JPH07201922A - 基板上へのハンダバンプの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板上にほぼ同一の高さのハンダバンプを形
成する方法を提供することである。 【構成】（Ａ）基板（１）の上に導電性パターン（３）
を形成するステップと、（Ｂ）前記導電性パターン
（３）の上に導電材料層（５）をブランケット堆積する
ステップと、前記導電性材料は、電気的堆積が発生しな
いような表面を形成し、（Ｃ）前記導電性パターン
（３）の一部を露出するために、前記導電材料層（５）
の一部を除去するステップと、（Ｄ）チタン層（４５）
をその上に形成するために、前記一部の上に電気材料を
電気的堆積するステップとからなり、前記電気的堆積す
るステップは、金層（４７）に電極を形成することを特
徴とする基板上へのハンダバンプの形成方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板上へのボンドパッ
ドの形成方法に関し、特に、基板の一部の上にボンドパ
ッドを電気的堆積により形成する方法に関する。

【０００２】

【従来技術の説明】電子パッケージ、あるいは、光電子
パッケージの製造過程において、電気素子、あるいは、
光素子、あるいは、集積回路を基板に接着する必要があ
る。これは、通常、光デバイスの、あるいは、集積回路
の上にボンドパッドを形成することにより行われる。こ
のボンドパッドは、ハンダバンプ、すなわち、ハンダボ
ールを有する基板の対応部分に接触して配置される。そ
の後、加熱ステップにより、このハンダをリフローさせ
て、素子を基板に接着させる。

【０００３】このハンダバンプの形成は、パッケージの
製造に用いられる製造プロセスで重要なステップであ
る。この製造プロセスは、ハンダバンプの正確な大きさ
と配置を必要とし、そのために、いくつかの技術がハン
ダバンプを形成するために開発されている。その代表的
な技術は、リフトオフ（lift-off）プロセスである。こ
のリフトオフプロセスでは、レジスト層が基板の上に形
成され、それをパターン化して、基板の一部を露出する
ウィンドゥを形成する。ハンダバンプが、例えば、スパ
ッタリングにより基板の上に堆積される。その後、この
レジストは、リフトオフされる。すなわち、このリフト
オフ方法は、基板とレジストを溶液内に浸漬し、ウィン
ドゥの一側面のレジストの一部を腐食し、このレジスト
の全てと、このレジストの上に形成された金属とを基板
から最終的に除去する。このリフトオフプロセスは、ネ
ガティブな（負の）テーパを有するウィンドゥを用い
て、容易に行うことができる。すなわち、この負のテー
パのウィンドゥは、その上部よりも底部の方が広く形成
されている。この負のテーパ構成により、テーパがない
ウィンドゥよりも、溶液にレジストをより多くさらすこ
とができる。しかし、このリフトオフの製造プロセス
は、レジストの基板への接着が弱い、という欠点があ
り、そのレジストが薄いために、ハンダバンプの高さが
制限される。従って、このハンダバンプの高さは、レジ
ストの高さを超えることはできない。

【０００４】電気的堆積は、ハンダバンプを形成する他
の技術でもある。この電気的堆積は、導電性表面を露出
するパターン化されたレジスト、あるいは、他のパター
ン化された絶縁性表面で用いて行われる。この電気的堆
積は、絶縁性表面上では発生することはなく、導電性表
面上でのみ発生する。ハンダバンプが形成されるべき領
域は、基板表面のパターン化された導電層により、電流
源に接続される。しかし、このパターン化された導電層
は、抵抗を有し、この抵抗は、導電層の寸法が縮むにつ
れて、より大きくなる。この導電体（導電層）は、素子
の寸法が小さくなり、より多くの接点がこの素子、およ
び、集積回路に形成されるにつれて小さくなる。この電
気的堆積（メッキ）の速度、および、この導電性堆積さ
れるハンダバンプの量は、その地点における電界に比例
する。抵抗による電圧低下に起因して、電界は、メッキ
されるべき全表面と必ずしも同一ではなく、そのため
に、ハンダバンプは、その高さが変化する。

【０００５】このようにハンダバンプの高さが変化する
ことは、好ましくない。例えば、基板に対し、素子を自
己整合することは、ハンダバンプのサイズが異なると、
より難しくなる。すなわち、ハンダバンプは、正確に自
己整合するためには、その量が同一でなければならな
い。さらに、多くの素子、および、集積回路は、基板の
面に対してのみ整合を必要とする。すなわち、基板上の
パターン化された導電体に対してのみ整合を必要とす
る。しかし、レーザのような素子は、基板の面に直交す
る方向（すなわち、Ｚ軸方向）で正確に自己整合するよ
うに、基板に接着する必要がある。このＺ軸方向の正確
な整合は、ハンダバンプの高さが変化すると困難とな
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、基板上にほぼ同一の高さのハンダバンプを形成する
方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の一実施例によれ
ば、本発明の基板上へのハンダバンプの形成方法は、特
許請求の範囲に記載したとおりである。このようにし
て、導電材料に電気接点が形成され、電気回路が、この
導電材料を介して形成される。この導電性材料は、電気
的堆積（メッキ）が発生しないような表面を有する。そ
の後、集積回路をこのハンダバンプに接着する。実施例
においては、この導電性材料は、集積回路チップが接着
される前に除去される。さらにまた、別の実施例におい
ては、この導電性材料は、Ｔｉで、ハンダバンプは、金
とすずの層からなる。

【０００８】さらに、本発明の実施例によれば、誘電体
層が導電層を堆積する前に形成される。まず、誘電層を
堆積し、除去ステップによりこの誘電体層の一部を除去
する。導電材料層が、除去ステップの後に堆積され、そ
の後、露出部分と前記導電層の隣接する部分の両方をカ
バーするようパターン化される。

【０００９】

【実施例】図１において、基板１と導電性パターン３が
図示されている。この基板１は、誘電体性、例えば、二
酸化シリコン製である。誘電体の下にシリコンウェハの
ような半導体材料が形成されている。この用語「基板」
とは、他の材料の下に形成される材料、あるいは、他の
材料を支持する材料を意味する。様々な材料を用いて、
この導電性パターン３を形成することができる。その選
択は、目的とする応用によって決まる。広く用いられて
いるものとしては、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｐｔの層であり、こ
れらは、順番に堆積され、その後、通常のリソグラフ技
術を用いてパターン化されて、所望のパターンを形成す
る。従来の堆積技術、例えば、真空堆積を用いることも
できる。チタン製の導電材料層５が、ブランケット（一
様）堆積されて、パターン化され、導電性パターン３の
ハンダバンプが形成されるべき部分７の部分を露出す
る。この部分７は、ハッチングして、このパターン化さ
れた構造体が図２に示されている。電気的堆積を、導電
性材料の上では発生させてはならない。例えば、その導
電性材料としては、チタンが代表的で、周囲の雰囲気に
露出されると、酸化物を容易に形成するために、その電
気的堆積は、この酸化物の上では発生しない。

【００１０】この導電材料層は、チタン、窒化チタン、
プラチナのようなものが一般的で、単一層には、単一材
料のみが用いられるのが好ましい。この導電材料層５
は、容易に酸化しやすい材料、あるいは、導電性パター
ンに比較して、電気的堆積に対し、導電性を有さない表
面を形成するような材料から形成されるのが好ましい。
チタンは、その代表的な例である。

【００１１】ハンダバンプの形成、および、基板１にチ
ップを接着するのに必要な他のステップについて次に説
明する。部分７が露出される、すなわち、部分７は、チ
タンではカバーされていない。この露出されていない領
域は、チタンでカバーされている。電気接点がこの部分
７に形成され、この部分７は電流を流すが、Ａｕ／Ｓｎ
の電気的堆積は発生しない。好ましい例としては、０．
５〜１．０μｍの厚さのＡｕの層を、まず最初にメッキ
するのがよい。ＳｎとＡｕの層を、その後、その全部の
厚さが約６〜９μｍの厚さになるようにメッキする。Ｓ
ｎとＡｕを同時にメッキすることは、困難なことがあ
る。それゆえに、Ａｕ層とＳｎ層を交互にメッキするの
が好ましい。この全体の組成は、共晶に対し４％〜６％
のＳｎリッチである。メッキ溶液とメッキ浴は、当業者
が容易に選択できるものである。このハンダバンプの堆
積が完了した後、チタン層をＥＤＴＡのようなエッチャ
ントでもって除去する。従来技術を用いて、チップをハ
ンダバンプに接着し、そして、ハンダバンプ（基板）に
接着する。

【００１２】プラチナ層３９は、電気回路の主導通パス
である。処理は複雑であるが、より丈夫な構造体を図３
に示す。同図において、基板３１の上に順に誘電体層３
３、金属層３５、金属層３７、プラチナ層３９、金層４
１、パターン化誘電体４３、チタン層４５が形成されて
いる。この誘電体層３３は、二酸化シリコン、あるい
は、窒化シリコン製である。金属層３５、金属層３７
は、図１、図２に説明したように、チタン、および、窒
化チタン製である。チタン（チタン層４５）は、ハンダ
バンプが形成されるべき領域から除去される（図４）。
プラチナ層３９は、主導電層である。このチタンは、ハ
ンダバンプが形成された後、除去される。

【００１３】パターン化誘電体４３、チタン層４５の開
口よりも大きなハンダバンプの形成は、パターン化誘電
体４３、チタン層４５をパターン化した後、金層４７を
堆積し、パターン化することにより形成される。金層４
７をパターン化すると、その結果、パターン化誘電体４
３とチタン層４５の開口よりもより大きな金層４７が得
られる。このようにして得られた構造体を図５に示す。
この金層４７は薄く、数百オングストローム厚である。
その後、ハンダバンプ４９をメッキし、その構造体を図
６に示す。

【００１４】

【発明の効果】以上述べたように、この実施例によれ
ば、リフロー後のハンダバンプの高さを容易に制御でき
る。チタン層とその酸化物は、チタン層が大気にさらさ
れた後、形成され、ハンダはチタンをウェットさせない
ため、その上には、ハンダが形成されない。図に示した
ように、ハンダバンプは、比較的小さくパターン化され
た金層４７を有するよう形成される。このパターン化さ
れた金層４７のサイズを大きくすると、ハンダバンプが
高くなる。本発明のこの実施例の利点は、金層４１は、
主導電層であり、より高い導電性と伝熱性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ハンダバンプがその上に形成された基板の上面
図。

【図２】ハンダバンプがその上に形成された基板の上面
図。

【図３】本発明のハンダバンプの形成方法における第１
段階の基板の断面図。

【図４】本発明のハンダバンプの形成方法における第２
段階の基板の断面図。

【図５】本発明のハンダバンプの形成方法における第３
段階の基板の断面図。

【図６】本発明のハンダバンプの形成方法における第４
段階の基板の断面図。

【符号の説明】

１ 基板 ３ 導電性パターン ５ 導電材料層 ７ 部分 ３１ 基板 ３３ 誘電体層 ３５、３７ 金属層 ３９ プラチナ層 ４１ 金層 ４３ パターン化誘電体 ４５ チタン層 ４７ 金層 ４９ ハンダバンプ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板（１）の上にハンダバンプ（７，４
   ９）を形成する方法において、 （Ａ）基板（１）の上に導電性パターン（３）を形成す
   るステップと、 （Ｂ）前記導電性パターン（３）の上に導電材料層
   （５）をブランケット堆積するステップと、 前記導電性材料は、電気的堆積が発生しないような表面
   を形成し、 （Ｃ）前記導電性パターン（３）の一部を露出するため
   に、前記導電材料層（５）の一部を除去するステップ
   と、 （Ｄ）チタン層（４５）をその上に形成するために、前
   記一部の上に電気材料を電気的堆積するステップと、か
   らなり、前記（Ｄ）ステップは、金層（４７）に電極を
   形成することを特徴とする基板上へのハンダバンプの形
   成方法。
2. 【請求項２】 前記導電材料層（５）はＴｉ製であるこ
   とを特徴とする請求項１の方法。
3. 【請求項３】 前記ハンダバンプ（４９）は、ＳｎとＡ
   ｕからなるグループから選択された材料を含むことを特
   徴とする請求項１の方法。
4. 【請求項４】 導電材料層（５）を堆積する前に、導電
   性パターン（３）の上にパターン化誘電体（４３）を形
   成するステップをさらに含み、 前記（Ｃ）の除去するステップにより、導電材料層
   （５）の下のパターン化誘電体（４３）の一部を除去す
   ることを特徴とする請求項１の方法。
5. 【請求項５】 基板（１）の上にハンダバンプ（７，４
   ９）を形成する方法において、 （Ａ）基板（１）の上に導電性パターン（３）である金
   層（４１）を形成するステップと、 （Ｂ） 前記ハンダバンプ（７）が形成されるべき部分
   以外に、誘電体（４３）を堆積しパターン化し、このパ
   ターン化された誘電体（４３）と金層（４１）の上にチ
   タン層（４５）をブランケット堆積するステップ（図
   ３）と、 （Ｃ）前記誘電体（４３）上のチタン層（４５）のみを
   残してチタン層（４５）を除去し、金層（４１）を露出
   するステップ（図４）と、 （Ｄ）前記チタン層（４５）と金層（４１）の上に更に
   金層（４７）を堆積しパターン化して、チタン層（４
   ５）を露出するステップ（図５）と、 （Ｅ）前記パターン化された金層（４７）の上にハンダ
   バンプ（４９）を堆積するステップ（図６）と、からな
   り、前記（Ｅ）ステップで、前記チタン層（４５）の表
   面は酸化され、電気的堆積が発生しないことを特徴とす
   る基板上へのハンダバンプの形成方法。