(57)【要約】【課題】  バンプの形成方法及び構造の提供。【解決手段】  バンプ形成方法は、平坦化表面を具えた保護層で基板のボンディングパッドを被覆し、開口を保護層を貫通するよう形成してボンディングパッドの接触面を露出させ、及び、バンプを該接触面及び該平坦化表面上に形成する。該保護層は該平坦化表面を具えているため、ボンディングパッドを縮小でき、該保護層のボンディングパッド辺縁領域にあっての機械強度が増し、圧接時に、該バンプが比較的大きな有効領域を具え、異方性導電膜の選択空間が大きく、バンプ間隙内の短絡及び漏電確率が下がり、該バンプの圧接歩留り及び導電品質が向上される。【選択図】        図１１
2006303401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バンプの形成方法において、該バンプ形成方法はバンプを形成して基板上のボンディングパッドに電気的に接続するのに用いられ、
平坦化表面を具えた保護層を形成してボンディングパッドを被覆する工程と、
該保護層を貫通するように開口を形成してボンディングパッドの接触面を露出させる工程と、
該ボンディングパッドの該接触面上及び該保護層の該平坦化表面上にバンプを形成する工程と、
を包含することを特徴とする、バンプの形成方法。
【請求項２】
請求項１記載のバンプの形成方法において、平坦化表面を具えた保護層を形成する工程が、
第１膜層をボンディングパッドを被覆するようにボンディングパッド上に堆積させる工程と、
該第１膜層の表面を平坦化する工程と、
第２膜層を該第１膜層の上に堆積させる工程と、
を包含することを特徴とする、バンプの形成方法。
【請求項３】
請求項２記載のバンプの形成方法において、第２膜層が第１膜層より硬い少なくとも一層の材料を包含することを特徴とする、バンプの形成方法。
【請求項４】
請求項２記載のバンプの形成方法において、第１膜層が二酸化シリコン或いは酸化シリコンを包含し、第２膜層が窒化シリコン或いは窒化酸化シリコンを包含することを特徴とする、バンプの形成方法。
【請求項５】
請求項２記載のバンプの形成方法において、第１膜層が二酸化シリコン或いは酸化シリコンを包含し、第２膜層が窒化シリコン或いは窒化酸化シリコンと二酸化シリコン或いは酸化シリコンの積層を包含することを特徴とする、バンプの形成方法。
【請求項６】
請求項２記載のバンプの形成方法において、第１膜層の表面を平坦化する工程が、第１膜層をエッチバックする工程を包含することを特徴とする、バンプの形成方法。
【請求項７】
請求項６記載のバンプの形成方法において、第１膜層をエッチバックする工程が第１膜層に対する化学機械研磨の工程を包含することを特徴とする、バンプの形成方法。
【請求項８】
請求項１記載のバンプの形成方法において、平坦化表面を具えた保護層を形成する工程が、
ボンディングパッド上を被覆する積層を堆積させる工程と、
該積層の表面を平坦化する工程と、
を包含することを特徴とする、バンプの形成方法。
【請求項９】
請求項８記載のバンプの形成方法において、積層が、
第１膜層と、
該第１膜層の上に形成されて第１膜層よりも硬い第２膜層と、
を包含することを特徴とする、バンプの形成方法。
【請求項１０】
請求項９記載のバンプの形成方法において、第１膜層が二酸化シリコン或いは酸化シリコンを包含し、第２膜層が窒化シリコン或いは窒化酸化シリコンを包含することを特徴とする、バンプの形成方法。
【請求項１１】
請求項８記載のバンプの形成方法において、積層が、
第１膜層と、
該第１膜層の上に形成されて第１膜層よりも硬い第２膜層と、
該第２膜層の上に形成されて、第２膜層よりも軟らかい第３膜層と、
を包含することを特徴とする、バンプの形成方法。
【請求項１２】
請求項１１記載のバンプの形成方法において、第３膜層が二酸化シリコン或いは酸化シリコンを包含し、第２膜層が窒化シリコン或いは窒化酸化シリコンを包含することを特徴とする、バンプの形成方法。
【請求項１３】
請求項８記載のバンプの形成方法において、積層の表面を平坦化する工程が、該積層をエッチバックする工程を包含することを特徴とする、バンプの形成方法。
【請求項１４】
請求項１３記載のバンプの形成方法において、積層をエッチバックする工程が積層を化学機械研磨する工程を包含することを特徴とする、バンプの形成方法。
【請求項１５】
請求項１記載のバンプの形成方法において、開口がボンディングパッドの接触面上にあって細長形状を呈することを特徴とする、バンプの形成方法。
。
【請求項１６】
請求項１記載のバンプの形成方法において、バンプをボンディングパッドの接触面及び保護層の平坦化表面上に形成する工程は、
バンプ底層金属をボンディングパッドの該接触面上に第１面積を具備するように形成すると共に、保護層の平坦化表面上に、第１面積より大きい第２面積を具備するように形成する工程と、
バンプ底層金属に接触するバンプを形成する工程と、
を包含することを特徴とする、バンプの形成方法。
【請求項１７】
請求項１６記載のバンプの形成方法において、バンプ底層金属に接触するバンプを形成する工程が、
金膜を該バンプ底層金属上にスパッタにより形成する工程と、
該金膜より金バンプを成長させる工程と、
を包含することを特徴とする、バンプの形成方法。
【請求項１８】
請求項１記載のバンプの形成方法において、バンプをボンディングパッドの接触面及び保護層の平坦化表面上に形成する工程が、
バンプ底層金属をボンディングパッドの接触面及び保護層の平坦化表面上に形成する工程と、
バンプを該バンプ底層金属に接触するように形成してバンプの該バンプ底層金属と反対の面を平坦化表面となす工程と、
を包含することを特徴とする、バンプの形成方法。
【請求項１９】
請求項１８記載のバンプの形成方法において、バンプを該バンプ底層金属に接触するように形成する工程が、
金膜を該バンプ底層金属上にスパッタにより形成する工程と、
該金膜より金バンプを成長させる工程と、
を包含することを特徴とする、バンプの形成方法。
【請求項２０】
請求項１記載のバンプの形成方法において、バンプの面積がボンディングパッドの面積より大きいことを特徴とする、バンプの形成方法。
【請求項２１】
バンプ構造において、該バンプ構造は基板上のボンディングパッドとの接続に用いられ、該バンプ構造は、
ボンディングパッドの一部分を被覆し平坦化表面を具えた保護層と、
該ボンディングパッドの該保護層で未被覆の接触面及び該保護層の該平坦化表面に接触するバンプと、
を包含することを特徴とする、バンプ構造。
【請求項２２】
請求項２１記載のバンプ構造において、保護層が、
平坦化表面を具えた第１膜層と、
該第１膜層上にある第２膜層と、
を包含することを特徴とする、バンプ構造。
【請求項２３】
請求項２２記載のバンプ構造において、第２膜層が第１膜層より硬い少なくとも一層の材料を包含することを特徴とする、バンプ構造。
【請求項２４】
請求項２２記載のバンプ構造において、第１膜層が二酸化シリコン或いは酸化シリコンを包含し、第２膜層が窒化シリコン或いは窒化酸化シリコンを包含することを特徴とする、バンプ構造。
【請求項２５】
請求項２２記載のバンプ構造において、第１膜層が二酸化シリコン或いは酸化シリコンを包含し、第２膜層が窒化シリコン或いは窒化酸化シリコンと二酸化シリコン或いは酸化シリコンの積層を包含することを特徴とする、バンプ構造。
【請求項２６】
請求項２１記載のバンプ構造において、保護層が、
第１膜層と、
該第１膜層上にあり平坦化表面を具えた第２膜層と、
を包含することを特徴とする、バンプ構造。
【請求項２７】
請求項２６記載のバンプ構造において、第２膜層が第１膜層より硬い少なくとも一層の材料を包含することを特徴とする、バンプ構造。
【請求項２８】
請求項２６記載のバンプ構造において、第１膜層が二酸化シリコン或いは酸化シリコンを包含し、第２膜層が窒化シリコン或いは窒化酸化シリコンを包含することを特徴とする、バンプ構造。
【請求項２９】
請求項２６記載のバンプ構造において、第１膜層が二酸化シリコン或いは酸化シリコンを包含し、第２膜層が窒化シリコン或いは窒化酸化シリコンと二酸化シリコン或いは酸化シリコンの積層を包含することを特徴とする、バンプ構造。
【請求項３０】
請求項２１記載のバンプ構造において、保護層が二つの膜層と該二つの膜層に挟まれた該二つの膜層より硬い膜層を包含することを特徴とする、バンプ構造。
【請求項３１】
請求項２１記載のバンプ構造において、ボンディングパッドの保護層で未被覆の接触面が細長形状を呈することを特徴とする、バンプ構造。
【請求項３２】
請求項２１記載のバンプ構造において、
ボンディングパッドの該接触面上に第１面積を具備すると共に、保護層の平坦化表面上に、第１面積より大きい第２面積を具備するように形成されたバンプ底層金属と、
バンプ底層金属上に接触するバンプと、
を包含することを特徴とする、バンプ構造。
【請求項３３】
請求項３２記載のバンプ構造において、
バンプ底層金属上の金膜と、
該金膜上の金バンプと、
を包含することを特徴とする、バンプ構造。
【請求項３４】
請求項２１記載のバンプ構造において、
ボンディングパッドの保護層により未被覆の接触面と保護層の平坦化表面上にあるバンプ底層金属と、
該バンプ底層金属に接触し、該バンプ底層金属との接触面の反対の面が平坦化表面とされたバンプと、
を包含することを特徴とする、バンプ構造。
【請求項３５】
請求項２１記載のバンプ構造において、バンプの面積がボンディングパッドの面積より大きいことを特徴とする、バンプ構造。
【請求項３６】
バンプ圧着構造において、第１基板上のボンディングパッドと第２基板上の導線を電気的に接続するのに用いられ、該バンプ圧着構造は、
ボンディングパッドの一部分を被覆し平坦化表面を具えた保護層と、
ボンディングパッドの保護層により未被覆の接触面及び該保護層の平坦化表面に接触し、該保護層の平坦化表面と反対側にある平坦化表面を具えたバンプと、
該バンプの平坦化表面と該導線との間に圧迫される複数の導電粒子と、
を包含したことを特徴とする、バンプ圧着構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種のバンプの形成方法及び構造に係り、特に、平坦化バンプ形成方法及びそれにより形成される構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤボンディング、テープ自動ボンディング（ＴＡＢ）、及びフリップチップ（ｆｌｉｐ  ｃｈｉｐ）ボンディングはＩＣパッケージの典型的技術である。一般に、ワイヤボンディングは約３００個の接点以下の低密度配線パッケージに応用され、ＴＡＢを応用する高配線密度パッケージは約６００個の接点を具え、フリップチップボンディングは６００個以上の接点の更に高い配線密度パッケージを提供する。フリップチップボンディングを使用するパッケージは、先ずＩＣのボンディングパッド上にバンプを成長させて、チップオンガラス（ＣＯＧ）、チップオンボード（ＣＯＢ）、チップオンフィルム（ＣＯＦ）或いはその他のパッケージプロセス中で圧着を行なえるようにする必要がある。電気信号干渉を減らし、接着性と導電性を増すため、一般にバンプの多くには金材質が採用され、このためにバンプの製作は金がかかり且つ困難なものとなっている。このためバンプ形成方法と構造はパッケージ技術の改良の重要な課題となっている。
【０００３】
また一方で、パッケージの密度及び性能表現はチップのサイズ及び性能表現を制限する。ＩＣが不断に縮小される状況にあって、パッケージの密度及び性能表現を高めることができず、例えばバンプのサイズ及びピッチが制限されるか、或いはバンプの伝導性能が十分に良好でないと、パッケージがチップサイズの縮小のネックとなる。
【０００４】
図１は周知の金バンプ構造１０を示す。基板１２上のボンディングパッド１４は保護層１６で一部が被覆され、バンプ底層金属（Ｕｎｄｅｒ−Ｂｕｍｐ  Ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ；ＵＢＭ）１８はボンディングパッド１４の露出した接触面上と保護層１６上を被覆し、金膜２０と金バンプ２２がＵＢＭ１８上を被覆する。典型的には、ボンディングパッド１４の材質はアルミニウムとされ、保護層１６は一層の二酸化シリコン２４及び一層の窒化シリコン２６を包含し、ＵＢＭ１８はチタン及びタングステンの積層とされる。金膜２０はスパッタ法で形成され、その結晶粒子は比較的細密であり、金バンプ２２とＵＢＭ１８の間の接着力を増し、金バンプ２２は電気めっき法で形成され、その結晶粒子は比較的大きく、高度は比較的高い。保護層１６はボンディングパッド１４の辺縁で階段（ｓｔｅｐ）２８を形成し、金バンプ２２の上表面辺縁にも階段３０が形成され、これにより中心の凹領域が圧着時の有効領域３２とされ、この上表面の粗さｈは約２μｍである。十分に大きな有効領域３２を得るためには、ボンディングパッド１４が大きくなければならない。図２に示されるように、バンプ２２の幅を増すだけでは、バンプ２２の上表面は不平坦であるため、増加した領域は依然として無効領域３４であり、有効領域３２のサイズは改変しない。図３は基板１２上に複数のバンプ２２がある状況を示し、ボンディングパッド１４の幅はｗ１、バンプ間隙はｇ、バンプピッチはｐとされ、バンプ２２の幅ｗ２はボンディングパッド１４の幅ｗ１より大きくなく、これにより有効領域３２はボンディングパッド１４に較べて非常に小さい。有効領域３２を増加するには、ボンディングパッド１４を大きくする必要があり、このためチップの接点密度が低くなり、チップサイズも縮小不能となる。大きなボンディングパッド１４は大きなバンプピッチｐをもたらし、バンプ間隙ｇが不変であれば、接点密度を高めるにはボンディングパッド１４を縮小するしかないが、ボンディングパッド１４の縮小は有効領域３２の縮小をもたらすため、周知の技術では克服できない困難がある。
【０００５】
周知のバンプ形成方法は図４から図８に示されるようである。まず図４に示されるように、厚さ約１．２μｍの保護層１６を基板１２のボンディングパッド１４上を被覆するように堆積させる。続いて図５に示されるように、保護層１６をエッチングして開口３６を形成して一部のボンディングパッド１４を露出させる。ボンディングパッド１４の辺縁に形成された階段３８は、保護層１６の厚さが厚くなるほど階段３８の高さは高くなり、開口３６は深くなる。続いて図６に示されるように、厚さ約８００Åのチタン／タングステンを堆積させてＵＢＭ  １８となし、及び、厚さ約８００Åの金膜２０を堆積させる。階段３８のため、形成される階段４０は更に広くなり、ＵＢＭ  １８の厚さが増すほど、凹部４２の幅は狭くなる。ＵＢＭ  １８と金膜２０をパターン化した後は図７のようになる。更に図８に示されるように、金膜２０より厚さ約１７μｍの金バンプ２２を成長させる。前述の工程中に示されるように、階段３８は回避できず、これにより最終的には比較的小さい面積の有効領域３２が獲得されるのは必定であり、且つ保護層１６が厚くなるほど、粗さｈは大きくなり、ＵＢＭ  １８は厚くなり、有効領域３２は小さくなる。ＩＣ工程はデバイスサイズを縮小できるが、後続のパッケージ技術はデバイスサイズの縮小速度に追いつかず、このためにチップの最小サイズを制限する。
【０００６】
周知のバンプ構造は圧着時にも欠点を有する。図９に示されるＣＯＧ構造４４を参照されたい。バンプ２２をガラス基板４６上の導線４８に圧着する時、両者の間に使用される異方性導電膜（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ；ＡＣＦ）５０を界面とする。ＡＣＦは一種の導電粒子を含有するゲル状ポリエチレン（ＰＥ）であり、その導電粒子が圧着時に圧迫されて圧着方向上で伝導経路を形成する。バンプ２２表面の粗さは約２μｍで、これによりＡＣＦ  ５０中の導電粒子５２の粒径は３μｍより大きくなければバンプ２２と導線４８の間に良好な伝導を獲得させられない。しかし、粒径が比較的大きい導電粒子５２は圧着時に有効領域３２内に捕獲される数量が比較的少なく、このため接触抵抗が比較的大きくなり、圧着後の導電品質が低くなる。粒径が比較的小さい導電粒子５２を使用すると、バンプ２２と導線４８の間の良好な接続を提供できず、これにより周知の技術は克服できない困難を有している。ＩＣのサイズの縮小と高ピン数（Ｉ／Ｏ  ｃｏｕｎｔ）要求に伴い、ＩＣのボンディングパッド１４も縮小され、有効領域３２もこれにより縮小され、このため圧着歩留りと圧着後の導電品質の低下がもたらされる。更に、フリップチップパッケージの本質的な欠点はバンプ２２辺縁領域５８の機械強度が脆弱であり、横方向の引っ張りにより破裂しやすいことである。しかし、バンプ２２表面に比較的小さい粗さｈを得させるには、階段２８の高さを減らさねばならず、そのためには保護層１６の厚さを薄くしなければならないため、この機械強度が脆弱である欠点は克服できない。
【０００７】
このため改良されたバンプの形成方法及び構造が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的の一つは、平坦化バンプ形成方法と構造を提供し、周知の技術の数々の欠点を改善することにある。
【０００９】
本発明によると、バンプ形成方法は、平坦化表面を具えた保護層で基板上のボンディングパッドを被覆し、保護層を貫通する開口を形成してボンディングパッドの接触面を露出させ、バンプをボンディングパッドの該接触面及び保護層の該平坦化表面上に形成する。
【００１０】
本発明によると、バンプ構造は、基板上のボンディングパッドの一部分を被覆する平坦化表面を具えた保護層と、該ボンディングパッドの保護層により未被覆の接触面及び該保護層の平坦化表面に接触するバンプとを包含する。
【００１１】
好ましくは、該保護層は硬度の異なる複数の膜を堆積してなるものとする。
【００１２】
好ましくは、該接触面は細長形状とする。
【００１３】
該保護層は平坦化表面を具えているため、該ボンディングパッドを縮小でき、該保護層の該ボンディングパッド辺縁領域の機械強度が増し、圧着金バンプに、該バンプが比較的大きな有効領域を具え、異方性導電膜の選択空間が大きくなり、バンプ間隙内の短絡及び漏電率が低くなり、バンプの圧着歩留りと導電品質が高められる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の発明は、バンプの形成方法において、該バンプ形成方法はバンプを形成して基板上のボンディングパッドに電気的に接続するのに用いられ、
平坦化表面を具えた保護層を形成してボンディングパッドを被覆する工程と、
該保護層を貫通するように開口を形成してボンディングパッドの接触面を露出させる工程と、
該ボンディングパッドの該接触面上及び該保護層の該平坦化表面上にバンプを形成する工程と、
を包含することを特徴とする、バンプの形成方法としている。
請求項２の発明は、請求項１記載のバンプの形成方法において、平坦化表面を具えた保護層を形成する工程が、
第１膜層をボンディングパッドを被覆するようにボンディングパッド上に堆積させる工程と、
該第１膜層の表面を平坦化する工程と、
第２膜層を該第１膜層の上に堆積させる工程と、
を包含することを特徴とする、バンプの形成方法としている。
請求項３の発明は、請求項２記載のバンプの形成方法において、第２膜層が第１膜層より硬い少なくとも一層の材料を包含することを特徴とする、バンプの形成方法としている。
請求項４の発明は、請求項２記載のバンプの形成方法において、第１膜層が二酸化シリコン或いは酸化シリコンを包含し、第２膜層が窒化シリコン或いは窒化酸化シリコンを包含することを特徴とする、バンプの形成方法としている。
請求項５の発明は、請求項２記載のバンプの形成方法において、第１膜層が二酸化シリコン或いは酸化シリコンを包含し、第２膜層が窒化シリコン或いは窒化酸化シリコンと二酸化シリコン或いは酸化シリコンの積層を包含することを特徴とする、バンプの形成方法としている。
請求項６の発明は、請求項２記載のバンプの形成方法において、第１膜層の表面を平坦化する工程が、第１膜層をエッチバックする工程を包含することを特徴とする、バンプの形成方法としている。
請求項７の発明は、請求項６記載のバンプの形成方法において、第１膜層をエッチバックする工程が第１膜層に対する化学機械研磨の工程を包含することを特徴とする、バンプの形成方法としている。
請求項８の発明は、請求項１記載のバンプの形成方法において、平坦化表面を具えた保護層を形成する工程が、
ボンディングパッド上を被覆する積層を堆積させる工程と、
該積層の表面を平坦化する工程と、
を包含することを特徴とする、バンプの形成方法としている。
請求項９の発明は、請求項８記載のバンプの形成方法において、積層が、
第１膜層と、
該第１膜層の上に形成されて第１膜層よりも硬い第２膜層と、
を包含することを特徴とする、バンプの形成方法としている。
請求項１０の発明は、請求項９記載のバンプの形成方法において、第１膜層が二酸化シリコン或いは酸化シリコンを包含し、第２膜層が窒化シリコン或いは窒化酸化シリコンを包含することを特徴とする、バンプの形成方法としている。
請求項１１の発明は、請求項８記載のバンプの形成方法において、積層が、
第１膜層と、
該第１膜層の上に形成されて第１膜層よりも硬い第２膜層と、
該第２膜層の上に形成されて、第２膜層よりも軟らかい第３膜層と、
を包含することを特徴とする、バンプの形成方法としている。
請求項１２の発明は、請求項１１記載のバンプの形成方法において、第３膜層が二酸化シリコン或いは酸化シリコンを包含し、第２膜層が窒化シリコン或いは窒化酸化シリコンを包含することを特徴とする、バンプの形成方法としている。
請求項１３の発明は、請求項８記載のバンプの形成方法において、積層の表面を平坦化する工程が、該積層をエッチバックする工程を包含することを特徴とする、バンプの形成方法としている。
請求項１４の発明は、請求項１３記載のバンプの形成方法において、積層をエッチバックする工程が積層を化学機械研磨する工程を包含することを特徴とする、バンプの形成方法としている。
請求項１５の発明は、請求項１記載のバンプの形成方法において、開口がボンディングパッドの接触面上にあって細長形状を呈することを特徴とする、バンプの形成方法としている。
請求項１６の発明は、請求項１記載のバンプの形成方法において、バンプをボンディングパッドの接触面及び保護層の平坦化表面上に形成する工程は、
バンプ底層金属をボンディングパッドの該接触面上に第１面積を具備するように形成すると共に、保護層の平坦化表面上に、第１面積より大きい第２面積を具備するように形成する工程と、
バンプ底層金属に接触するバンプを形成する工程と、
を包含することを特徴とする、バンプの形成方法としている。
請求項１７の発明は、請求項１６記載のバンプの形成方法において、バンプ底層金属に接触するバンプを形成する工程が、
金膜を該バンプ底層金属上にスパッタにより形成する工程と、
該金膜より金バンプを成長させる工程と、
を包含することを特徴とする、バンプの形成方法としている。
請求項１８の発明は、請求項１記載のバンプの形成方法において、バンプをボンディングパッドの接触面及び保護層の平坦化表面上に形成する工程が、
バンプ底層金属をボンディングパッドの接触面及び保護層の平坦化表面上に形成する工程と、
バンプを該バンプ底層金属に接触するように形成してバンプの該バンプ底層金属と反対の面を平坦化表面となす工程と、
を包含することを特徴とする、バンプの形成方法としている。
請求項１９の発明は、請求項１８記載のバンプの形成方法において、バンプを該バンプ底層金属に接触するように形成する工程が、
金膜を該バンプ底層金属上にスパッタにより形成する工程と、
該金膜より金バンプを成長させる工程と、
を包含することを特徴とする、バンプの形成方法としている。
請求項２０の発明は、請求項１記載のバンプの形成方法において、バンプの面積がボンディングパッドの面積より大きいことを特徴とする、バンプの形成方法としている。
請求項２１の発明は、バンプ構造において、該バンプ構造は基板上のボンディングパッドとの接続に用いられ、該バンプ構造は、
ボンディングパッドの一部分を被覆し平坦化表面を具えた保護層と、
該ボンディングパッドの該保護層で未被覆の接触面及び該保護層の該平坦化表面に接触するバンプと、
を包含することを特徴とする、バンプ構造としている。
請求項２２の発明は、請求項２１記載のバンプ構造において、保護層が、
平坦化表面を具えた第１膜層と、
該第１膜層上にある第２膜層と、
を包含することを特徴とする、バンプ構造としている。
請求項２３の発明は、請求項２２記載のバンプ構造において、第２膜層が第１膜層より硬い少なくとも一層の材料を包含することを特徴とする、バンプ構造としている。
請求項２４の発明は、請求項２２記載のバンプ構造において、第１膜層が二酸化シリコン或いは酸化シリコンを包含し、第２膜層が窒化シリコン或いは窒化酸化シリコンを包含することを特徴とする、バンプ構造としている。
請求項２５の発明は、請求項２２記載のバンプ構造において、第１膜層が二酸化シリコン或いは酸化シリコンを包含し、第２膜層が窒化シリコン或いは窒化酸化シリコンと二酸化シリコン或いは酸化シリコンの積層を包含することを特徴とする、バンプ構造としている。
請求項２６の発明は、請求項２１記載のバンプ構造において、保護層が、
第１膜層と、
該第１膜層上にあり平坦化表面を具えた第２膜層と、
を包含することを特徴とする、バンプ構造としている。
請求項２７の発明は、請求項２６記載のバンプ構造において、第２膜層が第１膜層より硬い少なくとも一層の材料を包含することを特徴とする、バンプ構造としている。
請求項２８の発明は、請求項２６記載のバンプ構造において、第１膜層が二酸化シリコン或いは酸化シリコンを包含し、第２膜層が窒化シリコン或いは窒化酸化シリコンを包含することを特徴とする、バンプ構造としている。
請求項２９の発明は、請求項２６記載のバンプ構造において、第１膜層が二酸化シリコン或いは酸化シリコンを包含し、第２膜層が窒化シリコン或いは窒化酸化シリコンと二酸化シリコン或いは酸化シリコンの積層を包含することを特徴とする、バンプ構造としている。
請求項３０の発明は、請求項２１記載のバンプ構造において、保護層が二つの膜層と該二つの膜層に挟まれた該二つの膜層より硬い膜層を包含することを特徴とする、バンプ構造としている。
請求項３１の発明は、請求項２１記載のバンプ構造において、ボンディングパッドの保護層で未被覆の接触面が細長形状を呈することを特徴とする、バンプ構造としている。
請求項３２の発明は、請求項２１記載のバンプ構造において、
ボンディングパッドの該接触面上に第１面積を具備すると共に、保護層の平坦化表面上に、第１面積より大きい第２面積を具備するように形成されたバンプ底層金属と、
バンプ底層金属上に接触するバンプと、
を包含することを特徴とする、バンプ構造としている。
請求項３３の発明は、請求項３２記載のバンプ構造において、
バンプ底層金属上の金膜と、
該金膜上の金バンプと、
を包含することを特徴とする、バンプ構造としている。
請求項３４の発明は、請求項２１記載のバンプ構造において、
ボンディングパッドの保護層により未被覆の接触面と保護層の平坦化表面上にあるバンプ底層金属と、
該バンプ底層金属に接触し、該バンプ底層金属との接触面の反対の面が平坦化表面とされたバンプと、
を包含することを特徴とする、バンプ構造としている。
請求項３５の発明は、請求項２１記載のバンプ構造において、バンプの面積がボンディングパッドの面積より大きいことを特徴とする、バンプ構造としている。
請求項３６の発明は、バンプ圧着構造において、第１基板上のボンディングパッドと第２基板上の導線を電気的に接続するのに用いられ、該バンプ圧着構造は、
ボンディングパッドの一部分を被覆し平坦化表面を具えた保護層と、
ボンディングパッドの保護層により未被覆の接触面及び該保護層の平坦化表面に接触し、該保護層の平坦化表面と反対側にある平坦化表面を具えたバンプと、
該バンプの平坦化表面と該導線との間に圧迫される複数の導電粒子と、
を包含したことを特徴とする、バンプ圧着構造としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、保護層が平坦化表面を具えているため、該ボンディングパッドを縮小でき、該保護層の該ボンディングパッド辺縁領域の機械強度が増し、圧着金バンプに、該バンプが比較的大きな有効領域を具え、異方性導電膜の選択空間が大きくなり、バンプ間隙内の短絡及び漏電率が低くなり、バンプの圧着歩留りと導電品質が高められる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の金バンプ構造６０は図１０及び図１１のようであり、その平面図は図１２及び１３のようである。図１０、図１１に示されるように、バンプ構造６０中にあって、平坦化表面を具えた保護層６４が基板１２のボンディングパッド６２上を被覆し、ＵＢＭ  １８及び金膜２０がボンディングパッド６２と保護層６４上に堆積され、金バンプ６６は金膜２０上に位置する。ボンディングパッド６２の材質はアルミニウム、アルミニウム合金、或いはその他の高い導電性を有する金属或いは合金とされる。保護層６４は一層或いは多層の二酸化シリコン、窒化シリコン或いはその他の抗化性が強い材料或いはその組合せで構成され、その下方の基板１２内の回路を保護する。ＵＢＭ  １８はボンディングパッド６２を保護して後続工程中に各種の化学分子がボンディングパッド６２に進入して製品の電気性能に影響を与えるのを防止すると共に、金膜２０とボンディングパッド６２の間の接着性を高める。ある実施例ではボンディングパッド６２はアルミニウム、ＵＢＭ  １８はチタンとタングステンを包含し、チタンは底層にあり、アルミニウムとの良好な結合面を有し、タングステンは上層とされて、金との良好な結合面を有する。図１０に示されるように、ボンディングパッド６２のＸ方向上の幅ｗ１ｘは周知のボンディングパッドより遥かに小さく、バンプ６６のＸ方向上の幅ｗ２ｘも比較的小さく、これによりバンプピッチｐは大幅に縮小される。Ｙ方向上にあっては、図１１に示されるように、ボンディングパッド６２の幅ｗ１ｙは周知のボンディングパッドより小さいが、バンプ６６の幅ｗ２ｙはボンディングパッドの幅ｗ１ｙより遥かに大きい。ボンディングパッド６２が比較的小さいため、バンプ６６の上表面中心の凹領域（無効領域６８）は更に縮小されうる。もしＵＢＭ  １８が比較的厚ければ、凹領域（無効領域６８）は完全に消失しうる。平坦化表面を具えた保護層６４の使用により、バンプ６６の上表面の大部分は平坦化された領域（有効領域７０）とされ、圧着時の有効領域とされる。周知のバンプ構造１０とは異なり、バンプ６６の有効領域７０は上表面の周囲にあり、中心ではなく、即ち、保護層６４の上方の領域にある。
【００１７】
図１２は更にバンプ６６とボンディングパッド６２の関係を示し、比較のため、周知のバンプ２２とボンディングパッド１４も図１２の右側に表示している。周知のバンプ構造１０にあっては、ボンディングパッド１４はバンプ２２より大きく、バンプ２２に十分な有効領域を得させるためには、ボンディングパッド１４を縮小できない。本発明のバンプ構造６０にあっては、ボンディングパッド６２の露出してバンプ６６との接続に供される接触面７２は細長形状とされる。周知のバンプ構造１０にあっては、ボンディングパッド１４の露出してバンプ２２との接続に供される接触面７４の、Ｘ方向とＹ方向上の幅は接近する。図１３は基板１２上に高密度のバンプ６６を形成した表示図であり、バンプ６６は細長状にＹ方向に延伸される。Ｘ方向にあっては、ボンディングパッド６２は縮小可能であり、これによりバンプ６６は更に緊密に配列され、バンプ６６の平坦化領域（有効領域７０）を増すならば、そのＹ方向の幅を増すことで達成される。ボンディングパッド６２が縮小されうるため、同じサイズのＩＣ中に更に多くのバンプ６６を収容でき、ＩＣの接点密度及びピン数を増すことができる。
【００１８】
図１４から図２０は本発明のバンプ形成工程を示す。図１４では、厚さ約１０００から１２００Åの二酸化シリコン或いは酸化シリコンの膜層７６を堆積させて基板１２上のボンディングパッド６２を被覆させる。図１５では、例えば化学機械研磨法（ＣＭＰ）で膜層７６をエッチバックして約６００から８００Åの厚さを残し、これによりそれに平坦化表面７８を具備させる。図１６では、膜層７６の上に窒化シリコン或いは窒化酸化シリコンの膜層８０を約３００から５００Åの厚さに堆積させ、膜層７６の平坦化表面７８により、膜層８０も平坦化表面８２を具える。膜層７６及び８０は図１０中の保護層６４とされる。好ましくは、膜層８０の材質は、膜層７６より硬く、比較的軟らかい膜層７６が基板１２及びボンディングパッド６２の表面の保護に用いられ、比較的硬い膜層８０が外力に対する抵抗に用いられる。図１７では、膜層８０及び７６をエッチングして平坦化表面８２より膜層８０及び７６を貫通する開口８４を形成し、ボンディングパッド６２の接触面７２を露出させる。図１８では、ボンディングパッド６２の接触面７２及び膜層８０の平坦化表面８２末にスパッタ法で例えばチタン及びタングステンを約８００Å厚さに堆積させてＵＢＭ  １８となし、更にこのＵＢＭ  １８上にスパッタ法で厚さ約８００Åの金膜２０を堆積させる。図１９に示されるように、電気めっき法で金膜２０より金バンプ６６を約１５から２０μｍ厚さに成長させる。先のステップ中で平坦化表面を具えた保護層が形成され、これによりバンプ６６の上表面中心の凹領域（無効領域６８）は非常に小さいか或いは凹領域がなく、ほとんどが平坦化領域（有効領域７０）とされる。
【００１９】
図２１から図２４は本発明のもう一つのバンプ形成工程を示す。図２１中、連続して膜層７６及び８０を堆積させて基板１２上のボンディングパッド６２を被覆する。好ましくは、膜層８０の材質は膜層７６の材質よりも硬く、比較的軟らかい膜層７６が基板１２及びボンディングパッド６２の接触面の保護に用いられ、比較的硬い膜層８０が外力に対する抵抗に用いられる。例えば膜層７６は二酸化シリコン或いは酸化シリコンを包含し、厚さは約２００から８００Åとされ、膜層８０は窒化シリコン或いは窒化酸化シリコンを包含し、厚さは約３００から５００Åとされる。図２２中にあって、例えばＣＭＰでエッチバックし、膜層７６及び８０の総合厚さを約６００から１０００Åとなし、これにより平坦化表面８６を形成する。図２３にあって、開口８４を形成してボンディングパッド６２の接触面７２を露出させる。図２４にあってスパッタ法で例えばチタン及びタングステンをボンディングパッド６２の接触面７２及び平坦化表面８６上に厚さ約８００Åに堆積させてＵＢＭ  １８となし、更にスパッタ法でＵＢＭ  １８上に金膜２０を厚さ約８００Åに堆積させ、金膜２０及びＵＢＭ  １８をパターン化し、電気めっき法で金膜２０よりバンプ６６を約１５から２０μｍ厚さに成長させる。以上のステップ中に形成される平坦化表面８６により、バンプ６６の上表面中心の凹領域（無効領域６８）は非常に小さいか或いはなくなり、ほとんどが平坦化領域（有効領域７０）となる。
【００２０】
本発明のバンプ形成工程中、平坦か表面を具えた保護層６４を使用するために、ＵＢＭ  １８の平坦化表面上の面積を接触面７２の面積より遥かに大きくすることができ、非常に大きな有効領域７０を獲得でき、これによりボンディングパッド６２を縮小できる。
【００２１】
図２５はバンプ６６をガラス基板４６上の導線４８に圧接する構造８８を表示し、周知のＣＯＧ構造４４とは異なり、バンプ６６が提供する圧着の有効領域は平坦化領域（有効領域７０）であり、表面粗さの問題がないため、ＡＣＦ  ９０中の導電粒子９２の粒径に比較的大きな選択空間があり、例えば１から５μｍとされ、即ち粒径が比較的小さい導電粒子９２を使用しつつ良好な導電品質を獲得できる。有効領域７０は平坦化領域とされるため、その面積は比較的大きく、これにより圧着時の有効領域７０が比較的多くの導電粒子９２を獲得でき、粒径が比較的小さい導電粒子９２を使用すると、捕獲の数量が更に多いため、導電品質が更に良好となる。また、粒径が比較的小さい導電粒子９２を使用すると、バンプ間隙９４内の導電粒子９２が押圧されて短絡或いは漏電を発生する確率が低くなる。更に、平坦化表面を具えた保護層６４の使用により、バンプ６６辺縁領域９６の機械強度が高められ、破裂を発生しにくくなる。バンプ構造６０中に平坦化表面を具えた保護層６４を使用したことにより、その厚さが制限されなくなる。図２６は一つの実施例を示し、保護層６４は膜層７６、８０及び９８を包含し、膜層７６及び９８に二酸化シリコン或いは酸化シリコンが使用され、膜層８０に窒化シリコン或いは窒化酸化シリコンが使用され、並びに膜層７６、８０、９８の総厚さが１．２μｍ以上に増され、これにより機械強度が高められている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】周知の金バンプ構造の断面図である。
【図２】図１中のバンプ２２の拡大図である。
【図３】周知の基板１２上に複数のバンプ２２を設けた構造の表示図である。
【図４】周知の金バンプ形成工程表示図である。
【図５】周知の金バンプ形成工程表示図である。
【図６】周知の金バンプ形成工程表示図である。
【図７】周知の金バンプ形成工程表示図である。
【図８】周知の金バンプ形成工程表示図である。
【図９】周知のＣＯＧ構造表示図である。
【図１０】本発明の金バンプ構造の断面図である。
【図１１】本発明の金バンプ構造の断面図である。
【図１２】本発明の金バンプ構造の平面図である。
【図１３】本発明の金バンプ構造の平面図である。
【図１４】本発明の第１実施例の金バンプ形成工程表示図である。
【図１５】本発明の第１実施例の金バンプ形成工程表示図である。
【図１６】本発明の第１実施例の金バンプ形成工程表示図である。
【図１７】本発明の第１実施例の金バンプ形成工程表示図である。
【図１８】本発明の第１実施例の金バンプ形成工程表示図である。
【図１９】本発明の第１実施例の金バンプ形成工程表示図である。
【図２０】本発明の第１実施例の金バンプ形成工程表示図である。
【図２１】本発明の第２実施例の金バンプ形成工程表示図である。
【図２２】本発明の第２実施例の金バンプ形成工程表示図である。
【図２３】本発明の第２実施例の金バンプ形成工程表示図である。
【図２４】本発明の第２実施例の金バンプ形成工程表示図である。
【図２５】本発明のＣＯＧ構造表示図である。
【図２６】本発明の保護層厚さを増した金バンプ構造表示図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  バンプ構造                  １２  基板
１４  ボンディングパッド          １６  保護層
１８  バンプ底層金属（又はＵＢＭ）  ２０  金膜
２２  バンプ                        ２４  二酸化シリコン
２６  窒化シリコン                  ２８  階段
３０  階段                          ３２  有効領域
３４  無効領域                      ３６  開口
３８  階段                          ４０  階段
４２  凹部                          ４４  ＣＯＧ構造
４６  ガラス基板                    ４８  導線
５０  異方性導電膜                  ５２  導電粒子
５４  バンプ間隙                    ５６  導電粒子
５８  辺縁領域                      ６０  バンプ構造
６２  ボンディングパッド            ６４  保護層
６６  バンプ                        ６８  無効領域
７０  有効領域                      ７２  接触面
７４  接触面                        ７６  膜層
７８  平坦化表面                    ８０  膜層
８２  平坦化表面                    ８４  開口
８６  平坦化表面                    ８８  ＣＯＧ構造
９０  異方性導電膜                  ９２  導電粒子
９４  バンプ間隙                    ９６  辺縁領域
９８  膜層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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