JP2001237261A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性が高く、かつバンプ電極の狭ピッチ化
に対応し得る半導体装置およびその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 本発明の半導体装置１００は、電気的接
続領域１２ａを有するパッド部材１２と、パッド部材１
２上に形成された絶縁層１３と、パッド部材１２上に形
成された下地用金属層１４と、下地用金属層１４上に設
けられたバンプ電極１５とを含む。バンプ電極１５の側
面１５ｂと、パッド部材１２の表面とのなす角θがθ≧
８０°である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
その製造方法に関し、特に、信頼性に優れ、バンプ電極
の狭ピッチ化に対応し得る半導体装置およびその製造方
法に関する。

【０００２】

【背景技術】集積回路の高集積化、半導体チップの縮小
化に伴い、微細ピッチの端子接続に対応可能な実装技術
が要求されている。この要求に対応しやすい実装技術と
して、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）等に利用される
ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）実装が挙げられる。
その他の実装技術としては、異方性導電膜、すなわちＡ
ＣＦ（Anisotropic Conductive Film）を利用したＣＯ
Ｇ（Chip On Glass）、ＣＯＦ（Chip On FilmまたはFle
xible）といった実装が知られている。

【０００３】図６は、一般的な半導体装置６１０におい
て、パッド部材６２上に設けられたバンプ電極６５の構
成（バンプ電極構造６５０）を示す断面図である。この
バンプ電極構造６５０においては、半導体基板（図示せ
ず）上に形成された絶縁層６１上に、Ａｌからなるパッ
ド部材６２が形成されている。このパッド部材６２は、
内部の半導体素子（図示せず）に電気的に接続されてい
る。このパッド部材６２の表面には電気的接続領域６２
ａが設けられ、下地用金属層６４を介して電気的接続領
域６２ａとバンプ電極６５が電気的に接続している。

【０００４】絶縁層６１上およびパッド部材６２の周囲
部上には、絶縁層としてパッシベーション層６３が形成
されている。すなわち、このパッシベーション層６３
は、絶縁層６１、ならびにパッド部材６２の周囲部を覆
うように形成されており、パッド部材６２の中央部（電
気的接続領域６２ａ）は露出している。パッド部材６２
上には下地用金属層６４が形成されている。下地用金属
層６４はメッキ用金属層を兼ねており、バリアメタル層
６４１と密着用の保護金属層６５１との積層構造を有す
る。下地用金属層６４上にはバンプ電極６５が形成され
ている。バンプ電極６５は、例えばＡｕメッキによって
形成される。

【０００５】次に、図６に示すバンプ電極６５の形成に
おけるＡｕメッキ工程を示す断面を図７に示す。バンプ
電極６５はＡｕの電解メッキ法により形成する。すなわ
ち、バリアメタル層６４１ａ上に形成された密着用の保
護金属層６５１ａにメッキ電極針８０を接触させ、電流
を印加する。これにより、ポジ型のレジスト層７１に設
けられた開口部７１ａにＡｕが析出する。続いてレジス
ト層７１を除去して、バンプ電極６５を得、このバンプ
電極６５をマスクとしてバリアメタル層６４１ａおよび
保護金属層６５１ａをエッチングし、バリアメタル層６
４１および保護金属層６５１からなる下地用金属層６４
を得る。以上の工程により得られるバンプ電極６５は、
レジスト層７１の開口部７１ａの形状に対応した形状と
なる。

【０００６】ポジ型のレジスト層は一般に、ネガ型レジ
ストに比べて解像度が高いことが知られている。しかし
ながら、ポジ型のレジスト層は、レジスト層（図示せ
ず）を形成した後、露光マスク（図示せず）を用いて所
定のパターンを形成する際に、塗布したレジスト層とマ
スク間における光の干渉により、レジスト層の上部（露
光マスクに近い側）が下部（パッド部材６２に近い側）
より感光しやすい。したがって、露光により得られたポ
ジ型のレジスト層７１の開口部７１ａは、レジスト層７
１の表面に近づくにつれて開口面積が大きくなる。

【０００７】また、図６に示すバンプ電極６５は、図７
に示すように、開口部７１ａにおける下地用金属層６４
上に、レジスト層７１の膜厚とほぼ同じ高さまでＡｕメ
ッキ層を積層することにより形成される。前述したよう
に、図７に示される工程によって得られるバンプ電極６
５の形状は、開口部７１ａの形状に対応するため、得ら
れるバンプ電極６５の形状は、図６に示すように、下部
（パッド部材６２に近い側）の断面積が小さく、パッド
部材６２からの距離が大きくなるにしたがって断面積が
大きくなる。したがって、バンプ電極６５上部の断面積
は下部の断面積と比較してかなり大きい。このような形
状を有するバンプ電極６５は、狭ピッチ化が進めば進む
ほど、隣接するバンプ電極６５同士が接触してショート
を引き起こす危険性が増大する。

【０００８】図６に示すバンプ電極６５を含むバンプ電
極構造６５０を、ＴＡＢ実装に適用した半導体装置６２
０の断面を図８に示す。図８に示す半導体装置６２０を
製造する際には、テープ（図示せず）上に形成したリー
ド８１をバンプ電極６５上に熱圧着する。図８におい
て、リード８１はＣｕ薄膜層と、このＣｕ薄膜層を被覆
するＳｎメッキ層（ともに図示せず）からなり、バンプ
電極６５は前述したようにＡｕメッキ層からなる。した
がって、かかる熱圧着工程により、Ａｕからなるバンプ
電極６５と、リード８１を構成するＳｎメッキ層とが圧
着されて、ＡｕとＳｎの共晶化が達成される。この工程
において、リード８１の加圧時にバンプ電極６５へと加
えられる荷重によって、バンプ電極６５上部がより外側
へと変形する。その結果、この熱圧着工程により、バン
プ電極６５の上部の断面積がさらに大きくなるため、隣
接するバンプ電極６５同士が接触してショートを引き起
こす可能性がさらに高くなる。

【０００９】図６に示すバンプ電極６５を含むバンプ電
極構造６５０を、ＡＣＦによるＣＯＧ実装に適用した半
導体装置６３０の断面を図９に示す。図９に示す半導体
装置６３０では、例えばガラスエポキシ等の有機材料、
あるいは液晶表示装置の信号入力端子が形成されたガラ
ス基板からなる実装回路基板（図示せず）上に配列した
端子電極９１と、バンプ電極６５とが接合している。す
なわち、バンプ電極６５はＡＣＦ９２を介して対向する
端子電極９１にそれぞれ電気的に接続されている。

【００１０】ＡＣＦ９２には、フィルム状のエポキシ樹
脂９４中に直径５μｍ程度の導電性粒子９３が分散され
ている。半導体装置６３０では、圧着ツール（図示せ
ず）による加圧／加熱工程を経て、端子電極９１とバン
プ電極６５との間に導電性粒子９３が挟み込まれ、端子
電極９１とバンプ電極６５との接合部９５の間隙が導電
性粒子９３の粒径以下になることで導通状態が得られ
る。隣接する端子電極９１間ならびにバンプ電極６５間
は、導電性粒子９３と接触していないため導通しない。

【００１１】しかしながら、上記加圧／加熱工程を経る
ことにより、バンプ電極６５へ加えられる荷重によっ
て、バンプ電極６５上部がより外側へと変形する。その
結果、この加圧／加熱工程により、バンプ電極６５の上
部の断面積がさらに大きくなるため、隣接するバンプ電
極６５同士が接触してショートを引き起こす可能性がさ
らに高くなる。また、この場合、隣接するバンプ６５間
にはＡＣＦ９２が介在し、ＡＣＦ９２中には導通性粒子
９３が存在するため、導通性粒子９３を介して隣接する
バンプ６５同士が接触してショートを引き起こす可能性
がある。さらに、この場合、バンプ電極６５とパッシベ
ーション層６３との接合部近傍にＡＣＦ９２が行き渡ら
ず、かかる部分に気泡９６が残留し、この気泡９６から
生じる蒸気の応力でバンプ電極６５にクラックが発生す
る恐れがある。このような状況は、図６に示すバンプ電
極６５をＣＯＦ（Chip On FilmまたはFlexible）に適用
した場合でも同様に起こり得る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、信頼
性が高く、バンプ電極の狭ピッチ化に対応し得る半導体
装置およびその製造方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】（第１の半導体装置）本
発明の半導体装置は、基体上に形成され、電気的接続領
域を有するパッド部材と、前記パッド部材の周囲部に形
成された絶縁層と、前記パッド部材上に形成された下地
用金属層と、前記下地用金属層上に設けられたバンプ電
極と、を含み、前記バンプ電極の側面と、前記パッド部
材の上面とのなす角θが、θ≧８０°である。

【００１４】本発明において、電気的接続領域とは、前
記パッド部材のうち前記絶縁層で被覆されていない領域
であって、前記パッド部材上面において前記下地用金属
層を介して前記バンプ電極と接合する部分をいう。ま
た、基体とは、半導体素子が形成された基板と、前記基
板上に形成された配線層とを少なくとも含むものをい
う。

【００１５】また、パッド部材の上面とは、前記パッド
部材において前記電気的接続領域を含む面をいう。さら
に、前記バンプ電極の側面と、前記パッド部材の表面と
のなす角とは、換言すると、前記パッド部材の表面と、
前記バンプ電極が前記下地用金属層から上方へ延びる方
向とがなす角をいう。

【００１６】θが８０°未満であると、前記バンプ電極
と接合部材（例えばリードや端子電極）とを接合する際
に、該バンプ電極が変形して隣接するバンプ電極同士が
接触しショートが発生する可能性が高くなる。

【００１７】これに対し、本発明の半導体装置によれ
ば、θ≧８０°であることにより、前記バンプ電極と接
合部材とを接合する際に、該バンプ電極が変形して隣接
するバンプ電極同士が接触することがなく、バンプ電極
の狭ピッチ化に有効に対応し得る。

【００１８】前記半導体装置においては、前記角θは８
０°≦θ≦１０５°であるのがより好ましい。前記角θ
が８０°≦θ≦１０５°であることにより、前記バンプ
電極の上部と下部とで断面の形状および大きさが大きく
異ならないため、前記バンプ電極と接合部材とを接合す
る際に、前記バンプ電極が変形して隣接するバンプ電極
同士が接触しショートが発生するのを防止することがで
きる。これにより、バンプ電極の狭ピッチ化に有効に対
応し得る。

【００１９】さらに、前記半導体装置においては、前記
角θが略９０°であるのがさらに好ましい。前記角θが
略９０°であることにより、前記バンプ電極の上部と下
部とで断面の形状および大きさがほぼ等しいため、前記
バンプ電極と接合部材とを接合する際に、ショートが発
生するのをより確実に防止することができる。これによ
り、バンプ電極の狭ピッチ化にさらに有効に対応し得
る。

【００２０】また、前記バンプ電極は金を主成分とする
材料からなり、該バンプ電極の表面の粗度Ｒａ（μｍ）
が０．１≦Ｒａ≦０．４であることがさらに好ましい。
詳細については、後述する第２の半導体装置の欄で述べ
る。

【００２１】（第２の半導体装置）本発明の半導体装置
は、基体上に形成され、電気的接続領域を有するパッド
部材と、前記パッド部材上に形成された絶縁層と、前記
パッド部材上に形成された下地用金属層と、前記下地用
金属層上に設けられたバンプ電極と、を含み、前記バン
プ電極は金を主成分とする材料からなり、該バンプ電極
の表面の粗度Ｒａ（μｍ）が０．１≦Ｒａ≦０．４であ
る。

【００２２】ここで、バンプ電極の表面の粗度Ｒａと
は、中心線平均粗さ(arithmetic average roughness)を
いい、前記バンプ電極の表面において、設定した所定の
中心線を基準に、ポイントする任意箇所（測定箇所）に
ついて基準からの高低差（絶対値）を測定し、その高低
差の和を測定箇所の数で割った値をいう。

【００２３】前記バンプ電極の表面の粗度Ｒａが０．１
未満である場合、前記バンプ電極と前記接合部材とを接
合させる際に、前記バンプ電極の表面からの反射光によ
って、位置合わせがしにくくなることがある。また、こ
の場合、たとえばＡＣＦを適用して前記バンプ電極と接
合部材とを接合させる場合、前記バンプ電極の表面にお
いて、導電性粒子を捕捉しにくくなり、十分な導電性を
得ることができないことがある。

【００２４】一方、前記バンプ電極の表面の粗度Ｒａが
０．４を超えると、前記バンプ電極と接合部材との接合
に有効に寄与する面積が少なくなるため、十分な接合強
度を確保できなくなる場合がある。

【００２５】これに対し、前記バンプ電極の表面の粗度
Ｒａが０．１〜０．４μｍの範囲内にある場合、前記バ
ンプ電極と接合部材との接合部において、良好な接合状
態を確保するために十分な接合面積が得られるため、当
該接合部において十分な接合強度を確保することができ
る。また、前記表面の粗度Ｒａが０．１〜０．４μｍの
範囲内にある場合、前記バンプ電極の表面において光が
ある程度散乱するので、前記表面からの反射光を、位置
合わせが可能な程度に抑えることができ、前記バンプ電
極と接合部材とを接合させる際の位置合わせが容易にな
る。さらに、たとえばＡＣＦを用いて前記バンプ電極と
接合部材とを接合させる場合、前記バンプ電極の表面に
導電性粒子が捕捉されるため、前記バンプ電極と接合部
材との間で良好な導通状態を確保することができる。

【００２６】（半導体装置の製造方法）本発明の半導体
装置の製造方法は、基板上の所定領域にパッド部材を形
成する工程と、前記パッド部材を覆うように絶縁層を被
覆する工程と、フォトリソグラフィ法により、前記パッ
ド部材上の周囲部に前記絶縁層を残し前記パッド部材に
おける電気的接続領域を露出させる工程と、前記パッド
部材および前記絶縁層上に下地用金属層を堆積させる工
程と、前記下地用金属層上に開口部を有するレジスト層
を形成する工程であって、前記開口部を前記パッド部材
上に配置する工程と、前記開口部における前記下地用金
属層上に金属メッキ層を形成する工程と、前記レジスト
層を除去して、前記金属メッキ層からなるバンプ電極を
形成する工程と、前記バンプ電極をマスクとして前記下
地用金属層をエッチングする工程と、を含み、前記金属
メッキ層を形成する工程において、該金属メッキ層の高
さを前記レジスト層の高さの２／３以下にすることを特
徴とする。

【００２７】本発明の半導体装置の製造方法によれば、
前記バンプ電極の形成のために析出させる金属メッキ層
の高さを、前記レジスト層の高さの２／３以下に調整す
ることにより、断面の形状および大きさが上部から下部
にかけてほぼ等しい形状を有するバンプ電極を容易に形
成することができる。したがって、バンプ電極の狭ピッ
チ化に対応し得る半導体装置を簡便な方法で得ることが
できる。

【００２８】この場合、前記金属メッキ層を形成する工
程は、金メッキ層を形成する工程であり、該金メッキ層
形成工程において、メッキ温度Ｔ（℃）とメッキ電流密
度ＣＤ（Ａ／ｄｍ² ）とが下記の式（１）の関係を有す
ることが好ましい。

【００２９】 ＣＤ≦０．０５×Ｔ−２．０ 式（１） 式（１）の関係に基づいてメッキ温度Ｔ（℃）とメッキ
電流密度ＣＤ（Ａ／ｄｍ² ）とを規定して前記金メッキ
工程を行なうことにより、該金メッキ工程により得られ
る前記バンプ電極の表面の粗度Ｒａを０．１〜０．４μ
ｍにすることができる。その結果、接合部材との位置合
わせが容易であり、前記接合部材との間で良好な導通状
態を有するバンプ電極を得ることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】（デバイスの構造）図１は、本発
明の一実施の形態にかかる半導体装置１１０を示す断面
図である。半導体装置１１０においては、半導体基板
（図示せず）上に絶縁層１１が形成され、この絶縁層１
１上にパッド部材１２が形成されている。本実施の形態
においては、パッド部材１２がＡｌを主成分とする場合
を示す。このパッド部材１２は内部の半導体素子（図示
せず）に電気的に接続されている。パッド部材１２はそ
の表面に電気的接続領域１２ａを有し、この電気的接続
領域１２ａにて下地用金属層１４を介してバンプ電極１
５と電気的に接続される。

【００３１】また、絶縁層１１上およびパッド部材１２
の周囲部上には、絶縁層としてパッシベーション層１３
が形成されている。すなわち、このパッシベーション層
１３は、絶縁層１１、ならびにパッド部材１２の周囲部
を覆うように形成されており、パッド部材１２の中央部
（電気的接続領域１２ａ）は露出している。ここで、パ
ッシベーション層１３の種類は特に限定されない。パッ
シベーション層１３としては、バンプ実装時の衝撃を緩
和し、クラック発生の防止に寄与する構成であればよ
く、ＳｉＯ₂層、ＳｉＮ層、ＰＳＧ（リンガラス）層等
を用いることもできる。例えば、パッシベーション層１
３としてＳｉＯ₂層を用いた場合、パッシベーション層
１３の厚さは２μｍ程度である。あるいは、パッシベー
ション層１３を多層構造にすることもできる。パッシベ
ーション層１３が多層構造を有する場合としては、たと
えば、ＳｉＯ₂層とＳｉＮ層との積層構造などが考えら
れる。

【００３２】パッド部材１２上およびその周囲に形成さ
れたパッシベーション層１３上には、下地用金属層１４
が形成されている。下地用金属層１４はいわゆるアンダ
ーバンプメタルとも呼ばれるものであり、メッキ用金属
層を兼ねている。この下地用金属層１４は、バリアメタ
ル層１４１および密着用の保護金属層１５１の積層構造
からなる。下地用金属層１４は、例えばバリアメタル層
１４１がＴｉＷ、保護金属層１５１がＡｕ層からなる。
この下地用金属層１４上には、例えばＡｕメッキにより
形成されたバンプ電極１５が形成されている。

【００３３】バンプ電極１５の側面１５ａと、パッド部
材１２の表面とのなす角θはθ≧８０°であり、好まし
くは８０°≦θ≦１０５°であり、より好ましくはθ≒
９０°である。

【００３４】バンプ電極１５の側面１５ａとパッド部材
１２の表面とのなす角θとは、換言すると、パッド部材
１２の表面と、バンプ電極１５が下地用金属層１４から
上方へ延びる方向とがなす角をいう。

【００３５】θが８０°未満であると、バンプ電極１５
と接合部材（例えばリードや端子電極）とを接合する際
にバンプ電極１５が変形して隣接するバンプ電極１５同
士が接触しショートが発生する可能性が高くなる。一
方、θを１０５°以内にすることで、バンプ電極１５と
接合部材とを接合する際の有効接合面積を十分に確保す
ることができ、接合時の信頼性が低下することなく、良
好な接合状態が得られる。特に、バンプ電極１５の接続
にＴＡＢやＣＯＦを適用する場合、有効接合面積が小さ
くなると、接合部材との位置合わせにおける許容マージ
ンが小さくなるため、信頼性が低下する。また、バンプ
電極１５の接続にＡＣＦを適用する場合、有効接合面積
が小さくなると、バンプ電極１５と接合部材との接合表
面に存在する導電性粒子の数が減るため、接合時の信頼
性が低下する。

【００３６】これに対し、バンプ電極１５の側面１５ａ
と、パッド部材１２の表面とのなす角θが８０°≦θ≦
１０５°であることにより、狭ピッチ化に有効に対応す
ることができるとともに、接合時の信頼性を維持するこ
とができる。なお、図１に示す半導体装置１１０におい
ては、角θが略９０°である場合、すなわち、バンプ電
極１５が略鉛直に延びている場合を示す。図１に示すバ
ンプ電極１５においては、前記角θが略９０°であるこ
とにより、バンプ電極１５の上部と下部とで断面の形状
および大きさがほぼ等しいため、バンプ電極１５と接合
部材とを接合する際にバンプ電極１５が変形して隣接す
るバンプ電極１５同士が接触しショートが発生するのを
より確実に防止することができる。これにより、バンプ
電極の狭ピッチ化にさらに有効に対応し得る。

【００３７】また、バンプ電極１５の表面１５ｂの粗度
Ｒａが０．１〜０．４μｍであることが望ましい。バン
プ電極１５の表面１５ｂの粗度Ｒａが０．１未満である
場合、バンプ電極１５と接合部材とを接合させる際に、
バンプ電極１５の表面１５ｂからの反射光によって、位
置合わせがしにくくなることがある。また、この場合、
例えばＡＣＦを用いてバンプ電極１５と接合部材とを接
合させる場合、バンプ電極１５の表面１５ｂにおいて、
導電性粒子を捕捉しにくくなり、十分な導電性を得るこ
とができないことがある。

【００３８】一方、バンプ電極１５の表面１５ｂの粗度
Ｒａが０．４を超えると、バンプ電極１５と接合部材と
の接合に有効に寄与する面積が少なくなるため、十分な
接合強度を確保できなくなる場合がある。

【００３９】これに対し、バンプ電極１５の表面１５ｂ
の粗度Ｒａが０．１〜０．４μｍの範囲内にある場合、
バンプ電極１５と接合部材との接合部において、良好な
接合状態を確保するために十分な接合面積が得られるた
め、当該接合部において十分な接合強度を確保すること
ができる。また、表面１５ｂの粗度Ｒａが０．１〜０．
４μｍの範囲内にある場合、バンプ電極１５の表面１５
ｂにおいて光がある程度散乱するため、表面１５ｂから
の反射光を、位置合わせが可能な程度に抑えることがで
きるため、バンプ電極１５と接合部材とを接合させる際
の位置合わせが容易になる。さらに、ＡＣＦを用いてバ
ンプ電極１５と接合部材とを接合させる場合、バンプ電
極１５の表面１５ｂに導電性粒子が捕捉されるため、バ
ンプ電極１５と接合部材との間で良好な導通状態を確保
することができる。また、ＴＡＢ実装においても、租度
Ｒａが０．１〜０．４μｍの範囲内にあると、リード部
材とバンプ電極との接合部において、十分な接合強度を
確保することができる。これは、例えばバンプ電極をＡ
ｕメッキにより形成した場合、租度Ｒａが０．１〜０．
４μｍの範囲内にあることでリード部材にＡｕが適切に
吸い上げられ、リード部材とＡｕバンプ電極との接合部
に十分なサイドフィレットを形成することができるため
である。

【００４０】バンプ電極１５の表面１５ｂの租度Ｒａ
は、Ａｕメッキ工程（後述する）によって調整すること
ができる。

【００４１】次に、図１に示す半導体装置１１０の製造
方法を説明する。

【００４２】（デバイスの製造方法）図２は、図１に示
すバンプ電極１５の形成におけるメッキ工程を示す断面
図である。まず、ＴｉＷからなるバリアメタル層１４１
ａとＡｕからなる保護金属層１５１ａとの積層構造を有
する下地用金属層１４ａ上に、所定のパターンを有する
ポジ型レジスト層２１を形成する。パッド部材１２上に
バンプ電極１５を形成するために、かかるレジスト層２
１は、パッド部材１２上に開口部２１ａを有する。この
ポジ型レジスト層２１のパターンにしたがって、電解メ
ッキ法によりＡｕを開口部２１ａに析出させて、バンプ
電極１５を形成する。

【００４３】前述したように、ポジ型レジストは、露光
マスク（図示せず）を用いたパターン形成時において、
塗布したレジスト層とマスク間における光の干渉によ
り、レジスト層の上部（露光マスクに近い側）が下部よ
り感光しやすい。したがって、露光により得られたポジ
型のレジスト層２１の開口部２１ａは、レジスト層２１
の表面に近づくにつれて開口面積が大きくなる。

【００４４】本実施の形態では、バンプ電極１５を形成
する際のＡｕメッキ工程におけるＡｕの析出量をメッキ
時間によって制御する。この工程により、バンプ電極１
５の形成のためにＡｕメッキ工程により析出させるＡｕ
メッキ層の高さＢを、レジスト層２１の高さＡの２／３
以下にする。すなわち、Ａｕメッキ工程において、レジ
スト２１開口部２１ａ上部の開口面積が大きくなってい
るところまでＡｕメッキ層を積層させずにバンプ電極１
５を形成する。したがって、この場合、所望するバンプ
電極１５の高さの１．５倍以上の高さを有するレジスト
層２１を形成することが必要とされる。例えば、高さＢ
が２０μｍのバンプ電極１５を形成する場合、高さＡが
３０μｍ以上のレジスト層２１を形成することが必要で
ある。

【００４５】また、前述したように、バンプ電極１５の
表面１５ｂの粗度Ｒａは０．１〜０．４μｍであること
が望ましい。バンプ電極１５の表面１５ｂの租度Ｒａ
は、前述したＡｕメッキ工程によって調整することがで
きる。

【００４６】Ａｕメッキにてバンプ電極を製造する場
合、一般に、メッキ時間を短縮するために高電流密度お
よび高温条件下でＡｕメッキ工程を行なう方法が選択さ
れ、電流密度と温度の関係に基づく微調整は重要視され
ていなかった。しかしながら、高電流密度および高温条
件下で製造されるＡｕバンプ電極は、当該Ａｕバンプ電
極と接合部材（リードや端子電極など）との間で良好な
接合状態を得るためには、必ずしも好ましい表面状態を
有しているとはいえなかった。そこで、本発明では、バ
ンプ電極１５の表面１５ｂの租度Ｒａを、前記Ａｕメッ
キ工程によって調整する。これにより、バンプ電極１５
と接合部材との接合状態を良好にすることができる。

【００４７】図５は、図２に示すＡｕメッキ工程におけ
るメッキ温度Ｔ（℃）とメッキ電流密度ＣＤ（Ａ／ｄｍ
² ）の関係を示す特性図である。ここでは、メッキ液と
して、ＥＥＪＡ（日本エレクトロプレィティングエンジ
ニヤース株式会社）製のＡｕ１００およびＡｕ１２０を
使用した。

【００４８】図５において、表面の租度Ｒａが０．１〜
０．４μｍの範囲にあるものを○、表面の租度Ｒａが
０．１〜０．４μｍの範囲から０．１μｍ程度離れてお
り、表面租度の点からバンプ電極表面として好ましくな
いものを△、表面の租度Ｒａが０．１〜０．４μｍの範
囲から０．１μｍ以上離れているものを×でそれぞれ示
した。

【００４９】一般に、メッキにより形成される層の表面
の粗度は、電流密度が低い方が高まる。粗度Ｒａを前述
した範囲内にするためには、図５に示すように、ＣＤ≦
０．０５×Ｔ−２．０の関係を維持してメッキ工程を行
なう（主に斜線部分）。

【００５０】また、電流密度をなるベく低くすることに
よって、メッキ時のレジスト層２１に対する横方向（バ
ンプ部材１２の表面と平行な方向）の成長が抑制され、
上部から下部にかけて断面の形状および大きさがほぼ等
しいバンプ電極の形成が容易になる。さらに、メッキ温
度が７０℃以下である場合、熱によるレジスト層２１の
変形が少ないので、開口部２１ａの変形も少ないため、
所望する形状を有するバンプ電極１５が得られる。ま
た、メッキ温度が４０℃以下である場合、ヒータに加え
て冷却のクーラーを使用する必要があり、メッキ液の温
度制御が容易でなく、メッキ液が不均一となることがあ
る。このため、メッキ液の温度は４０〜７０℃であるこ
とがより好ましい。

【００５１】その後、レジスト２１を除去した後、バン
プ電極１５をマスクにしてバリアメタル層１４１ａおよ
び保護金属層１５１ａに対してウェットエッチングを行
ない、下地用金属層１４を得る。これにより、図１に示
すバンプ電極構造１５０を有する半導体装置１１０を得
ることができる。

【００５２】上記の製造方法によれば、バンプ電極１５
は、パッド部材１２との接合面とほぼ垂直な方向に延び
る形状を有する。バンプ電極１５は、バンプ電極１５の
上部と下部とで断面の形状および大きさの差が極力低減
されるため、微細ピッチで配列させる場合においても、
隣接するバンプ電極同士の接触によるショートの発生を
少なくすることができる。

【００５３】（デバイスの適用例）次に、図１に示すバ
ンプ電極１５を含むバンプ電極構造１５０を含む半導体
装置の一例を図３，４に示す。

【００５４】まず、図１に示すバンプ電極１５を含むバ
ンプ電極構造１５０を、ＴＡＢ実装に適用した半導体装
置１２０の断面を図３に示す。図３に示す半導体装置１
２０を製造する際には、テープ（図示せず）上に形成し
たリード３１をバンプ電極１５上に熱圧着する。図３に
おいて、リード３１はＣｕ薄膜層と、このＣｕ薄膜層を
被覆するＳｎメッキ層（ともに図示せず）からなり、バ
ンプ電極１５は前述したようにＡｕメッキ層からなる。
したがって、かかる熱圧着工程により、Ａｕからなるバ
ンプ電極１５と、リード３１を構成するＳｎメッキ層と
が圧着されて、ＡｕとＳｎの共晶化が達成される。この
工程において、リード３１の加圧時にバンプ電極１５へ
と加えられる荷重によって、バンプ電極１５がより外側
へと変形する。しかし、加圧前のバンプ電極１５は、上
部と下部とで断面の形状および大きさがほぼ等しいた
め、加圧によるバンプ電極１５の変形によって隣接する
バンプ電極１５同士が接触してショートが発生するのを
防止することができる。

【００５５】また、バンプ電極１５の表面粗度Ｒａが
０．１〜０．４μｍであることにより、ＴＡＢを利用し
た場合であっても、バンプ電極１５と接合部材であるリ
ード３１との接続状態をさらに良好にすることができ
る。

【００５６】次に、図１に示すバンプ電極１５を含むバ
ンプ電極構造１５０を、ＡＣＦによるＣＯＧ実装に適用
した半導体装置１３０の断面を図４に示す。図４に示す
半導体装置１３０においては、例えばガラスエポキシ等
の有機材料、あるいは液晶表示装置の信号入力端子が形
成されたガラス基板からなる実装回路基板（図示せず）
上に配列した端子電極４１と、バンプ電極１５とが接合
している。すなわち、バンプ電極１５はＡＣＦ４２を介
して対向する端子電極９１にそれぞれ電気的に接続され
ている。

【００５７】ＡＣＦ４２には、フィルム状のエポキシ樹
脂４４中に直径５μｍ程度の導電性粒子４３が分散され
ている。半導体装置１３０では、圧着ツール（図示せ
ず）による加圧／加熱工程を経て、端子電極４１とバン
プ電極１５との間に導電性粒子４３が挟み込まれ、端子
電極４１とバンプ電極１５との接合部４５の間隙が導電
性粒子４３の粒径以下になることで導通状態が得られ
る。隣接する端子電極４１間ならびにバンプ電極１５間
は、導電性粒子４３と接触していないため導通しない。

【００５８】図４に示す半導体装置１３０においては、
バンプ電極１５の断面積が、バンプ電極１５の上部と下
部とでほぼ等しく形成されているため、上記加圧／加熱
工程において、バンプ電極１５へ荷重がかかっても、バ
ンプ電極１５の上部のみが大きく変形することはない。
その結果、隣接するバンプ電極６５同士が接触してショ
ートが発生するのを防止することができる。また、導電
性粒子４３が介在して、隣接するバンプ電極６５同士が
接触し、ショートが発生することもない。

【００５９】一方、バンプ電極１５とパッシベーション
層１３との接合部近傍までＡＣＦ４２が行き渡らない場
合、かかる部分に気泡が残留し、この気泡から生じる蒸
気の応力でバンプ電極１５にクラックが発生する恐れが
ある。これに対し、図４に示す半導体装置１３０によれ
ば、バンプ電極１５の上部と下部とで断面の形状および
大きさの差が小さいため、バンプ電極１５とパッシベー
ション層１３との接合部近傍までＡＣＦ４２が行き渡る
ため、クラックが発生しにくい。このような効果は、本
実施の形態にかかるバンプ電極構造１５０をＣＯＦに適
用した場合においても同様に発揮される。

【００６０】また、バンプ電極１５の表面粗度Ｒａが
０．１〜０．４μｍであることにより、ＡＣＦを利用し
た場合であっても、バンプ電極１５と接合部材である端
子電極４１との接続状態をさらに良好にすることができ
る。

【００６１】以上説明したように、本実施の形態にかか
るバンプ電極１５は、上部と下部とで断面の形状および
大きさがほぼ等しいため、バンプ電極の狭ピッチ化に有
効に対応し得る。

【００６２】また、本実施の形態にかかる半導体装置の
製造方法によれば、レジスト層２１の高さＡと、バンプ
電極１５の形成のために析出させる金属メッキ層の高さ
Ｂとを調整することにより、断面の形状および大きさが
上部から下部にかけてほぼ等しいバンプ電極１５を得る
ことができる。これにより、バンプ電極１５の狭ピッチ
化に対応し得る半導体装置を得ることができる。

【００６３】さらに、バンプ電極１５の表面１５ｂの粗
度Ｒａを０．１〜０．４μｍの範囲にすることにより、
ＴＡＢ実装やＡＣＦ（異方性導電膜）を適用する場合に
おいても、バンプ電極１５と接合部材との接続状態を良
好にすることができ、微細ピッチでの実装に有効に寄与
する。この結果、隣接するバンプ電極同士の接触による
ショートの発生を防止することができ、バンプ電極の狭
ピッチ化に対応し、かつ信頼性の高い装置を得ることが
できる。

【００６４】なお、本実施の形態においては、パッド部
材１２がＡｌからなる場合について示したが、パッド部
材１２の材質はこれに限定されるわけではなく、例えば
Ｃｕを主成分とするパッド部材を用いることもできる。
また、レジスト層２１の高さと、バンプ電極１５の高さ
との関係は、バンプ電極１５がＡｕ以外の金属からなる
場合であっても適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態にかかる半導体装置を示
す断面図である。

【図２】図１に示すバンプ電極形成のためのメッキ工程
を示す断面図である。

【図３】図１に示すバンプ電極を含むバンプ電極構造
を、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）実装に適用した
一例を示す断面図である。

【図４】図１に示すバンプ電極を含むバンプ電極構造
を、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）によるＣ
ＯＧ（Chip On Glass）実装に適用した一例を示す断面
図である。

【図５】前記図２のようなＡｕメッキ時におけるメッキ
温度Ｔ（℃）とメッキ電流密度ＣＤ（Ａ／ｄｍ² ）の関
係を示す特性図である。

【図６】一般的な半導体装置のパッド部材に設けられた
バンプ電極の構成を示す断面図である。

【図７】図６に示すバンプ電極形成のためのメッキ工程
を表す断面図である。

【図８】図６に示すバンプ電極を含むバンプ電極構造
を、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）実装に適用した
一例を示す断面図である。

【図９】図６に示すバンプ電極を含むバンプ電極構造
を、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）によるＣ
ＯＧ（Chip On Glass）実装に適用した一例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１１ 絶縁層 １２ パッド部材 １２ａ 電気的接続領域 １３ パッシベーション層 １４，１４ａ 下地用金属層 １５ バンプ電極 １５ａ バンプ電極１５の側面 １５ｂ バンプ電極１５の表面 ２１ レジスト層 ２１ａ 開口部 ３１ リード ４１ 端子電極 ４２ ＡＣＦ ４３ 導電性粒子 ４４ 樹脂 ４５ 接合部 ８０ メッキ電極針 １１０，１２０，１３０ 半導体装置 １４１，１４１ａ 下地用金属層 １５０ バンプ電極構造 １５１，１５１ａ 保護金属層

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体上に形成され、電気的接続領域を有
   するパッド部材と、 前記パッド部材の周囲部に形成された絶縁層と、 前記パッド部材上に形成された下地用金属層と、 前記下地用金属層上に設けられたバンプ電極と、を含
   み、 前記バンプ電極の側面と、前記パッド部材の表面とのな
   す角θが、θ≧８０°である、半導体装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記角θは８０°≦θ≦１０５°である、半導体装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、 前記角θはほぼ９０°である、半導体装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記バンプ電極は金を主成分とする材料からなり、該バ
   ンプ電極の表面の粗度Ｒａ（μｍ）が０．１≦Ｒａ≦
   ０．４である、半導体装置。
5. 【請求項５】 基体上に形成され、電気的接続領域を有
   するパッド部材と、 前記パッド部材上に形成された絶縁層と、 前記パッド部材上に形成された下地用金属層と、 前記下地用金属層上に設けられたバンプ電極と、を含
   み、 前記バンプ電極は金を主成分とする材料からなり、該バ
   ンプ電極の表面の粗度Ｒａ（μｍ）が０．１≦Ｒａ≦
   ０．４である、半導体装置。
6. 【請求項６】 基板上の所定領域にパッド部材を形成す
   る工程と、 前記パッド部材を覆うように絶縁層を被覆する工程と、 フォトリソグラフィ法により、前記パッド部材上の周囲
   部に前記絶縁層を残し前記パッド部材における電気的接
   続領域を露出させる工程と、 前記パッド部材および前記絶縁層上に下地用金属層を堆
   積させる工程と、 前記下地用金属層上に開口部を有するレジスト層を形成
   する工程であって、前記開口部を前記パッド部材上に配
   置する工程と、 前記開口部における前記下地用金属層上に金属メッキ層
   を形成する工程と、 前記レジスト層を除去して、前記金属メッキ層からなる
   バンプ電極を形成する工程と、 前記バンプ電極をマスクとして前記下地用金属層をエッ
   チングする工程と、を含み、 前記金属メッキ層を形成する工程において、該金属メッ
   キ層の高さを前記レジスト層の高さの２／３以下にす
   る、半導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項６において、 前記金属メッキ層を形成する工程は、金メッキ層を形成
   する工程であり、該金メッキ層形成工程において、メッ
   キ温度Ｔ（℃）とメッキ電流密度ＣＤ（Ａ／ｄｍ² ）と
   が下記の式（１）の関係を有する、半導体装置の製造方
   法。 ＣＤ≦０．０５×Ｔ−２．０ 式（１）