(57)【要約】【課題】電極構造及びその形成方法に関し、極めて簡単な手段を採ることに依り、バンプ電極構造を形成する場合やバンプ電極構造をもつ電子部品を実装する場合、絶縁膜にクラックや層間剥離が発生しないようにする。【解決手段】パッド電極３の一部が表出されるコンタクト・ホールが形成され且つコンタクト・ホール内でパッド電極３とコンタクトするバンプ８が形成された絶縁膜５に於いて、絶縁膜５はバンプ８のエッジ近傍に段差５Ｄをもち且つ段差５Ｄから外方に向かう薄膜化部分５Ｃをもつことが特徴になっている。【選択図】　　　　図１
2004063729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部電極の一部が表出されるコンタクト・ホールが形成され且つ該コンタクト・ホール内で下部電極とコンタクトするバンプが形成された絶縁膜に於いて、
該絶縁膜は該バンプのエッジ近傍に段差をもち且つ該段差から外方に向かう薄膜化部分をもつこと
を特徴とする電極構造。
【請求項２】
パッド電極が形成された基板上にポジ型感光性材料からなる絶縁膜を形成する工程と、
次いで、該絶縁膜の露光及び現像を行ってコンタクト・ホールを形成する工程と、
次いで、該絶縁膜に於けるバンプのエッジ近傍に段差を生成する為に薄膜化すべき部分に対して該コンタクト・ホール形成時の露光量に比較して少ない露光量で再び露光及び現像を行って膜厚を低減させる工程と
が含まれてなることを特徴とする電極構造の形成方法。
【請求項３】
パッド電極が形成された基板上にポジ型感光性材料からなる絶縁膜を形成する工程と、
次いで、該絶縁膜の露光及び現像を行ってコンタクト・ホールを形成する工程と、
次いで、該絶縁膜に於けるバンプのエッジ近傍に段差を生成する為に薄膜化すべき部分に対して該コンタクト・ホール形成時の露光量と同じ露光量で再び露光を行ってから該コンタクト・ホール形成時の現像時間に比較して少ない時間で現像を行って膜厚を低減させる工程と
が含まれてなることを特徴とする電極構造の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスなど電子部品に用いて好適な突起状電極であるバンプをもつ電極構造及びその形成方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の技術を説明する為の電極構造を表す要部切断側面図であり、図に於いて、１は絶縁膜、２は最上層配線、３はパッド電極、４はＰＳＧ（ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ　ｇｌａｓｓ）からなる絶縁膜、５はポリイミドからなる絶縁膜、６はＣｕ／Ｃｒからなる密着層、７はＮｉからなるバリア層、８ははんだバンプをそれぞれ示している。
【０００３】
図４に示した電極構造を作製するには、絶縁膜１で覆われ、最上層配線２と接続されているパッド電極３をもつ基板（図示せず）に絶縁膜４を形成し、パッド電極３上の絶縁膜４にコンタクト・ホールを形成し、該コンタクト・ホール内も含め絶縁膜５を形成し、パッド電極３上の絶縁膜５にコンタクト・ホールを形成し、該開口内を含めバンプ８を載せる為の密着層６及びパッド電極３とバンプ８との反応を防ぐ為のバリア層７を形成し、その後、はんだボール或いははんだペーストをリフローしてはんだバンプ８を形成する。
【０００４】
図４に見られる電極構造の場合、バンプ８の形成時、或いは、電子部品を実装した場合、バンプ８の収縮応力に依ってポリイミドからなる絶縁膜５がバリア層７に引っ張られ、バリア層７及び密着層６のエッジ近傍に於ける絶縁膜５にクラック５Ａが発生する。
【０００５】
図５は絶縁膜にクラックが発生することを抑止した電極構造を表す要部切断側面図であり、図４に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【０００６】
図５の電極構造が図４の電極構造と比較して相違するところは、密着層６をバリア層７よりも若干突出するように大き目に形成した構造とし、この構造に依って密着層６の直下に於ける応力を低減させ、クラック５Ａの発生を抑止しようとするものである。
【０００７】
然しながら、図５に見られる電極構造の場合、クラック５Ａの発生は抑止できるが、新たに絶縁層５のコンタクト・ホール側壁と密着層６との界面に応力が集中して層間剥離５Ｂを生ずることになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、極めて簡単な手段を採ることで、バンプ電極構造を形成する場合やバンプ電極構造をもつ電子部品を実装する場合、絶縁膜にクラックや層間剥離が発生しないようにする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に依る電極構造及びその形成方法に於いては、下部電極（例えばパッド電極３：図１）の一部が表出されるコンタクト・ホール（例えばコンタクト・ホール５Ｍ：図２（Ｂ））が形成され且つ該コンタクト・ホール内で下部電極とコンタクトするバンプ（例えばバンプ８：図１）が形成された絶縁膜（例えば絶縁膜５：図１）に於いて、該絶縁膜は該バンプのエッジ近傍に段差（例えば段差５Ｄ：図１）をもち且つ該段差から外方に向かう薄膜化部分（例えば薄膜化部分５Ｃ：図１）をもつことが基本になっている。
【００１０】
前記手段を採ることに依り、バンプ電極構造を形成する場合やバンプ電極構造をもつ電子部品を実装する場合、絶縁膜にクラックや層間剥離が発生することを防止することができ、そして、この場合に必要な技法は、半導体技術分野に於いて多用されている技法であるから、その実施に何らの困難性もない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態１を説明する為の電極構造を表す要部切断側面図であり、図４に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００１２】
本発明の電極構造が、図４及び図５について説明した従来の電極構造と相違するところは、バンプ８の外周近傍に於けるポリイミドからなる絶縁膜５に薄膜化部分５Ｃが形成され、従って、段差５Ｄが生成されていることである。
【００１３】
段差５Ｄは、応力に対するバッファとなって、絶縁膜５にクラック５Ａや剥離５Ｂが発生することを抑止する役割を果たすことができる。即ち、段差５Ｄの存在で、バンプ８の近傍に於ける絶縁膜５に対するパッド電極３に依る拘束が小さくなって変形の自由度が大きくなり、応力に対して変形し易くなる為、応力を吸収することができるものである。
【００１４】
この段差５Ｄを形成するのは、極めて簡単であって、従来から多用されている半導体技術に於ける技法を用いて容易に実現することが可能であり、それには、大別して二つの方法があって、その一つは、露光量を変えて二重露光を行って現像時間を一定にする方法であり、もう一つは、二重露光は行うが露光量は同じにして現像時間を変える方法である。
【００１５】
図２及び図３は本発明の実施の形態２を説明する為の工程要所に於ける電極構造を表す要部切断側面図であり、以下、これ等の図を参照しつつ製造工程を説明する。尚、この実施の形態２は露光量を変えて二重露光する方法に関するものであり、図１に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００１６】
図２（Ａ）参照
（１）
通常の技法を適用し、基板に絶縁膜１、配線２、パッド電極３、電極３上に開口をもつＰＳＧからなる絶縁膜４を形成する。
【００１７】
（２）
ポジ型感光性ポリイミドを塗布して絶縁膜５を形成する。
【００１８】
（３）
電極３上にコンタクト・ホールを形成する為の露光マスク１１を用いて絶縁
膜５の第１回目の露光を行う。
【００１９】
図２（Ｂ）参照
（４）
絶縁膜５の現像を行ってコンタクト・ホール５Ｍを形成し、その中にパッド
電極３の一部を表出させる。
【００２０】
図３（Ａ）参照
（５）
段差を生成させる箇所から内側（パッド電極３側）を覆う露光マスク１２を用いて絶縁膜５の第２回目の露光を行う。この場合の露光量は、第１回目の露光の場合と比較して少なくする。
【００２１】
図３（Ｂ）参照
（６）
絶縁膜５の現像を行ってバンプ形成予定部分の外側を薄膜化して薄膜化部分５Ｃ並びに段差５Ｄを形成する。尚、薄膜化部分５Ｃの厚さは当初の絶縁膜５
の厚さの略１／２である。
【００２２】
（７）
この後、密着層６、バリア層７、バンプ８を形成して完成させる。
【００２３】
次に、実施の形態３、即ち、露光量は同じにして現像時間を変える方法について説明するが、実施の形態２と比較すると、ポジ型感光性ポリイミドからなる絶縁膜５に対する露光量と露光時間とが相違するのみで、二重露光を行う点では同じであり、従って、工程を表す図として図２及び図３を用いる。
【００２４】
実施の形態３では、実施の形態２に於いて、図２（Ａ）について説明した工程（３）に於ける第１回目の露光、図２（Ｂ）について説明した工程（４）に於ける現像のそれぞれについて設定した各条件は全く同じであるが、図３（Ａ）について説明した工程（５）に於ける第２回目の露光は、第１回目と同じ露光量の露光を行い、そして、図３（Ｂ）について説明した工程（６）に於ける現像の時間よりも少ない時間で現像を行って、絶縁膜５に於ける膜厚の略１／２を除去し、実施の形態２と同様の薄膜化部分５Ｃと段差５Ｄを実現することができる。
【００２５】
実施の形態２及び実施の形態３に依れば、バンプ８を形成した後、絶縁膜５にクラック５Ａや剥離５Ｃが発生することはない。
【００２６】
次に、実施の形態２及び実施の形態３に対応する具体的実施例について説明する。
実施例１
ポジ型感光性ポリイミドを用い、露光量を変えた二重露光に依って段差を形成する例（実施の形態２に対応）。
【００２７】
ＰＳＧからなる絶縁膜４まで形成したシリコン・デバイスに於けるＣｕからなるパッド電極３を含めた全面にポジ型感光性ポリイミドであるＲＮ−９０２（日産化学の商品名）を１５００〔ｒｐｍ〕×２０〔ｓｅｃ〕でスピン・コート（膜厚条件は１０〔μｍ〕）し、ホット・プレートで８０〔℃〕、２０〔分〕の仮乾燥を行い、露光マスクを用いて５００〔ｍＪ／ｃｍ２　〕の露光量で紫外線露光を行い、現像液であるＮＭＤ−３（東京応化の商品名）で約５〔分〕間のディップ現像を行ってコンタクト・ホールを形成した。
【００２８】
別の露光マスクを用いて段差形成予定部分の外側、即ち、薄膜化する部分に対して１００〔ｍＪ／ｃｍ２　〕の露光量で紫外線露光を行い、現像液ＮＭＤ−３を用いて約５〔分〕間のディップ現像を行って約５〔μｍ〕のポリイミドを溶解して薄膜化部分５Ｃ及び段差５Ｄを生成した。
【００２９】
ポリイミドＲＮ−９０２からなる絶縁膜５を３５０〔℃〕でキュアーしてから開口５Ｍ内を含めた絶縁膜５の厚い部分にＣｒ／Ｃｕ／Ｎｉからなるバンプ搭載層（Ｃｒ／Ｃｕ：密着層６、Ｎｉ：バリア層７）を形成し、Ｓｎ−Ａｇはんだを２２０〔℃〕の温度でリフローしてバンプ８を形成した。
【００３０】
この際、絶縁膜５にクラック５Ａや層間剥離５Ｂは発生せず、また、このシリコン・デバイスを基板に実装したところ、同じく、バンプ８の近傍に於いて、絶縁膜５にクラック５Ａや層間剥離５Ｂは発生せず、良好な接合を行うことができた。
【００３１】
実施例２
ポジ型感光性ポリイミドを用い、現像時間を変えた二重露光に依って段差を形成する例（実施の形態３に対応）。
【００３２】
ＰＳＧからなる絶縁膜４まで形成したシリコン・デバイスに於けるＣｕからなるパッド電極３を含めた全面にポジ型感光性ポリイミドであるＲＮ−９０２（日産化学の商品名）を１５００〔ｒｐｍ〕×２０〔ｓｅｃ〕でスピン・コート（膜厚条件は１０〔μｍ〕）し、ホット・プレートで８０〔℃〕、２０〔分〕の仮乾燥を行い、露光マスクを用いて５００〔ｍＪ／ｃｍ２　〕の露光量で紫外線露光を行い、現像液であるＮＭＤ−３（東京応化の商品名）で約５〔分〕間のディップ現像を行ってコンタクト・ホールを形成した。
【００３３】
別の露光マスクを用いて段差形成予定部分の外側、即ち、薄膜化する部分に対して５００〔ｍＪ／ｃｍ２　〕の露光量で紫外線露光を行い、現像液ＮＭＤ−３を用いて約２〔分〕間のディップ現像を行って約５〔μｍ〕のポリイミドを溶解して薄膜化部分５Ｃ及び段差５Ｄを生成した。
【００３４】
ポリイミドＲＮ−９０２からなる絶縁膜５を３５０〔℃〕でキュアーしてから開口５Ｍ内を含めた絶縁膜５の厚い部分にＣｒ／Ｃｕ／Ｎｉからなるバンプ搭載層（Ｃｒ／Ｃｕ：密着層６、Ｎｉ：バリア層７）を形成し、Ｓｎ−Ａｇはんだを２２０〔℃〕の温度でリフローしてバンプ８を形成した。
【００３５】
この際、絶縁膜５にクラック５Ａや層間剥離５Ｂは発生せず、また、このシリコン・デバイスを基板に実装したところ、同じく、バンプ８の近傍に於いて、絶縁膜５にクラック５Ａや層間剥離５Ｂは発生せず、良好な接合を行うことができた。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に依る電極構造及びその形成方法に於いては、下部電極の一部が表出されるコンタクト・ホールが形成され且つ該コンタクト・ホール内で下部電極とコンタクトするバンプが形成された絶縁膜に於いて、該絶縁膜は該バンプのエッジ近傍に段差をもち且つ該段差から外方に向かう薄膜化部分をもつように形成されることが基本になっている。
【００３７】
前記構成を採ることに依り、バンプ電極構造を形成する場合やバンプ電極構造をもつ電子部品を実装する場合、絶縁膜にクラックや剥離が発生することを防止することができ、そして、この場合に必要な技法は、半導体技術分野に於いて多用されている技法であるから、その実施に何らの困難性もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を説明する為の電極構造を表す要部切断側面図である。
【図２】本発明の実施の形態２を説明する為の工程要所に於ける電極構造を表す要部切断側面図である。
【図３】本発明の実施の形態２を説明する為の工程要所に於ける電極構造を表す要部切断側面図である。
【図４】従来の技術を説明する為の電極構造を表す要部切断側面図である。
【図５】絶縁膜にクラックが発生することを抑止した電極構造を表す要部切断側面図である。
【符号の説明】
１　絶縁膜
２　最上層配線
３　パッド電極
４　ＰＳＧからなる絶縁膜
５　ポリイミドからなる絶縁膜
５Ａ　クラック
５Ｂ　層間剥離
５Ｃ　薄膜化部分
５Ｄ　段差
５Ｍ　コンタクト・ホール
６　Ｃｕ／Ｃｒからなる密着層
７　Ｎｉからなるバリア層
８　はんだバンプ
【図１】
2004063729.tif 000003
【図２】
2004063729.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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