JPH07221102A - 半導体装置の突起電極構造およびその突起電極形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の突起電極構造において、突起電
極の下地金属層とアルミ電極との間において、ストレス
が内在しにくいような構造として、機械的に安定した良
好な接合部が得られるようにする。 【構成】 基板１のアルミ電極３が露出するパッシベー
ション膜４の開口にアルミ電極３と接続する下地金属層
５を設け、この下地金属層５の上に備えた突起電極６に
おいて、前記開口を２分割等の複数に分離された開口部
４ａ，４ｂとして形成する。そして、この複数の開口部
４ａ，４ｂに跨るようにして下地金属層５を形成して、
この下地金属層５を複数の開口部４ａ，４ｂにそれぞれ
露出したアルミ電極３にそれぞれ接続する。さらに、こ
の下地金属層５の上に複数の開口部４ａ，４ｂに跨るよ
うにして突起電極６を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板に形成する
バンプ電極等の半導体装置の突起電極構造と、その突起
電極形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体基板（以下、単に基板と
呼ぶ）に突起電極（バンプ電極）を形成する場合、基板
の突起電極形成面にメッキレジスト層を形成し、このメ
ッキレジスト層を現像によりエッチングして開口を形成
することにより、この開口からパッド部を露出させ、そ
の露出したパッド部にメッキ装置を用いて金等のメッキ
を施し、その施したメッキによって突起電極を形成して
いる。

【０００３】図４（ａ）および（ｂ）はこのような基板
に突起電極を形成した状態を示したものである。先ず、
図４（ａ）に示すように、基板４１に酸化シリコンから
なる酸化膜４２を介してアルミ電極４３が形成されてお
り、アルミ電極４３の周囲はパッシベーション膜４４に
より覆われている。このパッシベーション膜４４は、酸
化シリコンまたは窒化シリコンからなる絶縁膜による保
護膜であり、図４（ｃ）に示すように、アルミ電極４３
の内側に位置する開口部４４ａを有している。

【０００４】そして、このアルミ電極４３およびパッシ
ベーション膜４４の上に、後述するメッキ処理時におけ
るメッキ電流の通電のための下地金属層４５を真空蒸着
法、スパッター法等の薄膜形成方法により形成する。こ
の下地金属層４５の構造は、２層構造であり、その１層
目（アルミ電極４３側から）の接着層４５ａは、アルミ
電極４３およびパッシベーション膜４４との接着の役目
をしており、その使用される金属材料には、Ｃｒ，Ｔ
ｉ，ＴｉとＷとの合金等の材料が用いられる。また、２
層目のバリア層４５ｂは、アルミと突起電極に用いられ
る金属材料の相互拡散を防止または遅延させるために用
いられるもので、その使用される金属材料には、Ｐｔ，
Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎｉ等の材料が用いられる。なお、３層目
として、２層目のバリア層４５ｂの表面酸化防止の目的
や、突起電極形成方法のバンプメッキにおいて良好な剪
断強度を維持するために、５００〜２０００Å程度の膜
厚のＡｕが用いられることがある。

【０００５】次に、以上の下地金属層４５の表面に、図
示しないが既知のように、メッキレジストをスピンコー
ト法等の方法を用いて塗布し、フォトマスクを用いて露
光、現像を実施してパターンニングを行い、メッキレジ
スト層および所定のレジスト開口部を形成する。次に、
基板４１をフェイスダウン（基板４１の表面を下に向け
る）にし、バンプメッキカップに設置して、メッキ処理
を行う。このメッキ処理により、レジスト開口部に突起
電極金属材料（金または半田）が析出する。この突起電
極金属材料の厚みは１５〜２５μｍ程度である。次に、
メッキレジスト層および下地金属層４５を、エッチング
等により次々に除去することで、突起電極４６を形成す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の突
起電極構造においては、単一の開口４４ａによって、ア
ルミ電極４３に下地金属層４５を介して突起電極４６が
接合されている構造となっていた。

【０００７】従って、パッシベーション膜４４の開口４
４ａを大きくして、接触面積が大きくなってきた場合に
は、通常の下地金属層４５の１層目の接着層４５ａとし
て用いるＣｒ，Ｔｉ，ＴｉとＷとの合金等の材料による
比較的熱膨張係数の小さな膜と、電極４３のアルミ材料
等の大きな熱膨張係数を持った膜との接触面積の増大に
よって、ストレス（応力）が内在されやすく、接着不良
を発生しやすい構造となっている欠点があった。

【０００８】そこで、本発明の目的は、突起電極の下地
金属層とアルミ電極との間において、ストレスが内在し
にくいような構造として、機械的に安定した良好な接合
部が得られるようにした半導体装置の突起電極構造を提
供するとともに、その突起電極形成方法を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべく
請求項１記載の発明は、電極が露出する開口に電極と接
続する下地金属層を設け、この下地金属層の上に突起電
極を備えた半導体装置の突起電極構造であって、前記開
口を複数（例えば、２分割等）に分離された開口部より
構成する。そして、この複数の開口部に跨って前記下地
金属層を介して前記突起電極を形成してなる構成を特徴
としている。

【００１０】また、請求項２記載の発明は、電極が露出
する開口に電極と接続する下地金属層を設け、この下地
金属層の上に突起電極を備えた半導体装置の突起電極形
成方法であって、前記開口を複数（例えば、２分割等）
に分離された開口部として形成する。そして、この複数
の開口部に跨るようにして前記下地金属層を形成して、
この下地金属層を前記複数の開口部にそれぞれ露出した
前記電極にそれぞれ接続する。さらに、この下地金属層
の上に前記複数の開口部に跨るようにして前記突起電極
を形成するようにしたことを特徴としている。

【００１１】

【作用】請求項１記載の発明によれば、電極が露出する
２分割等の複数の開口部に跨って下地金属層を介して突
起電極を形成した構造なので、電極と下地金属層との接
合が開口部の数に応じた複数箇所（例えば、２箇所等）
となり、特に、個々の開口部が従来より小さくなること
から、下地金属層とアルミ電極との間にストレスが内在
しにくいような構造となり、個々の開口部において、機
械的に安定した良好な接合部が得られる。

【００１２】また、請求項２記載の発明によれば、電極
が露出する２分割等の複数の開口部に跨るようにして下
地金属層を形成して、この下地金属層を複数の開口部に
それぞれ露出した電極にそれぞれ接続し、この下地金属
層の上に複数の開口部に跨るようにして突起電極を形成
するようにしたので、電極と下地金属層との接合を開口
部の数に応じた複数箇所（例えば、２箇所等）として、
特に、個々の開口部を従来より小さくできることから、
下地金属層とアルミ電極との間にストレスが内在しにく
いような構造として、個々の開口部において、機械的に
安定した良好な接合部となる。

【００１３】

【実施例】以下に、本発明に係る半導体装置の突起電極
構造およびその突起電極形成方法の実施例を図１乃至図
３に基づいて説明する。

【００１４】先ず、図１（ａ）〜（ｃ）は本発明を適用
した一例としての突起電極構造を示すもので、１は基
板、２は酸化膜、３はアルミ電極、４はパッシベーショ
ン膜、５は下地金属層、６は突起電極である。

【００１５】図１（ａ）に示すように、基板１には、従
来と同様に、酸化シリコンからなる酸化膜２を介してア
ルミ電極３が形成されており、このアルミ電極３の周囲
は、酸化シリコンまたは窒化シリコンからなる絶縁膜に
よる保護膜であるパッシベーション膜４により覆われて
いる。このパッシベーション膜４は、図１（ｂ）および
（ｃ）に示すように、アルミ電極３の内側に位置する左
右に分割された２個の開口部４ａ，４ｂよりなる開口を
有している。即ち、この開口部４ａ，４ｂの間には仕切
部４ｃが設けられている。

【００１６】そして、このように基板１表面のパッシベ
ーション膜４に設けた２個の開口部４ａ，４ｂにそれぞ
れ露出したアルミ電極３およびパッシベーション膜４の
上に、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、下地金属
層５を真空蒸着法またはスパッター法等の薄膜形成技術
を用いて、２個の開口部４ａ，４ｂにそれぞれ露出した
アルミ電極３に跨るように接続して、且つその間の仕切
部４ｃに跨るように形成する。この下地金属層５は、図
示のように、２層の構造である。

【００１７】即ち、下地金属層５において、先ず、１層
目（アルミ電極３側から）の接着層５ａは、アルミ電極
３およびパッシベーション膜４との接着の役目をするも
ので、この接着層５ａには、従来と同様、Ｃｒ，Ｔｉ，
ＴｉとＷとの合金等の材料が用いられる。また、２層目
のバリア層５ｂは、アルミと突起電極に用いられる金属
材料の相互拡散を防止または遅延させるために用いられ
るもので、その使用される金属材料には、従来と同様、
Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎｉ等の材料が用いられる。

【００１８】そして、以上の下地金属層５の上に、突起
電極６を形成している。

【００１９】次に、本発明による突起電極形成方法につ
いて説明する。先ず、図２（ａ）に示すように、基板１
の表面に酸化膜２を介して所定パターンによるアルミ電
極３を形成し、アルミ電極３の周囲をパッシベーション
膜４により覆う。このパッシベーション膜４は、アルミ
電極３の内側に位置する左右に分割された２個の開口部
４ａ，４ｂの部分を除いて形成する。

【００２０】次に、図２（ｂ）に示すように、アルミ電
極３およびパッシベーション膜４の上に、後述するメッ
キ処理時におけるメッキ電流の通電のための下地金属層
５を前記薄膜形成方法により形成する。即ち、この下地
金属層５は、１層目の接着層５ａと２層目のバリア層５
ｂとからなる２層構造のもので、パッシベーション膜４
に設けた２個の開口部４ａ，４ｂにそれぞれ露出したア
ルミ電極３およびその間の仕切部４ｃに跨るように接続
するとともに、その間の仕切部４ｃに跨るようにして形
成する。

【００２１】次に、以上の下地金属層５の表面に、メッ
キレジストをスピンコート法等の方法を用いて塗布し、
既知のように、図示しないフォトマスクを用いて露光、
現像を実施してパターンニングを行い、図２（ｃ）に示
すように、メッキレジスト層７および所定のレジスト開
口部７ａを形成する。

【００２２】次に、図２（ｄ）に示すように、基板１を
フェイスダウン（基板１の表面を下に向ける）にし、既
知のように、図示しないバンプメッキカップに設置し
て、メッキ処理を行う。このメッキ処理により、レジス
ト開口部７ａに突起電極金属材料（金または半田）８が
析出する。この突起電極金属材料８の厚みは１５〜２５
μｍ程度である。

【００２３】次に、メッキレジスト層７および下地金属
層５を、既知のように、エッチング等により次々に除去
することで、図１（ａ）に示したように、突起電極６を
形成する。

【００２４】以上の通り、本発明による突起電極形成方
法によれば、アルミ電極３と下地金属層５との接合が開
口部４ａ，４ｂの数に応じた２箇所となっており、その
個々の開口部４ａ，４ｂが従来の開口より小さくなって
いるため、下地金属層５の接着層５ａとアルミ電極３と
の間のストレスが分散されて、その間にストレスが内在
しにくいような構造となっている。従って、接着不良
等、電極部を破壊する程の力の集中を防止することがで
き、従来より面積を小さくした個々の開口部４ａ，４ｂ
において、機械的に安定した良好な接合部を得ることが
できるものとなる。

【００２５】そして、このように接合部を分割すること
により、ストレスの集中を緩和でき、接合不良が発生し
にくい構造となっているので、下地金属層５の材質選択
や形成条件等に自由度が広がる利点もある。

【００２６】また、接合部を分割したことによって、パ
ッシベーション膜４と下地金属層５の接合部が、開口部
４ａ，４ｂの間の仕切部４ｃに跨る分だけ増大するが、
前記したように、一般にパッシベーション膜４は、酸化
シリコン、窒化シリコン等で熱膨張は下地金属層５に近
く接合の安定性は高いので、接合はさらに良好なものと
なる。

【００２７】次に、本発明を適用した突起電極構造の第
２実施例を示す図３（ａ）および（ｂ）について説明す
る。

【００２８】この第２実施例において、前記実施例と同
様のパッシベーション膜４は、図示のように、アルミ電
極３の内側に位置する上下左右に分割された４個の開口
部４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇよりなる開口を有している。
即ち、この開口部４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇの互いに隣合
う間には、十字状をなす仕切部４ｈ，４ｈ，４ｈ，４ｈ
がそれぞれ設けられている。

【００２９】そして、このように基板１表面のパッシベ
ーション膜４に設けた４個の開口部４ｄ，４ｅ，４ｆ，
４ｇにそれぞれ露出したアルミ電極３およびパッシベー
ション膜４の上に、前記実施例と同様の下地金属層５を
薄膜形成技術を用いて、４個の開口部４ｄ，４ｅ，４
ｆ，４ｇにそれぞれ露出したアルミ電極３に跨るように
接続して、且つその互いに隣合う間の十字状をなす仕切
部４ｈ，４ｈ，４ｈ，４ｈにそれぞれ跨るようにして形
成している。

【００３０】このように４個の開口部４ｄ，４ｅ，４
ｆ，４ｇとして、接合部を４分割しても、前記実施例と
ほぼ同様の効果が得られる。また、図示しないが、３個
の開口部として、接合部を３分割しても、ほぼ同様の効
果が得られる。

【００３１】なお、以上の実施例においては、２層構造
の下地電極層としたが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、下地電極層を３層構造としてもよい。また、
パッシベーション膜の開口部の形状および個数、各膜の
材質や電極の金属材料等も任意であり、その他、具体的
な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿
論である。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明に係
る半導体装置の突起電極構造によれば、電極と下地金属
層との接合が開口部の数に応じた複数箇所（例えば、２
箇所等）となるため、特に、個々の開口部が従来より小
さくなり、下地金属層とアルミ電極との間にストレスが
内在しにくいような構造となることから、個々の開口部
において、機械的に安定した良好な接合部を得ることが
できる。

【００３３】また、請求項２記載の発明に係る半導体装
置の突起電極形成方法によれば、電極と下地金属層との
接合を開口部の数に応じた複数箇所（例えば、２箇所
等）にすることができるため、特に、個々の開口部を従
来より小さくなり、下地金属層とアルミ電極との間にス
トレスが内在しにくいような構造となることから、個々
の開口部において、機械的に安定した良好な接合部にす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した一例としての突起電極構造を
示すもので、（ａ）は突起電極を形成した状態を示す断
面図、（ｂ）は突起電極部分の平面図、（ｃ）は突起電
極を形成する前の接合のための開口部を示す平面図であ
る。

【図２】本発明による突起電極形成方法を示したもの
で、（ａ）はアルミ電極およびパッシベーション膜の形
成工程を示す断面図、（ｂ）は下地金属層の形成工程を
示す断面図、（ｃ）はメッキレジストのパターンニング
工程を示す断面図、（ｄ）はバンプメッキ工程を示す断
面図である。

【図３】本発明を適用した突起電極構造の第２実施例を
示すもので、（ａ）は突起電極部分の平面図、（ｂ）は
突起電極を形成する前の接合のための開口部を示す平面
図である。

【図４】従来の突起電極構造の一例を示したもので、
（ａ）は突起電極を形成した状態を示す断面図、（ｂ）
は突起電極部分の平面図、（ｃ）は突起電極を形成する
前の接合のための開口部を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 酸化膜 ３ アルミ電極 ４ パッシベーション膜 ４ａ，４ｂ，４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇ 開口部 ４ｃ，４ｈ 仕切部 ５ 下地金属層 ５ａ 接着層 ５ｂ バリア層 ６ 突起電極 ７ メッキレジスト ７ａ レジスト開口部 ８ 突起電極金属材料

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極が露出する開口に電極と接続する下
   地金属層を設け、この下地金属層の上に突起電極を備え
   た半導体装置の突起電極構造であって、 前記開口を複数に分離された開口部より構成して、 この複数の開口部に跨って前記下地金属層を介して前記
   突起電極を形成してなることを特徴とする半導体装置の
   突起電極構造。
2. 【請求項２】 電極が露出する開口に電極と接続する下
   地金属層を設け、この下地金属層の上に突起電極を備え
   た半導体装置の突起電極形成方法であって、 前記開口を複数に分離された開口部として形成し、 この複数の開口部に跨るようにして前記下地金属層を形
   成して、この下地金属層を前記複数の開口部にそれぞれ
   露出した前記電極にそれぞれ接続し、 この下地金属層の上に前記複数の開口部に跨るようにし
   て前記突起電極を形成することを特徴とする半導体装置
   の突起電極形成方法。