(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に設けられた半田バンプ電極であって、
前記半導体基板上に配置されたＴｉ−Ｗからなる下地金属膜と、
前記下地金属膜の上に配置されたＣｕからなる金属導電層と、
前記金属導電層の上に配置されたＣｕからなる電極下地部と、
前記電極下地部の上に堆積された、Ｔｉ−Ｗを含むエッチング副生成物と、
前記エッチング副生成物の上に配置された半田バンプと、がこの順で重なって構成されており、
前記下地金属膜と前記金属導電層は前記電極下地部の下にのみ存在している半田バンプ電極。
【請求項２】
半導体基板上にＴｉ−Ｗからなる下地金属膜を形成する工程と、
前記下地金属膜の上にＣｕからなる金属導電層を形成する工程と、
前記金属導電層の上に半田バンプが形成される領域が開口部となるようにフォトレジストでめっきマスクを形成する工程と、
前記開口部にめっきにより電極下地部となる銅バンプを形成する工程と、
前記めっきマスクを除去してから、前記銅バンプの下となる領域を除いて前記金属導電層をエッチングにより除去する工程と、
前記下地金属膜をドライエッチングにより除去しつつ、前記銅バンプの表面にＴｉ−Ｗを含むエッチングの副生成物を堆積させる工程と、
前記副生成物を表面に有する前記銅バンプの上に半田バンプを形成する工程と、
からなる半田バンプ電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半田金属間化合物の抑制に関し、具体的には、半導体装置上への半田バンプ電極製造における脆弱な半田金属間化合物生成の抑制方法と構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の実装、接続技術である「フリップチップ」は、はんだバンプを用いた実装、接続技術として知られている。従来、半田バンプを形成する方法として蒸着法とめっき法と印刷法が知られている。図２に従来の印刷法による、半田バンプの製造方法を示す。半田バンプの印刷は、印刷前に電極下地部の形成を必要とする。この電極下地部は半田を印刷するために必要である。
【０００３】
図２(ａ)は、下地金属膜２と金属導電層３で表面が被覆された半導体基板１を示す。従来、下地金属膜２としてＣｒやTi-Wが用いられてきた。またこの薄膜は電極下地部４である銅バンプをめっきするための金属導電層の一部分として機能する。
【０００４】
金属導電層３が形成された後の第２ステップはフォトリソグラフィによるめっきマスクの形成である。金属導電層上にフォトレジストを塗布し、露光、現像する。フォトレジストはめっきマスクとして残る。フォトレジストがめっきマスク５として図２(ａ)に示されている。
【０００５】
第3ステップはめっきマスク開口部への銅めっきである。電極下地部として銅バンプが形成された後、このフォトレジストを除去する。この時点で半導体基板は金属導電層と銅バンプとで覆われている。これは図２(ｂ)に示されている。
【０００６】
下地金属膜２および金属導電層３は銅バンプ形成された後、銅バンプをマスクとして除去する。図２(ｃ)は、下地金属膜２および金属導電層３が除去されて、電気的には分離されているが機械的には半導体基板に固定された銅バンプが残った状態を示す。
【０００７】
図２(ｄ)はスクリーン印刷により半田ペーストを印刷後、リフローし半田バンプ６を形成する。この時点で半田バンプが形成された半導体装置は実装を行なうことができる。
【０００８】
従来の技術では電極下地部４の銅バンプ表面に直接半田バンプ６を形成しているため電極下地部４と半田バンプ６界面に半田金属間化合物７が形成される。この金属間化合物は機械的に脆弱であるため、この半導体装置は実装後の信頼性試験において金属間化合物界面より破壊することがある。
【０００９】
図２（e）は電極下地部４である銅バンプ表面にニッケル(Ｎｉ)８をめっきしたものを示す。ニッケルを銅バンプ表面を堆積させることで電極下地部である銅バンプと半田バンプとの間に金属間化合物を形成しないため、従来よく用いられてきた。しかし、電極下地部４の銅バンプ形成後にニッケル８をめっきさせる必要があるため工程が長くなっていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来の印刷法を用いた半田バンプ電極形成においては、脆弱な半田金属間化合物が半田バンプと銅バンプの間に形成されるという課題がある。さらに、半田金属間化合物の形成を避けるためにニッケルめっきを用いると今度は製造工程が増加するという課題がある。
したがって、本発明は、電極下地部表面に下地金属の副生成物を形成することで、従来のニッケルめっきを用いないでも半田バンプとの界面に半田金属間化合物を形成しない半田バンプ電極を製造する方法と構造を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明は半田バンプを形成する前に下地金属膜をエッチングし、電極下地部表面にエッチング時に生成する下地金属の副生成物を堆積させた後に半田バンプを形成する方法。この方法で製造された半田バンプは半田バンプと電極下地部の間に下地金属の副生成物があるため、半田が電極下地部との界面に脆弱な半田金属間化合物層を形成せず機械的に丈夫な半田バンプである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明はＳｎ−Ａｇ半田を用いた半田バンプにおいて、電極下地部表面のＣｕの存在下でＴｉ−Ｗ膜を選択的にエッチングし、そのエッチング中にＴｉ−Ｗを含有する副生成物を電極下地部である銅バンプ表面に堆積させ脆弱な半田金属間化合物の生成を抑制する半田バンプ電極の製造方法である。
【００１３】
本発明は半田と金属間化合物を形成する電極下地部表面に半田と金属間化合物を形成しない物を下地金属膜を用いて形成する半田バンプの製造方法とその半田バンプ構造を対象とする。
【００１４】
図１に本発明の実施例を示す。図１（a）は本発明を用いた半田バンプ電極の完成図である。実施例の製造工程をシリコン(Ｓｉ)ウエハ上にシリコン酸化膜、Ａｌ−Ｓｉ、シリコン窒化膜が配置された半導体基板１１に対し示す。この基板に、下地金属として０．１５ミクロンのＴｉ−Ｗ(図１(b)１２)と金属導電層の０．５ミクロンのＣｕ(図１(b)１３)をスパッタリングし、めっきマスク(図１(b)１５)を形成する。この半導体基板にＣｕを２０ミクロンめっきし銅バンプ(図１(b)１４)を形成し電極下地部とする。銅バンプ形成後めっきマスク１５であるフォトレジストを有機溶剤とレジストアッシングで除去し硫酸＋過酸化水素水＋水からなるエッチング液で０．５ミクロンのＣｕ(図１(c)１３)を除去する。このとき銅バンプ(図１(c)１４)下のＣｕは銅バンプがあるためエッチングされずに残る。
【００１５】
次に、ハロゲン系ガス(４塩化炭素(ＣＣｌ４)や６弗化硫黄(ＳＦ６)等)を用いたドライエッチングを行い、下地金属であるTi-W(図１(c)１２)をエッチングしながら電極下地部の銅バンプ表面にTi-Wを含有する副生成物(図１(c)１７)を堆積させる。
【００１６】
その後、スクリーン印刷法により表面に副生成物をもつ銅バンプの上に半田ペーストを形成させリフローを行い半田バンプを形成し完成する図１（a）。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によって得られた半田バンプは半田バンプと電極下地部の間に下地金属の副生成物があるため、半田が電極下地部との界面に脆弱な半田金属間化合物を生成さずに機械的に丈夫な半田バンプを形成できる。また、半田金属間化合物を形成しないニッケルを電極下地部の銅バンプにめっきせずに同等の機能を有するためニッケルめっきの工程分プロセスを短くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を用いた実施例の半田バンプの製造工程を示す。
【図２】従来技術の説明図
【符号の説明】
１、１１・・・・・・半導体基板
２、１２・・・・・・下地金属膜
３、１３・・・・・・金属導電層
４、１４・・・・・・電極下地部
５、１５・・・・・・めっきマスク
６、１６・・・・・・半田バンプ
７・・・・・・金属間化合物
１７・・・・副生成物
８・・・・・・ニッケル
【図１】
0004688362.tif 000002
【図２】
0004688362.tif 000003