JPH02230741A - 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】 〔概要〕 半導体チップとパッケージを接続するためのバンプの形
成方法に関し、 バンプの平坦性を向上させ、リードフレームとの接着領
域の増加を図ることができるバンプの形成方法を提供す
ることを目的とし、 基板にバンプを形成する半導体装置の製造方法において
、前記基板の電極開口部を含む全領域に第一のバリアー
メタル層を形成し、このバリアーメタル層の段差領域を
覆う領域に平坦化用メタル層を堆積する工程と、前記堆
積した平坦化用メタル層を溶融し段差を埋め平坦化する
工程と、平坦化後に第二のバリアーメタル層を堆積しバ
ンプ形成領域にメッキによりバンプを形成する工程と、
前記バンプ直下を除く第二のバリアーメタル層、平坦化
用メタル層、第一のバリアーメタル層を除去する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法を含み構
成する。

〔産業上の利用分野） 本発明は、半導体チップとパッケージを接続するための
バンプの形成方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、半導体装置の実装工程において、半導体チップ上
の接続電極とパッケージの外部引出し用端子の間をボン
ディングワイヤで接続するワイヤボンディング法が用い
られていた。このワイヤボンディング法は、接続する金
属同士を加圧し熱または超音波振動を与えて接合する方
法である。

ところが、近年、半導体集積回路（ＩＣ）の高密度化、
高集積化に伴い人出力端子数の増加が益々加速されてお
り、従来のワイヤポンディング法では最早対処困難な状
態になっている。そこで、これの代替技術として、ＩＣ
チップに金（Ａｕ）バンプを形成し加熱圧着によりテー
プに貼り付けたリードフレームの配線に接合するＴ　Ａ
　Ｂ　（Ｔａｐｅ　ＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ
）法、またはＩＣチップにハンダバンプを形成しりフロ
ーで実装基板の電極に接合するフリップチップポンディ
ングによるＣ　Ｃ　Ｂ　（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＣｏｌ
ｌａｐｓｅ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）法などのバンプ形式の結
線方法が使用されている。

第２図（ａ）及び（ｂ）はＴＡＢ法による従来のバンプ
の製造工程断面図である。

まず、同図（ａ）に示すように、ＩＣ基板１には、保護
膜として酸化（ＳｉＯｚ）膜２が形成され、このＳｉｎ
ｇ膜２上にＡｊ２電極３、ＰＳＧ膜４が形成され、この
Ａｎ電極３上の一部分のＰＳＧ膜４にバンプ形成用の開
口部が設けられる。そして、この開口部にバンプを形成
する場合、バンプ材の八！電極３への拡敗、合金化を防
ぐために全面にバリアーメタルＮ５を形成し、レジスト
膜６をマスクとしてバンプ形成領域にのみ電気メッキに
より金（Ａｕ）バンプ７を形成する。このとき、バリア
ーメタル層５は、メッキ電極となる。Ａｕバンプ７は、
電気メッキにより等方的にメッキ成長するため、レジス
ト膜６の端部から庇状に形成される。

次に、同図（ｂ）に示すように、レジスト膜６を除去し
た後、Ａｕバンプ７をマスクとして下地のバリアーメタ
ル層５をエッチング除去する。その後、銅（Ｃｕ）のテ
ープにスズ（Ｓｎ）メッキを施したリードフレーム８を
Ａｕバンプ７表面に押しあて熱圧着によりボンディング
を完了する。

〔発明が解決しようとする課題］ 従来の電気メッキによるバンプの形成方法では、等方的
にメッキ成長し下地の形状を正確に反映するため、＾Ｕ
バンプ７の頂部形状に凹凸が生じる。

この状態でリードフレーム８をボンディングするとボン
ディング面積が小さくなり、リードフレーム８とＡｕバ
ンプ７との接着強度の低下が発生する。

このため、リードフレーム８との接着領域でのＡｕバン
プ７の平坦性が非常に重要な問題となる。

そこで本発明は、基板にバンプを形成するにおいて、バ
ンプの平坦性を向上させ、リードフレームとの接着領域
の増加を図ることができるバンプの形成方法を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 上記課題は、基板にバンプを形成する半導体装置の製造
方法において、前記基板の電極開口部を含む全領域に第
一のバリアーメタル層を形成し、このバリアーメタル層
の段差領域を覆う領域に平坦化用メタル層を堆積する工
程と、前記堆積した平坦化用メタル層を溶融し段差を埋
め平坦化する工程と、平坦化後に第二のバリアーメタル
層を堆積しバンプ形成領域にメッキによりバンプを形成
する工程と、前記バンプ直下を除く第二のハリアーメタ
ル層、平坦化用メタル層、第一のバリアーメタル層を除
去する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造
方法によって解決される。

〔作用〕

本発明では、バンプ形成領域を平坦用メタル層を溶融す
ることで平坦化し、その上の第二のバリアーメタル層を
平坦化することで、メッキにより形成するバンプは、下
地の第二のバリアーメタル層の形状を反映して平坦化さ
れる。従って、リードフレームとの接着領域を増加させ
、ボンディング強度の増加を図ることができる。

？実施例〕 以下、本発明を図示の一実施例により具体的に説明する
。

第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明実施例のバンプの製造工
程断面図である。

まず、同１ｆｆｌ　（ａ）に示すように、ｒｃ基板１１
には、保護膜として酸化（ＳｉＯ■）膜１２が形成され
、このＳｉｎ．膜１２上にＡ２電極１３、ＰＳＣ，膜１
４が形成され、このＡｌ電極１３上の一部分のＰＳＧ膜
１４にバンプ形成用の開口部が設けられる。そして、全
面に例えばチタン（Ｔｉ）／パラジウム（Ｐｄ）からな
り、それぞれの膜厚が３０００人／３０００人程度の第
一のバリアーメタル層１５を堆積する。この第一のバリ
アメタルＩｉ１５としては、チタン（Ｔｉ）／銅（Ｃｕ
）／ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）／白金（Ｐｔ）
、クロム（Ｃｒ）／銅（Ｃｕ）　／　ニッケル（Ｎｉ）
、クロム（Ｃｒ）　／　ニッケル（Ｎｉ）等でもよい。

その後、バンプ形成領域にレジスト膜１６をマスクにし
て、例えば鉛（Ｐｂ）／スズ（Ｓｎ）の平坦化メタル層
１７を２μｍ程度の膜厚にメッキする。

次に、同図（ｂ）に示すように、その後レジスト膜１６
を剥離し、メッキされた平坦化メタル層１７を溶融し、
＾２電極１３での開口部、すなわちＰＳＧＩＩｕ１４に
よる段差を埋めて平坦化する。平坦化メタル層１７を溶
融する温度はその材料の種類および厚さによって前以て
実験により定めた温度を用いるものとする。

そして、全面に第二のバリアーメタル層１８である、例
えばＰｄを３０００人程度の膜厚に堆積する。

次に、同図（Ｃ）に示すように、パンプ形成用のレジス
ト（図示せず）パターンを形成し、Ａｕメッキを行いＡ
ｕバンプ１９を形成する。そして、レジスト剥離後、硝
酸（ＨｎＯ：＋）と塩酸（Ｈｌ）の希釈水溶液でＰｄの
除去をＡｕバンプ１９をマスクとして行い、同様にＴｉ
をフッ酸（ｌ｛Ｆ）希釈水溶液で除去ずる。

上記ハンプの形成方法によれば、バンプ形成領域は平坦
用メタル層１７を溶融することで平坦化され、その上の
第二のバリアーメタル層１８も平坦化される。メッキに
より形成するＡｕバンプ１９は、下地の形状を反映して
、その頂部が平坦化されるため、リードフレームとの接
着領域を増加させ、ボンディング強度の増加をもたらさ
れる。これにより、高信頼性とバンプサイズ及びバンプ
ピッチの縮小が達成される。

なお、上記実施例において、平坦用メタル層１７として
Ｐｂ／Ｓｎを用いているが、本発明の適用範囲はこれに
限らず、溶融により平坦化できる材料を用いることがで
きる。また、バンプ１９や第一及び第二のバリアーメタ
ル層１５．　１８もその他の類似の材料を使用できる。

［発明の効果］ 以上説明した様に本発明によれば、バンプ形成領域を平
坦化用メタル層を溶融して平坦化してからバンプをメッ
キ成長させることで、バンプ頂部の平坦化がなされリー
ドフレームでのボンディング時接着面積が増加してボン
ディング強度が増加する。これにより高信頬性とバンプ
サイズ及びバンプピッチの縮小が達成できる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明実施例のバンプの製造工
程断面図、 第２図（ａ）〜（ｂ）はＴＡＢ法に用いる従来のハンプ
の製造工程断面図である。 ？中、 １１はＩＣ基板、 １２は酸化（ＳｉＯ■）膜、 １３は八２電極、 １４はＰＳＧ膜、 １５は第一のバリアーメタル層、 １６はレジスト膜、 １７は平坦化用メタル層、 １８は第二のバリアーメタル層、 １９は八Ｕバンフ゜ を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板（１１）にバンプ（１９）を形成する半導体装置の
   製造方法において、 前記基板（１１）の電極開口部を含む全領域に第一のバ
   リアーメタル層（１５）を形成し、このバリアーメタル
   層（１５）の段差領域を覆う領域に平坦化用メタル層（
   １７）を堆積する工程と、 前記堆積した平坦化用メタル層（１７）を溶融し段差を
   埋め平坦化する工程と、 平坦化後に第二のバリアーメタル層（１８）を堆積しバ
   ンプ形成領域にメッキによりバンプ（１９）を形成する
   工程と、 前記バンプ（１９）直下を除く第二のバリアーメタル層
   （１８）、平坦化用メタル層（１７）、第一のバリアー
   メタル層（１５）を除去する工程とを含むことを特徴と
   する半導体装置の製造方法。