド電極を形成す
る。

【００６１】なお、この場合、無電解Ｐｂ−Ｓｎメッキ
法に代えて、はんだディップ法を用いても良い。さら
に、この様な無電解Ｐｂ−Ｓｎメッキ法或いははんだデ
ィップ法に代えて、第１の実施例と同様に下地層として
の無電解Ｎｉメッキ層２１を形成したのち、引き続いて
電解メッキ法によってＰｂ−Ｓｎメッキ層を形成し、次
いで、レジスト層及び不要なアルミニウム層を除去して
パッド電極を完成させても良い。

【００６２】また、上記第３の実施例においては、配線
層がＣｕであるため、アルミナ皮膜を形成するために５
０００Åと厚めのアルミニウム層を形成しているが、第
１の実施例と同様な厚さのアルミナ皮膜が形成できる厚
さであれば良く、３０００Å以上の厚さがあれば良いも
のである。

【００６３】また、実装基板の材質はセラミックスに限
られるものではなく、樹脂基板等の他の絶縁性基板であ
っても良く、且つ、配線層もＣｕ配線層に限られるもの
ではなく、さらに、アルミニウム層の形成法としても蒸
着法以外にスパッタリング法を用いても良い。

【００６４】また、上記第３の実施例においても、良導
電体埋込層、下地層、及び、パッド電極形成用の導電層
の材料及び形成方法は実施例に記載された材料及び形成
方法に限られるものでなく、第１の実施例と全く同様に
各種の態様が可能である。

【００６５】即ち、この良導電体埋込層はＦｅに限られ
るものではなく、電解メッキ処理が可能な金属であれば
良く、例えば、Ｎｉ或いはＣｕでも良く、また、無電解
Ｎｉメッキ層の形成方法も、還元剤としてジアリン酸ナ
トリウムをもちいたＮｉ−Ｐ系の無電解メッキ法以外
に、還元剤として水素化硼素ナトリウム或いは水素化硼
素カリウムを用いたＮｉ−Ｂ系メッキ法を用いても良
く、さらに、最初に薄いＮｉ−Ｂ系メッキ層を形成し、
次いでＮｉ−Ｐ系メッキによりメッキ層の厚さを厚くし
ても良い。

【００６６】また、下地層としては無電解Ｎｉメッキ層
以外に、無電解メッキ法によって形成したＣｕ、Ｐｄ、
或いは、Ｐｄ−Ｓｎ−Ｐｂ合金等を用いても良く、さら
に、無電解Ｎｉメッキ層或いは無電解Ｃｕメッキ層を用
いる場合には、薄い無電解Ｎｉメッキ層或いは無電解Ｃ
ｕメッキ層を形成したのち、膜厚の不足分を電解Ｎｉメ
ッキ層或いは電解Ｃｕメッキ層で補っても良い。

【００６７】また、アルミニウム層のエッチング工程に
おいては、リン酸や１〜１０％濃度のフッ酸を用いても
良く、さらに、パッド電極形成の際には電解Ｐｂ−Ｓｎ
メッキ層を用いているが、この様なＰｂ−Ｓｎメッキ層
に限られるものでなく、蒸着法或いはスパッタリング法
によって形成したＡｕ層或いはＰｂ−Ｓｎ層を用いても
良いものである。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、半導体装置のバンプ電
極或いは実装基板のパッド電極等の外部接続用突起電極
を一連の連続した製造工程で処理することが可能になる
ので、製造工程が簡素化し、低価格で安定した特性の半
導体装置或いは半導体装置用実装基板を提供することが
出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバンプ電極の概略的製造工程の説明図
である。

【図２】本発明の第１の実施例の途中までの製造工程の
説明図である。

【図３】本発明の第１の実施例の図２以降の途中までの
製造工程の説明図である。

【図４】本発明の第１の実施例の図３以降の製造工程の
説明図である。

【図５】本発明の第２の実施例の製造工程の説明図であ
る。

【図６】本発明の第３の実施例の製造工程の説明図であ
る。

【図７】従来のバンプ電極の概略的製造工程の説明図で
ある。

【符号の説明】

１ シリコン半導体基板 ２ 最終アルミニウム配線層 ３ カバー膜 ４ アルミニウム層 ５ レジスト層 ６ アルミナ皮膜 ７ ポア ８ 良導電体埋込層 ９ アルミナ皮膜の底部 １０ 無電解Ｎｉメッキ層 １１ Ｐｂ−Ｓｎはんだメッキ層 １２ 無電解Ａｕメッキ層 １３ Ｐｂ−Ｓｎはんだボール １４ セラミックス基板 １５ Ｃｕ配線層 １６ アルミニウム層 １７ レジスト層 １８ アルミナ皮膜 １９ ポア ２０ 良導電体埋込層 ２１ 無電解Ｎｉメッキ層 ２２ Ｐｂ−Ｓｎはんだ層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 依田 博行 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 永重 健一 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に設けた配線層の外部電極との接
   続部分に設けた多数のポアを有するアルミナ皮膜、前記
   ポア内に埋め込んだ良導電体、前記良導電体上に設けた
   下地導電層、及び、前記下地導電層上に設けた突起電極
   形成用導電層によって突起電極を構成したことを特徴と
   する外部接続用突起電極。
2. 【請求項２】 上記基板が半導体基板であり、且つ、上
   記配線層がアルミニウムを主成分とする配線層であり、
   上記アルミナ皮膜が前記配線層の一部にも食い込んでい
   ることを特徴とする請求項１記載の外部接続用突起電
   極。
3. 【請求項３】 上記下地導電層と上記突起電極形成用導
   電層との間に酸化防止用導電層を介在させたことを特徴
   とする請求項１または２記載の外部接続用突起電極。
4. 【請求項４】 上記基板が実装基板であり、且つ、上記
   配線層がＣｕからなる配線層であり、上記アルミナ皮膜
   と前記Ｃｕ配線層との間にアルミナ化しないアルミニウ
   ムを主成分とする導電層が介在していることを特徴とす
   る請求項１記載の外部接続用突起電極。
5. 【請求項５】 上記ポア内に埋め込む上記良導電体の厚
   さを、前記ポアの深さの１／２以上の厚さで、且つ、前
   記ポアの深さ以下の厚さにしたことを特徴とする請求項
   １乃至４のいずれか１項に記載の外部接続用突起電極。
6. 【請求項６】 上記下地導電層として、無電解Ｎｉメッ
   キ層、無電解Ｃｕメッキ層、無電解Ｐｄメッキ層、無電
   解Ｐｄ−Ｓｎ−Ｐｂメッキ層の内の少なくとも一つを用
   い、且つ、前記下地導電層の厚さを０．５μｍ〜５μｍ
   にしたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項
   に記載の外部接続用突起電極。
7. 【請求項７】 基板上に設けた配線層の外部電極との接
   続部分を少なくとも覆うようにアルミニウムを主成分と
   する導電層を堆積させ、次いで、前記導電層の少なくと
   も一部を陽極酸化処理することにより多数のポアを有す
   るアルミナ皮膜を形成し、次いで、前記ポア内に良導電
   体を電解析出させたのち、無電解メッキ法によって前記
   良導電体上に突起電極形成用導電層の下地層となる下地
   導電層の少なくとも一部を形成したことを特徴とする外
   部接続用突起電極の形成方法。
8. 【請求項８】 上記基板が半導体基板であり、且つ、上
   記配線層がアルミニウムを主成分とする配線層であり、
   前記配線層及びアルミニウムを主成分とする前記導電層
   を、２００Å以上で、且つ、前記配線層及び前記導電層
   の全体の厚さの２／３以下を上記アルミナ皮膜に変換す
   ることを特徴とする請求項７記載の外部接続用突起電極
   の形成方法。
9. 【請求項９】 上記下地導電層の表面に酸化防止用導電
   層を形成すると共に、上記突起電極形成用導電層をはん
   だボールを転写することによって形成したことを特徴と
   する請求項７または８記載の外部接続用突起電極の形成
   方法。
10. 【請求項１０】 上記基板が実装基板であり、また、上
    記配線層がＣｕからなる配線層であると共に、上記アル
    ミニウムを主成分とする導電層を３０００Å以上堆積さ
    せ、前記アルミニウムを主成分とする導電層を、２００
    Å以上で、且つ、前記導電層の全体の厚さの２／３以下
    を前記アルミナ皮膜に変換することを特徴とする請求項
    ７記載の外部接続用突起電極の形成方法。
11. 【請求項１１】 上記下地導電層を形成する際に、Ｎｉ
    −Ｐメッキ法及びＮｉ−Ｂメッキ法の少なくとも一方を
    用いたことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１
    項に記載の外部接続用突起電極の形成方法。