(57)【要約】【課題】  基板面に接合用バンプを有する回路装置のアンダーバンプメタル処理において、基板面に設けられた少なくとも一部の配線パターン上にもアンダーバンプメタルと同じ金属膜を積層形成してパターンを嵩上げすることで、製造工数の増加を招くことなく前記配線パターン部分の電気抵抗の低減を図る。【解決手段】  基板１の面にアンダーバンプメタルを形成し、該アンダーバンプメタル上に接続用バンプ１２を設けた回路装置であって、前記基板１の面に設けられた電極パッドパターン４と共に配線パターン２の少なくとも一部を露出させてパッシベーション膜３を形成し、アンダーバンプメタル形成に際して前記電極パッドパターン４及び前記配線パターン２の露出部分に金属膜を積層形成する構成である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板面にアンダーバンプメタルを形成し、該アンダーバンプメタル上に接続用バンプを設けた回路装置であって、
前記基板面に設けられた少なくとも一部の配線パターン上にも前記アンダーバンプメタルと同材質、同膜厚の金属膜が積層形成されていることを特徴とする回路装置。
【請求項２】
前記少なくとも一部の配線パターンはコイルを構成するものである請求項１記載の回路装置。
【請求項３】
前記アンダーバンプメタルは上層がＡｕ膜であり、その下層がＮｉ，Ｐｔ，Ｐｄ又はＷ膜である請求項１又は２記載の回路装置。
【請求項４】
前記配線パターンがＡｌ膜であり、前記配線パターンと前記下層のＮｉ，Ｐｔ，Ｐｄ又はＷ膜間に最下層としてのＴｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，ＣｒＮｉ又はＧｅ膜が介在している請求項３記載の回路装置。
【請求項５】
基板面にアンダーバンプメタルを形成するアンダーバンプメタル形成工程と、該アンダーバンプメタル上に接続用バンプを形成するバンプ形成工程とを有する回路装置の製造方法であって、
前記基板面に設けられた電極パッドパターンと共に配線パターンの少なくとも一部を露出させてパッシベーション膜を形成し、前記アンダーバンプメタル形成工程にて前記電極パッドパターン及び前記配線パターンの露出部分に金属膜を積層形成することを特徴とする回路装置の製造方法。
【請求項６】
前記電極パッドパターンと共に配線パターンの少なくとも一部を、露光現像処理により露出させて前記パッシベーション膜を形成する請求項５記載の回路装置の製造方法。
【請求項７】
前記アンダーバンプメタル形成工程では、下層としてのＮｉ，Ｐｔ，Ｐｄ又はＷ膜、上層としてのＡｕ膜の順に積層形成する請求項５又は６記載の回路装置の製造方法。
【請求項８】
前記電極パッドパターン及び配線パターンがＡｌ膜であり、前記アンダーバンプメタル形成工程では、最下層としてのＴｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，ＣｒＮｉ又はＧｅ膜、下層としてのＮｉ，Ｐｔ，Ｐｄ又はＷ膜、上層としてのＡｕ膜の順に積層形成する請求項５又は６記載の回路装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＬＡＮ、ＥＴＣ、携帯電話等の無線通信機器の送受信用等に用いられる回路装置及びその製造方法に係り、とくに、高周波薄膜コイル等を含む半導体集積回路装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線ＬＡＮ、ＥＴＣ、携帯電話等の無線通信機器は市場ニーズにより、軽薄短小化が益々要求されるようになってきており、送受信用等のＳｉ−ＩＣ基板（ベアＩＣチップ）に接続用金属バンプを設けてフリップチップボンディング等により相手側基板上へ搭載する工法が広く取り入れられて来ている。
【０００３】
ところで、上述のＳｉ−ＩＣ基板内のパターンには、生産性の観点等からＡｌ（アルミニウム）配線を用いる方法が普遍化して来ており、Ｓｉ−ＩＣ基板表面の絶縁用パッシベーション膜から露出させた電極パッドに接続用金属バンプを設ける方法が普及して来ている。
【０００４】
上述のような回路装置を作製する場合、配線パターンとして用いられるＡｌ膜上に直接Ａｕ（金）等から成る接続用金属バンプを形成する場合、拡散現象によるボイド等が接合強度の低下を招く恐れがあり、特性に影響がでる場合があって信頼性に問題が生じる。
【０００５】
こうした拡散現象を回避するため、Ａｌ膜の電極パッドパターンの表面にアンダーバンプメタル処理（ＵＢＭ処理）によってアンダーバンプメタル（ＵＢＭ）を所定厚さで形成することが行われている。具体的には、Ａｌ膜の電極パッドパターンの上にＮｉ（ニッケル）膜、Ａｕ膜の順に積層形成するか、あるいはＡｌ膜とＮｉ膜間にＴｉ（チタン）膜をさらに介在させる構成としている。
【０００６】
従来の高周波薄膜コイルを含む回路装置の構造例を図４に示す。この図において、Ｓｉ−ＩＣ基板１の底面側（図では底面を上向きに示す）にはＡｌ（アルミニウム）膜の配線パターン２及び電極パッドパターン４がウェハープロセスで形成されている。前記配線パターン２はパッシベーション膜３で絶縁保護されているが、フリップチップボンディング等で相手側基板に接続するための接続用金属バンプ１２の載置部となるＡｌ膜の電極パッドパターン４の部分は、例えば、フォトリソグラフィ等の製法により露出される。接続用金属バンプ１２はＡｕ等で形成されているためにＡｌ膜の電極パッドパターン４と直接接合した場合、接合面で拡散現象が生じ、ボイドの発生、ひいては接合強度の低下を来たす恐れがある。この拡散現象を回避するために、Ａｌ膜の電極パッドパターン４上に、例えば、ＵＢＭとしてＮｉ膜６及び最上層となるＡｕ膜７を順次積層形成する。
【０００７】
一方、コイル（誘導素子）５を構成するための配線パターン２はパッシベーション膜３による絶縁保護下に置かれており、ＵＢＭ処理とは無関係であった。
【０００８】
上記の高周波薄膜コイルを含む回路装置は例えば無線通信機器用デバイスとして用いられるが、送信側はロスを最小限に、受信側はフィルター効果を上げるため、コイルのＱ特性の向上がその課題となる。
【０００９】
一般に、ウェハープロセスで形成されるＡｌ成膜厚さは電気的性能と製造コストのバランスという観点から、通常０．５μｍ程度の必要最小限の膜厚に抑えられている。このため、この厚さのＡｌ膜自体でコイルを形成することを考えると、ＩＣ基板上への高いＱ、低直流抵抗のコイルを隣接形成するには限界があった。例えば、インダクタンスの値が３ｎＨの場合、Ｑの値は５〜６程度と低くなってしまい、フィルター等の構成素子として不満足なものになってしまう。
【００１０】
ＩＣ基板に高密度なデバイス形成を求めた場合、コイル形状は必然的に小さくなり、磁気エネルギーを蓄積する空間は狭くなり、またコイル導体となるＡｌ膜の配線パターンが薄くなることから、高いＱ特性を得ることは益々難しくなる。Ｑの値はエネルギーの損失に反比例し、従って損失が少ない方がＱ特性は良くなるが、上記理由により電子部品の小型化を図る上において高Ｑ特性の確保は難しかった。
【００１１】
半導体基板にコイル（誘導素子）を設けた構成を示す公知例としては、下記特許文献１、特許文献２、及び特許文献３がある。
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−５７２９２号公報
【特許文献２】特開平９−３３０８１７号公報
【特許文献３】特開平８−１７２１６１号公報
【００１３】
上記特許文献１では、チップ形成領域を複数備える半導体ウェハ基板上の各チップ形成領域の回路素子形成領域上に絶縁膜を介して導体層によりコイル（誘導素子）を形成し、その小型化を図るものであるが、コイルを形成する製造工程を独立に持たせなければならない。このため、製造工数が増加するきらいがある。
【００１４】
特許文献２では、シリコン製の基板上に無電解メッキ導体層から成るスパイラル状のコイル導体部を形成した上に、電解メッキ導体層を形成し、コイル導体部のトータル厚を増やしてＱ値の向上を図るものである。但し、コンタクト部の形成と、コイルの形成とは別々に行われる。
【００１５】
特許文献３では、半絶縁半導体基板上に樹脂絶縁膜を形成し、該樹脂絶縁膜上にインダクタンス素子用配線金属層を配設した構造とし、該樹脂絶縁膜に比誘電率の低い材料を用い、該樹脂絶縁膜を厚く付着させ配線金属の線間容量を低減し、Ｑ値の向上を図るものである。接続用バンプを有する半導体基板上にコイルを形成する点については言及していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
そこで、本発明では、基板面に接合用バンプを有する回路装置のＵＢＭ処理において、基板面に設けられた少なくとも一部の配線パターン上にもＵＢＭと同じ金属膜を積層形成する（パターンを嵩上げする）ことで、製造工数の増加を招くことなく前記配線パターン部分の電気抵抗の低減を図り得る廉価な回路装置を提供することを第１の目的とする。
【００１７】
また、本発明は、前記少なくとも一部の配線パターン上にもＵＢＭと同じ金属膜を積層形成することで、前記配線パターン部分でコイルを形成する場合に、そのＱ値の向上を図り得る回路装置を提供することを第２の目的とする。
【００１８】
さらに、本発明は、ＵＢＭ形成工程において電極パッドパターンと共に配線パターンの少なくとも一部に対して同時に金属膜を積層形成することにより、製造工数の増加を招くことなく前記配線パターン部分の電気抵抗の低減を図り得、ひいては高Ｑコイルの形成を可能にした回路装置の製造方法を提供することを第３の目的とする。
【００１９】
本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、基板面にＵＢＭを形成し、該ＵＢＭ上に接続用バンプを設けた回路装置であって、
前記基板面に設けられた少なくとも一部の配線パターン上にも前記ＵＢＭと同材質、同膜厚の金属膜が積層形成されていることを特徴としている。
【００２１】
本願請求項２の発明に係る回路装置は、請求項１において、前記少なくとも一部の配線パターンがコイルを構成するものであることを特徴としている。
【００２２】
本願請求項３の発明に係る回路装置は、請求項１又は２において、前記ＵＢＭは上層がＡｕ膜であり、その下層がＮｉ，Ｐｔ，Ｐｄ又はＷ膜であることを特徴としている。
【００２３】
本願請求項４の発明に係る回路装置は、請求項３において、前記配線パターンがＡｌ膜であり、前記配線パターンと前記下層のＮｉ，Ｐｔ，Ｐｄ又はＷ膜間に最下層としてのＴｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，ＣｒＮｉ又はＧｅ膜が介在していることを特徴としている。
【００２４】
本願請求項５の発明は、基板面にＵＢＭを形成するＵＢＭ形成工程と、該ＵＢＭ上に接続用バンプを形成するバンプ形成工程とを有する回路装置の製造方法であって、
前記基板面に設けられた電極パッドパターンと共に配線パターンの少なくとも一部を露出させてパッシベーション膜を形成し、前記ＵＢＭ形成工程にて前記電極パッドパターン及び前記配線パターンの露出部分に金属膜を積層形成することを特徴としている。
【００２５】
本願請求項６の発明に係る回路装置の製造方法は、請求項５において、前記電極パッドパターンと共に配線パターンの少なくとも一部を、露光現像処理により露出させて前記パッシベーション膜を形成することを特徴としている。
【００２６】
本願請求項７の発明に係る回路装置の製造方法は、請求項５又は６において、前記ＵＢＭ形成工程では、下層としてのＮｉ，Ｐｔ，Ｐｄ又はＷ膜、上層としてのＡｕ膜の順に積層形成することを特徴としている。
【００２７】
本願請求項８の発明に係る回路装置の製造方法は、請求項５又は６において、前記電極パッドパターン及び配線パターンがＡｌ膜であり、前記ＵＢＭ形成工程では、最下層としてのＴｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，ＣｒＮｉ又はＧｅ膜、下層としてのＮｉ，Ｐｔ，Ｐｄ又はＷ膜、上層としてのＡｕ膜の順に積層形成することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る回路装置によれば、基板面にＵＢＭを形成し、該ＵＢＭ上に接続用バンプを設けた構成において、前記基板面に設けられた少なくとも一部の配線パターン上にも前記ＵＢＭと同材質、同膜厚の金属膜を積層形成することで、前記配線パターンの断面積を大きくして、電気抵抗を低くすることができる。従って、例えば前記配線パターンの一部でコイルを形成するような場合、高いＱ値を実現できる。
【００２９】
また、本発明に係る回路装置の製造方法によれば、基板面にＵＢＭを形成するＵＢＭ形成工程と、該ＵＢＭ上に接続用バンプを形成するバンプ形成工程とを有する場合に、前記基板面に設けられた電極パッドパターンと共に配線パターンの少なくとも一部を露出させてパッシベーション膜を形成し、前記ＵＢＭ形成工程にて前記電極パッドパターン及び前記配線パターンの露出部分に金属膜を積層形成するので、前記配線パターンの膜厚を増やす（断面積を増やす）ための処理を前記ＵＢＭ形成工程で同時に行うことができ、製造工数の増加を招くことがなく、低抵抗の配線パターン部分を利用して高いＱ値のコイル等を基板上に形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、回路装置及びその製造方法の実施の形態を図面に従って説明する。
【００３１】
図１は実施の形態１による高周波薄膜コイルを含む回路装置の構造及びその製造工程を説明する為の断面図である。この図において前述した従来例（図４参照）と共通する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。実施の形態１による回路装置が前述した従来例（図４参照）と相違する点は、フリップチップボンディング等で相手側基板に接続するための接続用金属バンプ１２の載置部となるＡｌ膜の電極パッドパターン４の部分と共に、高周波コイル５を構成するための配線パターン２の部分が、フォトリソグラフィ等の露光現像処理法により露出された状態でパッシベーション膜３が形成されることである。
【００３２】
そして、ＵＢＭ形成工程において、Ａｌ膜の電極パッドパターン４上へのＮｉ膜のＵＢＭ６（下層：バリア層）及びＡｕ膜のＵＢＭ７（上層）の成膜処理と、上記コイル５を構成するＡｌ膜の配線パターン２の部分上へのＮｉの金属膜８（下層：バリア層）及びＡｕの金属膜９（上層）の成膜処理の両方を、同じ製造工程（スパッタ等の乾式成膜法又はメッキ等の湿式成膜法）で同時に一括して形成する。つまり、Ｎｉ膜のＵＢＭ６とＮｉの金属膜８を乾式又は湿式成膜法で同時に形成するため、互いに同材質、同膜厚となる。その後、最上層となるＡｕ膜のＵＢＭ７とＡｕの金属膜９も乾式又は湿式成膜法で同時に形成するため、互いに同材質、同膜厚となる。
【００３３】
そして、バンプ形成工程において、前記Ａｕ膜から成るＵＢＭ７上に接続用金属バンプ１２をＡｕ（又ははんだ）で接合形成する（例えば、ボールボンダー等により球状又は棒状のＡｕをバンプとして接合する）。
【００３４】
なお、Ａｌ膜の電極パッドパターン４はＳｉ−ＩＣ基板１のアクティブなエリア（配線以外のダイオード、トランジスタ等の部品領域）に設けられている。
【００３５】
また、前記Ｎｉ膜のＵＢＭ６とＮｉの金属膜８の膜厚は０．１μｍ〜７μｍ程度であり、メッキ（電解又は無電解）で形成することがより好ましく、Ａｕ膜のＵＢＭ７とＡｕの金属膜９の膜厚は０．０３μｍ〜１μｍ程度であり、メッキ（電解又は無電解）、スパッタのいずれの方法も可能である。
【００３６】
図２は実施の形態２による回路装置の構造及びその製造工程を説明する為の断面図である。この図において上述した実施の形態１と共通する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。実施の形態２による回路装置が上述した実施の形態１と相違する点は、ＵＢＭ形成工程において、Ａｌ膜の電極パッドパターン４上に最下層となるＴｉ膜のＵＢＭ１０（密着層）を形成すると同時に、コイル５を構成するＡｌ膜の配線パターン２の部分上へＴｉの金属膜１１（最下層：密着層）を形成し、それからＮｉ膜のＵＢＭ６及びＮｉの金属膜８（下層：バリア層）、次いでＡｕ膜のＵＢＭ７及びＡｕの金属膜９（上層）の成膜処理を、それぞれ同じ製造工程（スパッタ等の乾式成膜法又はメッキ等の湿式成膜法）で同時に形成する。
【００３７】
前記Ｔｉ膜のＵＢＭ１０とＴｉの金属膜１１の膜厚は０．０３μｍ〜０．３μｍ程度であり、スパッタで形成することが好ましい。前記Ｎｉ膜のＵＢＭ６とＮｉの金属膜８の膜厚は０．１μｍ〜１μｍ程度であり、Ａｕ膜のＵＢＭ７とＡｕの金属膜９の膜厚は上記の実施の形態１と同様でよいが、Ｔｉ膜のＵＢＭ１０とＴｉの金属膜１１の膜厚分だけ、ＮｉのＵＢＭ６及び金属膜８の膜厚を減じてもよい。
【００３８】
上記の如き製造工程のもとに形成されたコイルパターンを含むＩＣ基板底面は必要に応じて樹脂封止工程で絶縁封止される。例えば、バンプ形成後のＳｉ−ＩＣ基板を相手側基板に対してフリップチップボンドした後、樹脂系のアンダーフィルにより絶縁封止を行い、コイルの電気的絶縁及び耐湿封止を満足させる。
【００３９】
図３は、高周波コイルを構成する配線パターン部分に金属膜が積層形成されていない図４の従来技術による試料Ａ、図１の実施の形態１による試料Ｂ（膜厚Ｎｉ：３μｍ／Ａｕ：０．０３μｍ）、図２の実施の形態２による試料Ｃ（膜厚Ｔｉ：０．０３μｍ／Ｎｉ：０．３μｍ／Ａｕ：０．３μｍ）の場合における、コイル部分のインダクタンス（ｎＨ）とＱ値との関係を示す。Ｑ値はネットワークアナライザーを用いＳパラメータを測定することにより算出している。コイル５を構成するためのＡｌ膜の配線パターン２の部分とＮｉの金属膜８間にＴｉの金属膜１１が介在している試料Ｃの場合が最もＱ値が高くなっており、Ｔｉの金属膜１１の無い試料Ｂは試料Ａよりは高いＱ値であるが試料Ｃよりは劣っている。これは、Ｎｉの磁気損失でＱが低下しているためと考えられ、できればＴｉの金属膜１１を設けてＮｉの金属膜８を薄く付けた方が好ましいことを示している（ＵＢＭ形成工程におけるＮｉ膜厚を変化させることで、Ｑ値を変えることが可能である）。
【００４０】
上記実施の形態によれば、次の通りの効果を得ることができる。
【００４１】
(1)  金属バンプを接合するＳｉ−ＩＣ基板１の底面の電極パッドパターン４及びコイル５となる配線パターン２部分の両方を露出させた状態でパッシベーション膜３を形成しておき、電極パッドパターン４上へバンプ接合の電気的及び機械的安定さを目的として施すＵＢＭ形成工程において、電極パッドパターン４上へのＵＢＭ及び前記配線パターン部分への金属膜の両方を同じ製造工程で同時に形成でき、最短の工程によりＱ値の向上したコイルを備えた回路装置を実現可能である。
【００４２】
(2)  Ｓｉ−ＩＣ基板１内のコイル５となる配線パターン上への金属膜の形成と同じように、該基板１内の回路素子へ電源を供給する電源供給ラインに対しても適用出来、該電源供給ラインとなる配線パターンを厚くすることにより、回路的には電圧降下を抑えられることが可能になることや電気抵抗を下げて電源供給ライン部分における電力消費を低減させる効果もある。さらに、コイル５となる配線パターン部分や他の回路素子への引き回しラインにも同様に適用できる。
【００４３】
なお、図１及び図２の実施の形態１，２のＵＢＭ形成工程において、各金属膜の形成を乾式又は湿式成膜法のいずれかに統一して実施してもよいが、Ａｕ層に限ってはどちらの成膜方法でも良く、例えば、湿式成膜法で下層のＮｉ膜を構成し、上層のＡｕ膜は乾式成膜法で構成するといった乾式及び湿式成膜法を併用する工程でも良い。
【００４４】
また、実施の形態１，２における下層のＮｉ膜の代わりにＰｔ（プラチナ），Ｐｄ（パラジウム），Ｗ（タングステン）膜等の使用が考えられ、実施の形態２における最下層のＴｉ膜の代わりにＣｕ（銅），Ｃｒ（クロム），ＣｒＮｉ，Ｇｅ（ゲルマニウム）膜等の使用も考えられる。
【００４５】
以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る回路装置及びその製造方法を示す実施の形態１の断面図である。
【図２】本発明に係る実施の形態２の断面図である。
【図３】従来例による試料Ａ、実施の形態１による試料Ｂ、実施の形態２による試料Ｃの高周波コイルのインダクタンス値とＱ値の関係を示すグラフである。
【図４】高周波薄膜コイルを含む回路装置の従来例の断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  Ｓｉ−ＩＣ基板  
２  配線パターン
３  パッシベーション膜
４  電極パッドパターン
５  コイル
６，７，１０  ＵＢＭ
８，９，１１  金属膜
１２  接続用金属バンプ
【図１】
2005277106.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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