(57)【要約】本発明の目的は、溶融化した金属化合物を半導体素子上にバンプを形成することで、バンプの不良率を最小化し、初期投資費用を低めるとともに、多量の半導体素子に対するバンプ形成工程のみならず少量の半導体素子に対する形成工程も容易に実施することができる半導体素子のバンプ形成方法を提供することである。この方法は、所定直径を有する溶融化した金属化合物（４０）を所定速度で半導体素子上にメタルゼッティングしてバンプ（５０）を形成するバンプ形成段階（１００）と、形成されたバンプに所定の熱を加えてバンプをボール形状に形成させるリフロー段階（２００）とを含んでなる。【選択図】図１
2008518428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子上に形成されている電極パッドに電気的接続性を向上させるためのバンプを形成する半導体ウェハーのバンプ形成方法において、
所定直径を有する溶融化した金属化合物を所定速度で半導体素子上にメタルゼッティングしてバンプを形成するバンプ形成段階と；
形成されたバンプに所定の熱を加えてバンプをボール形状に形成させるリフロー段階と；
を含んでなることを特徴とする半導体素子のバンプ形成方法。
【請求項２】
前記溶融化した金属化合物は、スズと鉛を所定の割合で溶融混合してなることを特徴とする、請求項１に記載の半導体素子のバンプ形成方法。
【請求項３】
前記溶融化した金属化合物は、スズと銀と銅を所定の割合で溶融混合してなることを特徴とする、請求項１に記載の半導体素子のバンプ形成方法。
【請求項４】
前記溶融化した金属化合物は、スズと銅を所定の割合で溶融混合してなることを特徴とする、請求項１に記載の半導体ウェハーのバンプ形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体素子のバンプ形成方法に係り、より詳しくは、流体を使用して半導体素子上にバンプを形成することによって、バンプの不良率を最小化することができるのみならず、初期投資費用が非常に低くなりながらも、多量の半導体素子に対するバンプ形成工程はもちろん、少量の半導体素子に対してもバンプ形成工程を容易に実施することができるようにした半導体素子のバンプ形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体素子は、数十の半導体チップが形成され、前記半導体チップのそれぞれ上には、基板との接合の時、電気的接続性を向上させるバンプが形成される電極パッドが形成されている。
【０００３】
このような電極パッド上にバンプを形成する従来の方法には、スクリーン印刷法、電気メッキ法及び蒸着法などがある。
【０００４】
前記従来のスクリーン印刷法は、ウェハーの上面のうち、電極パッドを除いた残りの部分に、ウェハーに形成されたパターンを保護するためにパッシベーション（Ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ）膜を形成した後、金属付着（Ｍｅｔａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程によって前記電極パッドとパッシベーションの上側にＴｉ／Ｗ／Ａｕ（チタン／タングステン／金）からなる３層の金属膜であるＵＢＭ（Ｕｐｐｅｒ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｍｅｔａｌ）を蒸着させる。その後、電極パッドが互いに電気的に連結されないように、前記ＵＢＭの上側にフォトレジストを塗布した後、露光、現像、ＵＢＭエッチング、およびストリッピングからなるフォトリスグラフィー工程によって前記ＵＢＭの一部分を除去して、前記電気パッド上にだけＵＢＭを残す。この時、前記ＵＢＭが３層の金属膜であるから、ＵＢＭのエッチング工程は順次に３回実施される。
【０００５】
電気パッド上にだけＵＢＭが形成されれば、半導体素子上にスクリーンマスクを積層した後、スクイーズを利用して前記電気パッド上にソルダペーストを塗布する。この時、ＵＢＭは、電気パッドとソルダペースト間の接合力を高めるための中間媒介物の役目をする。
【０００６】
ソルダペーストの塗布工程が完了すれば、ソルダペースト上にフラックスを塗布する。この際に、フラックス成分を含有するソルダペーストを使用した場合には、別途のフラックス塗布工程を実施する必要がない。ここで、フラックスは電気パッドとソルダペーストがきれいに接合されるようにするとともに、接合時に酸化物が生ずることを防止して、接合が確かになされるようにする一種の溶剤である。
【０００７】
その後、リフロー工程によってソルダペーストに所定の熱を加えれば、前記ソルダペーストがフラックスによってボール形状に形成されて前記電気パッド上にバンプが形成され、ついでフラックス洗浄工程によって、ウェハー上に残っているフラックス残留物及び異物を除去すれば、所定位置にバンプが形成されているウェハーを得ることができる。
【０００８】
前記従来の電気メッキ法は、電気パッドが形成されたウェハーの上面のうち、電気パッドを除いた残りの部分にパッシベーション層を形成した後、金属付着工程によって電気パッドとパッシベーション層上にＵＢＭを蒸着した後、ＵＢＭの上層にフォトレジストを塗布し、露光工程と現像工程によって前記電気パッドの上側に位置するフォトレジストのみを除去することで、電気パッドの上側に位置するＵＢＭを外部に露出させる。この時、ＵＢＭ上に残っているフォトレジストの残物はエッチング工程によって除去する。その後、電解メッキ工程によって、フォトレジストが除去された電気パッド上の空間にメッキ部を形成する。メッキ部の材料としては、ソルダ、Ａｕ、Ｎｉなどが使用され、前記のようにメッキ部が形成されれば、それ以上不必要なフォトレジストを剥離して除去した後、ＵＢＭをエッチングすることにより、ＵＢＭのうち、メッキ部の下側に形成されたＵＢＭを除いた残りの部分を除去する。この時、ＵＢＭが３層の金属膜なので、ＵＢＭのエッチング工程は順次に３回実施する。
【０００９】
その後、メッキ部が形成された半導体素子をフラックス槽に浸漬するディッピング（Ｄｉｐｐｉｎｇ）法で前記メッキ部上にフラックスを塗布した後、リフロー工程によってメッキ部に所定の熱を加えれば、メッキ部がフラックスによってボール形状に形成されて電気パッド上にバンプが形成される。その後、フラックス洗浄工程で、半導体素子に向けて洗浄液を供給することで、半導体素子上に残っているフラックスの残留物及び異物を除去すれば、所定位置にバンプが形成されている半導体素子を得ることができる。
【発明の開示】
【００１０】
しかし、前記のような従来のバンプ形成方法のうち、スクリーン印刷法は、スクリーンマスクを利用したソルダペーストの印刷工程において、スクイーズの動作状態の不規則性及び印刷工程条件によってソルダペーストが不均一に印刷され、バンプに隣接端子間のショート、高さ偏差、半田不足などの不良が発生して量産性がめっきり低下し、電気メッキ法は、バンプを形成するために通さなければならない工程数が多いから、バンプを形成するのに通常３０〜４０分程度の時間が必要になり、バンプの製作時間が増加することはもちろん、高価の電解メッキ装備を購入しなければならないため、バンプの製作費用が上昇するだけでなく、半導体素子の位置によってメッキ時間、印加電流及び電圧などによってメッキ量が変わるから、前記ウェハーの縁部に形成されるバンプの大きさが小さくなるなど、バンプの形状が不均一になり、半導体素子にメッキされるメッキ量の差が大きい場合、半導体素子と基板の接合時にオープン不良が発生するという問題点があった。
【００１１】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもので、流体を使用して半導体素子上にバンプを形成することで、バンプの不良率を最小化することができるだけでなく、初期投資費用が非常に低いながらも、多量のウェハーに対するバンプ形成工程だけでなく少量の半導体素子に対するバンプ形成工程も容易に実施することができる半導体ウェハーのバンプ形成方法を提供することをその目的とする。
【００１２】
前記のような本発明の目的は、半導体素子に形成されている電極パッド（ＵＢＭ：Ｕｎｄｅｒ Ｂａｌｌ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ）に対する電気的接続性を向上させるためのバンプを形成する半導体ウェハーのバンプ形成方法において、所定の直径を有する溶融化した流体化合物を所定速度で半導体素子上にメタルゼッティングしてバンプを形成するバンプ形成段階と；形成されたバンプに所定の熱を加えてバンプをボール形状に形成させるリフロー段階と；を含んでなることを特徴とする半導体素子のバンプ形成方法によって達成することができる。
【発明を実施するための最良の様態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施例による半導体素子のバンプ形成方法について説明する。
【００１４】
図１は本発明による半導体ウェハーのバンプ形成方法を例示するブロック図、図２は本発明による半導体ウェハーのバンプ形成方法のうち、ウェハー位置決め工程を例示する工程説明図、図３は本発明による半導体素子のバンプ形成方法のうち、溶融化した金属化合物をゼッティングしてバンプを形成する工程を例示する工程説明図、図４は本発明による半導体ウェハーのバンプ形成方法のうち、リフロー工程によってバンプがボール形状になる状態を例示する工程説明図である。
【００１５】
図１〜図４を参照すれば、本発明による半導体素子のバンプ形成方法は、バンプ形成段階（１００）とリフロー段階（２００）からなる。
【００１６】
前記バンプ形成段階（１００）は、所定直径を有する溶融化した金属化合物を所定速度で半導体素子１０上に供給してバンプ５０を形成する工程であって、前記半導体素子１０の設定位置上に、流体供給装置３０によって所定大きさの溶融化した金属化合物４０を所定速度及び量でメタルゼッティングすることで、半導体素子１０の電気パッド２０上にバンプ５０を形成する。この時、前記溶融化した金属化合物４０は、スズと鉛、スズと銀と銅、またはスズと銅を所定の割合に溶融混合して製造したものである。前記半導体素子１０は、設定位置座標が順次に前記流体供給装置３０の下側に正確に位置するように移動することにより、流体供給装置３０から供給される溶融化した金属化合物４０は正確に電気パッド（ＵＢＭ：Ｕｎｄｅｒ Ｂａｌｌ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ）２０上に付着される。
【００１７】
また、前記バンプ形成段階（１００）は、半導体素子１０上の正確な位置に溶融化した金属化合物４０を供給してバンプ５０を形成するように、溶融化した金属化合物４０を半導体素子１０上に供給する前、バンプ形成位置決め段階（１１０）とウェハー位置決め段階（１２０）の予備段階を含む。
【００１８】
前記バンプ形成位置決め段階（１１０）では、半導体素子１０上に形成されるバンプ５０の行及び列の位置を設定する。すなわち、バンプ５０が正確な位置に形成されるようにするために、バンプ５０が形成される半導体素子１０上の電気パッド（ＵＢＭ）２０の正確な位置座標値を設定してプログラム化する。
【００１９】
前記ウェハー位置決め段階（１２０）では、設定位置座標上に正確にバンプ５０を形成するために、バンプ５０が形成される対象半導体素子１０の開始位置Ａを感知し、開始位置Ａが指定された位置に正確に配置されるように半導体素子１０の位置を調整する。
【００２０】
前記リフロー段階（２００）は、前記バンプ形成段階（１００）が済めば、電気パッド（ＵＢＭ）２０上のバンプ５０に所定温度の熱を加えるもので、熱が加えられたバンプ５０は表面張力によってボール形状に形成されて完全なバンプ５０を形成することになる。
【００２１】
前記のような構成を有する本発明による半導体ウェハーのバンプ形成方法は、溶融化した金属化合物４０を流体供給装置３０によってウェハー１０の電極パッド２０上に所定直径のボール形状で供給してバンプ５０を形成することにより、不良率がめっきり減少するだけでなく、設備投資費用がめっきり低いながらも生産性が大きく向上するとともに、半導体素子１０の少量生産時にも有利であり、形成されるバンプ５０の直径によって流体供給装置３０のノズルのみを入れ替ることで多様な大きさのバンプ５０を形成することができるので、作業性および生産性が非常に優秀であり、製作単価も格段に低めることができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
以上説明した本発明によれば、流体を使用して半導体素子上にバンプを形成することでバンプの不良率を最小化することができるだけでなく、初期投資費用が非常に低いながらも、多量の半導体素子に対するバンプ形成工程のみならず少量の半導体素子に対するバンプ形成工程も容易に実施することができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
本発明の前記およびそのほかの目的、特徴および利点は添付図面を参照する以降の詳細な説明からより明らかになるであろう。
【図１】本発明による半導体素子のバンプ形成方法を例示するブロック図である。
【図２】本発明による半導体素子のバンプ形成方法のうち、ウェハー位置決め工程を例示する工程説明図である。
【図３】本発明による半導体素子のバンプ形成方法のうち、溶融化した金属化合物をゼッティングしてバンプを形成する工程を例示する工程説明図である。
【図４】本発明による半導体ウェハーのバンプ形成方法のうち、リフロー工程によってバンプがボール形状になる状態を例示する工程説明図である。
【図１】
2008518428.tif 000003
【図２】
2008518428.tif 000004
【図３】
2008518428.tif 000005
【図４】
2008518428.tif 000006
【国際調査報告】
2008518428.tif 000007
2008518428.tif 000008