JPH11510321A

JPH11510321A - 単一のマスクでｃ４はんだバンプを形成する方法

Info

Publication number: JPH11510321A
Application number: JP9-522734A
Authority: JP
Inventors: クラフツ，ダグラス・イー; ムラリ，ヴェンカテサン; リー，キャロライン・エス
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Filing date: 1995-12-18
Publication date: 1999-09-07

Abstract

(57)【要約】Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプ（１７）の存在下でウェーハ（１０）の表面からボール・リミッティング・メタラジ（ＢＬＭ）層を除去する方法。一実施形態ではＢＬＭは、チタン（１４）および銅（１５）の２つの層を含む。ウェーハ（１０）の電気接点パッド（１２）の上にＰｂ／Ｓｎはんだバンプ（１７）を形成させた後、ＢＬＭ銅層（１５）を、Ｈ₂ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏ溶液でエッチングする。銅層（１５）を除去する間に、Ｈ₂ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏエッチング液はＰｂ／Ｓｎはんだバンプ（１７）とも反応し、バンプ（１７）の表面に薄いＰｂＯの保護層（１８）を形成する。銅層（１５）をエッチングで除去した後、チタン層（１４）を、ＣＨ₃ＣＯＯＨ＋ＮＨ₄Ｆ＋Ｈ₂Ｏ溶液でエッチングする。Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプ（１７）の表面に形成されたＰｂＯ層（１８）は、ＣＨ₃ＣＯＯＨ＋ＮＨ₄Ｆ＋Ｈ₂Ｏエッチング液にさらしても溶解しないため、ＣＨ₃ＣＯＯＨ＋ＮＨ₄Ｆ＋Ｈ₂Ｏエッチング液の存在下ではんだバンプ（１７）がエッチングされることを防ぐ。チタンのエッチングが完了した後、ＨＣｌ＋ＮＨ₂ＣＳＮＨ₂＋ＮＨ₄Ｃｌ＋Ｈ₂Ｏ溶液にバンプ（１７）をさらすことによって、Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプ（１７）の表面からＰｂＯ層（１８）を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】単一のマスクでＣ４はんだバンプを形成する方法発明の背景１．発明の分野本発明は、半導体パッケージング分野に関する。より詳細には本発明は、ウェーハの表面に、Ｃ４（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＣｏｌｌａｐｓｅＣｈｉｐＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）Ｐｂ／Ｓｎマイクロバンプを形成する方法に関する。２．関連特許出願への参照以下の同時係属特許出願が本出願に関係する。クラフツ（ＤｏｕｇｌａｓＥ．Ｃｒａｆｔｓ）、ムラリ（ＶｅｎｋａｔｅｓａｎＭｕｒａｌｉ）、リー（ＣａｒｏｌｉｎｅＳ．Ｌｅｅ）の発明による「ＰＲＯＣＥＳＳＦＯＲＳＩＮＧＬＥＭＡＳＫＣ４ＳＯＬＤＥＲＢＵＭＰＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ」という名称の本出願と同時出願の米国特許出願第０８／３４７８７３号。３．関連技術の説明シリコン技術の最近の進歩によって、マイクロプロセッサの性能は、チップ− パッケージ間の相互接続によって制限されるようになった。チップをパッケージに相互接続するのには、３つの方法、すなわちワイヤボンディング（ＷＢ）、テープ自動ボンディング（ＴＡＢ）およびＣ４（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＣｏｌｌａｐｓｅＣｈｉｐＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）が主に使用されている。Ｃ４技術は、ＴＡＢ、ＷＢよりも優れた点を持っている。その１つは、Ｃ４法の高い入力／出力密度である。Ｃ４法では、チップ上のどこにでもバンプを配することができるため、これらの接点で回路に接続することが他に比べて容易である。さらに、はんだバンプが短いため、全体の電気性能が向上し、チップの寸法をより制御することができる。さらに、チップあたりの入力／出力密度が高いことによって、ＷＢやＴＡＢなどの端部で接続を行なうパッケージに比べ、第１パッケージング・レベルでの集積度が高くなる。Ｃ４技術はさらに自己整合性を有する。はんだの表面張力によって、はんだボールが基板との間に自己整合した金属接合を形成する。これは、ＷＢやＴＡＢでは不可能である。Ｃ４技術で使用されるはんだバンプの形成方法には、蒸着および電気めっきの２種類がある。Ｃ４技術は、手作業で行なうワイヤボンディングが抱える問題を解決するため、１９６０年代にＩＢＭによって最初に開発された。ＩＢＭの方法は、Ｃ４技術の実施に蒸着法を利用する。この蒸着プロセスでは、パシベーションをパターン形成した後、蒸発装置を使用して金属マスクの穴を通してウェーハ上に、クロム／銅／金などを順番に付着させてアンダー・バンプ・メタライゼーション（ＵＭＢ）層を形成する。クロムの層は、接着促進材として働き、また、ウェーハのアルミニウム−シリコン電気接点パッドと接触して拡散障壁金属層の働きをする。次いで銅の層がクロム層の上に付着され、この層が、電気接点パッド上への最終的なはんだのウエッティングを促進する。銅の酸化を防ぐために、金の層が銅層の上に付着される。最後にＰｂ／Ｓｎはんだを、金属で被覆した電気接点パッド上に別の蒸発装置を使用して同じマスクを通して付着させる。次いではんだバンプを含んだウェーハを、３６５℃の水素雰囲気の炉の中に置いてリフローする。リフロー中、はんだバンプは球形を呈し、ウェーハの電気接点パッド上にウェッティングする。蒸着プロセスは全て、真空中で実施される。蒸着プロセスは十分に確立されているが、このプロセスに関連するコストは高い。さらに、シリコン・ウェーハの熱膨張係数と金属マスクのそれは異なるため、ウェーハの寸法が大きくなるほど、はんだバンプの大きさを正確に制御することが難しくなる。はんだバンプを付着させる別の方法は電気めっきである。この方法は、ブランケット層すなわちボール・リミッティング・メタラジ（ＢＬＭ）をウェーハの表面にスパッタ形成することを含む。電気めっきは、より一般的に言うと、電解槽の中に置いた導電性の物体の上に金属の被覆を付着させるものである。端子をアノードとして使用し、電解槽溶液中に直流電流を流して、カソード面に金属イオンを移動させる。Ｃ４技術の場合はＢＬＭが、ウェーハのカソード面となる。ＢＬＭの形成後、フォトレジストをＢＬＭの上に塗布し、これを、フォトリソグラフィ法を使用してパターン形成してバイアを形成する。次いでこのウェーハを、Ｐｂ／Ｓｎ電解槽中に浸漬し、パターン形成したレジストのバイア中にＰｂ／Ｓｎバンプを形成させる。レジストを剥離した後、バンプをマスクとして使用してＢＬＭを選択的にエッチングし、バンプ相互を絶縁する。はんだは、ほとんど全ての酸に溶解し、ＢＬＭのエッチング液にも弱いので、電気めっき法には問題がある。電気めっき法は、蒸着法よりも容易で経済的でもあるが、はんだバンプを失うことなくＢＬＭをエッチングすることが、電気めっき法を実施する上での困難な問題として残っている。現在の電気めっき法では、ＢＬＭのエッチングの際にはんだバンプを保護するために、はんだバンプの上に第２のフォトレジスト・マスクを形成する必要がある。この方法は、フォトレジスト・マスクでバンプを完全に被覆する作業が複雑なため、加工コストが増大し品質も低下するので、大量生産にはあまり適していない。したがって、Ｐｂ／Ｓｎバンプの存在下でＢＬＭをエッチングすることに関わる問題を解決する方法が求められている。本発明は、以下に述べるように、Ｃ４はんだバンプを形成する改良Ｐｂ／Ｓｎ電気めっき法を提供する。この方法によれば、Ｐｂ／Ｓｎバンプの存在下でＢＬＭをエッチングすることができる。発明の概要ウェーハの表面に、Ｃ４（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＣｏｌｌａｐｓｅＣｈｉｐＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）Ｐｂ／Ｓｎバンプを形成する方法の改良法を開示する。ウェーハの表面に、Ｃ４はんだバンプを形成する方法の改良法は、Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプを、ウェーハの電気接点パッド上に形成させるＰｂ／Ｓｎ電気めっきプロセスを含む。電解めっきは導電面を必要とするため、ウェーハの表面を金属で被覆する。この金属被覆層は、より一般的にはボール・リミッティング・メタラジ（ＢＬＭ）と呼ばれ、複数の層からなる金属スタックを含む。ＢＬＭの第２の目的は、Ｐｂ／Ｓｎバンプとウェーハの電気接点パッドとの間に適当なメタラジを提供することである。本発明の一実施態様では、ＢＬＭは、チタンおよび銅の２つの層を含む。チタンは、ＢＬＭの内層を形成し、ウェーハの電気接点パッドおよびパシベーション層領域をおおう。銅層は、チタン層の上に形成され、ＢＬＭの外表面を形成する。ＢＬＭ形成後、フォトレジストをＢＬＭ上に塗布し、これを、フォトリソグラフィ法を使用してパターン形成して、バイアを形成させる。次いでウェーハをＰｂ／Ｓｎ電解槽に浸漬し、パターン形成したレジストのバイアの中にＰｂ／Ｓｎバンプを形成させる。レジストを剥離した後、ＢＬＭをエッチングしてＰｂ／Ｓｎバンプ相互を絶縁する。Ｈ₂ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏを含むエッチング液を使用して、ＢＬＭの外層である銅層を除去する。銅層を除去する間に、Ｈ₂ＳＯ₄＋Ｈ₂ Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏエッチング液はＰｂ／Ｓｎバンプとも反応し、バンプの表面に薄いＰｂＯの保護層１８を形成する。銅をエッチングで除去した後、ウェーハ表面を、ＣＨ₃ＣＯＯＨ＋ＮＨ₄Ｆ＋Ｈ₂Ｏエッチング液にさらす。このエッチング液は、チタンの全ての露出部分をウェーハの表面から除去する。Ｐｂ／Ｓｎバンプの表面に形成されたＰｂＯ層は、ＣＨ₃ＣＯＯＨ＋ＮＨ₄Ｆ＋Ｈ₂Ｏエッチング液にさらしても溶解しないため、ＣＨ₃ＣＯＯＨ＋ＮＨ₄Ｆ＋Ｈ₂Ｏエッチング液の存在下ではんだバンプがエッチングされることを防ぐ。チタンのエッチングが完了した後、ＨＣｌ＋ＮＨ₂ＣＳＮＨ₂＋ＮＨ₄Ｃｌ＋Ｈ₂Ｏ溶液にバンプをさらすことによって、Ｐｂ／Ｓｎバンプの表面からＰｂＯ層を除去する。次いでウェーハ１０をリフロー炉に通す。ここで、Ｐｂ／Ｓｎバンプは球形となる。したがって本発明は、Ｃ４はんだバンプを形成するＰｂ／Ｓｎ電気めっき法であって、追加のマスキング段階を必要とせずにＰｂ／Ｓｎバンプの存在下でＢＬＭをエッチングすることができる方法を提供する。図面の簡単な説明本発明は例をあげて示されるが、添付図面によって限定されるものではない。図面中では、同じ要素には同じ参照番号が付されている。第１図は、ウェーハ基板および電気接点パッドの表面に金属被覆を施した後の本発明の一実施形態の断面図である。第２図は、第１図に示した実施形態に、レジストをパターン形成してバイアを形成させたものの断面図である。第３図は、第２図に示した構成からさらに、パターン形成したレジストのバイアの中にＰｂ／Ｓｎはんだバンプを形成させたものの断面図である。第４図は、第３図に示した構成からさらに、ウェーハ基板の表面からレジストを剥離したものの断面図である。第５図は、第４図に示した構成からさらに、外側のＢＬＭ層をエッチングで除去したものの断面図である。第６図は、第５図に示した構成からさらに、内側のＢＬＭ層をエッチングで除去したものの断面図である。第７図は、第６図に示した構成からさらに、Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプから保護層を除去したものの断面図である。第８図は、第７図に示したウェーハ基板、電気接点パッド、金属の下敷き、およびはんだバンプからなる構成をリフローしたものを示す図である。好ましい実施形態の詳細な説明ウェーハの表面に、Ｃ４（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＣｏｌｌａｐｓｅＣｈｉｐＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）Ｐｂ／Ｓｎバンプを形成する方法を説明する。本発明を完全に理解できるよう以下の説明では、材料の種類、大きさ、プロセス段階などの多くの具体的な詳細を記載する。しかし、これらの具体的な詳細がなくとも本発明を実施できることは、当業者には明白であろう。また、本発明を不必要に不明瞭にすることを避けるために、周知の要素およびプロセス技術の具体的な詳細は示さない。前述のとおり、Ｃ４技術で使用されるはんだ形成方法には、蒸着および電気めっきの２種類がある。本発明は、半導体基板の電気接点パッド上にＰｂ／Ｓｎはんだバンプを形成するＰｂ／Ｓｎ電気めっき法に特に適用される。電解めっきには、金属イオンの移動を促進する導電面が必要なため、基板の表面を金属で被覆する。この金属被覆層は、より一般的にはボール・リミッティング・メタラジ（ＢＬＭ）と呼ばれ、一般に、複数層からなる金属スタックを含む。ＢＬＭの第２の目的は、Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプと基板の電気接点パッドの間に適当なメタラジを提供することである。第１図に、本発明の一実施形態の基板１０、電気接点パッド１２、パシベーション層１３、およびＢＬＭ層１４、１５を示す。基板１０は、半導体デバイスの断面を代表する。基板は、半導体デバイスをその他の外部デバイスに電気的に結合するのに使用する電気接点パッド１２を含む。基板１０は、ポリシリコン、ゲルマニウムなどの耐熱性の半導体材料から製造されたものなら何でもよい。電気接点パッド１２は、例えばアルミニウム／銅合金などの導電性材料を含む一般的な電気接点パッドを代表する。パシベーション層１３は一般に、ポリイミド層を含む。しかし、絶縁層を提供することができるものであればどんな誘電体材料を使用してもよいことを理解されたい。先に論じたとおり、ＢＬＭは２つの機能を果たす。すなわち、ＢＬＭは、Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプの電気めっきプロセス中に金属イオンの基板の表面への移動を促進する導電面となり、さらに、電気接点パッド１２とはんだバンプ１７の間の接着層として働く。一実施形態ではＢＬＭは、第１図に示すように、２つの層を含む。第１の層１４はチタンを含み、第２の層１５は銅を含む。内側の層１４のチタンは、電気接点パッド１２およびパシベーション層１３の表面をおおう。チタンは、優れた接着金属であって、アルミニウムの接触パッド１２およびパシベーション層１３によく接着する。しかしあいにくチタンは、鉛とはよく接着しない。その上チタンは、鉛とアルミニウムの間の良好な拡散障壁とはならない。したがって第１図の実施形態では、銅を含んだ第２の層１５をチタン層１４の上に形成して、ＢＬＭの外部表面とする。銅を選択するのは、銅が、チタンおよび鉛とよく接着し、また、鉛とアルミニウムの間の良好なパシベーション障壁層として働くためである。チタン層１４および銅層１５は、物理蒸着（ＰＶＤ）法によって基板１０および電気接点パッド１２の表面に形成させる。層１４、１５の形成後、フォトレジストをＢＬＭの上に塗布し、これを、フォトリソグラフィ法でパターン形成して、バイア１１を形成する（第２図参照）。次いで基板を、Ｐｂ／Ｓｎ電解槽に浸漬し、パターン形成したレジスト１６のバイア１１の中にＰｂ／Ｓｎバンプ１７を形成させる（第３図参照）。Ｐｂ／Ｓｎバンプ１７相互を絶縁するために、基板の表面からレジストを剥離した後で（第４図参照）、ＢＬＭ層１４、１５をエッチングする必要がある。先に論じたように、はんだバンプを失うことなくＢＬＭ層をエッチングすることは、電気めっき法を実施する上での困難な問題として残っている。現在の電気めっき法では、ＢＬＭをエッチングする際にはんだバンプを保護するため、はんだバンプの上に第２のフォトレジスト・マスクを形成する必要がある。この方法は、フォトレジストではんだバンプを完全に被覆する作業が複雑なため、加工コストが増大し品質も低下するので、大量生産にはあまり適していない。製造コストを減らし信頼度を高めるために、本発明は、ＢＬＭ層をエッチングする際にＰｂ／Ｓｎはんだバンプをマスクする必要のない一連のプロセス段階を使用する。本発明では、エッチング液の組合わせを選択して使用することによって、はんだバンプ１７の存在下でＢＬＭ層１４、１５をエッチングすることが可能となる。ＢＬＭの外層である銅層１５を除去するために、本発明の一実施形態では、Ｈ₂ ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏを含んだエッチング液を使用する。銅層１５の露出部分を除去する間に、Ｈ₂ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏエッチング液はＰｂ／Ｓｎはんだバンプ１７とも反応し、バンプの表面に薄いＰｂＯの保護層１８を形成する（第５図参照）。ＰｂＯ層１８の形成は、式Ｐｂ＋Ｈ₂Ｏ₂→ＰｂＯ＋Ｈ₂Ｏに従う。銅のエッチングが完了した後、基板表面を、ＣＨ₃ＣＯＯＨ＋ＮＨ₄Ｆ＋Ｈ₂Ｏエッチング液にさらす。このエッチング液は、チタン層１４の露出した全ての部分を基板１０の表面から除去する。ＰｂＯ層１８は、ＣＨ₃ＣＯＯＨ＋ＮＨ₄Ｆ＋Ｈ₂ Ｏエッチング液にさらしても溶けないので、ＣＨ₃ＣＯＯＨ＋ＮＨ₄Ｆ＋Ｈ₂Ｏエッチング液の存在下ではんだバンプ１７がエッチングされることを防ぐ。第６図に、ＢＬＭをエッチングした後の本発明の断面図を示す。第６図に示すとおり、チタンのエッチングが完了したときには、層１４および層１５ははんだバンプ１７の下にのみ存在する。ＰｂＯ層１８は、はんだバンプ１７のはんだ付け性を大幅に低減させるため、リフローの前にこの層を除去しなければならない。したがって、チタンのエッチングが完了した後で、ＨＣｌ＋ＮＨ₂ＣＳＮＨ₂＋ＮＨ₄Ｃｌ＋Ｈ₂Ｏ溶液にバンプをさらして、Ｐｂ／Ｓｎバンプ１７の表面からＰｂＯ層１８を除去する。第７図に、ＰｂＯ層１８を除去した後の本発明の断面図を示す。ＰｂＯ層１８の除去後、基板１０をリフロー炉に通す。ここで、Ｐｂ／Ｓｎバンプ１７は第８図に示すようなはんだボール１９の形状となる。本発明の一実施形態では、チタン層１４および銅層１５の厚さはそれぞれ、約０．４３ミクロンおよび０．０５ミクロンである。はんだバンプ１８は一般に、９７／３の組成のＰｂ／Ｓｎを含み、その融点は約３１５℃である。しかし、電気めっきおよびエッチングのプロセス段階中に溶融しないものであれば、どんな組成のＰｂ／Ｓｎを使用してもよいことを理解されたい。Ｐｂ／Ｓｎの組成が９７／３のはんだバンプを使用する例では、リフロー炉の温度を、約３２５±５℃ に設定する。電気めっきプロセスの完了時のはんだバンプ１７の厚さは約６３ミクロン、直径は約２００ミクロンである。リフロー後、はんだボール１９の直径は約１２５ミクロンとなる。本発明の一実施形態では、Ｈ₂ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏエッチング液は、Ｈ₂Ｏ、Ｈ₂ＳＯ₄、およびＨ₂Ｏ₂を８：６：１の割合で含む。Ｈ₂ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏエッチング液のこの濃度では、銅層１５をエッチングし、ＰｂＯ層１８を形成させるのに必要な時間は約３分である。チタンのエッチングでは、ＣＨ₃ＣＯＯＨ、ＮＨ₄Ｆ、およびＨ₂Ｏを１：１：１８の割合で含むＣＨ₃ＣＯＯＨ＋ＮＨ₄Ｆ＋Ｈ₂Ｏエッチング液を使用する。チタン層１４の厚さを０．４３ミクロンとすると、エッチングに必要な時間は約２分となる。最後のＰｂＯのエッチングでは、ＨＣｌ、ＮＨ₂ＣＳＮＨ₂、ＮＨ₄Ｃｌ、およびＨ₂Ｏを２５：３：２５：４７の割合で含むＨＣｌ＋ＮＨ₂ＣＳＮＨ₂＋ＮＨ₄Ｃｌ＋Ｈ₂Ｏ溶液を使用する。ＰｂＯ層１８を除去するのには室温で約１分のエッチングが必要である。エッチング液の濃度およびエッチング時間を変えても、実質的に同じ結果を得ることは可能であることを理解されたい。本発明の第２の実施形態は、チタンを含んだ第１の層１４およびニッケルを含んだ第２の層１５を含む。外側のニッケルの層は、Ｈ₂ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏを含んだエッチング液で除去する。ニッケル層１５の露出部分を除去する間に、Ｈ₂ ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏエッチング液はＰｂ／Ｓｎはんだバンプ１７とも反応し、先に述べたのと同じようにＰｂＯ層１８を形成する。ニッケルのエッチングが完了した後、ＨＦ＋Ｈ₂Ｏエッチング液を使用してチタン層１４の露出部分を除去する。ＰｂＯ層１８は、ＨＦ＋Ｈ₂Ｏエッチング液にさらしても溶けないので、ＨＦ＋Ｈ₂Ｏエッチング液の存在下ではんだバンプ１７がエッチングされることを防ぐ。ＨＣＨ₃ＳＯ₃（ＭＳＡ）溶液にバンプをさらして、Ｐｂ／Ｓｎバンプ１７の表面からＰｂＯ層１８を除去する。はんだバンプ１７の表面からのＰｂＯ層１８の除去は、式ＰｂＯ＋２ＣＨ₃ＳＯ₃Ｈ→Ｐｂ（ＣＨ₃ＳＯ₃）₂＋Ｈ₂Ｏに従う。本発明の第２の実施形態では、Ｈ₂ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏエッチング液は、Ｈ₂ Ｏ、Ｈ₂ＳＯ₄、およびＨ₂Ｏ₂を８：６：１の割合で含む。このＨ₂ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ₂ ＋Ｈ₂Ｏエッチング液の濃度では、ニッケル層１５をエッチングし、ＰｂＯ層１８を形成させるのに必要な時間は約５分である。チタンのエッチングでは、ＨＦおよびＨ₂Ｏを１：２００の割合で含むＨＦ＋Ｈ₂Ｏエッチング液を使用する。チタン層１４の厚さを０．４３ミクロンとすると、エッチングに必要な時間は約２分となる。最後のＭＳＡによるエッチングては、２ＨＣＨ₃ＳＯ₃およびＨ₂Ｏを１：５の割合で含む２ＨＣＨ₃ＳＯ₃＋Ｈ₂Ｏ溶液を使用する。ＰｂＯ層１８を除去するのには約３分のエッチングが必要となる。エッチング液の濃度およびエッチング時間を変えても、実質的に同じ結果を得ることは可能であることを理解されたい。以上の説明に、チタンを含むＢＬＭ層１４および銅またはニッケルを含むＢＬＭ層１５を有する本発明の実施形態を開示した。しかし、チタンおよび銅、またはチタンおよびニッケルを含むＢＬＭ金属スタックが、本発明の実施に不可欠であるというわけではないこと、および本発明が、２層の金属層を有するＢＬＭのみに限定されるものでないことを理解されたい。本発明の実施に必要なのは、ＢＬＭ外層のエッチング液の使用のみであり、このエッチング液は、その後のＢＬＭ層のエッチングの際に、どんなＢＬＭ層エッチング液も浸透させないか、またはその後のエッチング液にさらしたときに保護層がエッチングされる場合でも、はんだバンプが実質的にエッチングされることのない速度でエッチングされるような保護層をはんだバンプ１７の表面に形成することのできるものでなければならない。例えば、層１５として使用することのできる金属は、チタンとの接合が良好で、良好な拡散障壁として機能するもので、はんだバンプ１７上に保護層を形成する溶液でエッチングできるものであればどんな金属でもよい。したがって本発明の代替実施形態では、白金またはパラジウムを含む金属層１５を使用する。当然ながら、他の金属層を使用するときには、先に概要を述べたエッチング液の濃度およびエッチングの時間を変える必要がある。本発明の方法を、その他の技術ではんだ接続を形成するのにも使用できることを理解されたい。さらに、本明細書に記載した相対的な大きさ、幾何学形状、材料およびプロセス・パラメータは、開示の実施形態の例にすぎないことを理解されたい。その他の実施形態では、実質的に同じ結果を得るために異なる大きさ、形状、材料、エッチング液濃度およびプロセスの設定などを利用することもできる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者リー，キャロライン・エスアメリカ合衆国・11365・ニューヨーク州・ニューヨーク・プレイス・196・48― 20 【要約の続き】＋Ｈ₂Ｏ溶液にバンプ（１７）をさらすことによって、Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプ（１７）の表面からＰｂＯ層（１８）を除去する。

Claims

【特許請求の範囲】１．Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプの存在下でウェーハの表面から金属層を除去する方法において、ａ）第１のエッチング液に前記ウェーハをさらして前記ウェーハの前記表面から第１の金属層を除去するとともに、前記Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプの上に保護層を形成するステップと、ｂ）第２のエッチング液に前記ウェーハをさらし、前記保護層の少なくとも一部分を前記Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプ上に残して、前記ウェーハの前記表面から第２の金属層を除去するステップと、ｃ）第３のエッチング液に前記ウェーハをさらすことによって、前記Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプから前記保護層を除去するステップとを含むことを特徴とする方法。２．前記第１の金属層が銅を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。３．前記第１の金属層がニッケルを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。４．前記第１の金属層がパラジウムを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。５．前記第１の金属層が白金を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。６．前記第２の金属層がチタンを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。７．前記第１のエッチング液が、Ｈ₂ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。８．前記第２のエッチング液が、ＣＨ₃ＣＯＯＨ＋ＮＨ₄Ｆ＋Ｈ₂Ｏを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。９．前記第２のエッチング液が、ＨＦ＋Ｈ₂Ｏを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。１０．前記第３のエッチング液が、ＨＣｌ＋ＮＨ₂ＣＳＮＨ₂＋ＮＨ₄Ｃｌ＋Ｈ₂Ｏを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。１１．前記第３のエッチング液が、２ＨＣＨ₃ＳＯ₃＋Ｈ₂Ｏを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。１２．前記Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプが、９７／３Ｐｂ／Ｓｎを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。１３．前記保護層がＰｂＯを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。１４．Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプの存在下で基板の表面からボール・リミッティング・メタラジ層を除去する方法において、ａ）前記基板の前記表面および前記Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプを第１のエッチング液にさらすことによって、第１の金属層を前記基板の前記表面から除去し、前記Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプの上にＰｂＯ層を形成するステップと、ｂ）前記基板の前記表面および前記Ｐｂ／Ｓｎバンプを第２のエッチング液にさらすことによって、第２の金属層を前記基板の前記表面から除去する一方、前記ＰｂＯ層の少なくとも一部分を前記Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプ上に残すステップと、ｃ）前記Ｐｂ／Ｓｎバンプを第３のエッチング液にさらして前記ＰｂＯ層を前記Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプから除去するステップとを含むことを特徴とする方法。１５．前記第１の金属層が銅を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。１６．前記第１の金属層がニッケルを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。１７．前記第１の金属層がパラジウムを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。１８．前記第１の金属層が白金を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。１９．前記第２の金属層がチタンを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。２０．前記第１のエッチング液が、Ｈ₂ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。２１．前記第２のエッチング液が、ＣＨ₃ＣＯＯＨ＋ＮＨ₄Ｆ＋Ｈ₂Ｏを含むことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。２２．前記第２のエッチング液が、ＨＦ＋Ｈ₂Ｏを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。２３．前記第３のエッチング液が、ＨＣｌ＋ＮＨ₂ＣＳＮＨ₂＋ＮＨ₄Ｃｌ＋Ｈ₂Ｏを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。２４．前記第３のエッチング液が、２ＨＣＨ₃ＳＯ₃＋Ｈ₂Ｏを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。２５．前記Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプが、９７／３Ｐｂ／Ｓｎを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。２６．Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプの存在下で基板の表面からボール・リミッティング・メタラジ層を除去する方法において、ａ）前記基板および前記Ｐｂ／ＳｎバンプをＨ₂ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏエッチング液にさらすことによって、銅の層を前記基板の前記表面から除去し、前記Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプの上にＰｂＯ層を形成すステップと、ｂ）前記基板および前記Ｐｂ／ＳｎバンプをＣＨ₃ＣＯＯＨ＋ＮＨ₄Ｆ＋Ｈ₂Ｏエッチング液にさらすことによって、チタンの層を前記基板の前記表面から除去する一方、前記ＰｂＯ層の少なくとも一部分を前記Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプ上に残すステップと、ｃ）前記Ｐｂ／ＳｎバンプをＨＣｌ＋ＮＨ₂ＣＳＮＨ₂＋ＮＨ₄Ｃｌ＋Ｈ₂Ｏ溶液にさらして、前記ＰｂＯ層を前記Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプから除去するステップとを含むことを特徴とする方法。２７．Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプの存在下で基板の表面からボール・リミッティング・メタラジ層を除去する方法において、ａ）前記基板および前記Ｐｂ／ＳｎバンプをＨ₂ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏエッチング液にさらすことによって、ニッケルの層を前記基板の前記表面から除去するとともに、前記Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプの上にＰｂＯ層を形成するステップと、ｂ）前記基板および前記Ｐｂ／ＳｎバンプをＨＦ＋Ｈ₂Ｏエッチング液にさらすことによって、チタンの層を前記基板の前記表面から除去する一方、前記ＰｂＯ層の少なくとも一部分を前記Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプ上に残すステップと、ｃ）前記Ｐｂ／Ｓｎバンプを２ＨＣＨ₃ＳＯ₃＋Ｈ₂Ｏ溶液にさらすして前記ＰｂＯ層を前記Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプから除去するステップとを含むことを特徴とする方法。２８．Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプの存在下で基板の表面からボール・リミッティング・メタラジ層を除去する方法において、ａ）前記基板の前記表面および前記Ｐｂ／Ｓｎバンプを第１のエッチング液にさらすことによって、第１の金属層を前記基板の前記表面から除去し、前記Ｐｂ／Ｓｎはんだバンプの上に保護層を形成すステップと、ｂ）前記基板の前記表面および前記Ｐｂ／Ｓｎバンプを第２のエッチング液にさらすことによって、第２の金属層を前記基板の前記表面から除去し、前記Ｐｂ／Ｓｎバンプが実質的にエッチングされることなく前記保護層が前記Ｐｂ／Ｓｎバンプから除去されるステップとを含むことを特徴とする方法。