(57)【要約】【課題】電気的接続の信頼性が高い半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】半導体チップ２と、金属パッド３と、開口部が形成されたパッシベーション膜４と、電解めっき法により形成された金属バンプ６とを備える半導体装置であって、金属パッドの接続領域上にパッシベーション膜を延在させた延在部を設ける。【選択図】    図１
2004158656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと、
該半導体チップ表面に形成された金属パッドと、
前記半導体チップ表面の略全面を覆うと共に前記金属パッド表面を露出するための開口部が形成されたパッシベーション膜と、
前記金属パッド上に電解めっき法により形成された金属バンプとを備える半導体装置であって、
前記金属パッドの接続領域上に前記パッシベーション膜を延在させた延在部を設けた
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記金属パッドの接続領域の略全領域に前記延在部を設けると共に、前記延在部に開口部が形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記延在部に複数の開口部が形成された
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記開口部は、前記金属パッドと前記金属バンプとの電気的接続が可能な限りにおいてその開口領域が小さく形成された
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記金属バンプの表面の凹凸の段差は導電粒子の直径より小さい
ことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３または請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
半導体チップと、該半導体チップ表面に形成された金属パッドと、前記半導体チップ表面の略全面を覆うと共に前記金属パッド表面を露出するための開口部が形成されたパッシベーション膜と、前記金属パッド上に形成されたバリアメタル層と、該バリアメタル層上に形成された金属バンプとを有する半導体装置の製造方法であって、
前記金属パッドの接続領域上に前記パッシベーション膜を延在させた延在部を形成する工程と、
前記延在部を形成したパッシベーション膜上に前記バリアメタル層を形成する工程と、
前記バリアメタル層を陰極として電解めっき法により前記金属バンプを形成する工程とを備える
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記金属パッドの接続領域の略全領域に前記延在部を形成すると共に、前記延在部に開口部を形成する工程を備える
ことを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記延在部に複数の開口部を形成する
ことを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記開口部は、前記金属パッドと前記金属バンプとの電気的接続が可能な限りにおいてその開口領域を小さく形成する
ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記金属バンプの表面の凹凸の段差は導電粒子の直径より小さい
ことを特徴とする請求項６、請求項７、請求項８または請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。詳しくは、半導体チップと、半導体チップ表面に形成された金属パッドと、半導体チップ表面の略全面を覆うと共に金属パッド表面を露出するための開口部が形成されたパッシベーション膜と、金属パッド上に電解めっき法により形成された金属バンプとを備える半導体装置及びその製造方法に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば液晶ドライバーＩＣの実装は、テープ状のフィルムに繰り返し形成された導体リードと、チップのボンディングパッドの対応する部分とを重ね合わせ、適当な手段により接合し配線を行うＴＡＢ（ｔａｐｅ  ａｕｔｏｍａｔｅｄ  ｂｏｎｄｉｎｇ）構造やチップをパッケージにアセンブリすることなく、電子機器のマザー基板本体やモジュール基板の様なドータ基板にチップを直接基板上に実装するＣＯＢ（ｃｈｉｐ  ｏｎ  ｂｏａｒｄ）構造を有するものが大半を占めており、これらＴＡＢ構造やＣＯＢ構造を採用する場合には金属バンプを形成する必要がある。
【０００３】
以下、図面を用いて上記した金属バンプが形成された従来の半導体装置について説明する。
図５は従来の半導体装置を説明するための模式的な断面図であり、ここで示す半導体装置１０１は半導体チップ１０２の表面にアルミニウムから成るボンディングパッド１０３が形成されると共に、半導体チップの表面特性の安定化を図るために窒化シリコンから成るパッシベーション膜１０４が形成されている。このパッシベーション膜はボンディングパッドの表面が露出する様に開口部１０５が形成され、パッシベーション膜の上にチタンタングステンをスパッタリングすることによりバリアメタル層１０６が形成され、金から成るバンプ１０７がボンディングパッド上に形成されている。
【０００４】
図６は従来の半導体装置の基板への実装を説明するための模式的な断面図であり、図６（ａ）で示す様に、異方性導電膜１０８が貼り付けられた基板１０９に半導体装置を搭載し、圧着することにより実装し、図６（ｂ）で示す様に異方性導電膜中に存在する導電粒子１１０をバンプと基板に形成された端子１１１との間で潰すことによってバンプと端子との電気的接続を行っている。
【０００５】
ここで、従来の半導体装置におけるパッシベーション膜の開口部の形状は図７（ａ）で表す模式的な平面図及び図７（ｂ）で表す模式的な断面図で示す様に、半導体チップの回路機能を保護するために形成された図７中符号Ａで示すボンディングパッドの外周部領域以外の領域、即ち、バンプとの接続に使用され得る領域である図７中符号Ｂで示す接続領域の全領域を開口し、ボンディングパッド上にパッシベーション膜が形成されているのは、ボンディングパッドの外周部領域のみであった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−１９９５０５号公報（第３−１０頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したバンプはボンディングパッドの上に形成されたバリアメタル層を陰極として電解めっき法により形成するのであるが、電解めっき法により形成されるバンプは電解めっき前の下地形状の上に略均一に成長するために、下地形状がバンプ表面の形状に反映してしまうという不都合がある。
即ち、パッシベーション膜の接続領域の全領域を開口することによって形成された凹凸形状がバンプ表面の形状に反映され、バンプの中央部に図５中符号Ｃで示す凹部が生じてしまい、バンプと端子との間で導電粒子が潰れ難く、半導体装置を実装する際の電気的接続に悪影響を及ぼすという不都合がある。
【０００８】
ここで、パッシベーション膜の厚みを薄くすることによってバンプの中央部に生じる凹部を抑制することは可能であるが、パッシベーション膜の厚みを薄くすると半導体チップの回路機能を保護するというパッシベーション膜の役割を果たせなくなってしまう。
【０００９】
なお、上記はアルミニウムから成るボンディングパッドの上にチタンタングステンから成るバリアメタル層を形成し、バリアメタル層を陰極として電解めっきを行って金から成るバンプが形成された従来の半導体装置を例に挙げて説明を行ったが、ボンディングパッド及びバンプを構成する金属材料の組み合わせによっては、バンプをボンディングパッドに直接接合したとしてもボンディングパッドとバンプの間に相互拡散が生じない場合もあり、この様な場合にはボンディングパッドとバンプの間の相互拡散を阻止するために形成するバリアメタル層は不要であり、バリアメタル層を形成せずにボンディングパッドを陰極として電解めっきを行ってバンプが形成された半導体装置についても上記したバリアメタル層が形成された半導体装置と同様に電解めっき前の下地形状が電解めっきにより形成されるバンプの形状に反映してしまうという不都合がある。
【００１０】
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであって、電気的接続の信頼性が高い半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る半導体装置は、半導体チップと、該半導体チップ表面に形成された金属パッドと、前記半導体チップ表面の略全面を覆うと共に前記金属パッド表面を露出するための開口部が形成されたパッシベーション膜と、前記金属パッド上に電解めっき法により形成された金属バンプとを備える半導体装置であって、前記金属パッドの接続領域上に前記パッシベーション膜を延在させた延在部を設けた。
【００１２】
ここで、金属パッドの接続領域上にパッシベーション膜を延在させた延在部を設けたことによって、電解めっき法により形成された金属バンプ表面の凹凸を抑制することができる。
【００１３】
更に、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体チップと、該半導体チップ表面に形成された金属パッドと、前記半導体チップ表面の略全面を覆うと共に前記金属パッド表面を露出するための開口部が形成されたパッシベーション膜と、前記金属パッド上に形成されたバリアメタル層と、該バリアメタル層上に形成された金属バンプとを有する半導体装置の製造方法であって、前記金属パッドの接続領域上に前記パッシベーション膜を延在させた延在部を形成する工程と、前記延在部を形成したパッシベーション膜上に前記バリアメタル層を形成する工程と、前記バリアメタル層を陰極として電解めっき法により前記金属バンプを形成する工程とを備える。
【００１４】
ここで、金属パッドの接続領域上にパッシベーション膜を延在させた延在部を形成することによって、電解めっき法により形成する金属バンプ表面の凹凸を抑制することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
【００１６】
図１は本発明を適用した半導体装置の一例を説明するための模式的な断面図であり、ここで示す半導体装置１は、上記した従来の半導体装置と同様に、半導体チップ２の表面にアルミニウムから成るボンディングパッド３が形成されると共に、窒化シリコンから成るパッシベーション膜４が形成されている。また、パッシベーション膜の上にチタンタングステンをスパッタリングすることによりバリアメタル層５が形成され、金から成るバンプ６がボンディングパッド上に形成されている。
【００１７】
本発明を適用した半導体装置の一例におけるパッシベーション膜は、図２（ａ）で表す模式的な平面図及び図２（ｂ）で表す模式的な断面図で示す様に、ボンディングパッドの接続領域の略全領域を被覆する様に形成され、ボンディングパッド表面を露出するために、ボンディングパッド表面積が開口部により露出する割合である開口率がボンディングパッドとバンプとの電気的接続を確保することができる限度において小さなスリット形状の開口部７が形成されている。
【００１８】
ここで、開口部はボンディングパッドとバンプとの電気的接続を確保するために形成されるものであるので、電気的接続を確保すべくボンディングパッド表面が露出していれば充分であり、その形状は必ずしもスリット形状である必要は無く、例えば図３で示す様な多穴開口形状の開口部等、いかなる形状であっても構わないが、後述する様に、開口部のエッジ部に電荷が集中するために、より一層表面に凹凸の少ないバンプの形成を可能とすべく開口部のエッジ部が充分に確保できる様な、例えば、スリット形状や多穴開口形状の開口部である方が好ましい。
また、開口率はボンディングパッドの接続領域の所定部分をパッシベーション膜で被覆することによって、ボンディングパッドの接続領域の全領域に開口部を形成した場合における開口率よりも小さければ、従来の半導体装置と比較して表面に凹凸の少ないバンプの形成が可能となるために、必ずしもボンディングパッドとバンプとの電気的接続を確保することができる限度において開口率が小さくなる様に開口部が形成される必要は無いが、より一層表面に凹凸の少ないバンプの形成が可能となる様に、開口部は電気的接続を確保することができる限度において開口率が小さくなる様に形成された方が好ましい。
同様に、ボンディングパッドの接続領域の全領域に開口部を形成した場合における開口率よりも小さければ、従来の半導体装置と比較して表面に凹凸の少ないバンプの形成が可能となるために、開口部の数は幾つであっても良く、必ずしも３箇所である必要は無いが、後述する様に開口部のエッジ部に電荷を集中させ、より一層表面に凹凸の少ないバンプの形成が可能となる様に複数の開口部が形成された方が好ましい。
【００１９】
以下、上記した本発明を適用した半導体装置の一例の製造方法について説明する。即ち、本発明を適用した半導体装置の製造方法の一例について説明する。
【００２０】
本発明を適用した半導体装置の製造方法の一例では、先ず、半導体チップ上にアルミニウムから成るボンディングパッドを形成した後、図４（ａ）で示す様に、ボンディングパッドの上に窒化シリコンから成るパッシベーション膜を形成する。
【００２１】
次に、リソグラフィー技術及びエッチング技術によって図４（ｂ）で示す様に、ボンディングパッドの接続領域にその開口率がボンディングパッドとバンプとの電気的接続を確保することができる限度において小さなスリット形状の開口部を３箇所に形成する。
【００２２】
ここで、リソグラフィー技術及びエッチング技術によってスリット形状の開口部を形成しているが、ボンディングパッドの接続領域に開口部を形成することができるのであれば、いかなる方法を用いて開口部を形成しても構わないのは勿論である。
【００２３】
次に、チタンタングステンのスパッタリングを行い、図４（ｃ）で示す様に、パッシベーション膜の上にバリアメタル層を形成する。
【００２４】
ここで、バリアメタル層は、アルミニウムで形成したボンディングパッドと後の工程で形成する金から成るバンプの組み合わせの場合には、ボンディングパッドとバンプの間に相互拡散が生じてしまうために、この相互拡散を阻止するためにバリアメタル層を形成しているのであるが、必ずしもスパッタリングによってバリアメタル層を形成する必要は無く、いかなる方法で形成しても構わないのは勿論である。
【００２５】
続いて、バリアメタル層の上に、後の工程で形成するバンプの高さよりも大きな膜厚となる様にレジスト８を塗布し、リソグラフィー技術により図４（ｄ）で示す様にレジストに穴部９を形成する。
なお、膜厚が後の工程で形成するバンプの高さよりも大きくなる様にレジストを塗布するのは、バンプ側面の仕上りをストレート状にするためである。
【００２６】
次に、バリアメタル層を陰極として電解めっきを行い、図４（ｅ）で示す様にバリアメタル層の上に金から成るバンプを形成する。
【００２７】
ここで、電解めっきにおける電気的な析出に関与する電荷はパッシベーション膜に形成した開口部のエッジ部に集中し易く、電荷が集中するエッジ部から略放射状に析出が生じるために表面の凹凸の少ないバンプを析出形成することができる。
即ち、ボンディングパッドの接続領域に形成した各々のスリット形状の開口部のエッジ部から放射状に析出が生じバンプを形成することによって、表面の凹凸が少ないバンプを析出形成することができる。
【００２８】
なお、ボンディングパッドの接続領域の略全領域をパッシベーション膜で被覆して開口部を形成する場合のみならず、接続領域にパッシベーション膜を延在した延在部を形成した場合についても、接続領域の全領域を開口している従来の半導体装置と比較すると、表面の凹凸が少ないバンプを析出形成することができる。
即ち、接続領域に延在部を形成することによって、開口部のエッジ部と同様に延在部の周囲に電荷が集中し、電荷が集中する延在部の周囲から略放射状にバンプが析出することによって、表面の凹凸が少ないバンプを形成することができる。
【００２９】
電解めっきによりバンプを形成した後にレジストの溶解・除去を行い、更にリソグラフィー技術及びエッチング技術によってバリアメタル層の除去を行うことによって図４（ｆ）で示す様な上記した半導体装置を得ることができる。
【００３０】
本発明を適用した半導体装置では、電解めっきにより形成したバンプ表面の凹凸を抑制することができるために、半導体装置を基板に実装する場合に、バンプと端子との間で確実に導体粒子を潰すことができ、半導体装置の実装の際の接続抵抗値の減少を図ることができる。
【００３１】
なお、上記した本発明を適用した半導体装置の一例及び本発明を適用した半導体装置の製造方法の一例ではいずれも、パッシベーション膜の上にバリアメタル層を形成した半導体装置を例に挙げて説明を行ったが、バンプとボンディングパッドを直接接合したとしてもボンディングパッドとバンプの間に相互拡散が生じない場合にはバリアメタル層は不要であり、かかる場合にボンディングパッドを陰極として電解めっきを行ってバンプが形成された半導体装置についても上記した本発明を適用した半導体装置の一例及び本発明を適用した半導体装置の製造方法の一例と同様に、電解めっきにより形成したバンプ表面の凹凸を抑制することができ、半導体装置の実装の際の接続抵抗値の減少を図ることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べてきた如く、本発明の半導体装置及び半導体装置の製造方法では、電気的接続の信頼性の向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した半導体装置の一例を説明するための模式的な断面図である。
【図２】本発明を適用した半導体装置の一例におけるパッシベーション膜の開口部を説明するための模式的な断面図
【図３】開口部の他の例を説明するための模式的な図面である。
【図４】本発明を適用した半導体装置の製造方法の一例を説明するための模式的な断面図である。
【図５】従来の半導体装置を説明するための模式的な断面図である。
【図６】従来の半導体装置の基板への実装を説明するための模式的な断面図である。
【図７】従来の半導体装置におけるパッシベーション膜の開口部の形状を説明するための模式的な図面である。
【符号の説明】
１    半導体装置
２    半導体チップ
３    ボンディングパッド
４    パッシベーション膜
５    バリアメタル層
６    バンプ
７    開口部
８    レジスト
９    穴部
【図１】
2004158656.tif 000003
【図２】
2004158656.tif 000004
【図３】
2004158656.tif 000005
【図４】
2004158656.tif 000006
【図５】
2004158656.tif 000007
【図６】
2004158656.tif 000008
【図７】
2004158656.tif 000009