(57)【要約】【課題】基板等と接続した際に、隣接するバンプ同士の短絡を発生させることなく、狭ピッチ化に対応可能な形状の半導体素子のバンプを簡単に形成できるバンプ形成方法を提供することを目的とする。【解決手段】基板の電極端子等の他端子と接続する、所定高さのバンプ１０を半導体素子上に形成する際に、半導体素子のバンプ形成面に形成した所定厚さのレジスト層１２に、レジスト層１２を貫通する凹部１１を形成した後、凹部１１内にレジスト層１２よりも薄く金属１３を充填し、次いで、凹部１１が、断面形状が台形状で、底面面積よりも開口面積が小面積となるように、レジスト層１２をバンプ形成面から剥離することなく膨潤した後、断面形状が台形状の凹部１１内に金属１４を充填し、先端面１０ｂが、半導体素子に接続される接続面１０ａよりも小面積のバンプ１０を形成することを特徴とする。【選択図】    図１
2004363204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の電極端子等の他端子と接続する、所定高さのバンプを半導体素子上に形成する際に、
前記半導体素子のバンプ形成面に形成した所定厚さのレジスト層に、該レジスト層を貫通する凹部を形成した後、前記凹部内にレジスト層よりも薄く金属を充填し、
次いで、前記凹部が、断面形状が台形状で、底面面積よりも開口面積が小面積となるように、前記レジスト層をバンプ形成面から剥離することなく膨潤した後、
前記断面形状が台形状の凹部内に金属を充填し、先端面が、半導体素子側に接続される接続面よりも小面積のバンプを形成す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】
レジスト層を、アクリル系樹脂を主成分とする樹脂によって形成することを特徴とする請求項１記載の半導体素子のバンプ形成方法。
【請求項３】
レジスト層の膨潤を、水に該レジスト層を浸漬して行うことを特徴とする請求項１または２記載の半導体素子のバンプ形成方法。
【請求項４】
膨潤する前のレジスト層の凹部内に充填される金属の厚さは、レジスト層の厚さの１／３〜１／２であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の半導体素子のバンプ形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子のバンプ形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子を基板に接続するには、ワイヤボンディング法、ＴＡＢ法の他、フリップ素子接続法が知られている。このフリップ素子接続は、接続点の多ピン化および信号伝播遅延時間の短縮化等の要求を満たすことができるので、次第に普及しつつある。フリップ素子接続用のバンプの形成方法としては、電気めっき法、真空蒸着法、ワイヤボンディングによるスタッドバンプ形成法等がある。
【０００３】
このうち電気めっき法によるのが簡易で、コスト的にも有利である。従来電気めっき法によりバンプを形成するには次のような方法によっていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２７５８１１号公報
【０００５】
まず、多数の素子の回路配線がなされたウェハ上にＴｉ／Ｃｕ、Ｃｒ／Ｃｕ、Ｃｒ／Ｎｉなどのアンダーバリアメタルと呼ばれる薄膜金属層をスパッタリングや無電解めっき等により全面に形成する。その上に厚さ５０μｍ程度のレジスト層を形成する。このレジスト層をフォトリソグラフィーにより処理して凹部を形成し、バンプを形成すべき薄膜金属層の部位を露出させる。
【０００６】
そして、電気めっき法により、薄膜金属層上にバンプを形成する。次いでレジスト層を除去し、バンプ形成部分を除く薄膜金属層をエッチングにより除去するのである。その後、ウェハをダイシングして、バンプを設けた半導体素子を得る。
図３（ａ）は、上記方法により形成した半導体素子７０のバンプ５４が、基板５２の電極端子５３と接続されている状態を示す概略図である。
この方法によると、レジスト層に設けられた凹部はストレートに形成されるので、バンプ５４は、凹部の形状に倣って半導体素子７０上に柱状に形成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近の半導体装置の小型化、高集積化の流れの中で、バンプは、その間隔や径を小さくすることが望まれている。しかし、バンプの間隔を小さくすれば、これに対応して基板側の電極端子５３の間隔も小さくする必要があり、間隔の小さいもの同士（バンプ５４と電極端子５３）を接続するには、両者を高精度に位置合わせしなくてはならない。僅かでも両者の間に位置ズレが生じると、図３（ｂ）に示すように隣接するバンプ５４同士の短絡が発生してしまう。
【０００８】
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、基板等と接続した際に、隣接するバンプ同士の短絡を発生させることなく、狭ピッチ化に対応可能な形状の半導体素子のバンプを、簡単に形成できるバンプ形成方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、半導体素子を基板等と接続した際に、隣接するバンプ同士の短絡を発生させることなく、狭ピッチ化に対応可能な半導体素子のバンプ形状として、角錐台状、円錐台状等のように、半導体素子側との接続面よりも、先端面の方が面積の小さい形状が好適であること。
さらに、上記形状のバンプを形成するにあたり、レジスト層の膨潤する性質を好適に利用できることに注目し、本発明を完成した。
【００１０】
本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、本発明は、基板の電極端子等の他端子と接続する、所定高さのバンプを半導体素子上に形成する際に、前記半導体素子のバンプ形成面に形成した所定厚さのレジスト層に、該レジスト層を貫通する凹部を形成した後、前記凹部内にレジスト層よりも薄く金属を充填し、次いで、前記凹部が、断面形状が台形状で、底面面積よりも開口面積が小面積となるように、前記レジスト層をバンプ形成面から剥離することなく膨潤した後、前記断面形状が台形状の凹部内に金属を充填し、先端面が、半導体素子側に接続される接続面よりも小面積のバンプを形成することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、レジスト層を、アクリル系樹脂を主成分とする樹脂によって形成することを特徴とする。
また、レジスト層の膨潤を、水に該レジスト層を浸漬して行うことを特徴とする。
また、膨潤する前のレジスト層の凹部内に充填される金属の厚さは、レジスト層の厚さの１／３〜１／２であることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面と共に詳細に説明する。
図２は、本発明のバンプ形成方法によって形成された半導体素子６０のバンプ１０が、基板５２の電極端子５３と接続されている状態を示す断面図である。
図に示されるようにバンプ１０は、断面形状が台形状の、円錐台状、角錐台状等に形成され、電極端子５３と接続される先端面１０ｂの面積が、半導体素子６０側に接続される接続面１０ａの面積よりも小さく形成されている。
これによると、半導体装置の小型化、高集積化に対応すべく、バンプ１０同士及び電極端子５３同士の間隔をそれぞれ狭くしても、先端面１０ｂが小さい分、バンプ１０と電極端子５３の位置ズレに対する許容範囲が大きくなる。従って、バンプ１０を狭ピッチ化しても、隣接するバンプ同士の短絡を防止することができる。
【００１３】
次に、ウェハに上記形状のバンプを形成する方法について説明する。
図１は、半導体素子のバンプ形成方法を示す工程図である。
ウェハ５１の一面には、複数の半導体素子の回路パターンが形成されると共に、図４に示されるように電極となる複数のパッド５５が形成されている。パッド５５は、アルミニウム等から形成される。また、パッドが形成された面には、ＳｉＯ２、ＳｉＮ又はポリイミド樹脂などからなるバッシベーション膜５６が形成されている。
【００１４】
このような構成のウェハ５１の、パッド５５が形成されている面（バンプ形成面）にまずＡｕ層からなるアンダーバリアメタルたる薄膜金属層５７をスパッタリングや無電解めっき等により形成する。
薄膜金属層５７は、Ｔｉ層／Ｃｕ層であってもよいし、Ｃｒ層／Ｃｕ層あるいはＣｒ層／Ｎｉ層であってもよい。さらにはこれらの最上層にＡｕ層を形成してもよいし、その他の金属層であってもよい。
【００１５】
次いで、図１（ａ）に示されるように、薄膜金属層５７上にドライフィルムからなるレジスト層１２を形成する。そして、レジスト層１２のバンプを形成すべき部位（パッドの上方）に、フォトグラフィーにより、レジスト層１２を貫通する凹部１１を形成し、凹部１１底面に薄膜金属層５７を露出させる。このとき、凹部１１は、略ストレートに形成される。
尚、図１では、パッド、バッシベーション膜及び薄膜金属層は、省略している。
ここで使用するドライフィルムとしては、アクリル系樹脂を主成分とする樹脂からなり、感光性を有するものが好適である。
レジスト層１２は、形成するバンプが要する所定高さに応じて、これと同一の厚さに形成するとよい。具体的には、５０μｍの高さのバンプを形成する場合は、５０μｍの厚さのレジスト層１２を形成する。
【００１６】
次に、凹部１１内の薄膜金属層５７上に金めっきを施す（図１（ｂ））。この金めっきの工程で形成される金めっき層１３の厚さは、レジスト層の厚さ（バンプの前記所定高さ）の、１／３〜１／２程度に形成すると良い。具体的には、レジスト層の厚さが５０μｍの場合、２０μｍ程度の厚さとなるよう金めっきを施すとよい。このとき形成される金めっき層１３は、上層と下層で形成されるバンプ１０の下層となる。
【００１７】
２０μｍ程度の厚さの金めっき層１３が形成されたところで、めっきを中断し、ウェハ５１ごと純水中に浸漬して、レジスト層１２を、ウェハ５１上に接着された状態のまま膨潤させる（図１（ｃ））。
アクリル系樹脂を主成分とするレジスト層１２は、純水に浸漬すると膨潤し、アルカリ性の強い剥離液に浸漬することで、完全にウェハから剥離する性質を有する。
この性質を利用して、レジスト層１２をウェハ５１から剥離させることなく膨潤させる。そのための膨潤の条件としては、純水は液温４０〜５０°、ｐＨ７．４〜８．２で、浸漬時間は３〜５分が好適である。
【００１８】
凹部１１の下部側は、既に金めっき層１３が充填されているので、レジスト層１２が膨潤しても形状は殆ど変化しない。しかし、レジスト層１２の膨潤を妨げるものがない凹部１１の上部側は、膨潤したレジスト層１２ａによって図１（ｃ）に示されるようにその空間が狭められる。
つまり、凹部の断面形状は台形状となって、凹部の開口部１１ａの面積（開口面積）が、金めっき層１３のウェハ側に接続される接続面１０ａ（凹部の底面）の面積よりも小さくなる。
【００１９】
このようにレジスト層が膨潤している状態で、凹部１１内に再度金めっきを施して、先行の金めっき層１３上に、３０μｍの厚さの金めっき層１４を追加し、両者合わせた全体の金めっき層の厚さを５０μｍとする。
こうして、先行して形成された金めっき層１３と、その後に追加されて形成された金めっき層１４が凹部内で層状に積み重ねられて、５０μｍの所定高さを有するバンプ１０が形成される（図１（ｄ）参照）。
【００２０】
その後、ウェハごと剥離液に浸漬することでレジスト層１２ａをウェーハから剥離し、バンプ１０が形成されている部位以外の薄膜金属層５７をエッチングにより除去する（図１（ｅ）参照）。これにより、上層（金めっき層１４）と下層（金めっき層１３）からなり、ウェハ表面から突出したバンプ１０が形成される。
その後、ウェハ５１をダイシングすることによりバンプ１０が設けられた個々の半導体素子６０に分離される。
【００２１】
上層を形成する金めっき層１４は、断面形状が台形状となった凹部の、上部側の形状に倣って形成される。従って、バンプ１０は、前述したように先端面１０ｂの面積が、接続面１０ａの面積よりも小さい形状に形成される。
上記のバンプ形成方法は、従来のバンプ形成方法に対して、ウェハを水に浸漬させる工程が増えるだけなので、複雑な工程や装置が不要であり簡単である。
【００２２】
以上、本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
例えば、レジスト層としては、ウェハから剥離することなく膨潤可能な性質を有するものであればよく、上記ドライフィルムの他に液状のフォトレジストを用いてもよい。
【００２３】
また、非感光性のレジスト層であってもよく、この場合はエッチングやエキシマレーザー等のレーザー光によって凹部を形成する。
さらに、レジスト層を膨潤させるための液も水に限られない。
また、バンプを形成する金属の層は、上記の金めっき層１３、１４に限定されず、銅等その他の金属であってもよい。さらに、バンプの下層と上層を異種金属によって構成してもよい。
また、ウェハをダイシングして個々の半導体素子とした後に、本発明の形成方法によって各々にバンプ１０を形成してもよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、基板等と接続した際に、隣接するバンプ同士の短絡を発生させることなく、狭ピッチ化に対応可能な形状の半導体素子のバンプを簡単に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るバンプ形成方法の工程図である。
【図２】本発明によって形成されたバンプと、基板側の端子の接続状態を示す断面図である。
【図３】従来のバンプと、基板側の電極端子の接続状態を示す断面図である。
【図４】ウェハにパッドが形成されている状態を説明する断面図である。
【符号の説明】
１０  バンプ
１１  凹部
１２  レジスト層
５１  ウェハ
５２  基板
５３  電極端子
５４  従来のバンプ
５５  パッド
５６  バッシベーション膜
５７  薄膜金属層
６０  半導体素子
【図１】
2004363204.tif 000003
【図２】
2004363204.tif 000004
【図３】
2004363204.tif 000005
【図４】
2004363204.tif 000006