JPH04180231A - 微細バンプ電極を有する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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多層のメッキ層にて構成される微細バンプ電
極を有する半導体装置の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の半導体基板におけるバンブ電極製造方法を添付図
面第２図に基づき説明する。

まず第２図（ａ）に示すように、基板１に形成されたア
ルミニウム電極３をプラズマｃＶＤ法等によりシリコン
窒化膜２で被覆し、このシリコン窒化膜２の一部に開口
をドライエツチングにより形成する。次に第２図（ｂ）
に示すように、該アルミニウム電極３上のシリコン窒化
膜２の開口に下地金属膜（接着バリヤメタル４、拡散バ
リヤメタル５）をスパッタリングにより付着させ、拡散
バリヤメタル５を選択エツチングによりアルミニウム電
極３上にのみ残す。次いで第２図（Ｃ）に示すように、
該下地金属股上に１．５〜２．０μｍのフォトレジスト
膜６（原型レジスト膜）を塗布し選択マスクを形成する
。次に第２図（ｄ）に示すように、接着バリアメタル４
を陰極として電解メッキ法により原型レジスト膜６によ
る選択マスクの開口にバンブ電極１０を析出形成する。

次に第２図（ｅ）に示すように、フォトレジスト膜６を
溶剤にて取り除き、さらにバンブ電極１０の形成部以外
の接着バリアメタル４をウェットエツチングにて取り除
く。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の微細バンブ電極を製造する場合においてフォトレ
ジスト膜６（原型レジスト膜）を１．５〜２．０μｍ塗
布するが、第２図（ｄ）に示すようにフォトレジスト膜
の端部は露光やポストベーク等の工程により変形１１が
住じ開口寸法が減少する。通常のバンブ電極ではフォト
レジスト膜の開口寸法は５０〜１００μｍであるため開
口寸法の減少は大きな問題とはならない。しかしながら
集積化が進んだ半導体基板に微細バンブ電極を製造する
場合において要求されるフォトレジスト膜の開口寸法は
１０〜１５μｍである。このため、変形１１による開口
寸法の減少による精度の悪化が著しい。

また原型レジスト膜に対し通常５０〜１００μｍであっ
た開口寸法に対し１０〜１５μｍを要求されるため、開
口設定時における現像の際に開口にフォトレジストが残
留付着物として残り易い。

この残留付着物がバンブ電極と下地金属膜の間に存在す
ること、および前記の開口寸法の減少に伴う第２図（ｄ
）に示すバンブ電極の接続部１２の減少により剥離が生
じやすい状態となる。

一方第３図に示すように、フォトレジスト膜端部の変形
による開口寸法の減少を防ぐためフォトレジスト膜とし
て薄型レジスト膜８を用いて開口寸法に対しフォトレジ
スト膜の厚みを少なくした場合、電解メッキ法によりバ
ンブ電極を製造する際に、バンプ電極形成のための開口
以外の下地金属膜端部等で、平坦化されていない段差部
をフォトレジスト層が覆いきれないことがある。このよ
うな場合、バンブ電極に加えフォトレジスト層が覆いき
れない段差部についても余分なメッキ金属１３が付着す
る、という問題点がある。

しかしながら、微細バンブ電極に要求される開口程度の
寸法における精度については、以下の表に示す通り薄型
レジスト膜を使用した場合、原型レジスト膜を使用した
場合に比べ標準偏差が０゜５６と小さく優れており、微
細バンプ電極形成には適している。

さらに開口寸法に対しレジスト膜の膜厚が少ないため、
原型レジスト膜を使用した場合に生じたような残留付着
物がなく、微細バンブ電極の剥離が少ないという優れた
点もある。

そこで、本発明は上記の各問題点を解決しかつ薄型レジ
スト膜の長所を適用することにあり、その課題は余分な
メッキ金属の付着を防止すると同時に、剥離の少ない、
かつ精度の良い微細バンブ電極を製造する方法を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明が講じた手段は、多
層のメッキ層による微細バンプ電極の構成であり、さら
に最下層に深型レジスト膜を、また最上層に薄型レジス
ト膜を使用する製造方法である。

まず、半導体基板上で微細バンプ電極を設置する箇所に
下地金属膜を形成するが、該下地金属膜上に金属膜端部
等の段差部を完全に覆うため、最下層の電解メッキ用の
フォトレジスト膜として深型レジスト膜を塗布する。

この深型レジスト膜にフォトリソグラフィ技法により通
常の深型レジスト膜に採用していた寸法と同等の開口を
設定する。次に電解メッキにより最下層のメッキを行い
、密着性の良い最下層のメッキ層を析出形成する。

次いで、多層のメッキ層の最上層として微細バンプ電極
を製造する工程において、メッキ層用のフォトレジスト
膜として薄型レジスト膜を塗布する。この薄型レジスト
膜にフォトリソグラフィ技法により深型レジスト膜では
精度良く実現することが困難であった、微細バンプ電極
の形成に要求される開口が精度の良く設定される。

次に、この開口に下層と同種金属により電解メッキを施
し誤差が少なくかつ剥離の少ない微細バンプ電極を析出
形成する。多層のフォトレジスト層はレジスト剥離液に
より除去する。

以上の工程により剥離２の少ないかつ精度の良い微細バ
ンプ電極が製造される。

〔作用〕

かかる手段によれば、半導体基板上の下地金属股上に多
層のメッキ層にてバンプ電極を構成することにより、最
下層のメッキ層製造用に深型レジスト膜を塗布し開口を
設定するが、本工程において、最下層として深型レジス
ト膜を塗布したことにより、下地金属膜端部等の段差部
を覆うフォトレジスト膜の厚みが充分となり、設定した
開口以外への余分なメッキ金属の付着が防止される。

さらに第２層目以降の電解メッキ工程においても、最下
層の深型レジスト膜により、析出形成されたメッキ層以
外への余分なメッキ金属の付着は防止される。　　　。

微細バンブ電極用の開口は最上層の薄型レジスト膜に設
定されるため、最下層に塗布される原型レジスト膜には
、通常と同等の原型レジスト膜に通した開口寸法にて開
口を設定し、電解メッキを実行することにより、残留付
着物およびフォトレジスト膜端部の変形に影響されない
、接着面積の確保された剥離の少ない最下層のメッキ層
が析出形成される。

また、該メッキ層の厚さは原型レジスト膜の厚さより低
く抑えられ、第２層目以降のメッキ層の製造を可能とし
ている。

一方、多層のメッキ層の最上層として薄型レジスト膜を
塗布し、微細バンプ電極製造用に開口を設定するが、薄
型レジスト膜の厚みは原型レジスト膜に比べ小さく微細
バンブ電極用に要求される開口の寸法に対し充分薄いた
め、残留付着物のない、またレジスト膜の変形に影響さ
れない精度の良い開口が設定される。

この開口に対し下層と同金属にて電解メッキを実行する
ことにより、微細ハンプ電極に要求された寸法に対し精
度の良いメッキ層が微細バンブ電極として製造され、こ
のメッキ層は、下層のメッキ層と同金属であることによ
り強固に接着され、また精度良く製造されるため、下層
のメッキ層との接続部の面積の減少がないため、剥離の
少ない微細バンブ電極となる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例による２層の金メッキ層を有す
る微細バンブ電極の製造における各々の工程の断面図を
示す。

第１図（ａ）に示すように、基板１上のアルミニウム電
極３にプラズマＣＶＤ法等によりシリコン窒化膜２を保
護膜として形成後、選択エツチングを行い開口を設定し
、下地金属層として接着バリアメタル（Ｔ　ｉ　）層４
および拡散バリアメタル（Ｐｄ）層５をスパッタリング
にて形成する。

次に第１図（ｂ）に示すように、拡散バリアメタル層５
を選択エツチングにより電極形成部に設定した後、下地
金属層（接着バリアメタル層４および拡散バリアメタル
層５）上に厚さ１．５〜２．０μｍの原型レジスト膜６
を最下層のフォトレジスト層として塗布する。この原型
レジスト膜６により下地金属膜端部等の段差部は電解メ
ッキの際に完全に保護され、余分なメッキ金属の付着は
防止される。次いで通常原型レジスト膜に設定されてい
たと同等の約５０μｍの開口をフォトリソグラフィ技法
により設定する。

次に第１図（Ｃ）に示すように、原型レジスト膜６に開
口された微細バンプ電極形成部に接着バリアメタル４を
陰極として電解メッキ法により金メッキを施し、１．０
〜１．４μｍの最下層の金メッキ層７を製造する。この
金メッキ層の厚みは第２層目の形成を可能とするため、
原型レジスト膜の厚み以内となるようにメッキ時間を調
整する。

また、剥離面の減少を図るため、第１図（Ｃ”）に示す
ように、原型レジスト膜６の開口寸法を拡散バリアメタ
ル５に比べ若干広く設定することにより、最下層のメッ
キ層７にて拡散バリアメタル５を覆い、メッキ層端部を
接着バリアメタルに接合させる場合もある。

次に第１図（ｄ）に示すように、原型レジスト膜６およ
び下層の金メッキ層７上に厚さ０．５〜０．９μｍの薄
型レジスト膜８を最上層のフォトレジスト膜として塗布
する。この薄型レジスト膜８にフォトリソグラフィ技法
により微細バンブ電極用の開口を設定するが、要求され
る開口寸法である約１０μｍに対し薄型レジスト膜の厚
みは、０．５〜０．９μｍであり、原型レジスト膜の厚
み１．５〜２．０μｍに比べ薄く、精度の良いかつ残留
付着物のない開口が設定される。

次いで第１図（ｅ）に示すように、薄型レジスト膜８に
設置された微細バンプ電極用開口に電解メッキ法により
金メッキを施し、厚さ８〜１２μｍの最上層の金メッキ
層９が微細バンブ電極として製造される。

次に第１図（ｆ）に示すように、厚型レジスト膜６およ
び薄型レジスト膜８をレジスト剥離液により除去し、つ
ぎに接着バリヤメタル４の不要部分をウェットエツチン
グにより除去する。

以上により下地金属膜（接着バリアメタル４および拡散
バリアメタル５）上に精度の良いかつ剥離の少ない微細
バンブ電極が製造される。

本実施例は最下層のメッキ層７と最上層のメッキ層９の
２層により微細バンブ電極を構成したが、この最下層と
最上層のメッキ層の間に、１層または多層のメッキ層を
中間層として形成することにより、任意の高さの微細バ
ンブ電極が製造可能である。この中間層は薄型レジスト
膜または深型レジスト膜を使用し、最下層のメッキ°層
と同等の工程にて形成される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、微細バンブ電極をメッ
キ法による多層構造にて製造する際、少な（とも深型レ
ジスト膜を使用して最下層のメッキ層を形成した後、薄
型レジスト膜を使用して最上層のメッキ層を形成する点
に特徴があり、以下の効果を奏す。

最下層のメッキ層用として深型レジスト膜を使用するこ
とにより、余分なメッキ金属の付着を防止可能とした。

これと同時に、微細バンブ電極を最上層のメッキ層にて
形成することにより、深型レジスト膜には残留付着物が
なく、また端部の変形の影響が少ない開口を設定可能と
し、剥離の少ないメッキ層の形成を可能とした。

さらに、微細バンブ電極を形成する最上層に薄型レジス
ト膜を使用することにより、精度の良い微細バンブ電極
の製造を可能とした。また、下地金属膜との接着面積の
確保された最下層のメッキ層と、精度の良い接続部の面
積が確保された微細バンブ電極の最上層のメッキ層とを
含む、同種金属の多層メッキ層にて構成するため、強固
な微細バンブ電極となる。

以上のように多層のメッキ層にて微細バンブ電極を構成
し、深型レジスト膜と薄型レジスト膜を組み合わせるこ
とにより、従来の製造方法では不可能であった、精度が
良くかつ剥離の少ない微細ハンプ電極の製造が可能とし
、同時に薄型レジスト膜の欠点である余分なメッキ金属
の付着を防止した。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明の実施例による微細バン
ブ電極の製造における各々の工程の断面図である。 第２図（ａ）〜（ｅ）は深型レジスト膜を使用した従来
のハンプ電極の製造における各々の工程の断面図である
。 第３図は薄型レジスト膜を使用した従来のバンブ電極の
製造工程であって、第２図（ｄ）に対応する工程を示す
断面図である。 〔符号の説明〕 １−　　半導体基板 ２・−シリコン窒化膜 ３・−アルミニウム電極 ４−　　接着バリアメタル ５−　　拡散バリアメタル ６−　　深型レジスト膜 ７−・−最下層メッキ層 ８−・・薄型レジスト膜 ９−・−最上層メッキ層（微細ハンプ電極）１０・−バ
ンブ電極 １１・・−フォトレジスト端部の変形 １２−・−バンブ電極の接続部 １３−・・一端部に付着したメッキ金属。 第　　１　図 第１図 第２区 第３図 手続補正書　（方式） 平成　　３年　　２月　１５日 １、事件の　表示　　　平成　２年特許願第３０９０７
５号２、発　明　の　名　称　　　　微細バンプ電極を
有する半導体装置の製造方法者　　　称　　（５２３）
　　富士電機株式会社５、補　正　命令の日付　　　　
平成　３年　２月１２日（全送日）６、補　正　の　対
　象　　　　明細書・図面（第１図訂正）７、補　正　
の　内　容　　　（１）明細書第１６頁第５行目に「（
ａ）〜（ｆ）」とあるを「（ａ）〜（ｇｌ」　と補正す
る。 第　１　図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上において、同種の電解メッキ用金属
   による多層のメッキ層にて構成される微細バンプ電極を
   製造する方法であって、少なくとも該半導体基板上にお
   ける下地金属膜上に形成される最下層のメッキ層用のフ
   ォトレジスト膜として厚型レジスト膜を塗布し開口を設
   定する工程と、該開口に電解メッキにより最下層のメッ
   キ層を製造する工程と、最上層のメッキ層用のフォトレ
   ジスト膜として薄型レジスト膜を塗布し微細バンプ電極
   用の開口を設定する工程と、該開口に電解メッキにより
   最上層のメッキ層として微細バンプ電極を製造する工程
   と、を有することを特徴とする微細バンプ電極を有する
   半導体装置の製造方法。
2. （２）前記厚型レジスト膜を用いた最下層のメッキ層を
   第１層目のメッキ層とし、前記薄型レジスト膜を用いた
   最上層のメッキ層を第２層目のメッキ層とすることを特
   徴とする請求項第（１）項に記載の微細バンプ電極を有
   する半導体装置の製造方法。
3. （３）前記厚型レジスト膜の厚みが１．５〜２．０μｍ
   であり、薄型レジスト膜の厚みが０．５〜０．９μｍで
   あることを特徴とする請求項第（１）項、又は第（２）
   項に記載の微細バンプ電極を有する半導体装置の製造方
   法。
4. （４）前記電解メッキ用金属として金を使用し、１層目
   のメッキ層の厚みを１．０〜１．４μｍとし、微細バン
   プ電極である２層目のメッキ層の厚みを８〜１２μｍと
   して形成することを特徴とする請求項第（１）項乃至第
   （３）項のいずれか１項に記載の微細バンプ電極を有す
   る半導体装置の製造方法。