JPH05144814A - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 アルミニウム膜と高融点金属膜と金属膜とを
形成し、金属膜をパターニング後、保護膜を形成し、さ
らに高融点金属膜とアルミニウム膜とをパターニング
し、その後パシベーション膜開口部内の保護膜を除去
し、突起電極を形成する。 【効果】 パシベーション膜にクラックが発生せず、信
頼性の高い半導体集積回路装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路装置の入
出力電極に突起電極を形成するための製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路装置の入出力電極にハン
ダからなる突起電極を形成し、このハンダを溶融して基
板の導体パターンに半導体集積回路を接合し電気的導通
と機械的接合を行う、いわゆるフリップチップ法があ
る。このフリップチップ法における突起電極の従来技術
として、たとえば特開昭６３ー８１９５１号公報に記載
されているものがある。この突起電極を図３の断面図に
示す。

【０００３】所定の能動素子や受動素子を形成した半導
体基板１１の酸化シリコン膜２９上に配線膜１３を形成
し、この配線膜１３をパターニングする。さらにこのパ
ターニングした配線膜１３上の全面にパシベーション膜
１９を形成し、入出力電極である配線膜１３に対応した
領域のパシベーション膜１９に開口部２１を設け、配線
膜１３を露出させる。さらに開口部２１を含む全面に突
起電極２３を構成するハンダと濡れ性の良い金属膜１５
として、たとえば銅（Ｃｕ）を全面に設ける。その後、
金属膜１５をパターニングすることにより開口部２１と
この開口部２１近傍のパシベーション膜１９上とに金属
膜１５を形成する。その後このパターニングした金属膜
１５上にハンダからなる突起電極２３を形成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図３に示す従来技術に
おける突起電極２３は、パシベーション膜１９の開口部
２１とこのパシベーション膜１９とに跨るように金属膜
１５を形成し、この金属膜１５上に突起電極２３を形成
している。

【０００５】このため金属膜１５とパシベーション膜１
９との熱膨張係数の差、および応力により、繰り返し応
力が発生し、突起電極２３近傍のパシベーション膜１９
にクラックが発生する。そしてこのクラックを介して水
分がパシベーション膜１９下に侵入して、配線膜１３に
腐食が発生し、この配線膜１３が断線する。

【０００６】なおパシベーション膜１９の開口部２１と
パシベーション膜１９とに跨るように金属膜１５を形成
しているのは、金属膜１５のパターニング工程における
マスク合わせに余裕を持たせるためである。

【０００７】上述の課題を解決して、突起電極近傍のパ
シベーション膜にクラックの発生を防止して、信頼性の
高い半導体集積回路装置を得ることが可能な製造方法を
提供することが本発明の目的である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における半導体集積回路装置の製造方法は下
記記載の工程を採用する。 半導体基板上の全面に配線
膜と金属膜とを順次形成し、ホトエッチングによりこの
金属膜をパターニングする工程と、全面に保護膜を形成
し、ホトエッチングによりこの保護膜をパターニングす
る工程と、配線膜をホトエッチングによりパターニング
する工程と、全面にパシベーション膜を形成し、ホトエ
ッチングによりこのパシベーション膜に開口部を形成
し、この開口部内の保護膜を除去し、突起電極を形成す
る工程とを有する。

【０００９】

【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明における突起電極の形成方法を工程順
に示す断面図である。

【００１０】まず図１( ａ) に示すように、所定の受動
素子や能動素子を形成した半導体基板１１上に絶縁膜で
ある酸化シリコン膜２９を形成する。その後、酸化シリ
コン膜２９上に、アルミニウム膜２５と、タングステ
ン、モリブデン、チタニウム、あるいはタンタル等の高
融点金属膜２７と、金属膜１５としてたとえば銅とを、
スパッタリング装置を用いて連続して形成する。このア
ルミニウム膜２５と高融点金属膜２７とを配線膜１３と
し、この配線膜１３が素子間の配線と入出力電極とを構
成する。アルミニウム膜２５の膜厚は６００nmとし、高
融点金属膜２７の膜厚は２００nmとし、さらに金属膜１
５の膜厚は４〜６μｍとする。このアルミニウム膜２５
には、シリコンを数％程度添加しても良い。

【００１１】さらにその後、全面に感光性樹脂（図示せ
ず）を回転塗布法により形成し、所定のホトマスクを用
いて露光し、さらに現像処理をして、感光性樹脂をパタ
ーニングし、さらにこのパターニングした感光性樹脂を
エッチングマスクとして金属膜１５をエッチングする、
いわゆるホトエッチングにより金属膜１５をパターニン
グする。金属膜１５のエッチングは、ドライエッチン
グ、あるいはウェットエッチングにより行う。この金属
膜１５のエッチングのとき、高融点金属膜２７はこの高
融点金属膜２７下のアルミニウム膜２５がエッチングさ
れないよう、エッチングバリア膜としての役割を持つ。

【００１２】次に図１( ｂ) に示すように、全面にアル
ミニウム、錫等の金属材料、あるいは二酸化シリコン、
窒化シリコン等の絶縁性材料からなる保護膜１７を形成
する。この保護膜１７の厚さは、１００nm程度とする。
保護膜１７の形成方法は、この保護膜１７が金属材料で
あれば真空蒸着法で行い、保護膜１７が絶縁性材料であ
れば化学気相成長法で行う。その後、保護膜１７をホト
エッチングによりパターニングして、保護膜１７を金属
膜１５上に形成する。保護膜１７のパターニングは、ウ
ェットエッチングあるいはドライエッチングで行う。

【００１３】次に図１( ｃ) に示すように、アルミニウ
ム膜２５と高融点金属膜２７とからなる配線膜１３をホ
トエッチングによりパターニングする。この配線膜１３
のエッチングはドライエッチング、あるいはウェットエ
ッチング、もしくはウェットエッチングとドライエッチ
ングの組み合わせにより行う。

【００１４】次に図１( ｄ) に示すように、窒化シリコ
ン、あるいはリンを添加した酸化シリコンからなるパシ
ベーション膜１９を化学気相成長法により全面に形成す
る。このパシベーション膜１９の膜厚は１μｍ程度とす
る。その後ホトエッチングにより、パシベーション膜１
９をパターニングして、保護膜１７上に開口部２１を有
するパシベーション膜１９を形成する。

【００１５】その後、この開口部２１内の保護膜１７を
エッチングにより除去して、金属膜１５を露出させる。
その後、パシベーション膜１９の開口部２１位置に対応
した開口を有する金属製マスクを半導体基板１１上に配
置して、真空蒸着法によって開口部２１内の金属膜１５
上にハンダを形成する。形成するハンダの膜厚は形成す
る突起電極２３の大きさにより調整する。その後、加熱
処理を行い、ハンダを溶融してハンダを丸めて、ハンダ
からなる突起電極２３を形成し、突起電極２３を有する
半導体集積回路装置を得る。

【００１６】次に図２の断面図を使用して本発明の他の
実施例における突起電極の形成方法を説明する。半導体
基板１１の酸化シリコン膜２９上にアルミニウム膜２５
と高融点金属膜２７と金属膜１５とを連続して形成し、
その後、金属膜１５をホトエッチングによりパターニン
グし、さらに保護膜１７を形成し、高融点金属膜２７と
アルミニウム膜２５とをホトエッチングによりパターニ
ングして配線膜１３を形成し、さらにその後、全面にパ
シベーション膜１９を形成し、ホトエッチングによりパ
シベーション膜１９に開口部２１を形成する工程は、図
１を用いて説明した方法と同様の製造方法により行う。

【００１７】次に図２( ａ) に示すように、パシベーシ
ョン膜１９に形成した開口部２１内の保護膜１７を、エ
ッチングにより除去して金属膜１５を露出させる。その
後、全面に共通電極膜３１を真空蒸着法により形成す
る。この共通電極膜３１は、金属膜１５側からアルミニ
ウムとクロムと銅との積層膜で構成する。共通電極膜３
１を構成するそれぞれの被膜の膜厚は、アルミニウムは
１μｍ、クロムは５０nm、銅は５μｍ程度とする。

【００１８】次に図２( ｂ) に示すように、メッキレジ
スト３３として、たとえば感光性を有するドライフィル
ム全面に形成する。このメッキレジスト３３の厚さは、
次工程で形成する突起電極の大きさにより調整する。メ
ッキレジスト３３を所定のホトマスクを用いて露光し、
現像処理を行い、メッキレジスト３３に開口を設ける。
このメッキレジスト３３の開口の大きさは、パシベーシ
ョン膜１９の開口部２１の大きさと同じか、あるいはや
や小さくする。その後共通電極膜３１を電極としてメッ
キ法により、メッキレジスト３３の開口内にハンダから
なる突起電極２３を形成する。

【００１９】次に図２( ｃ) に示すように、メッキレジ
スト３３を除去し、さらにその後、突起電極２３をマス
クとして共通電極膜３１を、エッチングガスを用いる乾
式エッチング、すなわちドライエッチングより、突起電
極２３が形成されていない領域の共通電極膜３１を除去
する。その後、加熱処理を行って、ハンダを溶融するこ
とによりハンダを丸めて、突起電極２３を有する半導体
集積回路装置を得る。

【００２０】本発明においては、パシベーション膜１９
の開口部２１内に突起電極２３を形成しているので、突
起電極２３近傍のパシベーション膜１９には、熱膨張係
数の差や応力に起因するクラックは発生しない。したが
って配線膜１３に断線は発生せず、信頼性の高い半導体
集積回路装置が得られる。なお突起電極２３の一部がパ
シベーション膜１９上に形成されても、突起電極２３と
パシベーション膜１９との間には、接着力がないので、
パシベーション膜１９には応力が加わらず、クラックの
発生はない。

【００２１】さらに配線膜１３と金属膜１５とを同一真
空装置内で連続して形成するため、金属膜１５と配線膜
１３との密着性が高く、そのうえ金属膜１５と配線膜１
３との接触抵抗が低くなる。

【００２２】さらに金属膜１５上に保護膜１７を設け、
突起電極２３の形成直前に、突起電極２３を形成する領
域の金属膜１５上の保護膜１７を除去している。このた
め金属膜１５表面の酸化膜の発生を抑えることが可能と
なり、突起電極２３と金属膜１５との密着性が良くな
り、高信頼性の半導体集積回路装置が得られる。

【００２３】さらに配線膜１３をアルミニウム膜２５と
高融点金属膜２７との積層膜で構成している。したがっ
て配線膜１３形成後の加熱処理やストレスに起因するア
ルミニウム膜２５のヒロック、およびマイグレーション
の発生を高融点金属膜２７によって防止することができ
る。

【００２４】金属膜１５の形成は、全部の厚さについて
スパッタリング法で形成しても良いが、たとえば厚さ１
μｍ程度をスパッタリング法で形成し、その後メッキ法
により金属膜１５を形成しても良い。さらに図２を用い
て説明した実施例における共通電極膜３１の最上層の銅
も、真空蒸着法により、厚さ１μｍ程度形成し、その後
メッキ法により銅を形成しても良い。

【００２５】金属膜１５として銅を用いる例で説明した
が、ハンダとの濡れ性の良い材料であれば銅以外でも適
用可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
突起電極の製造方法によれば、パシベーション膜の開口
部内に突起電極を形成しているので、パシベーション膜
にクラックは発生せず、信頼性の高い半導体集積回路装
置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における半導体集積回路装置の
製造方法を工程順に示す断面図である。

【図２】本発明の他の実施例における半導体集積回路装
置の製造方法を工程順に示す断面図である。

【図３】従来例における半導体集積回路装置を示す断面
図である。

【符号の説明】

１３ 配線膜 １５ 金属膜 １７ 保護膜 １９ パシベーション膜 ２３ 突起電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上の全面に配線膜と金属膜と
   を順次形成し、ホトエッチングにより該金属膜をパター
   ニングする工程と、全面に保護膜を形成し、ホトエッチ
   ングにより該保護膜をパターニングする工程と、前記配
   線膜をホトエッチングによりパターニングする工程と、
   全面にパシベーション膜を形成し、ホトエッチングによ
   り該パシベーション膜に開口部を形成し、該開口部内の
   前記保護膜を除去し、突起電極を形成する工程とを有す
   ることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。