JPH04349630A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
Manufacture of semiconductor deviceInfo
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- JPH04349630A JPH04349630A JP3121451A JP12145191A JPH04349630A JP H04349630 A JPH04349630 A JP H04349630A JP 3121451 A JP3121451 A JP 3121451A JP 12145191 A JP12145191 A JP 12145191A JP H04349630 A JPH04349630 A JP H04349630A
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、バンプ電極を有する半
導体装置の製造方法、特にそのバンプ電極の形成方法に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having bump electrodes, and more particularly to a method for forming the bump electrodes.
【0002】0002
【従来の技術】従来、この種の半導体装置の製造方法と
しては、例えば特開昭63−146452号公報に記載
されるものがあった。以下、その製造方法を図を用いて
説明する。2. Description of the Related Art Conventionally, a method for manufacturing this type of semiconductor device has been described, for example, in Japanese Patent Application Laid-open No. 146452/1983. The manufacturing method will be explained below with reference to the drawings.
【0003】図2(1)〜(3)は、従来の半導体装置
の製造方法を示す製造工程図である。この半導体装置は
、次のような工程(a)〜(c)を経て製造される。FIGS. 2(1) to 2(3) are manufacturing process diagrams showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device. This semiconductor device is manufactured through the following steps (a) to (c).
【0004】(a) 図2(1)の工程半導体素子が
形成された半導体基板1の主表面の全面に、フィールド
酸化膜2を形成する。フィールド酸化膜2上の所定箇所
に、電極パッド3を形成した後、該半導体基板1の主表
面全体をパッシベーション膜4で被覆し、該パッシベー
ション膜4を選択的に除去して電極パッド3を露出させ
る。(a) Process of FIG. 2(1) A field oxide film 2 is formed over the entire main surface of the semiconductor substrate 1 on which semiconductor elements are formed. After forming the electrode pad 3 at a predetermined location on the field oxide film 2, the entire main surface of the semiconductor substrate 1 is covered with a passivation film 4, and the passivation film 4 is selectively removed to expose the electrode pad 3. let
【0005】半導体基板1の主表面全体に、アルミニウ
ム等からなる電流導通層5を被着し、該電流導通層5上
に、密着金属層6及び拡散バリヤめっき層7を形成する
。その後、これらの密着金属層6及び及び拡散バリヤめ
っき層7におけるバンプ電極形成箇所以外の部分を除去
する。A current conducting layer 5 made of aluminum or the like is deposited over the entire main surface of the semiconductor substrate 1, and an adhesion metal layer 6 and a diffusion barrier plating layer 7 are formed on the current conducting layer 5. Thereafter, portions of the adhesion metal layer 6 and the diffusion barrier plating layer 7 other than the portions where the bump electrodes are to be formed are removed.
【0006】密着金属層6及び拡散バリヤめっき層7の
外縁部付近の電流導通層5上を、めっき用のレジスト膜
8で覆った後、バンプめっき装置にセットする。そして
、電気めっき法により、電流導通層5に通電して拡散バ
リヤめっき層7上に拡散バリヤめっき層9を形成する。After covering the current conducting layer 5 near the outer edges of the adhesion metal layer 6 and the diffusion barrier plating layer 7 with a resist film 8 for plating, it is set in a bump plating apparatus. Then, by electroplating, current is applied to the current conducting layer 5 to form a diffusion barrier plating layer 9 on the diffusion barrier plating layer 7.
【0007】拡散バリヤめっき層9及びレジスト膜8上
に、疑似電極層10を選択的に形成する。この疑似電極
層10は、錫または金等で形成され、その形成面積が、
拡散バリヤめっき層9の面積に対して十分広くなるよう
に形成する。A pseudo electrode layer 10 is selectively formed on the diffusion barrier plating layer 9 and the resist film 8. This pseudo electrode layer 10 is formed of tin, gold, etc., and its formation area is
It is formed so that it is sufficiently large compared to the area of the diffusion barrier plating layer 9.
【0008】バンプめっき装置を用いた電気めっき法に
より、疑似電極層10を電気めっき用電極として電流導
通層5に通電し、該疑似電極層10上に鉛めっき層11
及び錫メッキ層32を順次形成する。このとき、疑似電
極層10の面積が十分広いため、その上に形成される鉛
めっき層11及び錫めっき層12の形成面積も、十分広
くなる
(b) 図2(2)の工程
めっき用のレジスト膜8をアセトン等の溶剤で除去した
後、電流導通層5の外縁部を、エッチング液を用いて除
去する。By an electroplating method using a bump plating device, current is applied to the current conducting layer 5 using the pseudo electrode layer 10 as an electrode for electroplating, and a lead plating layer 11 is formed on the pseudo electrode layer 10.
and a tin plating layer 32 are sequentially formed. At this time, since the area of the pseudo electrode layer 10 is sufficiently large, the formation area of the lead plating layer 11 and the tin plating layer 12 formed thereon is also sufficiently large (b). After removing the resist film 8 with a solvent such as acetone, the outer edge of the current conducting layer 5 is removed using an etching solution.
【0009】(c) 図2(3)の工程疑似電極層1
0、鉛めっき層11及び錫めっき層12を、温度340
〜350℃程度に加熱する。すると、鉛めっき層11と
錫めっき層12との鉛と錫が溶融し、合金化されて半田
になると共に、その表面張力によって拡散バリヤめっき
層9上に集まり、高さ25〜100μm程度の円丘状(
半球状)のバンプ電極13が形成される。このとき、疑
似電極層10も同時に溶融または拡散し、鉛めっき層1
1及び錫めっき層12に融合されて消滅する。(c) Process pseudo electrode layer 1 in FIG. 2(3)
0, the lead plating layer 11 and the tin plating layer 12 at a temperature of 340
Heat to about ~350°C. Then, the lead and tin in the lead plating layer 11 and the tin plating layer 12 are melted and alloyed to become solder, and due to their surface tension, they gather on the diffusion barrier plating layer 9, forming a circle with a height of about 25 to 100 μm. Hill-like (
A hemispherical bump electrode 13 is formed. At this time, the pseudo electrode layer 10 is also melted or diffused at the same time, and the lead plating layer 1
1 and the tin plating layer 12 and disappear.
【0010】このようにしてバンプ電極13が形成され
るが、疑似電極層10の面積を拡散バリヤ層9に対して
十分広くした分だけ、鉛めっき層11及び錫めっき層1
2の膜厚を薄くすることができる。そのため、これらを
形成するためのめっき時間が大幅に短縮され、めっき工
程の作業効率が向上して半導体装置の全体的な製造工程
の合理化が図れる。Bump electrodes 13 are formed in this way, but the lead plating layer 11 and the tin plating layer 1 are made larger enough to make the area of the pseudo electrode layer 10 larger than the diffusion barrier layer 9.
2 can be made thinner. Therefore, the plating time for forming these is significantly shortened, the working efficiency of the plating process is improved, and the overall manufacturing process of the semiconductor device can be rationalized.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
製造方法では、次のような課題があった。[Problems to be Solved by the Invention] However, the conventional manufacturing method has the following problems.
【0012】(1) 半導体基板1上に複数のバンプ
電極13を形成する場合、該半導体基板1の主表面に複
数の電極パッド3を形成し、それらの上に密着金属層6
及び拡散バリヤめっき層7をそれぞれ形成する。そして
、各拡散バリヤめっき層7の上に、所定の平面積を有す
る拡散バリヤめっき層9、疑似電極層10、鉛めっき層
11及び錫めっき層12をそれぞれ形成した後、加熱処
理によってバンプ電極13をそれぞれ形成するため、該
バンプ電極13の形成工程が多く、製造効率が低いとい
う問題がある。しかも、各拡散バリヤめっき層7上に、
それぞれ別個に拡散バリヤめっき層9及び疑似電極層1
0等を形成するため、各バンプ電極13間において高さ
のばらつきが発生しやすいという問題がある。(1) When forming a plurality of bump electrodes 13 on a semiconductor substrate 1, a plurality of electrode pads 3 are formed on the main surface of the semiconductor substrate 1, and an adhesive metal layer 6 is formed on them.
and diffusion barrier plating layer 7 are respectively formed. Then, after forming a diffusion barrier plating layer 9, a pseudo electrode layer 10, a lead plating layer 11, and a tin plating layer 12 each having a predetermined planar area on each diffusion barrier plating layer 7, a heat treatment is performed to form a bump electrode 13. Since the bump electrodes 13 are formed respectively, there are many steps for forming the bump electrodes 13, and there is a problem that the manufacturing efficiency is low. Moreover, on each diffusion barrier plating layer 7,
A diffusion barrier plating layer 9 and a pseudo electrode layer 1 are respectively separately formed.
0, etc., there is a problem in that variations in height are likely to occur between the bump electrodes 13.
【0013】(2) 各拡散バリヤめっき層7上に、
拡散バリヤめっき層9、疑似電極層10、鉛めっき層1
1及び錫めっき層12を形成するには、半導体基板1を
バンプめっき層にセットし、該装置の電気的接触端子と
電流導通層5とを接触し、該電流導通層5に通電して電
気めっき法によって拡散バリヤめっき層9及び疑似電極
層10等を形成する。この際、電流導通層5はめっき用
のレジスト膜8で覆われているため、装置の電気的接触
端子と該電流導通層5との接触不良が起きやすく、それ
によって設計した所定の高さのバンプ電極13を形成す
ることが困難である。(2) On each diffusion barrier plating layer 7,
Diffusion barrier plating layer 9, pseudo electrode layer 10, lead plating layer 1
1 and the tin plating layer 12, the semiconductor substrate 1 is set on the bump plating layer, the electrical contact terminal of the device is brought into contact with the current conducting layer 5, and the current conducting layer 5 is energized to generate electricity. A diffusion barrier plating layer 9, a pseudo electrode layer 10, etc. are formed by a plating method. At this time, since the current conductive layer 5 is covered with a resist film 8 for plating, poor contact between the electrical contact terminals of the device and the current conductive layer 5 is likely to occur. It is difficult to form the bump electrodes 13.
【0014】本発明は、前記従来技術が持っていた課題
として、バンプ電極の形成工程が多いので製造効率が低
い点、バンプ電極の高さのばらつきが発生しやすい点、
及び電気めっきの際の接触不良によって所定の高さのバ
ンプ電極を形成することが困難な点について解決した半
導体装置の製造方法を提供するものである。[0014] The present invention solves the problems that the prior art had, such as low manufacturing efficiency due to the large number of steps for forming the bump electrodes, and the fact that variations in the height of the bump electrodes are likely to occur.
Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that solves the problem of difficulty in forming bump electrodes of a predetermined height due to poor contact during electroplating.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】第1の発明は、前記課題
を解決するために、半導体基板の主表面に電極パッドを
形成した後に該半導体基板の主表面全体をパッシベーシ
ョン膜で被覆し、前記パッシベーション膜を選択的に除
去して前記電極パッドを露出させ、前記露出した電極パ
ッド上にバンプ電極を形成する半導体装置の製造方法に
おいて、次のような手段を講じている。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems, the first invention covers the entire main surface of the semiconductor substrate with a passivation film after forming electrode pads on the main surface of the semiconductor substrate, and In a method of manufacturing a semiconductor device in which the passivation film is selectively removed to expose the electrode pad and a bump electrode is formed on the exposed electrode pad, the following measures are taken.
【0016】即ち、前記電極パッド上に密着及び拡散バ
リヤ用の金属層を選択的に形成した後、前記半導体基板
の主表面全体にバンプ金属層を被着する。そして、加熱
処理により前記バンプ金属層を溶融させて前記密着及び
拡散バリヤ用の金属層上にバンプ電極を形成し、その後
、前記パッシベーション膜上に残った前記バンプ金属層
の溶融金属残渣を除去する。That is, after selectively forming a metal layer for adhesion and a diffusion barrier on the electrode pad, a bump metal layer is deposited on the entire main surface of the semiconductor substrate. Then, the bump metal layer is melted by heat treatment to form a bump electrode on the adhesion and diffusion barrier metal layer, and then, the molten metal residue of the bump metal layer remaining on the passivation film is removed. .
【0017】第2の発明は、第1の発明における密着及
び拡散バリヤ用の金属層を形成した後、次のような処理
を行っている。即ち、前記半導体基板の主表面の要部全
面に電流導通層を形成し、前記電流導通層に通電して電
気めっき法で該電流導通層上に前記バンプ金属層を被着
する。そして、加熱処理により前記電流導通層及びバン
プ金属層を溶融させて前記密着及び拡散バリヤ用の金属
層上にバンプ電極を形成した後、前記パッシベーション
膜上に残った前記電流導通層及びバンプ金属層の溶融金
属残渣を除去する。[0017] In the second invention, after forming the metal layer for adhesion and diffusion barrier in the first invention, the following treatment is performed. That is, a current conductive layer is formed over the entire main surface of the semiconductor substrate, and the bump metal layer is deposited on the current conductive layer by electroplating by passing current through the current conductive layer. Then, after melting the current conducting layer and the bump metal layer by heat treatment and forming a bump electrode on the adhesion and diffusion barrier metal layer, the current conducting layer and the bump metal layer remaining on the passivation film are formed. Remove molten metal residue.
【0018】[0018]
【作用】第1の発明によれば、以上のように半導体装置
の製造方法を構成したので、電極パッド上に密着及び拡
散バリヤ用の金属層を選択的に形成した後、半導体基板
の主表面全体に所定膜厚のバンプ金属層を形成する。こ
れにより、加熱処理を施したバンプ金属層の溶融時に、
その表面張力によって高さのばらつきがない均一な高さ
のほぼ半球状のバンプ電極が、密着及び拡散バリヤ用の
金属層上に形成される。[Operation] According to the first invention, since the method for manufacturing a semiconductor device is configured as described above, after selectively forming a metal layer for adhesion and diffusion barrier on the electrode pad, the main surface of the semiconductor substrate A bump metal layer with a predetermined thickness is formed over the entire surface. As a result, when the heat-treated bump metal layer is melted,
Due to its surface tension, a substantially hemispherical bump electrode of uniform height with no height variations is formed on the metal layer for adhesion and diffusion barrier.
【0019】しかも、主表面全体に形成したバンプ金属
層は、加熱処理による溶融時に、各電極パッド毎に分離
されるので、製造工程の簡略化を図る働きがある。さら
に、バンプ金属層の膜厚を所望の値に設定することによ
り、所定の高さのバンプ電極の形成が行える。Moreover, since the bump metal layer formed over the entire main surface is separated into individual electrode pads when melted by heat treatment, the manufacturing process can be simplified. Furthermore, by setting the thickness of the bump metal layer to a desired value, a bump electrode of a predetermined height can be formed.
【0020】第2の発明によれば、半導体基板の主表面
の要部全面に形成される電流導通層は、電気めっき法を
用いてバンプ金属層を形成す際に、電気めっき用の電極
として使用され、所定膜厚のバンプ金属層を比較的簡単
に該電流導通層上に被着させる働きがある。加熱処理よ
って電流導通層及びバンプ金属層を溶融させると、該電
流導通層が、溶融したバンプ金属層中に溶融して消滅し
、それらの表面張力によってバンプ電極を形成させる働
きがある。According to the second aspect of the invention, the current conductive layer formed on the entire principal part of the main surface of the semiconductor substrate is used as an electrode for electroplating when forming a bump metal layer using an electroplating method. It has the function of relatively easily depositing a bump metal layer of a predetermined thickness on the current conducting layer. When the current conductive layer and the bump metal layer are melted by heat treatment, the current conductive layer melts and disappears in the molten bump metal layer, and their surface tension acts to form a bump electrode.
【0021】しかも、電流導通層は従来のようなめっき
用レジスト膜で覆われていないので、電気めっき時にお
ける電極端子との接触不良の問題を除去し、適確な電気
めっきを行わせる働きがある。従って、前記課題を解決
できるのである。Moreover, since the current conductive layer is not covered with a plating resist film as in the conventional case, the problem of poor contact with the electrode terminal during electroplating is eliminated, and the function is to ensure proper electroplating. be. Therefore, the above problem can be solved.
【0022】[0022]
【実施例】図1(1)〜(3)は、本発明の第1の実施
例を示す半導体装置の製造工程図である。この半導体装
置は、例えば次のような工程(A)〜(C)を経て製造
される。Embodiment FIGS. 1(1) to 1(3) are process diagrams for manufacturing a semiconductor device showing a first embodiment of the present invention. This semiconductor device is manufactured through, for example, the following steps (A) to (C).
【0023】(A) 図1(1)の工程半導体素子が
形成されたシリコン基板等の半導体基板21の主表面全
体に、フィールド酸化膜22を形成する。
フィールド酸化膜22上の所定位置に、アルミニウム等
の電極パッド23を選択的に形成する。さらに、化学的
気相成長法(CVD法)等でパッシベーション膜24を
成長させた後、ホトリソグラフィ技術等により、電極パ
ッド23上にバンプ形成エリアを開孔する。(A) Process of FIG. 1(1) A field oxide film 22 is formed over the entire main surface of a semiconductor substrate 21 such as a silicon substrate on which a semiconductor element is formed. Electrode pads 23 made of aluminum or the like are selectively formed at predetermined positions on field oxide film 22 . Furthermore, after a passivation film 24 is grown by a chemical vapor deposition method (CVD method) or the like, a bump formation area is opened on the electrode pad 23 by a photolithography technique or the like.
【0024】次に、半導体基板21の主表面全体に、チ
タン等の密着金属層25、及び白金等の拡散バリヤ層2
6からなる金属層を形成する。その後、密着金属層25
及び拡散バリヤ層26におけるバンプ電極形成箇所以外
の部分を、ホトリソグラフィ技術等によって除去する。
密着金属層25は、フィールド酸化膜22及び電極パッ
ド23への密着機能を有している。Next, an adhesive metal layer 25 of titanium or the like and a diffusion barrier layer 2 of platinum or the like are formed over the entire main surface of the semiconductor substrate 21.
A metal layer consisting of 6 is formed. After that, the adhesive metal layer 25
Then, the portions of the diffusion barrier layer 26 other than the portions where the bump electrodes are to be formed are removed by photolithography or the like. The adhesive metal layer 25 has a function of adhering to the field oxide film 22 and the electrode pad 23.
【0025】(B) 図1(2)の工程蒸着法等の薄
膜形成技術により、半導体基板21の主表面全体に、膜
厚数μm程度の銅、金等の電流導通層27を形成する。
この電流導通層27の電極パッド23の位置に、ホトリ
ソグラフィ技術等により、開孔する。これにより、電流
導通層27の端部が、拡散バリヤ層26の端部上に接触
して重ね合わさった状態になる。(B) A current conductive layer 27 made of copper, gold, or the like having a thickness of about several μm is formed over the entire main surface of the semiconductor substrate 21 by a thin film forming technique such as the process vapor deposition method shown in FIG. 1(2). A hole is formed in the current conducting layer 27 at the position of the electrode pad 23 by photolithography or the like. This brings the end of the current conducting layer 27 into contact with and overlaps the end of the diffusion barrier layer 26.
【0026】半導体基板21を例えばバンプめっき装置
にセットし、電気めっき法により、電流導通層27に通
電し、全面にバンプ金属層28を形成する。このバンプ
金属層28は、半田、インジウム、錫、金等、所望のバ
ンプ電極に対応した種々の素材を用いることができる。
但し、後工程で溶融処理が行われるので、比較的低融点
金属が望ましい。このバンプ金属層28のめっき厚さは
、例えば10〜20μm程度に形成される。The semiconductor substrate 21 is set in, for example, a bump plating apparatus, and current is applied to the current conducting layer 27 by electroplating to form a bump metal layer 28 on the entire surface. This bump metal layer 28 can be made of various materials, such as solder, indium, tin, gold, etc., depending on the desired bump electrode. However, a metal with a relatively low melting point is desirable since melting treatment is performed in a subsequent process. The plating thickness of this bump metal layer 28 is, for example, approximately 10 to 20 μm.
【0027】(C) 図1(3)の工程窒素ガス雰囲
気下等において、バンプ金属層28を例えば温度340
〜350℃程度に加熱する。すると、バンプ金属層28
が溶融し、その溶融金属の表面張力により、拡散バリヤ
層26上に集まって半球状のバンプ電極29が形成され
る。このとき、電流導通層27も同時に溶融または拡散
し、バンプ金属層28に融合れさて消滅する。(C) Step of FIG. 1(3) Under a nitrogen gas atmosphere, the bump metal layer 28 is heated to a temperature of, for example, 340°C.
Heat to about ~350°C. Then, the bump metal layer 28
is melted, and due to the surface tension of the molten metal, it gathers on the diffusion barrier layer 26 to form a hemispherical bump electrode 29. At this time, the current conducting layer 27 is also melted or diffused at the same time, and is fused to the bump metal layer 28 and disappears.
【0028】即ち、バンプ金属層28及び電流導通層2
7を加熱により溶融すると、該バンプ金属層28及び電
流導通層27が、電極パッド23の周辺に形成されたパ
ッシベーション膜24によってはじかれ、表面張力によ
って電極パッド23上に集まって半球状のバンプ電極2
9が形成される。That is, the bump metal layer 28 and the current conducting layer 2
7 is melted by heating, the bump metal layer 28 and the current conducting layer 27 are repelled by the passivation film 24 formed around the electrode pad 23 and gathered on the electrode pad 23 due to surface tension, forming a hemispherical bump electrode. 2
9 is formed.
【0029】この際、半球状のバンプ電極29に吸収さ
れなかったバンプ金属層28及び電流導通層27の溶融
金属残渣29aが、パッシベーション膜24上に残る。
そこで、溶融金属残渣29aを次のようにして除去する
。At this time, the molten metal residue 29a of the bump metal layer 28 and the current conducting layer 27 that has not been absorbed by the hemispherical bump electrode 29 remains on the passivation film 24. Therefore, the molten metal residue 29a is removed as follows.
【0030】例えば、冷却固化後、超音波洗浄機や、あ
るいは空気、窒素ガス等の不活性ガスを用いたエアーブ
ロー等により、溶融金属残渣29aを吹きとばしてパッ
シベーション膜24上から除去する。他の方法としては
、溶融金属残渣29aの溶融中に、エアーブロー等によ
って吹きとばすか、あるいは半導体基板21を傾斜させ
て衝撃を与えて除去する等、作業性や除去効率等を考慮
して適宜選定すればよい。For example, after cooling and solidifying, the molten metal residue 29a is blown off and removed from the passivation film 24 using an ultrasonic cleaner or an air blower using an inert gas such as air or nitrogen gas. Other methods include blowing away the molten metal residue 29a while it is melting, or removing it by tilting the semiconductor substrate 21 and applying an impact, as appropriate in consideration of workability, removal efficiency, etc. Just choose.
【0031】このように溶融金属残渣29aを除去すれ
ば、所望のバンプ電極29を有する半導体装置が得られ
る。By removing the molten metal residue 29a in this manner, a semiconductor device having the desired bump electrode 29 can be obtained.
【0032】この第1の実施例では。次のような利点を
有している。In this first embodiment. It has the following advantages:
【0033】(i) 半導体基板21の主表面の要部
全面に電流導通層27を形成し、該電流導通層27に電
気めっき法を用いて通電することにより、所定膜厚のバ
ンプ金属層28をめっきする。このとき、電流導通層2
7は従来のようにめっき用レジスト膜で被覆されていな
いので、バンプめっき装置との電気的接触不良を防止で
き、所定膜厚のバンプ金属層28を形成できる。従って
、このバンプ金属層28の溶融によって形成されるバン
プ電極29の高さを、設計値通りの所定の高さに精度よ
く形成できる。(i) A current conductive layer 27 is formed over the entire principal part of the main surface of the semiconductor substrate 21, and a bump metal layer 28 of a predetermined thickness is formed by applying current to the current conductive layer 27 using an electroplating method. Plate. At this time, the current conducting layer 2
7 is not covered with a plating resist film as in the conventional case, it is possible to prevent poor electrical contact with the bump plating apparatus, and it is possible to form the bump metal layer 28 with a predetermined thickness. Therefore, the height of the bump electrode 29 formed by melting the bump metal layer 28 can be precisely formed to a predetermined height as designed.
【0034】(ii) 半導体基板21の主表面の要
部全面に電流導通層27とバンプ金属層28を形成した
後、加熱処理によって該バンプ金属層28及び電流導通
層27を溶融させ、その表面張力によって半球状のバン
プ電極29を形成するようにしている。そのため、従来
に比べてバンプ電極29の形成工程が少なくなり、製造
効率が著しく向上する。しかも、要部全面に形成した電
流導通層27及びバンプ金属層28を溶融することによ
り、複数のバンプ電極29を同時に形成するので、各バ
ンプ電極29の高さのばらつきを防止でき、それによっ
て均一な高さのバンプ電極29が製造できる。(ii) After forming the current conducting layer 27 and the bump metal layer 28 on the entire main surface of the semiconductor substrate 21, the bump metal layer 28 and the current conducting layer 27 are melted by heat treatment, and the surface thereof is heated. Hemispherical bump electrodes 29 are formed by tension. Therefore, the number of steps for forming the bump electrodes 29 is reduced compared to the conventional method, and manufacturing efficiency is significantly improved. Moreover, since a plurality of bump electrodes 29 are simultaneously formed by melting the current conducting layer 27 and the bump metal layer 28 formed on the entire surface of the main part, it is possible to prevent variations in the height of each bump electrode 29, thereby making it uniform. Bump electrodes 29 with a certain height can be manufactured.
【0035】(iii) バンプ電極29の形成後、
パッシベーション膜24上には、溶融金属残渣29aが
残る。
しかし、これは、パッシベーション膜24にはじかれて
、各バンプ電極29とはおおむね分離した状態で残るの
で、それを簡単に除去することが可能である。この際、
半田、錫等の素材の溶融金属残渣29aは比較的安価な
ので、該溶融金属残渣29aの除去によるコストアップ
はそれほど問題とはならない。(iii) After forming the bump electrode 29,
Molten metal residue 29a remains on the passivation film 24. However, since this is repelled by the passivation film 24 and remains roughly separated from each bump electrode 29, it can be easily removed. On this occasion,
Since the molten metal residue 29a of materials such as solder and tin is relatively inexpensive, the cost increase due to the removal of the molten metal residue 29a is not a big problem.
【0036】図3は、本発明の第2の実施例の半導体装
置の製造方法を示すもので、その製造工程中の半導体装
置の断面図である。この図3は、図1(2)の部分断面
図に相当する。FIG. 3 shows a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention, and is a sectional view of the semiconductor device during the manufacturing process. This FIG. 3 corresponds to a partial cross-sectional view of FIG. 1(2).
【0037】この実施例が第1の実施例と異なる点は、
図1(2)の工程において電流導通層27の電極パッド
23箇所を開孔する工程を省略したことである。This embodiment differs from the first embodiment in the following points:
This is because the step of opening holes at 23 electrode pads in the current conducting layer 27 in the step of FIG. 1(2) is omitted.
【0038】即ち、電極パッド23上に密着金属層25
及び拡散バリヤ層26を選択的に形成した後、蒸着法等
で全面に電流導通層27Aを形成する。その後、電気め
っき法により、電流導通層27Aに通電し、該電流導通
層27Aの全面にバンプ金属層28を被着する。その後
、加熱処理により、バンプ金属層28及び電流導通層2
7Aを溶融し、その表面張力によって半球状のバンプ電
極29を形成する。That is, the adhesive metal layer 25 is placed on the electrode pad 23.
After selectively forming the diffusion barrier layer 26, a current conducting layer 27A is formed on the entire surface by vapor deposition or the like. Thereafter, current is applied to the current conducting layer 27A by electroplating to deposit the bump metal layer 28 on the entire surface of the current conducting layer 27A. Thereafter, by heat treatment, the bump metal layer 28 and the current conducting layer 2 are removed.
7A is melted and a hemispherical bump electrode 29 is formed by its surface tension.
【0039】この第2の実施例では、拡散バリヤ層26
上に電流導通層27Aが存在するので、加熱工程におい
て、溶融したバンプ金属層28が第1の実施例のように
、ただちに拡散バリヤ層26上に集合して半球状のバン
プ電極29が形成されない。つまり、加熱処理により、
バンプ金属層28が溶融すると、膜厚の薄い電流導通層
27Aが拡散または溶融して該バンプ金属層28内に吸
収される。In this second embodiment, the diffusion barrier layer 26
Since the current conducting layer 27A is present thereon, during the heating process, the molten bump metal layer 28 does not immediately collect on the diffusion barrier layer 26 to form a hemispherical bump electrode 29 as in the first embodiment. . In other words, by heat treatment,
When the bump metal layer 28 melts, the thin current conducting layer 27A diffuses or melts and is absorbed into the bump metal layer 28.
【0040】そして、第1の実施例とほぼ同様に、溶融
したバンプ金属層28がパッシベーション膜24によっ
てはじかれ、表面張力によって拡散バリヤ層26上に集
合し、半球状のバンプ電極29が形成される。Then, in substantially the same manner as in the first embodiment, the molten bump metal layer 28 is repelled by the passivation film 24 and gathered on the diffusion barrier layer 26 due to surface tension, forming a hemispherical bump electrode 29. Ru.
【0041】この第2の実施例では、第1の実施例とほ
ぼ同様の利点を有する他に、電流導通層27Aを開孔し
ないので、開孔処理工程が省略でき、それによってバン
プ電極29の形成工程をより簡単化でき、より低コスト
化が図れる。In addition to having almost the same advantages as the first embodiment, the second embodiment does not have any holes in the current conducting layer 27A, so the hole processing step can be omitted, and thereby the bump electrodes 29 can be easily formed. The formation process can be simplified and costs can be further reduced.
【0042】図4は本発明の第3の実施例の半導体装置
の製造方法を示すもので、その製造工程中の半導体装置
の断面図である。この図4は、図1(2)中の部分断面
図に相当する。FIG. 4 shows a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention, and is a sectional view of the semiconductor device during the manufacturing process. This FIG. 4 corresponds to a partial cross-sectional view in FIG. 1(2).
【0043】この実施例が第1及び第2の実施例と異な
る点は、電流導通層27または27Aを省略したことで
ある。This embodiment differs from the first and second embodiments in that the current conducting layer 27 or 27A is omitted.
【0044】即ち、本実施例では、電極パッド23上に
、密着金属層25及び拡散バリヤ層26からなる金属層
を選択的に形成した後、半導体基板21の主表面全体に
、電気めっき法以外の蒸着法やスパッタ法等といった他
の手段により、バンプ金属層28を形成する。その後、
第1及び第2の実施例と同様に、加熱処理によってバン
プ金属層28を溶融し、その表面張力によって拡散バリ
ヤ層26上にバンプ電極29を形成する。That is, in this embodiment, after selectively forming a metal layer consisting of an adhesion metal layer 25 and a diffusion barrier layer 26 on the electrode pad 23, the entire main surface of the semiconductor substrate 21 is coated by a method other than electroplating. The bump metal layer 28 is formed by other means such as vapor deposition or sputtering. after that,
As in the first and second embodiments, the bump metal layer 28 is melted by heat treatment, and the bump electrode 29 is formed on the diffusion barrier layer 26 by its surface tension.
【0045】この第3の実施例では、第1及び第2の実
施例とほぼ同様の利点が得られる他に、電気めっき法以
外の方法を用いてバンプ金属層28を形成するようにし
たので、電流導通層27,27Aを省略でき、それによ
って製造工程の簡略化が図れる。しかも、電気めっき法
を用いないので、バンプめっき装置の電気的接触端子と
の接触不良といった問題を根本的に解決することができ
、バンプ電極高さの安定した信頼性の高い、低コストな
半導体装置が得られる。In addition to obtaining almost the same advantages as the first and second embodiments, the third embodiment uses a method other than electroplating to form the bump metal layer 28. , the current conducting layers 27 and 27A can be omitted, thereby simplifying the manufacturing process. In addition, since electroplating is not used, problems such as poor contact with the electrical contact terminals of bump plating equipment can be fundamentally solved, resulting in a highly reliable and low-cost semiconductor with a stable bump electrode height. A device is obtained.
【0046】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
種々の変形が可能である。[0046] Note that the present invention is not limited to the above embodiments,
Various modifications are possible.
【0047】例えば、バンプ金属層28は一層で形成し
たが、これを鉛層や錫層等といった異なる材質の複数層
で形成したり、あるいは同一の材質の複数層で形成して
もよい。このように、上記実施例における半導体基板2
1上の各層の材質、形状、構造等を、図示以外のものに
変形することも可能である。For example, although the bump metal layer 28 is formed of a single layer, it may be formed of multiple layers of different materials such as a lead layer or a tin layer, or it may be formed of multiple layers of the same material. In this way, the semiconductor substrate 2 in the above embodiment
It is also possible to change the material, shape, structure, etc. of each layer on 1 to those other than those shown in the drawings.
【0048】[0048]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1の発明
によれば、電極パッド上に金属層を選択的に形成した後
、半導体基板の主表面全体にバンプ金属層を被着し、加
熱処理によってバンプ金属層を溶融させてバンプ電極を
形成するようにしたので、従来のように各電極パッド毎
に個別にバンプ金属層を形成する方法に比べ、バンプ電
極の形成工程が簡略化され、それによって半導体装置の
製造効率が著しく向上する。As described in detail above, according to the first invention, after selectively forming a metal layer on an electrode pad, a bump metal layer is deposited on the entire main surface of a semiconductor substrate, Since the bump metal layer is melted by heat treatment to form the bump electrode, the process of forming the bump electrode is simplified compared to the conventional method of forming a bump metal layer individually for each electrode pad. , thereby significantly improving the manufacturing efficiency of semiconductor devices.
【0049】しかも、全面にバンプ金属層を形成し、そ
のバンプ金属層を加熱処理によって溶融させ、個々のバ
ンプ電極を形成するようにしているので、高さのばらつ
きがない、複数の均一なバンプ電極を簡単に製造できる
。さらに、半導体基板の主表面全体に、電気めっき法以
外の蒸着法やスパッタ法等の方法で、バンプ金属層を形
成すれば、電気めっき法を用いたときの通電時の電気的
接触不良という問題を根本的に解決でき、所定の高さの
バンプ電極を簡単かつ適確に形成できる。Moreover, since the bump metal layer is formed on the entire surface and is melted by heat treatment to form individual bump electrodes, a plurality of uniform bumps with no variation in height can be formed. Electrodes can be manufactured easily. Furthermore, if a bump metal layer is formed on the entire main surface of a semiconductor substrate by a method other than electroplating, such as vapor deposition or sputtering, there will be a problem of poor electrical contact when electricity is applied when electroplating is used. can be fundamentally solved, and bump electrodes of a predetermined height can be formed easily and accurately.
【0050】第2の発明によれば、半導体基板主表面の
要部全面に電流導通層を形成し、該電流導通層に通電し
て電気めっき法でバンプ金属層を形成するようにしたの
で、第1の発明とほぼ同様に、バンプ電極の形成工程が
少なくなって製造効率が向上すると共に、複数のバンプ
電極の高さのばらつきがなくなって、高さの均一なバン
プ電極を形成できる。According to the second aspect of the present invention, a current conducting layer is formed on the entire principal part of the main surface of the semiconductor substrate, and the bump metal layer is formed by electroplating by passing current through the current conducting layer. Almost similarly to the first invention, the number of steps for forming bump electrodes is reduced, improving manufacturing efficiency, and variations in the heights of a plurality of bump electrodes are eliminated, making it possible to form bump electrodes with uniform heights.
【0051】さらに、電気めっき法を用いて電流導通層
上にバンプ金属層を形成するようにしているので、所望
の膜厚のバンプ金属層を比較的簡単に形成できる。この
際、電流導通層が従来のようにめっき用レジスト膜で覆
われていないため、バンプめっき装置の電気的接触端子
と電流導通層との接触不良を防止でき、所定の高さのバ
ンプ電極を精度よく形成できる。Furthermore, since the bump metal layer is formed on the current conducting layer using electroplating, it is possible to form the bump metal layer with a desired thickness relatively easily. At this time, since the current conductive layer is not covered with a plating resist film unlike in the past, poor contact between the electrical contact terminal of the bump plating equipment and the current conductive layer can be prevented, and the bump electrode of a predetermined height can be Can be formed with high precision.
【図1】本発明の第1の実施例を示す半導体装置の製造
工程図である。FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device showing a first embodiment of the present invention.
【図2】従来の半導体装置の製造工程図である。FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of a conventional semiconductor device.
【図3】本発明の第2の実施例を示す半導体装置の製造
工程中の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention during the manufacturing process of a semiconductor device.
【図4】本発明の第3の実施例を示す半導体装置の製造
工程中の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view during the manufacturing process of a semiconductor device showing a third embodiment of the present invention.
21 半導体基板
22 フィールド酸化膜23
電極パッド
24 パッシベーション膜25
密着金属層
26 拡散バリヤ層27,27A
電流導通層
28 バンプ金属層29
バンプ電極
29a 溶融金属残渣21 Semiconductor substrate 22 Field oxide film 23
Electrode pad 24 Passivation film 25
Adhesion metal layer 26 Diffusion barrier layer 27, 27A
Current conducting layer 28 Bump metal layer 29
Bump electrode 29a Molten metal residue
Claims (2)
成した後に該半導体基板の主表面全体をパッシベーショ
ン膜で被覆し、前記パッシベーション膜を選択的に除去
して前記電極パッドを露出させ、前記露出した電極パッ
ド上にバンプ電極を形成する半導体装置の製造方法にお
いて、前記電極パッド上に密着及び拡散バリヤ用の金属
層を選択的に形成した後、前記半導体基板の主表面全体
にバンプ金属層を被着し、加熱処理により前記バンプ金
属層を溶融させて前記密着及び拡散バリヤ用の金属層上
にバンプ電極を形成し、前記パッシベーション膜上に残
った前記バンプ金属層の溶融金属残渣を除去することを
特徴とする半導体装置の製造方法。1. After forming an electrode pad on the main surface of a semiconductor substrate, the entire main surface of the semiconductor substrate is covered with a passivation film, the passivation film is selectively removed to expose the electrode pad, and the exposed electrode pad is covered with a passivation film. In the method for manufacturing a semiconductor device in which a bump electrode is formed on the electrode pad, a metal layer for adhesion and a diffusion barrier is selectively formed on the electrode pad, and then a bump metal layer is formed on the entire main surface of the semiconductor substrate. deposit and melt the bump metal layer by heat treatment to form a bump electrode on the adhesion and diffusion barrier metal layer, and remove molten metal residue of the bump metal layer remaining on the passivation film. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that:
において、前記密着及び拡散バリヤ用の金属層を形成し
た後、前記半導体基板の主表面の要部全面に電流導通層
を形成し、前記電流導通層に通電して電気めっき法で該
電流導通層上に前記バンプ金属層を被着し、加熱処理に
より前記電流導通層及びバンプ金属層を溶融させて前記
密着及び拡散バリヤ用の金属層上にバンプ電極を形成し
、前記パッシベーション膜上に残った前記電流導通層及
びバンプ金属層の溶融金属残渣を除去することを特徴と
する半導体装置の製造方法。2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein after forming the metal layer for adhesion and diffusion barrier, a current conducting layer is formed on the entire principal part of the main surface of the semiconductor substrate; The bump metal layer is deposited on the current conducting layer by electroplating by applying electricity to the current conducting layer, and the current conducting layer and the bump metal layer are melted by heat treatment to form the metal layer for adhesion and diffusion barrier. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a bump electrode thereon, and removing molten metal residue of the current conducting layer and the bump metal layer remaining on the passivation film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3121451A JP2963553B2 (en) | 1991-05-27 | 1991-05-27 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3121451A JP2963553B2 (en) | 1991-05-27 | 1991-05-27 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04349630A true JPH04349630A (en) | 1992-12-04 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115566080A (en) * | 2022-10-24 | 2023-01-03 | 武汉高芯科技有限公司 | A kind of bump structure and preparation method thereof |
-
1991
- 1991-05-27 JP JP3121451A patent/JP2963553B2/en not_active Expired - Fee Related
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