(57)【要約】【課題】  パッド電極のバリアメタル層の特性を向上させ得る薄膜多層基板を提供する。【解決手段】  シリコン基板１上に形成されたシード層１１，１２上にバリアメタル層を電解めっきし、バリアメタル層上にパッド電極を形成する。バリアメタル層は、Au層１３とNi層１４とで形成され、シード層１１，１２は、Auが拡散しない金属で形成した。【選択図】      図１
2005079493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細配線がシリコン基板上に形成された薄膜多層基板において、
前記シリコン基板上に形成されたシード層と、
前記シード層上に形成されたAu層及びNi層からなるバリアメタル層と、
前記バリアメタル層上に形成されたパッド電極とからなり、
前記シード層はAuが拡散しない金属で形成されていることを特徴とする薄膜多層基板。
【請求項２】
シリコン基板上に、Auが拡散しない金属でシード層を形成し、
前記シード層をめっき用電極として、前記シード層上にAu層及びNi層からなるバリアメタル層を電解めっきにより形成し、
前記バリアメタル層上にパッド電極を形成し、
前記シリコン基板及び前記シード層をエッチングにより除去し、
前記エッチングにより露出された前記バリアメタル層上にバンプ電極を形成することを特徴とする薄膜多層基板の製造方法。
【請求項３】
前記Au層及びNi層は、フォトレジストをパターニングして形成した開口部に電解めっきにより形成し、前記Au層及びNi層を別工程で形成して、前記Ni層の径を、前記Au層より小さくしたことを特徴とする請求項２記載の薄膜多層基板の製造方法。
【請求項４】
前記Au層及びNi層は、絶縁膜をパターニングした開口部に形成し、前記パッド電極は前記Au層及びNi層と共通の前記開口部に形成したことを特徴とする請求項２記載の薄膜多層基板の製造方法。
【請求項５】
シリコン基板上に、Au層及びNi層をバリアメタル層としてスパッタリングで形成し、前記バリアメタル層上にパッド電極を形成し、次いで前記シリコン基板をエッチングにより除去し、前記バリアメタル層をパターニングし、パターニングされたバリアメタル層上にバンプ電極を形成することを特徴とする薄膜多層基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置に用いられる半導体素子を実装する実装基板に係り、特にシリコン基板を用いて形成された薄膜多層基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のＬＳＩ等の半導体素子を基板上に搭載してひとつの半導体装置として形成する技術が開発されている。この場合の基板としては、５０〜２００μｍ程度の厚さのシリコン基板（Si基板）上に多層の配線層を設けて形成した薄膜多層基板が用いられる。
【０００３】
図７及び図８は、従来の薄膜多層基板の製造過程を示す。シリコン基板１上にTi層２及びCu層３がスパッタリングにより形成される。Ti層２及びCu層３は、電解めっきのためのシード層として形成される。
【０００４】
図８（ａ）に示すように、Cu層３上にはフォトレジストの開口部に、Ni層４、Au層５及びNi層６がパッド電極のバリアメタル層として電解めっきにより形成される。そして、Ni層４、Au層５及びNi層６が絶縁膜７で覆われ、さらに絶縁膜７に形成された開口部にスパッタリングによるTi,Cu層及び電解めっきによるCu層にてなるパッド電極８が形成される。
【０００５】
次いで、図７に示すように、絶縁膜７及び微細配線９が順次積層されて、薄膜多層基板部が形成される。
次いで、シリコン基板１がフッ硝酸によるエッチングで除去される。すると、図８（ｂ）に示すように、Ti層２及びCu層３とNi層４までエッチングにより除去され、Au層５はフッ硝酸では溶けないので、Au層５及びその下層のNi層６が残る。
【０００６】
そして、Au層５を覆うようにバンプ電極が形成されて、薄膜多層基板が形成される。
特許文献１，２には、類似のパッド電極構造が開示されている。
【特許文献１】特開平５−５５２２８号公報（第２頁  図１）
【特許文献２】特開平１−２１４１４１号公報（第２頁〜第３頁  図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のようなパッド電極では、図８（ａ）に示す状態からシリコン基板１をエッチングするとき、同図（ｂ）に示すように、Ti層２、Cu層３だけでなくNi層４まで除去されることが望ましい。
【０００８】
ところが、Ni層４がエッチングされるとき、そのNi層４は絶縁膜７から凹んで位置するため、完全に除去されず、残膜が残ることがある。すると、Au層５上にバンプ電極を形成したとき、バンプ電極とパッド電極８との間の接続抵抗が増大するため、半導体装置の高速動作に対する妨げとなる。
【０００９】
一方、Ni層４が完全に除去されるまで、十分にエッチングすると、Au層５と絶縁膜７との間からエッチング液がしみ込んで、Au層５の下層のNi層６を溶かしてしまい、バリアメタルとしての特性を確保できなくなることがある。
【００１０】
この発明の目的は、パッド電極のバリアメタル層の特性を向上させ得る薄膜多層基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１では、シリコン基板上に形成されたシード層上にバリアメタル層を電解めっきし、バリアメタル層上にパッド電極を形成する薄膜多層基板において、前記バリアメタル層を、Au層とNi層とで形成し、前記シード層は、Auが拡散しない金属で形成した。
【００１２】
請求項２では、シリコン基板上に、Auが拡散しない金属で電解めっきのシード層を形成し、前記シード層上にAu層及びNi層をバリアメタル層として電解めっきで形成し、前記バリアメタル層上にパッド電極を形成し、次いで前記シリコン基板及びシード層をエッチングにより除去し、次いでエッチングにより露出されたバリアメタル層上にバンプ電極を形成するようにした。
【００１３】
請求項３では、請求項２におけるAu層及びNi層は、フォトレジストをパターニングして形成した開口部に電解めっきにより形成し、前記Au層及びNi層を別工程で形成して、前記Ni層の径を、前記Au層より小さくするようにした。
【００１４】
請求項４では、請求項２におけるAu層及びNi層は、絶縁膜をパターニングした開口部に形成し、前記パッド電極は前記Au層及びNi層と共通の前記開口部に形成するようにした。
請求項５では、シリコン基板上に、Au層及びNi層をバリアメタル層としてスパッタリングで形成し、前記バリアメタル層上にパッド電極を形成し、次いで前記シリコン基板をエッチングにより除去し、前記バリアメタル層をパターニングし、パターニングされたバリアメタル層上にバンプ電極を形成するようにした。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、薄膜多層基板に形成されるパッド電極のバリアメタル層の特性を向上させ得る薄膜多層基板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第一の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第一の実施の形態を図１に従って説明する。前記従来例と同一構成部分は、同一符号を付して説明する。
【００１７】
図１(ａ)（ｂ）は、薄膜多層基板の製造過程を示す。シリコン基板１上にTi層１１及びNi層１２がスパッタリングにより形成される。Ti層１１及びNi層１２は、電解めっきのためのシード層（めっき用電極）として形成され、例えばTi層は１００nm、Ni層１２は２５０nmで形成される。Ti層１１及びNi層１２は、後工程でエッチングにより除去されるので、薄いほうが望ましい。
【００１８】
Ni層１２上にはフォトレジストの開口部に、Au層１３及びNi層１４がパッド電極のバリアメタル層として電解めっきにより形成される。そして、Au層１３及びNi層１４が絶縁膜１５で覆われ、さらに絶縁膜１５に形成された開口部にスパッタリングによるTi,Cu層及び電解めっきによるCu層にてなるパッド電極８が形成される。次いで、絶縁膜及び微細配線が順次積層されて、薄膜多層基板部が形成される。
【００１９】
次いで、シリコン基板１がフッ硝酸によるエッチングで除去される。すると、図1（ｂ）に示すように、Ti層１１及びNi層１２までエッチングにより除去され、Au層１３がストッパーとなってそのAu層１３及びその下層のNi層１４が残る。そして、Au層１３上にバンプ電極（図示しない）が形成されて、薄膜多層基板が形成される。
【００２０】
このように形成された薄膜多層基板では、次に示す作用効果を得ることができる。
（１）バリアメタル層を形成するためのシード層として、Ti層１１及びNi層１２をシリコン基板１上に形成し、バリアメタル層としてAu層１３及びNi層１４を形成した。従って、シリコン基板１とともにTi層１１及びNi層１２をエッチングにより除去すると、Au層１３の表面と絶縁膜１５の表面とは面一となる。
（２）Au層１３の表面と絶縁膜１５の表面とが面一となるため、Au層１３の表面にNi層１２の残膜が残ることはない。
（３）Ni層１２の膜厚を薄くしてそのエッチングを速やかに行うことができるので、Au層１３と絶縁膜１５との間からNi層１４へのエッチング液のしみ込みを未然に防止することができる。
（４）Au層１３の表面と絶縁膜１５の表面とが面一となるため、バンプ電極をAu層１３上に容易に形成することができる。
（第二の実施の形態）
図２は、第二の実施の形態を示す。この実施の形態は、図２（ｉ）に示すように、バリアメタル層を構成するNi層１６の径を、Au層１７より小さくしたものであり、その他の構成は前記第一の実施の形態と同様である。
【００２１】
図２は、この実施の形態の製造プロセスを示す。同図（ａ）に示すように、シリコン基板１上にTi層１１及びNi層１２がスパッタリングにより形成される。このTi層１１及びNi層１２は、前記第一の実施の形態と同様である。
【００２２】
次いで、図２（ｂ）に示すように、フォトレジスト１８ａがパターニングされ、同図（ｃ）に示すように、そのフォトレジスト１８ａの開口部にAu層１７が電解めっきにより形成される。
【００２３】
次いで、図２（ｄ）に示すようにフォトレジスト１８ａが剥離される。図２（ｅ）に示すように、フォトレジスト１８ｂが新たにパターニングされ、このフォトレジスト１８ｂにAu層１７より径の小さい開口部が形成され、この開口部に電解めっきによりNi層１６が形成される。
【００２４】
次いで、図２（ｆ）に示すようにフォトレジスト１８ｂが剥離されると、Au層１７上にAu層１７より径の小さいNi層１６が形成される。
次いで、図２（ｇ）に示すように、Ni層１６上が開口されるように絶縁膜１９がパターニングされ、同図（ｈ）に示すように、スパッタリングによるTi,Cu層及び電解めっきによるCu層にてなるパッド電極８が形成される。次いで、絶縁膜及び微細配線が順次積層されて、薄膜多層基板部が形成される。
【００２５】
次いで、シリコン基板１がフッ硝酸によるエッチングで除去される。すると、図２（ｉ）に示すように、Ti層１１及びNi層１２までエッチングにより除去され、Au層１７がストッパーとなってそのAu層１７及びその上層のNi層１６が残る。そして、Au層１７上にバンプ電極（図示しない）が形成されて、薄膜多層基板が形成される。
【００２６】
このように形成された薄膜多層基板では、前記第一の実施の形態で得られた作用効果に加えて、次に示す作用効果を得ることができる。
（１）Ni層１６は、Au層１７より小さい径で形成されて、Ni層１６とAu層１７の端縁に段差が形成されて不連続となる。この結果、Au層１７と絶縁膜１９との接触面積が増大するため、Au層１７と絶縁膜１９との間からのエッチング液のしみ込みを、前記第一の実施の形態に比してさらに抑制することができる。
（第三の実施の形態）
図３は、第三の実施の形態を示す。この実施の形態は、Au層２０、Ni層２１及びパッド電極８を同一の絶縁膜２２の開口部に形成したものである。
【００２７】
すなわち、図３（ａ）に示すように、まず、シリコン基板１上にTi層１１及びNi層１２がスパッタリングにより形成される。このTi層１１及びNi層１２は、前記第一の実施の形態と同様である。
【００２８】
次いで、図３（ｂ）に示すように、Ni層１２上に絶縁膜２２がパターニングされ、その絶縁膜２２の開口部にAu層２０及びNi層２１が電解めっきにより順次形成され、Ni層２１上にパッド電極８が形成される。
【００２９】
次いで、図３（ｃ）に示すように、シリコン基板１、Ti層１１及びNi層１２がエッチングにより除去され、Au層２０上にバンプ電極が形成される。
このように形成された薄膜多層基板では、前記第一の実施の形態で得られた作用効果に加えて、次に示す作用効果を得ることができる。
（１）Au層２０及びNi層２１を形成するために、フォトレジストをパターニングする工程を省略することができるので、製造コストの低減を図ることができる。特に、Au層２０及びNi層２１を形成するためにそれぞれフォトレジストのパターニングを行う第二の実施の形態に比して、コスト低減効果が大きい。
（第四の実施の形態）
図４は、第四の実施の形態を示す。この実施の形態は、図４（ｃ）に示すように、バリアメタル層を構成するAu層２４及びNi層２５が、絶縁膜２３上に突起した形状で形成されたものである。
【００３０】
その製造プロセスは、図４（ａ）に示すように、シリコン基板１上にAu層２４及びNi層２５がスパッタリングにより形成される。Au層２４は１μｍ、Ni層２５は２μｍで形成される。
【００３１】
次いで、Ni層２５上に絶縁膜２３がパターニングされ、その開口部にパッド電極８が形成される。
次いで、図４（ｂ）に示すように、シリコン基板１がエッチングにより除去される。そして、Au層２４面上にフォトレジストがパターニングされ、Au層２４及びNi層２５のエッチングが行われ、その後フォトレジストが除去される。
【００３２】
すると、図４（ｃ）に示すように、パッド電極８に接続されるAu層２４及びNi層２５がバリアメタル層として絶縁膜２３から突起するように形成される。そして、Au層２４及びNi層２５を覆うようにバンプ電極が（図示しない）形成される。
【００３３】
このように形成された薄膜多層基板では、次に示す作用効果を得ることができる。
（１）バリアメタル層を形成するためのシード層を形成することなく、シリコン基板１上にバリアメタル層としてAu層２４及びNi層２５を形成するので、シード層を形成するための製造プロセスを省略して、製造コストを低減することができる。
（２）シリコン基板１のエッチングと、Au層２４及びNi層２５のエッチングとを別工程で行うので、それぞれ最適なエッチング液を選択することができる。従って、Au層２４及びNi層２５のエッチング時におけるNi層２５へのエッチング液のしみ込みを未然に防止することができる。
（３）バリアメタル層であるAu層２４及びNi層２５が絶縁膜２３から突起した形状となるので、バンプ電極とバリアメタル層とを確実に接合させることができる。
（第五の実施の形態）
図５は、第五の実施の形態を示す。この実施の形態は、バリアメタル層を構成するAu層２６及びNi層２７のうち、Au層２６のみが絶縁膜２８上に突起した形状で形成されたものである。
【００３４】
その製造プロセスは、シリコン基板１上にAu層２６がスパッタリングにより形成される。Au層２６は１２μｍで形成される。
次いで、Au層２６上に絶縁膜２８がパターニングされ、その開口部にAu層２６をシード層としてNi層２７が電解めっきにより形成される。Ni層２７は、４．５μｍの膜厚で形成される。
【００３５】
次いで、Ni層２７上にパッド電極８が形成され、次いでシリコン基板１がエッチングにより除去される。そして、Au層２６面上にフォトレジストがパターニングされ、Au層２６のエッチングが行われ、その後フォトレジストが除去される。
【００３６】
すると、パッド電極８に接続されるAu層２６及びNi層２７のうちAu層２６のみが絶縁膜２８から突起するように形成される。そして、Au層２６上にバンプ電極（図示しない）が形成される。
【００３７】
このように形成された薄膜多層基板では、前記第四の実施の形態と同様な作用効果を得ることができる。
（第六の実施の形態）
図６は、第六の実施の形態を示す。この実施の形態のバリアメタル層は、前記第三の実施の形態と同様な構成であるが、製造プロセスが異なる。
【００３８】
すなわち、シリコン基板１上にAu層２９及びNi層３０がスパッタリングにより形成される。Au層２９は１μｍ、Ni層３０は２μｍで形成される。
次いで、Ni層３０上にフォトレジストがパターニングされ、Au層２９及びNi層３０がエッチングされて、バリアメタル層が形成される。
【００３９】
次いで、パターニングされたAu層２９及びNi層３０上に絶縁膜３１が形成され、Au層２９及びNi層３０と同径の開口部が形成される。そして、その開口部にパッド電極８が形成される。
【００４０】
次いで、シリコン基板１がエッチングにより除去され、Au層３２上にバンプ電極（図示しない）が形成される。
このように形成された薄膜多層基板では、前記第一の実施の形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００４１】
上記各実施の形態は、以下の態様で実施してもよい。
・電解めっきのシード層として形成されるTi層は、Moに代替可能であり、Ni層はCoあるいはFeに代替可能である。
（付記１）微細配線がシリコン基板上に形成された薄膜多層基板において、
前記シリコン基板上に形成されたシード層と、
前記シード層上に形成されたAu層及びNi層からなるバリアメタル層と、
前記バリアメタル層上に形成されたパッド電極とからなり、
前記シード層はAuが拡散しない金属で形成されていることを特徴とする薄膜多層基板。
（付記２）シリコン基板上に、Auが拡散しない金属でシード層を形成し、
前記シード層をめっき用電極として、前記シード層上にAu層及びNi層からなるバリアメタル層を電解めっきにより形成し、
前記バリアメタル層上にパッド電極を形成し、
前記シリコン基板及び前記シード層をエッチングにより除去し、
前記エッチングにより露出された前記バリアメタル層上にバンプ電極を形成することを特徴とする薄膜多層基板の製造方法。
（付記３）前記Au層及びNi層は、フォトレジストをパターニングして形成した開口部に電解めっきにより形成し、前記Au層及びNi層を別工程で形成して、前記Ni層の径を、前記Au層より小さくしたことを特徴とする付記２記載の薄膜多層基板の製造方法。
（付記４）前記Au層及びNi層は、絶縁膜をパターニングした開口部に形成し、前記パッド電極は前記Au層及びNi層と共通の前記開口部に形成したことを特徴とする付記２記載の薄膜多層基板の製造方法。
（付記５）シリコン基板上に、Au層及びNi層をバリアメタル層としてスパッタリングで形成し、前記バリアメタル層上にパッド電極を形成し、次いで前記シリコン基板をエッチングにより除去し、前記バリアメタル層をパターニングし、パターニングされたバリアメタル層上にバンプ電極を形成することを特徴とする薄膜多層基板の製造方法。
（付記６）シリコン基板上に、Au層をバリアメタル層としてスパッタリングで形成し、前記バリアメタル層上に絶縁膜をパターニングし、前記Au層上において前記絶縁膜の開口部にNi層をバリアメタル層として形成し、次いで前記開口部にパッド電極を形成し、次いで前記シリコン基板をエッチングにより除去し、前記Au層をパターニングし、パターニングされたAu層上にバンプ電極を形成することを特徴とする薄膜多層基板の製造方法。
（付記７）シリコン基板上に、Au層及びNi層をバリアメタル層としてスパッタリングで形成し、前記バリアメタル層をパターニングし、次いで前記シリコン基板上に絶縁膜をパターニングして前記バリアメタル層上を開口し、前記絶縁膜の開口部にパッド電極を形成し、次いで前記シリコン基板をエッチングにより除去し、エッチングにより露出されたバリアメタル層上にバンプ電極を形成することを特徴とする薄膜多層基板の製造方法。
（付記８）前記シード層は、スパッタリングにより形成されるTi層及びNi層としたことを特徴とする付記１記載の薄膜多層基板。
（付記９）前記シード層は、スパッタリングにより形成されるMo層と、Co層若しくはFe層としたことを特徴とする付記１記載の薄膜多層基板。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】（ａ）（ｂ）は第一の実施の形態を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｉ）は第二の実施の形態の製造プロセスを示す断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は第三の実施の形態の製造プロセスを示す断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は第四の実施の形態の製造プロセスを示す断面図である。
【図５】第五の実施の形態を示す断面図である。
【図６】第六の実施の形態を示す断面図である。
【図７】薄膜多層基板を示す断面図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１        シリコン基板
１１，１２        シード層（Ti層、Ni層）
１３，１７，２０，２４，２６，２９      Au層
１４，１６，２１，２５，２７，３０      Ni層
１５，１９，２２，２３，２８，３１      絶縁膜
【図１】
2005079493.tif 000003
【図２】
2005079493.tif 000004
【図３】
2005079493.tif 000005
【図４】
2005079493.tif 000006
【図５】
2005079493.tif 000007
【図６】
2005079493.tif 000008
【図７】
2005079493.tif 000009
【図８】
2005079493.tif 000010