JPS63224241A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に付着強度を
向上させためっき法による金属バンブの製造方法に関す
る。

（従来の技術） 近年、半導体素子を搭載する各種電子機器の小型化、低
コスト化が要求されており、これに伴いコントロール用
・駆動用半導体素子の高密度化が必要とされている。

このような要求にともない、半導体素子の実装技術とし
ては、小型化、低コスト化の可能な種々のワイヤレスボ
ンディング法が注目されている。

例えばフィルムキャリア実装方式−ＴＡＢ　（Ｔａｐｅ
　　Ａｕｔｏｎａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式は、半
導体素子の電極上に外部取出し用突起電極、いわゆるバ
ンブを形成しておき、これをテープ上のフィンガーリー
ドに接合する方式である。

従来、このようなＴＡＢ方式の半導体装置は例えば次の
ようにして製造されている。

まず、半導体基板の表面にアルミニウム層を形成し、こ
のアルミニウム層に選択的に陽極酸化を施し、アルミニ
ウムからなる電極と酸化アルミニウムからなる絶縁部と
で構成された配線層を形成する。次いで、この配線層の
表面にリンケイ酸ガラスや窒化シリコン等からなる保護
膜を形成し、この保護膜に電極に通じるコンタクトホー
ルを穿設する。次いで、保護膜の表面および電極の露出
表面にクロム等からなる付着金属層を形成し、さらにそ
の上に銅等からなるバリヤメタル層を形成する０次に、
このバリヤメタル層の表面に感光性樹脂層を形成し、こ
の感光性樹脂層に電極に通じるコンタクトホールをフォ
トリソグラフィにより穿設する。そして、このコンタク
トホールよりバリヤメタル層に接続するＡｕ等からなる
金属バンブをめっき法等により形成し、この後残余の感
光性樹脂層を溶解し、次いで金属バンブをマスクとして
付着金属層およびバリヤメタル層の不要な部分を除去し
て完成する。

そして、フィルムキャリア上のリード端子とこの半導体
装置の金属バンブとを一括して熱圧着により接合し、イ
ンナーリードボンディングが完成する。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながらこのような従来の方法により製造された半
導体装置は、フィルムキャリアに形成されたリード端子
と金属バンブとのボンディング後のリード引張試験にお
いて、半導体基板と金属バンブとの間で破壊が生じやす
いという問題があった。この破壊は主にアルミニウムか
らなる電極と付着金属層との間における剥離によって生
じており、またバリヤメタル層と金属バンブとの間にお
いても発生している。

このように従来の方法により製造した半導体装置は、半
導体基板と金属バンブとの間の剥離に対する強度が弱く
、これはインナーリードボンディング後の半導体装置の
信頼性を大幅に低下させる原因となっている。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、フィルムキャリアに形成されているリード端子と
のボンディング後のリード引張り試験において、半導体
基板と金属バンブとの間で剥離を生じることなく、信頼
性を大幅に向上させた半導体装置を製造する方法を提供
することを目的とする。

［発明の構成コ （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、（イ）電極の形成さ
れた半導体基板上に保護膜を形成する工程と、（ロ）前
記電極上の保護膜に開口部を穿設する工程と、（ハ）こ
の開口部および前記保護膜上に導電層を形成する工程と
、（ニ）この導電層上に感光性樹脂層を形成する工程と
、（ホ）前記電極上の感光性樹脂層に開口部を穿設する
工程と、（へ）この開口部にめっき法により金属バンブ
を形成する工程と、（ト）残余の前記感光性樹脂層と不
要の前記導電層を除去する工程とを有する半導体装置の
製造方法において、 前記（へ）の工程のめつき法による金属バンブの形成開
始時にストライクめっきを施し、かつ少なくとも前記（
ハ）の導電層を形成する工程の後に、好ましくは前記（
へ）の工程により金属バンブを形成した後に熱処理を施
すことを特徴とじている。

（作　用） 本発明の半導体装置の製造方法において、めっき法によ
り金属パンツを形成する工程の開始時にストライクめっ
きを施すことにより、導電層の最上層、例えばパラジウ
ム等のバリヤメタル層と金属バンプとの付着強度が向上
し、また少なくとも導電層を形成する工程の後に熱処理
を施すことによりアルミニウム等からなる電極と導電層
の最下層、例えばクロムやチタン等からなる付着金属層
との間の付着強度、および導電層間の付着強度が向上し
、よって半導体基板と金属パン１間の特に創離に対する
強度が著しく向上する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

本発明の方法によりＴＡＢ実装方式用の半導体装置を製
造した例について説明する。

第１図（Ａ）に示すように、予め表面に図示を省略した
絶縁層が形成されている半導体基板１を使用して、この
半導体基板１の表面に厚さ約１μｍのアルミニウム層を
形成し、このアルミニウム層に選択的に陽極酸化を施し
てアルミニウムからなる電極２ａと酸化アルミニウムか
らなる絶縁部２ｂとで構成されている配線層２を形成す
る。

このとき電極２ａと絶縁部２ｂとはほぼ同等の厚さとす
る０次いで、この配線層２の表面にリンケイ酸ガラスや
窒化ケイ素等の保護膜３を例えばＣＶＤ法により厚さ約
１μを程度に形成する。

次に同図（Ｂ）に示すように、配線層２の電極２ａ上の
保護膜３に電極２ａに通じる開口部を例えばフォトリソ
グラフィにより形成する。

次に同図（Ｃ）に示すように、保護膜３の表面および電
極２ａの露出表面にクロムやチタン等からなる付着金属
層４を形成し、この付着金属層４の表面に銅、パラジウ
ムまたはニッケルーパラジウム合金等からなるバリヤメ
タルＲ５を形成する。

この付着金属層４とバリヤメタル７１１５の形成は、例
えばスパッタ法により真空装置の真空を破ることなく連
続して行なう、なお、付着金属層４およびバリヤメタル
層５は、後述する金バンブ７のめつき法による形成時の
導電層となるものであり、またアルミニウムからなる電
極２ａと金バンプ７との接着力強化のためのものであり
、両層の合計の厚さは０．５〜１μｌの範囲が好ましい
。

次に同図（Ｄ）に示すように、バリヤメタル層５の表面
に、金属バンブ形成時のめっき用マスクとなる感光性樹
脂層６を形成する。この実施例ではフィルムフォトレジ
ストを使用してバリヤメタルＭ５の表面に貼り合せた。

なお、この感光性樹脂屑６の厚さは、２５〜５０μｍの
厚さの範囲で所望の金属バンプの厚さと同等またはそれ
以上の厚さにすることが好ましく、これによりめっき時
の面積が一定となり、安定した金属バンプが得られる。

次に、感光性樹脂膜６の電極２ａの上方に対応する位置
、すなわち所望の金属バンプのパターンに応じたマスク
を用いて感光性樹脂膜６を露光する。そしてこの露光部
分を溶解除去して開口部を形成し、同図（Ｅ）に示す構
造を得る。

次に同図（Ｆ）に示すように、この感光性樹脂屑６の開
口部を通じてバリヤメタル層５に接続するようにめっき
法により金バンプ７を感光性樹脂膜６の厚さ以下になる
ようにめっき条件を設定して形成する。このめっき工程
において、めっきの初期電流を通常のめっき電流の２〜
５倍の過電流にして数秒間通電することにより、密着性
のよい均一なごく薄いめっき面を形成する、いわゆるス
トライクめっきを施す。このストライクめっきの条件は
、電流密度を１．０〜２．０＾／ｄｉ’の範囲内でその
後の通常条件のめっき晴の電流密度より２〜５倍程度高
く設定し、その時間はめつき開始後より１５秒以内が好
ましい、このストライクめっきの電流密度が１．０　へ
／ｄＴＤ２未満であるとこのストライクめっきによる密
着性向上の効果があまり得られず、２．ＯＡ／ｄｍ”を
超えるとめつき焼けの原因となったり、得られる金バン
プ７の形状が、例えば周辺部が中央部より盛上ってしま
うような異常な形状になりやすい。また、ストライクめ
つきの時間が１５秒を超えても同様に金バンプの形状異
常を生じやすい、そして、このストライクめっきを上記
条件内で施した後、引続き電流密度０．３〜１．〇へ／
ｄＴＩ１２の範囲で所望の厚さまでめっきを行ない金バ
ンブ７を完成させる。

次に、残余の感光性樹脂膜６を溶剤により除去した後、
金バンブ７をマスクとして付着金ＲＷ！Ｊ４とバリヤメ
タル層５の不要な部分を、エツチングにより除去して同
図（Ｇ）に示すような構造を得る。

この後、この金バンブ７の形成された半導体装置に熱処
理を施し、アルミニウムからなる電極２ａとクロムやチ
タン等からなる付着金属層４との付着強度を向上させて
半導体装置を完成させる。

この熱処理の条件としては、不活性ガス雰囲気中、例え
ばフォーミングガス中において３５０℃〜５００°Ｃの
温度の範囲で、１５〜４５分間程度行なうことが好まし
い、熱処理の温度が３５０℃未満であると熱処理の効果
が十分に得られず、５００℃を超えると半導体基板上の
他の配線回路やアルミニウムからなる電極に悪影響をお
よぼす恐れがある。

このようにして得た半導体装置の金バンプの剥離強度テ
ストを行なったところ、その結果は第１表に示す通りで
あった。なお、表中の比較例は本発明との比較のために
掲げたもので、比較例１はストライクめっきおよび熱処
理を両方とも施さないで金バンプを形成したものであり
、比較例２はストライクめっきのみ施したものである。

第　　１　　表 なお、表中の剥離強度は、各々　１００個ずつ試験を行
ないその平均値で示した。

第１表からも明らかなように、この実施例により形成し
た半導体装置の金バンプは、比較例１の従来法により形
成した金バンプに比べて、約１．９〜２．６倍もの強度
を有しており、またストライクめっきのみ施した比較例
２の金バンブでも比較例１に比べて約１．４倍の強度を
有していた。

また、第２図はこの実施例の金バンブの硬度と熱処理温
度の関係を示したグラフであるが、同図からも明らかな
ように、本発明における熱処理は、金バンブの硬度をさ
げる効果も有している。このように金バンブの硬度がさ
がることによって、金バンプのインナーリードボンディ
ングの際の加圧力を従来の２０〜３０％減で十分ボンデ
ィングでき、これにより保護膜や半導体基板上に形成す
る絶縁層、例えばＳｉＯ２層に発生ずるクラックも著し
く減少した。

そして、このようにして得た半導体装置を個々に切断し
た後、フィルムキャリアに形成されているリード端子と
熱圧着により接合し、インナーリードボンディングを完
成させた後、リード引張試験を行なったところ、すべて
リード破断であり、半導体基板と金バンプ間での剥離は
生ぜず、きわめて信頼性に優れた半導体装置が得られた
。

すなわちこの実施例によれば、金属バンプのめっきによ
る形成開始時にストライクめっきを施すことによって、
バリヤメタル層と金属バンプとの間の付着力が向上し、
かつ金属バンプ形成後に熱処理を施すことによって、ア
ルミニウムの電極と付着金！！ｃ層との間の付着力が向
上する。また、付着金属層とバリヤメタル層との間は、
真空装置内で連続的に形成しているので十分な強度を有
しており、これらにより半導体基板と金属パン１間の剥
離に対する強度が著しく向上した半導体装置が得られる
。また、金属バンブの形成後に熱処理を施すことにより
、金属バンブの硬度がさがり、ボンディング性にも優れ
たものが得られる。

なお、この実施例では熱処理を金属バンプ形成後に行な
ったが、電極と付着金属層との間の付着力強化という目
的だけであれば、金属バンブ形成前で導電層を形成した
後に行なっても十分にその効果が得られる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、金属バンプ形成のためのめっき工程の開始時にス
トライクめっきを施し、かつ少なくとも導Ｔ、層を形成
する工程の後に熱処理を施すことによって、半導体基板
と金属パン１間の剥離に対する強度が著しく向上し、こ
れによりインナーリードボンディング後において信顆性
に優れたものが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の工程を示す図、第２図は本
発明の実施例における熱処理温度と金バンプの硬度との
関係を示すグラフである。 １・・・・・・・・・半導体基板 ２・・・・・・・・・配線層 ２ａ・・・・・・電極 ３・・・・・・・・・保護膜層 ４・・・・・・・・・付着金属層 ５・・・・・・・・・バリヤメタル層 ６・・・・・・・・・感光性樹脂層 ７・・・・・・・・・金バンプ ’ｎ、　＝ｂ　１００ｐ −・−：熱処理υ屯 一一一。−一一一瞥％ｊＦＬ’ＪＬ 第２０

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）（イ）電極の形成された半導体基板上に保護膜を
   形成する工程と、（ロ）前記電極上の保護膜に開口部を
   穿設する工程と、（ハ）この開口部および前記保護膜上
   に導電層を形成する工程と、（ニ）この導電層上に感光
   性樹脂層を形成する工程と、（ホ）前記電極上の感光性
   樹脂層に開口部を穿設する工程と、（ヘ）この開口部に
   めつき法により金属バンプを形成する工程と、（ト）残
   余の前記感光性樹脂層と不要の前記導電層を除去する工
   程とを有する半導体装置の製造方法において、前記（ヘ
   ）の工程のめつき法による金属バンプの形成開始時にス
   トライクめっきを施し、かつ少なくとも前記（ハ）の導
   電層を形成する工程の後に熱処理を施すことを特徴とす
   る半導体装置の製造方法。
2. （２）前記熱処理を前記（ヘ）の工程により金属バンプ
   を形成した後に施すことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の半導体装置の製造方法。
3. （３）前記ストライクめっきの時間は、めっき開始後１
   ５秒以内であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の半導体装置の製造方法。
4. （４）前記ストライクめっき時の電流密度が１．０〜２
   ．０Ａ／ｄｍ＾２の範囲であり、かつ前記ストライクめ
   っき後のめっき時の電流密度が０．３〜１．０Ａ／ｄｍ
   ＾２であることを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第３項のいずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
5. （５）前記熱処理は、不活性ガス雰囲気中において３５
   ０℃〜５００℃の範囲の温度により施すことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項記
   載の半導体装置の製造方法。