(57)【要約】【課題】バンプ電極の生産効率を向上させる。【解決手段】ボロンが注入され、ピット２が形成された高濃度不純物Ｓｉテンプレート１を用意する（図１（ａ））。高濃度不純物Ｓｉテンプレート１に、メッキレジスト３を形成し、ピット２の部分を開口する。つづいて、高濃度不純物Ｓｉテンプレート１に電界をかけ、メッキレジスト３の開口部にＡｕを電解メッキ法により埋め込みＡｕメッキ埋込層４とする（図１（ｂ））。半導体チップ５に電極パッド６を形成しておき、高濃度不純物Ｓｉテンプレート１のメッキレジスト３を剥離してから、半導体チップ５の電極パッド６をＡｕメッキ埋込層４に位置合わせし、熱圧着により接合する（図１（ｃ））。Ａｕメッキ埋込層４を電極パッド６に転写させ、Ａｕバンプ７を半導体チップ５に形成する（図１（ｄ））。【選択図】      図１
2004221502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高濃度不純物半導体基材に開口部を有するレジストを形成し、
前記レジストの開口部に導電体層を形成し、
配線基板に形成してある電極パッドを前記導電体層と位置合わせさせてから当該導電体層を当該電極パッドに転写することにより前記配線基板にバンプ電極を形成することを特徴とするバンプ電極付き配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記高濃度不純物半導体基材は、前記導電体層の形成位置にピットを形成していることを特徴とする請求項１記載のバンプ電極付き配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記高濃度不純物半導体基材は、前記導電体層の形成位置にピットを形成した半導体基材に、不純物を高濃度で注入した基材であることを特徴とする請求項１又は２記載のバンプ電極付き配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記高濃度不純物半導体基材の不純物は、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｐｔのいずれかであることを特徴とする請求項１から３のいずれか記載のバンプ電極付き配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記導電体層は、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｐｂのいずれか、又はいずれかを含む合金、又はペーストであることを特徴とする請求項１から４のいずれか記載のバンプ電極付き配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記導電体層は、電解メッキ法、無電解メッキ法、スパッタ法、蒸着法、印刷法のいずれかの方法で形成する請求項１から５のいずれか記載のことを特徴とするバンプ電極形成方法。
【請求項７】
前記高濃度不純物半導体基材は、少なくとも前記導電体層の形成位置を粗化してあることを特徴とする請求項１から６のいずれか記載のバンプ電極形成方法。
【請求項８】
前記高濃度不純物半導体基材は、少なくとも前記導電体層の形成位置にストライクメッキ処理を施してあることを特徴とする請求項１から７のいずれか記載のバンプ電極形成方法。
【請求項９】
前記レジストの開口サイズは、前記ピットの開口サイズよりも小さいことを特徴とする請求項２から８のいずれか記載のバンプ電極形成方法。
【請求項１０】
前記レジストの開口サイズは、前記ピットの開口サイズよりも大きいことを特徴とする請求項２から８のいずれか記載のバンプ電極形成方法。
【請求項１１】
前記レジストの開口位置と前記ピットの開口位置とをずらしていることを特徴とする請求項２から１０のいずれか記載のバンプ電極形成方法。
【請求項１２】
前記ピットの形状は、尖形状、四角錘形状、ピラミッド形状、半球形状のいずれかであることを特徴とする請求項２から１１のいずれか記載のバンプ電極形成方法。
【請求項１３】
前記ピットの深さは、前記レジストの厚さの１／４以上としていることを特徴とする請求項２から１２のいずれか記載のバンプ電極形成方法。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか記載の製造方法によって製造されることを特徴とするバンプ電極付き配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極バンプ付き配線基板及びその形成方法に関し、特に、バンプ電極及びその形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、以下説明するような、バンプ電極付き配線基板の製造方法がある。
【０００３】
図７は、従来のバンプ電極付き配線基板の模式的な製造工程図である。
シリコン（Ｓｉ）基板１０に異方性エッチングにより微小なピラミッド形状のピット１１を形成する（図７（ａ））。
【０００４】
つぎに、Ｓｉ基板１０に金属膜１２を形成するとともに、メッキレジスト１３を形成してからピット１１上部を開口する（図７（ｂ））。
【０００５】
つぎに、メッキレジスト１３の開口部に電極となるＡｕをメッキで埋め込む（図７（ｃ））。
【０００６】
つぎに、Ｓｎメッキ銅リード１５に施してあるＳｎメッキ１６を、ピット１１に位置合わせして熱圧着することによりＡｕ−Ｓｎ合金とする（図７（ｄ））。
【０００７】
その後、Ｓｎメッキ銅リード１５とＳｉ基板１０とを離すと、Ｓｉ基板１０に形成したＡｕが、Ｓｎメッキ銅リード１５側に転写され、ＳｎメッキにＡｕ突起電極が形成される。
なお、金属膜１２の代わりに、高濃度の拡散層を用いてもよい（特許文献１）。
【特許文献１】
特開昭５８−４８４４５公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の技術は、Ｓｉ基板に金属膜を形成すると、ピットとＡｕとの密着力が高いため、ＡｕのＳｎメッキ銅リード側への転写が効率よく行えなかった。
【０００９】
また、Ｓｉ基板に高濃度の拡散層を形成しようとすると、長時間の熱拡散あるいはイオン注入を行う必要があるため、その形成時間が長くなる。したがって、製品の量産が困難となり、製品がコスト高となることがあった。
【００１０】
さらに、ピットとＡｕとの密着力が小さいため、Ａｕを形成したＳｉ基板の搬送時あるいは洗浄時等に、衝撃などの外力によりＳｉ基板からＡｕが離脱して、歩留まりが低くなるという問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は、バンプ電極の生産効率を向上させることを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のバンプ電極付き配線基板の製造方法は、高濃度不純物半導体基材に開口部を有するレジストを形成し、前記レジストの開口部に導電体層を形成し、配線基板に形成してある電極パッドを前記導電体層と位置合わせさせてから当該導電体層を当該電極パッドに転写することにより前記配線基板にバンプ電極を形成することを特徴とする。
【００１３】
すなわち、本発明のバンプ電極付き配線基板の製造方法は、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｐｔのいずれかの不純物が高濃度に注入されたＳｉ基材等の半導体基材に選択的にピットを形成し、メッキレジスト層を形成し、例えばピットに位置合わせしてメッキレジスト層を開口し、この開口にＡｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｐｂのいずれか、又はこれらのいずれかを含む合金、又はペーストである導電体を埋め込み、張り合わせた配線基板へ導電体を転写することにより、配線基板にバンプ電極を形成する。
【００１４】
また、本発明のバンプ電極付き配線基板は、上記製造方法によって製造されることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１の電極バンプ付き配線基板の模式的な製造工程図である。
【００１７】
まず、ボロン等の不純物が、例えば１×１０１７ｃｍ−３以上の高濃度に注入され、１×１０−１Ω−ｃｍ以下の低電気抵抗となっているＳｉ基板に、異方性エッチング又は等方性エッチングにより微小な尖形状、四角錘形状、ピラミッド形状あるいは半球形状であって、開口部が例えば１０μｍ×１０μｍで深さが２μｍ程度のピット２を形成し、高濃度不純物半導体基材である高濃度不純物Ｓｉテンプレート１を製造する（図１（ａ））。
【００１８】
つぎ、高濃度不純物Ｓｉテンプレート１に、１０μｍ程度の厚さのメッキレジスト３を形成し、ピット２の部分を開口する。つづいて、高濃度不純物Ｓｉテンプレート１に電界をかけ、メッキレジスト３の開口部にＡｕを電解メッキ法により埋め込み、例えば１０μｍ×１０μｍの大きさのＡｕメッキ埋込層４とする（図１（ｂ））。
【００１９】
また、半導体チップ５に、Ａｌ、Ａｕ等から成る電極パッド６を例えば１０μｍ×１０μｍの大きさで形成しておく。そして、高濃度不純物Ｓｉテンプレート１のメッキレジスト３を剥離してから、配線基板である半導体チップ５の電極パッド６をＡｕメッキ埋込層４に位置合わせし、熱圧着等により接合する。このとき超音波等の振動エネルギーを付加させれば電極パッド６とＡｕメッキ埋込層４との接合がより効果的である（図１（ｃ））。
【００２０】
最後に、Ａｕメッキ埋込層４を電極パッド６に転写させ、先端がピラミッド形状のＡｕバンプ７を半導体チップ５に形成する（図１（ｄ））。
【００２１】
なお、メッキレジスト３の代わりに酸化膜層を形成してもよい。不純物の濃度は１×１０１５ｃｍ−３〜１×１０２２ｃｍ−３であれば良く、ボロンの他、Ａｓ、ＰＳｂ、Ｐｔ等でもよい。また、Ａｕメッキ埋込層に代えて、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｐｂのいずれか、又はいずれかを含む合金のメッキ埋込層としてもよい。
【００２２】
また、Ａｕメッキ埋込層に代えて、上記各材料のペーストでも良く、電気伝導率の高い材料が好ましい。更にその形成方法は無電解メッキ法、蒸着法、スパッタ法、蒸着法、印刷法などでも良く、特に方法は問わない。
【００２３】
さらに、高濃度不純物Ｓｉテンプレート１は、ピット２の形成後に、不純物を高濃度に注入することによって製造してもよい。
【００２４】
また、本実施形態では、半導体チップ５を例に説明したが、配線が形成される基板で、バンプ電極を通じて外部との電気的接続が必要とされるものであればよい。
【００２５】
高濃度不純物Ｓｉテンプレート１は、不純物が高濃度に注入され、低電気抵抗となっているため、電解メッキのシード層を改めて形成する必要が無く、高濃度不純物Ｓｉテンプレート１そのものに電界をかけることにより、ピット２内に電解メッキによりＡｕを埋め込むことができる。したがって、不純物を高濃度に注入するというプロセスが不要となるため、工程数の削減と低コスト化が図れる。
【００２６】
（実施形態２）
図２は、本発明の実施形態２の電極バンプ付き配線基板の模式的な製造工程図である。なお、図２において、図１に示した部分と同様の部分には同一符号を付している。
【００２７】
高濃度不純物Ｓｉテンプレート１の表面を、ソフトエッチング、サンドブラスト等により粗化することにより、粗化層８を形成する（図２（ｂ））。
【００２８】
図２（ａ），図２（ｃ）〜図２（ｅ）に示す工程は、図１（ａ）〜図１（ｄ）に示す工程と同様である。
【００２９】
なお、粗化層８はピット２内部のみに形成してもよい。
【００３０】
本実施形態では、高濃度不純物Ｓｉテンプレート１に粗化層８を備えることにより、高濃度不純物Ｓｉテンプレート１側とＡｕメッキ埋込層４との密着力を適度に増加させることによって、Ａｕメッキ埋込層４の脱離を防止している。
【００３１】
（実施形態３）
図３は、本発明の実施形態３の電極バンプ付き配線基板の模式的な製造工程図である。なお、図３において、図１に示した部分と同様の部分には同一符号を付している。
【００３２】
高濃度不純物Ｓｉテンプレート１に、メッキレジスト３を形成し、ピット２の部分を開口し、ピット２内部表面にＡｕストライクメッキを施し、Ａｕ電解メッキに比較して密着力の高いＡｕストライクメッキ層９を形成する（図３（ｂ））。
【００３３】
図３（ａ），図３（ｃ）〜図３（ｅ）に示す工程は、図１（ａ）〜図１（ｄ）に示す工程と同様である。
【００３４】
本実施形態では、ピット２とＡｕストライクメッキ層９との界面で、高濃度不純物Ｓｉテンプレート１側と半導体チップ５側とが剥離するため、図３（ｅ）に示すように、Ａｕバンプ７にはＡｕストライクメッキ層９が含まれるようになる。
【００３５】
また、本実施形態では、高濃度不純物Ｓｉ基板１に代えて、ピットを形成したＳｉ基板に高濃度の不純物層を、熱拡散法やイオン注入法で形成し、低電気抵抗としたものを用いてもよい。
【００３６】
さらに、本実施形態では、高濃度不純物Ｓｉテンプレート１のピット２内部にＡｕストライクメッキ層９を形成することにより、高濃度不純物Ｓｉテンプレート１側とＡｕメッキ埋込層４との密着力を適度に増加させることによって、Ａｕメッキ埋込層４の脱離を防止している。
【００３７】
（実施形態４）
図４は、本発明の実施形態４の電極バンプ付き配線基板の模式的な製造工程図である。なお、図４において、図１に示した部分と同様の部分には同一符号を付している。
【００３８】
高濃度不純物Ｓｉテンプレート１に、メッキレジスト３を塗布し、ピット２より開口サイズが小さくなるように開口し、Ａｕを電解メッキ法により埋め込み、例えば６μｍ×６μｍの大きさでＡｕメッキ埋込層４とする（図４（ｂ））。
【００３９】
図４（ａ），図４（ｃ）及び図４（ｄ）に示す工程は、図１（ａ），図１（ｃ）及び図１（ｄ）に示す工程と同様である。
【００４０】
なお、ピット２内部又は高濃度不純物Ｓｉテンプレート１に、図２（ｂ）に示すように粗化層８を形成したり、図３（ｂ）に示すようにＡｕストライクメッキ層９を形成したりしてもよい。
【００４１】
本実施形態では、メッキレジスト３の開口サイズが、ピット２のサイズより小さくなるようにしているので、アスペクト比が大きく先端がピラミッド形状のＡｕバンプ７を形成できる。このため、隣接する金属バンプ間でショートが生じにくくなる。よって、狭ピッチパターンに有利になる。このような、Ａｕバンプ７を備えた半導体チップ５を、図示しないの基板とフリップチップ接続した場合に、基板あるいは半導体チップ５に外力が生じても、Ａｕバンプ７が応力を緩和することが可能となり、Ａｕバンプ７と電極パッド６とが剥離しにくくなり、動作の信頼性が高まる。
【００４２】
特に、携帯性が要求される製品に搭載する場合には、製品の軽量化、薄型化を図るために、Ａｕバンプ７のピッチサイズを小さくする必要があるので、本実施形態のように、メッキレジスト３の開口サイズが、ピット２のサイズより小さくなるようにすると好ましい。
【００４３】
一方、安価な製品に搭載する場合には、製品の軽量化、薄型化が不要であることが多いので、Ａｕバンプ７のピッチサイズを小さくする必要もなくなり、したがって、メッキレジスト３の開口サイズが、ピット２のサイズより大きくなるようにして、アスペクト比を小さくして金属バンプの強度を高めるようにしてもよい。
【００４４】
（実施形態５）
図５は、本発明の実施形態５の電極バンプ付き配線基板の模式的な製造工程図である。なお、図５において、図１に示した部分と同様の部分には同一符号を付している。
【００４５】
高濃度不純物Ｓｉテンプレート１に、メッキレジスト３を形成し、メッキレジスト３のピット２に対してずらした部分を開口し、高濃度不純物Ｓｉテンプレート１全体に電界をかけ、メッキレジスト３の開口部にＡｕを電解メッキ法により埋め込み、Ａｕメッキ埋込層４とする（図５（ｂ））。
【００４６】
図５（ａ），図５（ｃ）及び図５（ｄ）に示す工程は、図１（ａ），図１（ｃ）及び図１（ｄ）に示す工程と同様である。
【００４７】
なお、ピット２内部又は高濃度不純物Ｓｉテンプレート１に、図２（ｂ）に示すように粗化層８を形成したり、図３（ｂ）に示すようにＡｕストライクメッキ層９を形成したりしてもよい。
【００４８】
本実施形態では、メッキレジスト３の開口部を、ピット２からずらした部分に形成しているので、Ａｕメッキ埋込層４はピラミッド形状の一部が欠けたような柔軟性を有する形状となる。このような形状のＡｕバンプ７を備える半導体チップ５は、外力がかかってもＡｕバンプ７で、その外力が分散され、歪みが生じにくくなる。
【００４９】
（実施形態６）
図６は、本発明の実施形態６の電極バンプ付き配線基板の模式的な製造工程図である。なお、図６において、図１に示した部分と同様の部分には同一符号を付している。
【００５０】
まず、例えば１×１０１７ｃｍ−３以上の高濃度に注入され、１０−１Ω−ｃｍ以下の低電気抵抗となっているＳｉ基板を、高濃度不純物Ｓｉテンプレート１とする（図６（ａ））。
【００５１】
つぎに、高濃度不純物Ｓｉテンプレート１に、メッキレジスト３を形成し、メッキレジスト３の所望の部分を開口してから、高濃度不純物Ｓｉテンプレート１全体に電界をかけ、メッキレジストの開口部にＡｕを電解メッキ法により埋め込み、Ａｕメッキ埋込層４とする（図６（ｂ））。
【００５２】
図６（ｃ），図６（ｄ）に示す工程は、図１（ｄ），図１（ｅ）に示す工程と同様である。
【００５３】
なお、ピット２内部又は高濃度不純物Ｓｉテンプレート１に、図２（ｂ）に示すように粗化層８を形成したり、図３（ｂ）に示すようにＡｕストライクメッキ層９を形成したりしてもよい。
【００５４】
高濃度不純物Ｓｉテンプレート１は、低電気抵抗であるため、電解メッキのシード層を形成する必要が無い。また、高濃度不純物Ｓｉテンプレート１本体に電界をかけることにより、メッキレジスト３の開口部に電解メッキによりＡｕを埋め込むことを可能として、工程数の削減と低コスト化とを図っている。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、導電体層との密着力が高い高濃度不純物半導体基材にを形成するようにしているので、外力により高濃度不純物半導体基材から導電体層が離脱しにくくなり、歩留まりの低下が防止できるので、バンプ電極の生産効率を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の電極バンプ付き配線基板の模式的な製造工程図である。
【図２】本発明の実施形態２の電極バンプ付き配線基板の模式的な製造工程図である。
【図３】本発明の実施形態３の電極バンプ付き配線基板の模式的な製造工程図である。
【図４】本発明の実施形態４の電極バンプ付き配線基板の模式的な製造工程図である。
【図５】本発明の実施形態５の電極バンプ付き配線基板の模式的な製造工程図である。
【図６】本発明の実施形態６の電極バンプ付き配線基板の模式的な製造工程図である。
【図７】従来の電極バンプ付き配線基板の模式的な製造工程図である。
【符号の説明】
１  高濃度不純物Ｓｉテンプレート
２  ピット
３  メッキレジスト
４  Ａｕメッキ埋込層
５  半導体チップ
６  電極パッド
７  Ａｕバンプ
８  粗化層
９  Ａｕストライクメッキ層
【図１】
2004221502.tif 000003
【図２】
2004221502.tif 000004
【図３】
2004221502.tif 000005
【図４】
2004221502.tif 000006
【図５】
2004221502.tif 000007
【図６】
2004221502.tif 000008
【図７】
2004221502.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成16年1月16日(2004.1.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高濃度不純物半導体基材に開口部を有するレジストを形成し、
前記レジストの開口部に導電体層を形成し、
配線基板に形成してある電極パッドを前記導電体層と位置合わせさせてから当該導電体層を当該電極パッドに転写することにより前記配線基板にバンプ電極を形成することを特徴とするバンプ電極付き配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記高濃度不純物半導体基材は、前記導電体層の形成位置にピットを形成していることを特徴とする請求項１記載のバンプ電極付き配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記高濃度不純物半導体基材の不純物は、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｐｔのいずれかであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のバンプ電極付き配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記導電体層は、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｐｂのいずれか、又はいずれかを含む合金、又はペーストであることを特徴とする請求項１から３のいずれか記載のバンプ電極付き配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記導電体層は、電解メッキ法、無電解メッキ法、スパッタ法、蒸着法、印刷法のいずれかの方法で形成する請求項１から４のいずれか記載のことを特徴とするバンプ電極形成方法。
【請求項６】
前記高濃度不純物半導体基材は、少なくとも前記導電体層の形成位置を粗化してあることを特徴とする請求項１から５のいずれか記載のバンプ電極形成方法。
【請求項７】
前記高濃度不純物半導体基材は、少なくとも前記導電体層の形成位置にストライクメッキ処理を施してあることを特徴とする請求項１から６のいずれか記載のバンプ電極形成方法。
【請求項８】
前記レジストの開口サイズは、前記ピットの開口サイズよりも小さいことを特徴とする請求項２から７のいずれか記載のバンプ電極形成方法。
【請求項９】
前記レジストの開口サイズは、前記ピットの開口サイズよりも大きいことを特徴とする請求項２から７のいずれか記載のバンプ電極形成方法。
【請求項１０】
前記レジストの開口位置と前記ピットの開口位置とをずらしていることを特徴とする請求項２から９のいずれか記載のバンプ電極形成方法。
【請求項１１】
前記ピットの形状は、尖形状、四角錘形状、ピラミッド形状、半球形状のいずれかであることを特徴とする請求項２から１０のいずれか記載のバンプ電極形成方法。
【請求項１２】
前記ピットの深さは、前記レジストの厚さの１／４以上としていることを特徴とする請求項２から１１のいずれか記載のバンプ電極形成方法。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか記載の製造方法によって製造されることを特徴とするバンプ電極付き配線基板。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】削除
【補正の内容】