(57)【要約】【課題】レジスト剥離で溶出した金属成分と共通電極膜を形成している金属成分との合金化を抑制し、良好なエッチングを行うことができる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】ＩＣウェハ上に共通電極膜を形成する工程（Ｓ１）、前記共通電極膜の上にメッキレジストを形成する工程（Ｓ５）、前記ＩＣウェハ上の所定部位にハンダメッキを施す工程（Ｓ７）、及び前記メッキレジストを剥離溶剤で除去する工程（Ｓ８）を有する半導体装置の製造方法において、メッキレジストの除去工程（Ｓ８）の前に、前記ＩＣウェハの上面であって、少なくとも前記ハンダメッキを施した部分に、前記剥離溶剤によって溶出されたハンダの金属成分と化合しない金属による保護層を形成する工程（Ｓ２）を設け、前記メッキレジストの除去工程（Ｓ８）の後に、前記保護層を除去する工程（Ｓ１２）を設けた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣウェハ上に共通電極膜を形成する工程と、前記共通電極膜の上にメッキレジストを形成する工程と、前記ＩＣウェハ上の所定部位に、ハンダメッキを施す工程と、前記メッキレジストを剥離溶剤で除去する工程と、前記共通電極膜をエッチングする工程とを有する半導体装置の製造方法において、
前記メッキレジストを除去する工程の前に、前記ＩＣウェハの上面の少なくとも前記ハンダメッキを施した部分に、前記剥離溶剤によって溶出された前記ハンダメッキの成分と接触をしても反応又は化合を生じさせない材料で保護層を形成する工程を設け、
前記メッキレジストを除去する工程の後に、前記保護層を除去する工程を設けたこと、
を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記保護層を、前記共通電極膜を構成する金属と同一の材料から形成したことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記材料が、前記剥離溶剤によって前記ハンダメッキから溶出するＳｎ成分と接触しても、反応又は化合を生じさせないものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記材料が、Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｒのいずれか又はこれらの合金であることであることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記メッキレジストを形成する工程と、前記ハンダメッキを施す工程との間に、前記ハンダメッキが施される部分の前記保護層を、前記メッキレジストをマスクとして部分的に除去する工程を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記ハンダメッキを施す工程の後に、前記メッキレジストを除去する工程と、前記ハンダメッキのリフローを行ってハンダを丸め、バンプを形成する工程と、前記保護層を除去する工程とを設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか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、半導体装置の製造方法に関し、特に、ハンダメッキ中の金属成分を溶出させる性質を有する剥離溶剤を使用してメッキレジストの除去を行う場合にも、共通電極膜のエッチングを確実に行うことができる半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣウェハの上面に共通電極膜を形成し、パッド電極面に半田バンプを形成する方法として、パッド電極位置にレジストにて開口を形成し、ハンダ浴槽中に浸漬してメッキによりハンダバンプを形成するメッキバンプ法が知られている（例えば、本願出願人による特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２２９０９１号公報（明細書の［０００３］〜［０００８］の記載参照）
【特許文献２】
特開２００１−１２７０６号公報（明細書の［００２８］〜［００３０］，［００４１］の記載及び図面の図２，図３参照）
【０００４】
図５は、上記のメッキバンプ法によるバンプ形成工程の一例を概略的に説明するフロー図である。
（１）  ＩＣウェハ上の全面に、電解メッキを行うための共通電極膜をスバッタリング等で形成する（ステップＳ１０１）。この共通電極膜は、チタン・タングステン合金（ＴｉＷ），チタン（Ｔｉ），ニッケル・バナジウム合金（Ｎｉ−Ｖ）又はクロム（Ｃｒ）等からなる下層と、銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ），金（Ａｕ）又はパラジウム（Ｐｄ）等からなる上層とから構成されている。
（２）  上記の共通電極膜上にフォトレジストを塗布し（ステップＳ１０２）、アルミパッド部を開口（ステップＳ１０３）させた後、メッキレジストを形成する（ステップＳ１０４）。
（３）  前記アルミパッド部上に、Ｃｕメッキ及びハンダメッキを連続して形成する（ステップＳ１０５）。
【０００５】
（４）  メッキレジストを剥離液で除去する（ステップＳ１０６）。
（５）  共通電極膜を、上層，下層の順でエッチングする（ステップＳ１０７）。
（６）  ＩＣウェハの全面にフラックスを塗布し（ステップＳ１０８）、ハンダメッキをリフローにより丸める（ステップＳ１０９）。
（７）  フラックスを洗浄して除去する（ステップＳ１１０）。
以上により、ＩＣウェハ上にバンプが形成される。
【０００６】
ところで、上記工程（４）でメッキレジストを除去するときには、ハンダメッキに含まれる金属の一部を溶出させる性質の剥離溶剤を使用することがある。
例えば、剥離溶剤としてアルキルベンゼンスルホン酸を含んだものを使用すると、鉛・錫（Ｐｂ−Ｓｎ）合金を主成分とするハンダメッキからＳｎ成分が溶出する。溶出したＳｎ成分は、共通電極膜を形成しているＣｕ等の金属膜に拡散して、Ｃｕ−Ｓｎ合金等の合金を生成することがある。Ｓｎ成分の溶出と合金生成の量は、ハンダメッキ中のＳｎ含有量に比例して多くなる。特に、環境保護の観点から使用量が増大している鉛フリーハンダを用いる場合は、Ｓｎ含有量がＰｂ−Ｓｎのハンダメッキに比して多くなるため、Ｃｕ−Ｓｎ合金等の合金生成が顕著である。
【０００７】
上記したような合金は、例えば、Ｃｕ−Ｓｎ合金においては、エッチングを阻害するという問題がある。すなわち、エッチング液により共通電極膜のＣｕ膜をエッチングする際に、エッチングが阻害されるためＣｕが残存する。また、上層のＣｕが残存すると、下層のＴｉＷ層をエッチングする際にもエッチングが阻害される。このようなエッチング不良の問題は、ハンダメッキをリフローしてバンプを形成したときに、バンプの周囲にＣｕおよびＴｉＷの金属がドーナツ状に残って、半導体装置の性能を低下させたり、外観を悪化させたりするなど、品質に悪影響を及ぼすおそれがある。特に、このような問題は、鉛フリーハンダの場合に顕著になる。
【０００８】
上記した問題点を、図６を参照しながらさらに詳細に説明する。
図６（ａ）は、（１）〜（３）の工程を経た後の状態を示している。ＩＣウェハ２上には、ＰＶ層３，アルミパッド４及びＣｕ層５ａとＴｉＷ層５ｂとからなる共通電極膜５が形成されている。また、共通電極膜５の上には、メッキレジスト６が形成され、アルミパッド４と同位置に形成されたメッキレジスト６の開口には、Ｃｕメッキとハンダメッキ８とが施されている。
【０００９】
図６（ｂ）に示すように、剥離溶剤を用いてメッキレジスト６を除去すると、剥離溶剤がハンダメッキ８に含有されているＳｎ成分を溶出させ、ハンダメッキ８の傘下部分のＣｕ層５ａに、Ｃｕ−Ｓｎ合金を生成する（Ｃｕ−Ｓｎ合金が生成された部分を符号Ｉで示す）。
この状態でリフローを行うと、図６（ｃ）に示すようにＣｕ−Ｓｎ合金が生成された部分Ｉが、バンプ８′の外側に張り出す。そのため、Ｃｕ層５ａのエッチングを行っても、この部分ＩのＣｕ−Ｓｎ合金が除去されずにドーナツ状に残り、Ｃｕ層５ａの下方に位置するＴｉＷ層も、除去されずに残ることになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点にかんがみてなされたもので、メッキレジストを剥離溶剤で除去する際に、ハンダメッキからＳｎ等の金属成分が溶出しても、この金属成分と共通電極膜を形成している金属との合金化を効果的に抑制することで、半導体装置の品質の低下を防止することができる半導体装置の製造方法を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の発明者は、ハンダメッキからＳｎ等の金属成分が溶出しても、共通電極膜とハンダメッキとの間に保護層を設けることで前記金属成分との接触を断ち、これによって合金化を阻止できることに着眼した。
具体的に、本発明は、ＩＣウェハ上に共通電極膜を形成する工程と、前記共通電極膜の上にメッキレジストを形成する工程と、前記ＩＣウェハ上の所定部位に、ハンダメッキを施す工程と、前記メッキレジストを剥離溶剤で除去する工程と、前記共通電極膜をエッチングする工程とを有する半導体装置の製造方法において、前記メッキレジストを除去する工程の前に、前記ＩＣウェハの上面の少なくとも前記ハンダメッキを施した部分に、前記剥離溶剤によって溶出された前記ハンダメッキの成分と接触をしても反応又は化合を生じさせない材料で保護層を形成する工程を設け、前記メッキレジストを除去する工程の後に、前記保護層を除去する工程を設けた方法である。
【００１２】
この方法によれば、剥離溶剤によってハンダメッキから溶出する成分、例えば金属成分が溶出しても、この金属成分と共通電極膜の金属との接触が保護層によって規制されるので、共通電極膜の金属が、反応又は化合によって合金化する等の変化を規制することができる。
前記保護層は、前記共通電極膜を構成する金属と同一の金属から形成するとよい。このようにすることで、共通電極膜の形成工程と同一の工程で、保護層を形成することができる。また、共通電極膜をエッチングする工程と同一の工程で、保護層をエッチングして除去することが可能である。
【００１３】
本発明は、例えば、ハンダメッキに含まれているＳｎ成分が、共通電極膜を形成しているＣｕ等と接触して合金を生成するような場合に有効である。この場合、保護層を形成する材料は、前記剥離溶剤によって前記ハンダメッキから溶出するＳｎ成分と接触しても反応又は化合を生じさせないもの、例えば、Ｓｎ成分と接触しても合金が生成されることのないＴｉ，Ｎｉ，Ｃｒのいずれか又はこれらの合金（例えば、ＴｉＷ，Ｎｉ−Ｖ等）を用いるとよい。また、金属に限らず、樹脂を用いてもよい。
【００１４】
本発明においては、前記メッキレジストを形成する工程と、前記ハンダメッキを施す工程との間に、前記ハンダメッキが施される部分の前記保護層を、前記メッキレジストをマスクとして部分的に除去する工程を設けるとよい。
このようにすることで、ハンダメッキ層の下に保護層が残存するという不都合を回避することができる。
【００１５】
なお、本発明においては、ハンダメッキを施した後に前記メッキレジストを除去し、ハンダメッキのリフローを行ってハンダを丸め、この後に、前記保護層を除去する工程を設けるようにしてもよい。
このように、ハンダ丸めを行った後に保護層を除去するようにすることで、保護層の除去及び共通電極膜のエッチングが容易かつ確実に行えるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の半導体製造方法における工程を示すフロー図、図２〜図４は図１の工程図に対応した図である。
（１）  ＩＣウェハ２上の全面に、電解メッキを行うための共通電極膜５を成膜する。この共通電極膜５は、先に従来例で説明したように、下層のＴｉＷ（又はＴｉ、Ｎｉ−Ｖ、Ｃｒ）層５ｂと上層のＣｕ層５ａを、それぞれ、スバッタリング等で形成してなっている（ステップＳ１）。
【００１７】
（２）  図２（ａ）に示すように、共通電極膜の上に、下層と同じ金属（ＴｉＷ）で保護層９を形成する。この保護層９は、ＩＣウェハ２上の少なくともハンダメッキ８が施される部分、好ましくは全面に形成する（ステップＳ２）。
この保護層９の形成は、共通電極膜５の形成工程と同一の工程で、スパッタリング等によって行うことができる。
もちろん、共通電極膜５の形成工程と異なる工程で保護層９を形成してもよく、蒸着法等の他の成膜方法で保護層９を形成するようにしてもよい。
【００１８】
（３）  共通電極膜５及び保護層９上にフォトレジストを塗布し（ステップＳ３）、アルミパッド部を開口（ステップＳ４）させた後、図２（ｂ）に示すように、メッキレジスト６を形成する（ステップＳ５）。
（４）  図２（ｃ）に示すように、メッキレジスト６をマスクとして、開口の内部に突出する保護層９の一部をエッチングにより除去する（ステップＳ６）。
これは、Ｃｕメッキ７及びハンダメッキ８を施したときに、保護層９がＣｕメッキ７及びハンダメッキ８の下敷きとなって、保護層９の除去が困難になることを防止するためである。
【００１９】
（５）  図３（ａ）に示すように、アルミパッド４上に、Ｃｕメッキ７及びハンダメッキ８を連続して形成する（ステップＳ７）。
（６）  図３（ｂ）に示すように、メッキレジスト６を剥離溶剤で除去する（ステップＳ８）。
（７）  ＩＣウェハ２の全面にフラックスを塗布し（ステップＳ９）、図３（ｃ）に示すように、ハンダメッキ８をリフローにより丸めてバンプ８′を形成する（ステップＳ１０）。
（８）  フラックスを洗浄して除去する（ステップＳ１１）。
【００２０】
（９）  図４（ａ）に示すように、保護層９をエッチングによって除去する（ステップＳ１２）。
（１０）  図４（ｂ）に示すように、上層のＣｕ層５ａをエッチングによって除去した後、図４（ｃ）に示すように、下層のＴｉＷ層５ｂをエッチングによって除去する（ステップＳ１３）。
以上により、ＩＣウェハ２上にバンプ８′が形成される。
【００２１】
上記の工程によれば、図３（ｂ）及びステップＳ８におけるメッキレジスト６の剥離工程で、ハンダメッキ８からＳｎ成分の溶出が生じても、保護層９が溶出したＳｎ成分とＣｕ層５ａとの接触を阻止しているので、Ｃｕ−Ｓｎ合金の生成を効果的に抑制することができる。そのため、本発明では、エッチングを行う際にＣｕ層５ａ及びＴｉＷ層５ｂの残存がなく、性能及び外観に優れた半導体装置を得ることができる。
【００２２】
また、この実施形態では、図３（ｃ）及び図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、ハンダメッキ８のリフローを行った後に保護層９を除去するようにしているので、保護層９の上に覆い被さるハンダメッキ８の、いわゆる傘の部分をきわめて小さくすることができ、保護層９を簡単かつ確実に除去することができるほか、共通電極膜５のエッチングも容易かつ確実に行うことができるという利点がある。この実施形態のこのような利点は、特にバンプ径が大きく、ハンダメッキ８の径方向の張り出し量が大きい、つまり、傘の部分の大きい半導体装置の製造に有利である。
【００２３】
さらに、この実施形態では、保護層９によってＣｕ層５ａが残存しにくいようにしていること、及び、ハンダメッキ８のリフローを行った後に保護層９及びＣｕ層５ａのエッチングを行って、確実にＣｕ層５ａを除去するようにしていることにより、ハンダメッキ８を丸める際にハンダメッキ８とＣｕ層５ａとの接触がなくなり、ハンダ濡れによるハンダつぶれを効果的に抑制することができるという利点がある。
【００２４】
本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態により何ら限定されるものではない。
例えば、上記の説明では、リフローによってハンダ丸めを行った後に共通電極膜５及び保護層９のエッチングを行うようにしているが、従来例で説明したように、共通電極膜５及び保護層９のエッチングの後に、リフローによってハンダ丸めを行うようにしてもよい。
【００２５】
また、上記の説明では、保護層９を形成する材料は、共通電極膜５を形成している金属層５ｂ（ＴｉＷ）と同一の金属であるとして説明したが、必ずしも共通電極膜５の金属と同一である必要はなく、異なる種類の金属を用いることも可能である。また、金属以外の材料、例えば、樹脂を用いることも可能である。この場合は、剥離溶剤及びハンダメッキ８から溶出する成分と接触しても反応や化合を生じさせない樹脂を選択する。
さらに、保護層９の除去はエッチング以外の他の方法によって行うようにしてもよい。
【００２６】
また、本発明は、剥離溶剤等によって溶出する一の金属と、この一の金属と合金が生成される他の金属との接触を有効に防止することができる。そのため、ハンダメッキ８から溶出する金属成分はＳｎに限らず、他の金属成分であってもよいし、この金属成分と金属化合物を生成する金属はＣｕ以外の他の金属であってもよい。さらに、一般に使用されているＰｂＳｎ共晶ハンダのほか、鉛フリーハンダ、ＰｂＳｎ高温ハンダなど、あらゆる種類のハンダに適用が可能である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、剥離溶剤によってＳｎ等の金属成分が溶出しても、共通電極膜を形成している金属との合金の生成を効果的に抑制することができる。そのため、保護層を含めて、共通電極膜をエッチングによってほぼ完全に除去することができ、性能及び外観に優れた高品質の半導体装置を製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体製造方法におけるバンプ形成工程の一例を概略的に説明するためのフロー図である。
【図２】図１の工程図に対応した図である。
【図３】図２の工程図に連続する図である。
【図４】図３の工程図に連続する図である。
【図５】本発明の従来例にかかり、メッキバンプ法によるバンプ形成工程の一例を概略的に説明するためのフロー図である。
【図６】従来の半導体装置の製造方法における問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
２  ＩＣウェハー
３  ＰＶ層
４  アルミパッド
５  共通電極膜
５ａ  Ｃｕ層
５ｂ  ＴｉＷ層
６  メッキレジスト
７  Ｃｕメッキ
８  ハンダメッキ
８′  バンプ
９  保護層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年2月28日(2003.2.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２２９０９１号公報（明細書の［０００３］〜［０００８］の記載参照）
【特許文献２】
特開２００１−１２７２０６号公報（明細書の［００２８］〜［００３０］，［００４１］の記載及び図面の図２，図３参照）