JPS5915179B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS5915179B2
JPS5915179B2 JP51072365A JP7236576A JPS5915179B2 JP S5915179 B2 JPS5915179 B2 JP S5915179B2 JP 51072365 A JP51072365 A JP 51072365A JP 7236576 A JP7236576 A JP 7236576A JP S5915179 B2 JPS5915179 B2 JP S5915179B2
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film
metal film
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metal
forming
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JP51072365A
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JPS52155050A (en
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賢造 畑田
孝生 梶原
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属バンプを有する半導体装置のより10有効
的製造方法に関するものであつて、金属膜を除去する際
に発生するパツトオ極近傍の汚染、腐蝕を積極的に防止
せんとするものであり、本発明の構成においてはパッド
電極近傍に酸化物層を形成せしめる事により、前記金属
膜の除去液に対し、15耐腐蝕性をもたせた製造方法を
提供せんとするものである。
従来、回路素子が形成された半導体基板上に金属バンプ
を形成するための方法として第1図に示すような製造方
法が提案されている。
すなわち、20シリコン等の半導体基板1上に形成され
たSiO2等の第1の絶縁層2に電極形成用のアルミニ
ウム膜を電子ビーム、抵抗加熱等の手段で5000〜1
0000Λ被着せしめ、電極部分3を残し他を除去せし
め、しかる後CVD法で形成されたS10225(以下
CVDSi02と略記する)膜4を5000〜1()0
00X被着し、前記電極部分3の一部を残し、他を除去
する。これを第1図aに示す。次いC複数層からなる金
属膜5を蒸着法により全面に形成するが、前記金属膜5
はCr■Cu、N卜30Cu、Cr−Nf−Cuもしく
はCr■−C叶AU、Ni−CIF−Au、Cr−Ni
−Cu等の複数層であつて同一の蒸着時に真空を止める
事なく順次に蒸着するものである。Cr又はNiはアル
ミニウムの電極部分3もしくはCVDSi02膜4との
密着力を高めるため35の膜であり、Cu又はCu−A
uはメッキ処理によるバンプの形成を容易ならしめるた
めの膜であつて、Cr、Niのそれぞれの厚さは約10
00Λ、Cuは1000〜5000λの膜厚を有する。
又、Cr,NiのかわりにTi膜を用いる事もある(第
1図b)。更に前記金属膜5上にメツキマスク用の感光
性樹脂6を前記電極部近傍に設け開孔部7を形成する(
第1図c)。
しかるのち、前記金属膜5を一方の共通電極として、A
u又はCu,半田等を電着せしめ、金属バンプ8を形成
する(第1図d)。
前記金属バンプを通常5〜20μmの高さに形惑し、終
れば、感光性樹脂6訃よび金属膜5の不i部分をエツチ
ングし除去し、第1図eの構造を得るものであつた。こ
の様な従来の製造方法においては、金属バンプ8の形成
後に複数層の金属膜5を除去するために、金萬膜の除去
液(エツチング液)、例えばCrであればフエリシアン
化カリウムとカセイソーダの混合液、Cuであれば強酸
を用いねばならない。このため金属バンプ8もエツチン
グされ所望の形状を消失してしまつたり、あるいは、長
時間のエツチングにより第1図eのA部にエツチング液
が浸透してしまい、金属バンプ8の接触面積を減少せし
め、付着強度を低下し、更にはCVDSiO2膜4にピ
ンホールが存在する場合には前記エツチング液により、
電極配線もしくは回路素子を損傷,汚染してしまい、信
頼性を著しく低下させるものであつた。本発明は上述の
従来技術の欠点に鑑みてなされたものである。
本発明の構成例を金属バンプとしてAuバンプを形成す
る場合について第2図で詳述する。
熱酸化法により形成されたSiO2膜12を有する半導
体基板11上に形成された回路素子(図示せず。)上に
第1の金属膜としてアルミニウム膜13を真空蒸着法に
より5000λ〜10000λの厚さに被着する。次い
で、前記アルミーウム膜13上に第1の絶縁物層14を
全面に被着する。前記第1の絶縁物層は感光性樹脂膜で
も良6・し、あるいは低温で形成したCVDSiO2膜
でも良い。前記第1の絶縁物層14によつてパット1極
に相当する部分のみを残存させたパターンを形成し、例
えば感光性樹脂膜パターンにより、前記アルミーウム膜
13の表面を陽極酸化しAl2O3膜13′を形成する
。前記感光性樹脂膜パターンのかわりにCVDSiO2
膜を用いれば、500℃の酸素雰囲気中、もしくは酸素
プラズマ雰囲気中にさらす事により、容易にAl2O3
膜13′を形成できる。前記M2O3膜13′は第1の
絶縁物層14の下面には形成されない。次いで前記第1
の絶縁物層14を除去し、パツト1極部分}よび、形成
された回路素子間を結ぶ配線部分を残存させるために、
第2の絶縁物層15として感光性樹脂膜を塗布し、パタ
ーン形成を行なう。前記第2の絶縁物層15で被覆され
ない部分は、Al2O3膜13//>S露出しているか
ら、H2O:H3PO4:CrO3=100cc:3。
5cc:29の80℃の溶液に浸せば、160λ/60
秒でAl2O3膜13/は除去され、次いでH3PO4
系の液に浸せばアルミニウム膜13も除去され第2図b
の構造を得る。
又、前記Al2O3膜13′の膜厚は約3000λが望
ましい。不要となつた第2の絶縁物層15すなわち感光
性樹脂膜を除去し、更に第3の絶縁物層16を全面に被
着する。前記第3の絶縁物層16はCVDSiO2であ
つて、パツド電極のみを開孔させるために第4の絶縁物
層・感光性樹脂膜を塗布し、前記パツト1極のみを開孔
したパターンを形成、しかるのち、HF系の腐蝕液に浸
せば、パツト電極上の前記第3の絶縁物層は腐蝕され、
開孔し、更に前記第4の絶縁物層を除去すれば第2図c
′の構造を得る。前記工程に卦いて、第4の絶縁物層に
よつて開孔される大きさは、第1の絶縁物層14による
パターンと第2の絶縁物層の間にあつて、少なく共CV
DSiO2膜16によつて開孔された部分にAl2O3
膜13′が存在しなければならない。次いで、第2図c
の状態に第2の金属膜17を被着する。第2の金属膜は
本構成例に}いては0−α膜の場合、同一真空容器内に
おいてCr,lOOOλ,CrlOOO〜5000λと
順次に蒸着するものである。又、第2の金属膜の他の構
成を示せば、Ni−Cu,Ti−Ql,Cr−M−Cu
,Cr−Ti−01,Ni−01−Au,Ni−0】−
Au,Ti−Q1−Al,O−Ni−α−Au,Cr−
Ti−α―顛の構成を用いても良い。更に前記第2の金
属膜17上に第5の絶縁物層として感光性樹脂膜を塗布
し、パツト童極近傍のメツキする部分のみを開孔したパ
ターンを形成し次の工程でメツキ処理を実施するわけで
あるが、前記第5の絶縁物層により開孔し露出した第2
の金属膜17の表面は、工程中に汚染されたり、酸化物
の形成があり、これらはメツキ処理にち・いて不良の金
属バンプを形成する結果になる。
したがつて、アセトン,トリクレン等の有機溶剤により
洗浄を行ない1〜10%HCI溶液に浸し酸化物の除去
を行なう。例えば、5%HCI溶液に5秒浸せば、Cu
表面は100〜200λ除去され清浄なCu表面を得る
事が出来る。
又Auメツキ用のメツキ浴として青化物浴,中性リン酸
塩浴,酸性リン酸塩浴,酸性クエン酸浴があるが、本構
成に訃いてはピンホールが少なく、適度の硬度を有する
酸性クエン酸浴が望ましい。
メツキに際しては、半導体基板11の端部に卦いて、第
2の金寓膜を露出せしめ、これをメツキ用の共通電極と
し、マイナスの電界を加え、一方Pt板等にプラスの電
界を加えれば、電流密度0.4mA/M77lで40〜
60分間に10〜15μmの高さのAuバンプ18を前
記第2の金属膜17の開孔部に形成できる。メツキの形
成が終れば第5の絶縁物層すなわち感 c光性樹脂膜を
除去し、前記Auバンプ18をマスクとして第2の金属
膜17を除去する。
本構成例に卦いては第2の金属膜がCr−CuC構成さ
れるから、Cu膜を例えば、10%塩化第二鉄溶液で除
去し、Cr膜をフエリシアン化カリウムとNaOHの混
合液で除去するものである。この様にして第2図eの構
造を得る。本発明の構成例に}いては、金属バンプがA
uの場合であつたが、0】 あるいは半田バンプであつ
ても良い。
又、各金属膜間の密着力(付着力)を高め、かつ電気的
接触抵抗を減少させるために例えば300〜550℃で
20〜60分間の熱処理を行えば、金属膜は更に緻密に
なり、かつ合金化が促進され、前述した効果を得る事が
できるものである。本発明の製造方法に訃いては、第2
の金属膜のパターン形成時に腐蝕液が浸透し、パツド電
極近傍まで到達しても前記パツド電極の周縁部の表面上
が耐腐蝕性のAl2O3膜であるために、従来の如くパ
ツド電極の損傷による電気特性の劣化や、金属バンプ強
度の低下を招く事がない。
参考に第3図Bに前記パツド電極13が部分的に損傷し
た状態を示す。更にバツト電極の一部がAl2O3膜で
あるために前記CVDSiO2膜16はこの部分に}い
て良好な密着力を有するため、CVDSiO2とパツド
電極間に卦ける汚染物質の進行を防止できる等の効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第・1図a−eは従来の金属バンプの形成方法を説明す
るための半導体装置の構造断面図、第2図a−eは本発
明の一実施例における金属バンプの形成方法を説明する
ための半導体装置の構造断面図、第3図は本発明の効果
の一例を示すための半導体装置の構造断面図である。 11・・・・・・半導体基板、13・・・・・・パツド
電極、13′・・・・・・Al2O3膜、16・・・・
・・CVDSiO2膜、17・・・・・・第2の金属膜
、18・・・・・・金属バンプ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体基板上に配線用の第1の金属膜を形成する工
    程と、前記第1の金属膜上に第1の絶縁物層のパターン
    を形成する工程と、前記第1の絶縁物層で被覆されてい
    ない前記第1の金属膜の露出表面上に酸化物を形成する
    工程と、前記第1の絶縁物層を除去し、前記第1の絶縁
    物層パターンの大きさよりも大き目のパターンを有する
    第2の絶縁物層を前記第1の金属膜の酸化されていない
    部分をおおうように形成する工程と、前記第2の絶縁物
    層のパターンをマスクとして、前記第1の金属膜および
    前記第1の金属膜表面上の酸化物を除去し、しかる後、
    前記第2の絶縁物層を除去する工程と、周縁部表面に前
    記酸化物が露出するように前記第1の金属膜面を露出せ
    しめた第3の絶縁物層のパターンを形成する工程と、第
    2の金属膜を全面に被着せしめ、第4の絶縁物層により
    前記第1の金属膜上のみを開孔させたパターンを形成す
    る工程と、前記第4の絶縁物層により開孔し露出された
    前記第2の金属膜上に金属バンプを形成する工程と、前
    記第4の絶縁物層および露出している前記第2の金属膜
    を除去する工程とからなる事を特徴とする半導体装置の
    製造方法。 2 第1の金属膜がアルミニウム膜で構成される事を特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導体装置の製
    造方法。
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